大截面燒衛(wèi)生瓷隧道窯的節(jié)能分析

胡松林+韋建國+曾令可

摘 要：唐山夢牌衛(wèi)浴120 m×4.3 m×1.2 m超高、超寬體隧道窯一次投產(chǎn)成功，產(chǎn)品燒成合格率達(dá)98%以上，單位產(chǎn)品熱耗776.36 kcal/kg瓷，單位電耗為12.18 kW·h/t瓷，窯爐的熱效率達(dá)62.8%，取得非常理想的應(yīng)用效果。本文結(jié)合窯爐結(jié)構(gòu)及實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行窯爐的節(jié)能分析，祈望能為行業(yè)的節(jié)能降耗，產(chǎn)質(zhì)量更上一層樓，增加企業(yè)市場競爭力有所裨益。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)生陶瓷隧道窯；超大截面；低能耗；高效率1 前言

衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)是屬于能耗較高的產(chǎn)業(yè)，尤其是燒成工序，占整個(gè)陶瓷生產(chǎn)總能耗的65%以上。由于衛(wèi)生陶瓷坯體普遍比較大而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在燒成過程中一定要按其坯體及工藝制度的特點(diǎn)，升降溫度要求比較平緩、燒成時(shí)間比較長，有的多達(dá)幾十小時(shí)，故想釆用快速燒成達(dá)到增加產(chǎn)量是較困難的。多年來，陶瓷行業(yè)為增加產(chǎn)量，節(jié)能減排傾注了大量的心血，特別是在窯爐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、新型窯爐、新型保溫材料及新型燒成技術(shù)等方面花費(fèi)了很大功夫，在超寬斷面窯結(jié)構(gòu)上取得了很大的成果，應(yīng)唐山夢牌瓷業(yè)有限公司要求，佛山興中信工業(yè)窯爐設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)建造了長120 m、寬4.3 m、高1.2 m隧道窯并一次投產(chǎn)成功，取得了非常理想的節(jié)能效果，這既符合我國的節(jié)能減排政策，又為企業(yè)降低成本、增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力發(fā)揮了積極的作用。

2 窯爐結(jié)構(gòu)

2.1 寬窯是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵

長期的實(shí)踐證明，要想衛(wèi)生陶瓷燒成產(chǎn)量高、質(zhì)量好，窯爐的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，傳統(tǒng)的隧道窯為了適應(yīng)衛(wèi)生潔具的燒成，其截面比較小，一般在1.5～2.5 m較常見，而窯高為了保證窯內(nèi)同平面水平溫差及預(yù)熱帶垂直方向上溫差小一般在0.8 m以內(nèi)。如果要把窯內(nèi)寬和窯內(nèi)高都擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)用戶對內(nèi)寬4.3 m的要求，窯內(nèi)截面加大之后如何滿足燒成過程的溫度、氣氛及窯壓分布等工藝要求及窯爐的結(jié)構(gòu)要求，特別是如何保證窯爐內(nèi)溫度均勻性的要求，這便是寬體隧道窯設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵，也是寬體窯實(shí)施中的瓶頸。

以常見的截面內(nèi)寬為2 m×裝高0.8 m為例，其裝載截面為1.6 m2，若設(shè)計(jì)超大截面內(nèi)寬為4.3 m×裝高1.2 m，則裝載截面為5.16 m2，接近增加3.23倍。按窯產(chǎn)量與窯爐結(jié)構(gòu)關(guān)系：

G=V×k×g/t=L×W×H×k×g/t

其中，L-窯長；

W-窯寬；

H-窯高；k-產(chǎn)品合格率；

g-體積裝窯密度；

t-燒成時(shí)間。

如果窯長、窯高、體積裝窯密度、燒成時(shí)間及產(chǎn)品合格率不變，窯截面增加了3.23倍，窯產(chǎn)量理論上可增加3倍以上。據(jù)夢牌白總介紹，旁邊有一條傳統(tǒng)隧道窯日產(chǎn)約為1500件，耗燃?xì)饧s4500 m3，本窯日產(chǎn)4800件，耗燃?xì)饧s7600 m3，相比之下燃耗增加了1.7倍，而產(chǎn)量卻增加了3.2倍。

若窯爐長度相同，進(jìn)車速度相同，則進(jìn)坯量也會(huì)3倍以上增加，坯體中的揮發(fā)物、含水量，坯體的吸熱量，燒成制品后帶入冷卻帶的余熱量都將相應(yīng)增加。為滿足超大截面窯爐結(jié)構(gòu)對燒成潔具的要求，相對于常規(guī)截面的隧道窯，一定要采取一些有效的技術(shù)措施，以觧決因窯截面增加所帶來的矛盾。圖1為本項(xiàng)目燒衛(wèi)生瓷4.3 m寬、1.2 m內(nèi)高隧道窯。

2.2 合理安排三帶的長度以適應(yīng)潔具的燒成

窯爐全長為120 m，每個(gè)單元模數(shù)長為2 m，共60單元。窯車裝載尺寸1.52 m×4 m×1.2 m。

（1） 預(yù)熱帶長22 m，占全窯長的18.33%，編號為1-11單元，第10-11單元設(shè)置下排調(diào)溫?zé)臁?/p>

（2） 燒成帶長52 m，占全窯長的43.34%，單、雙排燒嘴段長度各占一半，即長26m，占21.67%，編號分別為第12-24單元和第25-37單元。（第37為過渡段）。

（3） 冷卻帶長46 m，占全窯長的38.33%，其中，急冷段長度 10m，占8.3%，編號為第38-42單元，緩冷段長度 16m，占13.3%，編號為第43-50單元。

（4） 快冷段長度 20 m，占16.7%，編號為第51-60單元。

2.3 優(yōu)化窯墻結(jié)構(gòu)及砌筑材料保溫節(jié)能

（1） 窯體砌筑部分全部采用高檔輕質(zhì)耐火保溫材料分區(qū)段選材，內(nèi)襯要求熱穩(wěn)定性好，不落臟。考慮窯爐的長期使用壽命，900 ℃以下窯墻內(nèi)襯選用JM23輕質(zhì)莫來石磚，900～1280 ℃窯墻內(nèi)襯選用JM26輕質(zhì)莫來石磚。窯體保溫部分根據(jù)溫度的不同分別采用導(dǎo)熱系數(shù)低、蓄熱量少的巖棉氈、普通纖維毯/氈、標(biāo)準(zhǔn)纖維毯、高純纖維毯、高鋁纖維毯等進(jìn)行優(yōu)化組合及多層砌筑，不但隔熱保溫效果好，而且使用壽命長，另外，為了進(jìn)一步降低窯外表溫度，全窯曲封以上外墻面增加一層8㎜厚硅鈣板加強(qiáng)密封作用，防止窯內(nèi)熱量散失；硅鈣板交接位置還用白色水泥密封，并延伸到窯墻砌筑凳上。整體保溫效果理想，窯外表溫度也較低。實(shí)測燒成帶25-36單元窯外壁溫度為45.1 ℃，窯頂表面溫度為64.6 ℃。

（2） 加強(qiáng)窯體曲封處理

窯車邊圍磚與窯墻之間設(shè)有雙磨擦曲封結(jié)構(gòu)，曲封間隙為20㎜，窯墻曲封為重質(zhì)磚，窯車曲封為中空磚，如有異物掉下發(fā)生磨擦不致?lián)p壞窯墻曲封，不影響窯體的使用壽命。窯墻與窯車除了多道曲封外，在最上層采用窯車耐火纖維與窯墻曲封磚全接觸，既滿足安全運(yùn)行，又提高密封作用。窯車之間的密封除了采用曲封磚密封，還在曲封的垂直面處粘貼耐火纖維，利用纖維的彈性，彌補(bǔ)窯車安裝及運(yùn)行產(chǎn)生的間隙，加強(qiáng)密封。

（3） 做好砂封槽的設(shè)計(jì)

除了對砂封槽結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)和窯體框架焊接外，砂封也改變了過去單一粗裸粒，單號砂的習(xí)慣，因粗裸粒本來就孔隙大，且單號砂間隙得不到填補(bǔ)，漏風(fēng)量大。所以，設(shè)計(jì)中采用了粗細(xì)不同級配的混合裸粒，合理搭配，提高了堆積密度，減少漏風(fēng)量。

（4） 膨脹縫的留設(shè)

為了防止窯體膨脹和窯墻以后的檢修方便，預(yù)熱帶和冷卻帶窯墻和窯頂每隔4 m預(yù)留折線膨脹縫（20 mm），膨脹縫內(nèi)填塞高鋁棉毯；燒成帶窯墻和窯頂每隔2 m預(yù)留膨脹縫（20 mm），燒成帶膨脹內(nèi)填塞含鋯棉毯。吊頂磚采用高鋁吊片，保證耐高溫不易粉化脫落。

2.4 強(qiáng)制預(yù)熱帶氣流攪動(dòng)

大家都知道，隧道窯窯內(nèi)的前端是排煙區(qū)，是廢熱氣體比較集中的區(qū)域，從燒成帶、預(yù)熱帶耒的熱濕煙氣沿著窯內(nèi)上部快速前移，窯頭下部由于窯門或窯車下面的漏風(fēng)，造成窯內(nèi)上下溫差大，在結(jié)構(gòu)上，由于隧道窯窯內(nèi)排煙口一般都安裝在進(jìn)窯端附近左右墻的偏下方，當(dāng)寬度加大后難于抽取窯中間坯體的蒸發(fā)水份，而且高度加大后上下溫差加劇，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致上部剛進(jìn)窯的冷坯體升溫過快、過熱而炸坯。由于制品在預(yù)熱帶需要緩慢地升溫，攪拌風(fēng)采用冷風(fēng)攪拌上層熱風(fēng)。本設(shè)計(jì)在預(yù)熱帶兩側(cè)窯墻上部設(shè)有攪拌風(fēng)系統(tǒng)，攪拌風(fēng)經(jīng)過不銹鋼總管、支管和球閥后進(jìn)入窯的上部通道，攪拌氣流、阻止氣流分層，減少預(yù)熱帶上下溫差，由于入風(fēng)口小而多，兩側(cè)交錯(cuò)布置。經(jīng)多組送風(fēng)管向窯內(nèi)送風(fēng)，一方面可增加窯上部的氣流阻力，降低由高溫區(qū)來的熱氣流沿著上部擁向窯前部位及窯門口的速度，從而降低了上部的溫度。同時(shí)，由于向上部直接送冷風(fēng)或回收高溫?zé)煔庥酂嵋腩A(yù)熱帶熱風(fēng)進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，使高溫區(qū)送至該段的熱氣體受到中和而降溫，另一方面，由于是向該段窯內(nèi)的上部強(qiáng)行送風(fēng)，迫使氣體穿行于各坯體間的空隙移向排煙口，使坯體間溫度均勻攪動(dòng)，而且增加了排煙區(qū)坯體表面的氣體流速，有利于坯體的干燥、揮發(fā)物及水蒸氣的排出。攪拌風(fēng)機(jī)采用不銹鋼材質(zhì)，攪拌風(fēng)管路均采用不銹鋼板制作。吊板結(jié)構(gòu)伸出窯外托住窯門橫梁，防止落臟。所有可調(diào)整性閥門都有精準(zhǔn)刻度。送風(fēng)壓力通過安裝在主風(fēng)管路上的壓力檢測裝置檢測并傳送到總控制室。

2.5 預(yù)熱帶末端布設(shè)燒嘴

預(yù)熱帶處于中低溫階段，窯體內(nèi)寬的增加使熱氣體上浮明顯，同時(shí)由于煙囪排煙使窯內(nèi)下部為負(fù)壓區(qū)，冷風(fēng)的漏入更加劇熱氣上浮，本來受熱條件就較差，當(dāng)截面加大后坯體裝載量增大，吸熱量增大，更增加了預(yù)熱帶上下及左右的溫差。為彌補(bǔ)上述不足，在預(yù)熱帶末端布置下排調(diào)溫?zé)?，向產(chǎn)品裝截面的下部加熱，以提高下部坯體溫度，可有效地縮小上下溫差。另一方面，靠近預(yù)熱帶未端附近提前布置燒嘴，對大截面窯爐坯體吸熱需求大的問題可以得到熱量的有效補(bǔ)充，可有效提高預(yù)熱帶下層坯體的溫度。由于采取上述措施，既提高了坯體的物理化學(xué)反應(yīng)及有機(jī)物質(zhì)氧化所需要的熱，提高產(chǎn)品的燒成質(zhì)量，又降低了產(chǎn)品的燒成能耗。生產(chǎn)實(shí)踐也證明，只有適當(dāng)提高預(yù)熱帶后端的溫度，才能提高預(yù)熱帶的相應(yīng)功能，以保證制品的燒成質(zhì)量，只有縮小預(yù)熱帶的溫差，才能提高燒成窯的進(jìn)車速度，提高產(chǎn)量，降低單位產(chǎn)品燒成能耗。

2.6 燒成帶的平頂結(jié)構(gòu)及燒成帶擋火板的設(shè)置

窯爐截面加大后，容易出現(xiàn)燒成帶溫差，特別是同斷面同一水平面上的溫差，寬斷面隧道窯窯頂?shù)脑O(shè)計(jì)目前多采用平頂和拱頂相結(jié)合的方式，預(yù)熱帶和冷卻帶的窯頂采用平頂，燒成帶窯頂則采用拱頂結(jié)構(gòu)。這樣，在預(yù)熱帶和冷卻帶的平頂結(jié)構(gòu)可降低窯頂空間使迫近窯車頂面，增大熱氣流的流阻，有利于兩帶溫度的均勻及減少窯外冷空氣的漏入，而燒成帶的拱頂有利于輻射傳熱及窯內(nèi)溫度的均勻，本窯在燒成帶采用的是平頂結(jié)構(gòu)，在燒成帶的傳熱中以輻射傳熱為主，約占傳熱總量的80%以上，而輻射傳熱的效率與溫度的四次方成正比，與輻射層的厚度（即平頂與裝坯面高度）成正比，故為了保證有足夠的輻射層厚度，燒成帶的內(nèi)頂面提高20～50 cm，以提高輻射層厚度，提高傳熱效率和溫度的均勻性。由于熱幅射的傳熱效率與溫度的四次方成正比，與輻射層的厚度及面積成正比，溫度越高、輻射面積越大，則傳熱強(qiáng)度越大。故在設(shè)計(jì)時(shí)，在高溫?zé)蓭ЦG頂增加多道擋板（如圖2所示），擋板雙面受熱，起到雙面輻射作用，既擴(kuò)大了輻射面積，提高了傳熱效率，可使溫度更加均勻。與此同時(shí)，由于擋板下端已貼近產(chǎn)品裝載的頂面，氣流前移時(shí)受到擋板的阻擋，必然會(huì)改變流向（見圖2），強(qiáng)迫熱氣流流向裝載面的深處，使燒成帶內(nèi)上部的氣流成“≈”型氣流走向，加速熱氣流的攪動(dòng)，達(dá)到溫度均勻的特別效果。

2.7 合理的排煙系統(tǒng)

排煙系統(tǒng)采用窯內(nèi)多點(diǎn)排煙，窯外集中排煙形式。在預(yù)熱帶兩側(cè)窯墻上設(shè)置多對排煙口，排煙口位于窯墻靠近窯車臺面處，這樣熱煙氣在排出前多次向下流動(dòng)，有效降低預(yù)熱帶氣流分層，窯頂設(shè)置堇青石莫來石材質(zhì)吸罩。同時(shí)通過調(diào)節(jié)排煙口的開度，可以靈活地調(diào)整預(yù)熱帶的溫度曲線，在排煙主管上設(shè)有配風(fēng)口和熱電偶，必要時(shí)可吸入部分室外空氣，降低排煙溫度。另外窯前第一對排煙風(fēng)口設(shè)置成分散式小口徑，多口排布結(jié)構(gòu)，有利于縱向煙氣的均勻排布。送風(fēng)壓力通過安裝在主風(fēng)管路上的壓力檢測裝置檢測并傳送到總控制室。排煙風(fēng)機(jī)采用變頻控制，通過變頻器來控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量，從而靈活地調(diào)節(jié)窯內(nèi)壓力制度。

2.8 助燃風(fēng)系統(tǒng)

助燃風(fēng)系統(tǒng)包括高壓離心送風(fēng)機(jī)、過濾器、調(diào)節(jié)閘閥、送風(fēng)管路及變頻調(diào)節(jié)器等裝置，全套管路均為不銹鋼材質(zhì)。送風(fēng)壓力通過安裝在主風(fēng)管路上的壓力檢測裝置檢測并傳送給儀表間壓力自控儀顯示并控制。助燃風(fēng)機(jī)和燃?xì)鈮毫M(jìn)行連鎖控制，當(dāng)燃?xì)鈮毫Τ迺r(shí)，助燃風(fēng)機(jī)會(huì)停止工作，發(fā)出警報(bào)信號。

2.9 急冷風(fēng)、緩冷風(fēng)、尾冷卻風(fēng)系統(tǒng)

急冷風(fēng)系統(tǒng)主要是起到冷卻制品的目的，同時(shí)降低制品出窯溫度和更有效地冷卻制品。為了達(dá)到冷卻效果，急冷風(fēng)機(jī)選用流量大的風(fēng)機(jī)。在急冷段，設(shè)有多對密集的高速冷風(fēng)吹入管，急冷風(fēng)機(jī)采用變頻技術(shù)對急冷溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，有效提高了產(chǎn)品的冷卻效果。在窯墻內(nèi)的支管采用瓷管，窯墻外的管路和閥門采用不銹鋼材質(zhì)并有刻度。

緩冷風(fēng)系統(tǒng)由窯爐兩側(cè)吹入降低產(chǎn)品溫度使出窯產(chǎn)品溫度達(dá)到90℃左右。

尾冷卻風(fēng)系統(tǒng)在直接冷卻段的窯尾兩側(cè)墻設(shè)有風(fēng)箱和頂吹，由風(fēng)機(jī)向窯內(nèi)鼓入大量冷風(fēng)冷卻制品和控制窯內(nèi)氣氛。

2.10 抽熱風(fēng)及余熱利用系統(tǒng)

在緩冷段采用窯墻和窯頂抽熱方式，抽熱風(fēng)機(jī)抽出熱風(fēng)送燒成窯旁的干燥窯，供熱風(fēng)機(jī)將過濾后的空氣鼓入換熱器，經(jīng)煙氣加熱后也送到干燥窯作傳導(dǎo)輻射加熱（直吹方式）和輻射加熱（暖氣方式）熱源。潮濕氣體經(jīng)排潮口由排潮風(fēng)抽出，經(jīng)煙囪排出。排潮風(fēng)機(jī)為變頻控制，控制風(fēng)機(jī)的排濕量，保證干燥窯前部空氣溫度、濕度滿足干燥工藝要求。為了保證較好的干燥效果，并滿足產(chǎn)品的干燥工藝要求，在干燥窯側(cè)部不同位置設(shè)有相應(yīng)的熱工測量孔，根據(jù)溫度檢測來控制干燥。測溫點(diǎn)選用溫度計(jì)，現(xiàn)場顯示。

干燥窯為框架結(jié)構(gòu)，鋼架主要采用優(yōu)質(zhì)方鋼管精密焊接而成。窯墻及窯頂保溫材料由內(nèi)到外為：8 mm硅鈣板外+50 mm帶鋁箔巖棉板+裝飾板結(jié)構(gòu)。

送熱風(fēng)機(jī)為7.5 kW不銹鋼高壓離心風(fēng)機(jī)（進(jìn)口設(shè)計(jì)過濾器），送熱風(fēng)管路為不銹鋼，其外用纖維毯保溫，外包鋁皮，排潮風(fēng)管為A3鋼卷管，排潮風(fēng)為7.5 kW普通風(fēng)機(jī)，并置于風(fēng)機(jī)平臺上。干燥窯整體美觀實(shí)用。通過干燥窯干燥，實(shí)測坯體的含水率為1.2%以下，為適應(yīng)燒成窯中預(yù)熱帶的升溫要求創(chuàng)造必要條件，經(jīng)測算余熱利用率可達(dá)55.01%，達(dá)到較為理想的余熱利用效果。

2.11 車下冷卻風(fēng)系統(tǒng)

為防止車下溫度過高，車下設(shè)有冷卻風(fēng)系統(tǒng)。在燒成帶和冷卻帶窯車下部設(shè)置吹風(fēng)管，向車下吹入冷空氣。

3 燒成技術(shù)

隧道窯是一種橫焰式窯爐，結(jié)構(gòu)上容易引起同一截面上下溫度不均勻的缺點(diǎn)，特別是在預(yù)熱帶，截面上下溫差大，嚴(yán)重地影響著陶瓷產(chǎn)品燒成質(zhì)量。這也是早期隧道窯多是窄斷面、內(nèi)高低的主要原因。要想實(shí)現(xiàn)寬斷面，除了要有好的窯爐結(jié)構(gòu)外，一定要有好的燒成技術(shù)以觧決窯爐內(nèi)溫差大的瓶頸。

3.1 脈沖噴槍燒成

影響陶瓷窯爐燒成質(zhì)量的三大關(guān)鍵因素是溫度制度、壓力制度和氣氛制度。燒成溫度高低及溫度的均勻性是直接影響產(chǎn)品的燒成質(zhì)量關(guān)鍵。一般的噴槍很難適應(yīng)大截面（超寬超高窯爐燒成），脈沖燃燒的實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)噴槍加熱時(shí)間的長短，當(dāng)熱電偶檢測到本溫區(qū)溫度偏低時(shí)，經(jīng)過分析處理后轉(zhuǎn)換成脈沖信號送脈沖執(zhí)行器，打開電磁閥以大火狀態(tài)噴入燃?xì)?，待溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后轉(zhuǎn)換為小火脈沖狀態(tài)噴入燃?xì)猓ㄟ^改變大、小火脈沖時(shí)間的長短可以達(dá)到設(shè)定溫度的目的。全窯共設(shè)置108支脈沖控制燒嘴，每組燃?xì)鉄旆謩e設(shè)有電磁閥、空燃比例閥和燃?xì)馐謩?dòng)閥門。助燃風(fēng)路設(shè)有脈沖執(zhí)行器和風(fēng)路手動(dòng)閥門。每個(gè)控制組包括：3只脈沖燒嘴，1只分組空燃比例閥，1只分組電磁閥，1只風(fēng)路分組脈沖執(zhí)行器，3只氣路手動(dòng)球閥，3只風(fēng)路帶刻度閥脈沖燃燒時(shí)，燃燒器只需設(shè)定有最大火、最小火狀態(tài)。當(dāng)燒嘴系統(tǒng)調(diào)整好這兩種狀態(tài)以后，在以后的工作中，只要對其不作新的變動(dòng)，這兩種狀態(tài)的重復(fù)性非常好，而且只需要這兩種狀態(tài)就可以滿足各種燒成的需要，這一特點(diǎn)從兩方面反映出來，一是脈沖燃燒系統(tǒng)中，它可以對窯內(nèi)某一個(gè)控制區(qū)域的溫度做出合理調(diào)節(jié)；二是燒嘴高速脈沖會(huì)在窯內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈攪動(dòng)，氣流流動(dòng)更加強(qiáng)烈和均勻，爐膛內(nèi)溫度均一性非常好。

本窯在預(yù)熱帶、高溫帶每個(gè)斷面設(shè)置2-3個(gè)熱電偶，急冷和尾冷頂部設(shè)置熱電偶，窯體共計(jì)66個(gè)測溫點(diǎn)，實(shí)時(shí)顯示溫度，嚴(yán)格監(jiān)控同一斷面溫度分布情況。為了使窯內(nèi)達(dá)到理想的溫度制度及溫度的均勻性，窯前預(yù)熱帶末端設(shè)計(jì)安裝8支燒嘴為手動(dòng)調(diào)節(jié)二次風(fēng)燒嘴，設(shè)有燒嘴控制及自動(dòng)點(diǎn)火器。一般情況下，要使燃?xì)夂椭伎諝馐冀K保持理想的配比是不太容易的，這是因?yàn)楦鞣N比例調(diào)節(jié)閥或其他調(diào)節(jié)器實(shí)際上只是近似于線性的。但脈沖燃燒系統(tǒng)中，只需在燒嘴最大火這一個(gè)工作點(diǎn)上調(diào)節(jié)到理想配比，則每一次燃燒都處于理想配比，因此燃燒非常充分，節(jié)能效果非常明顯。

3.2 降低燒成溫度、稀碼快燒

據(jù)熱平衡計(jì)算可知，若陶瓷的燒成溫度降低100 ℃，則單位產(chǎn)品熱耗可降低10%以上；燒成時(shí)間可縮短10%、產(chǎn)量可增加10%。合作企業(yè)夢牌衛(wèi)浴通過選擇適合低溫快燒的坯釉原料、添加適量的助溶劑和改善坯釉料的燒成方式，使燒成溫度從傳統(tǒng)配方的1280 ℃左右降為1205 ℃，足足降低了75 ℃，降低燒成溫度有利于提高陶瓷成品率、質(zhì)量和檔次，以及延長窯爐和窯具的使用壽命；同時(shí)可以顯著降低燒成中的能耗，降低生產(chǎn)成本。

從圖1可見，所燒成制品均為座廁及水廂，分兩層碼坯，整齊而有規(guī)律，典型的稀碼，墊板和支柱均為空心耐火材料而減少蓄熱量，這種低蓄熱式窯車及墊板材料有利于快速燒成，坯體的稀碼更有利于熱氣流攪拌和旋轉(zhuǎn)，加快熱的傳遞和升降溫速度，推車速度快至12 min左右，這也是窯爐產(chǎn)量大（4087 kg/h）、能耗低（110.73 kgce/t）、燒成質(zhì)量高（成品率達(dá)98%以上）原因之一。

3.3 燃?xì)饪偣芸刂?/p>

燃燒系統(tǒng)控制包括對燃?xì)庵鞴茉O(shè)備、燃?xì)庵Ч苈废到y(tǒng)、助燃供風(fēng)系統(tǒng)等的綜合控制。

供氣管道均為成型不銹鋼無縫鋼管制作而成。閥門為密封良好的優(yōu)質(zhì)球閥，燃?xì)饨?jīng)過總管、過濾、穩(wěn)壓、支管等到燒嘴。為保證供氣系統(tǒng)的安全，在供氣主管上配置有手柄球閥、壓力表、過濾器、調(diào)壓閥、電磁閥、上下限壓力開關(guān)、旋極旋流流量計(jì)、溢流放散閥等，進(jìn)口和出口各有一塊壓力表現(xiàn)場顯示進(jìn)出口管路壓力。壓力開關(guān)分別控制燃?xì)鈮毫ψ罡呦藓妥畹拖蕖？偣苁疽鈭D如圖3所示。

3.4 可靠的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

該窯燒成過程采用浙大中控計(jì)算機(jī)控制，包括電腦、智能調(diào)節(jié)儀、電磁閥、電動(dòng)執(zhí)行器和熱電偶等。并配置數(shù)據(jù)采集卡和機(jī)內(nèi)機(jī)外的隔離器件，利用計(jì)算機(jī)專用工控軟件包進(jìn)行編程開發(fā)。溫度的正常與否由熱電偶來檢測，火焰的大小由電動(dòng)執(zhí)行器來調(diào)節(jié)，它們都由電腦和智能調(diào)節(jié)儀按設(shè)定的燒成曲線進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)對窯爐溫度的自動(dòng)控制，還能實(shí)現(xiàn)對窯爐各系統(tǒng)的綜合控制，并能自動(dòng)記錄、打印及畫面語言提示，另外計(jì)算機(jī)還能根據(jù)燒成要求模擬并儲(chǔ)存多種燒成制度曲線，同時(shí)燒成曲線參數(shù)可按需要隨時(shí)修改。

隧道窯自動(dòng)控制系統(tǒng)是以隧道窯裝置的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)的分散控制系統(tǒng)，它緊密結(jié)合隧道窯裝置的實(shí)際運(yùn)行過程，采用新型的WEB化體系結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，在保證系統(tǒng)高度的安全性、穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成的“網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)”，國內(nèi)外各種DCS、PLC等控制設(shè)備，它們都能成為系統(tǒng)中一個(gè)成員，這些成員不僅具有獨(dú)立的服務(wù)于對象的處理能力和信息結(jié)構(gòu)，同時(shí)又可以共享系統(tǒng)中任何成員的過程信息，十分適用于輔助設(shè)備較多、需要連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的隧道窯控制裝置。

隧道窯自動(dòng)控制系統(tǒng)基于Web On Field結(jié)構(gòu)的公共通信環(huán)境和信息流傳送，簡化了隧道窯裝置自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了過程控制的功能和效率，提高了隧道窯裝置自動(dòng)化的整體性和穩(wěn)定性，最終節(jié)省了隧道窯裝置企業(yè)為自動(dòng)化而作出的投資。真正體現(xiàn)了工業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化WEB的應(yīng)用特性，使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化，突破了傳統(tǒng)DCS、PLC等控制系統(tǒng)的概念和功能，也是企業(yè)內(nèi)過程控制、設(shè)備管理的有機(jī)統(tǒng)一。

3.4.1典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1） 現(xiàn)場控制站

系統(tǒng)具有強(qiáng)大的模擬量與開關(guān)量處理的能力，并具有高速、可靠、開放的通訊網(wǎng)絡(luò)，具有分散、獨(dú)立、功能強(qiáng)大的控制站、多功能的協(xié)議轉(zhuǎn)換接口、全智能化設(shè)計(jì)和任意冗余配置的特點(diǎn)。

（2） 操作員站

系統(tǒng)的每臺操作站均裝Windows操作系統(tǒng)和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理及報(bào)表打印等功能。

操作站提供流程圖畫面、控制分組、趨勢圖畫面、報(bào)警畫面顯示等功能，如圖4所示。

操作站配備打印機(jī)可以定時(shí)、即時(shí)打印實(shí)時(shí)報(bào)表或歷史報(bào)表等。

（3） 工程師站（下轉(zhuǎn)第50頁）

系統(tǒng)工程師站可以進(jìn)行控制組態(tài)畫面的在線修改，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，并可對現(xiàn)場控制站進(jìn)行維護(hù)。

3.4.2主要技術(shù)特點(diǎn)

通過幾個(gè)月的運(yùn)行表明該控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：① 系統(tǒng)高度的穩(wěn)定性；② 系統(tǒng)高度的安全性；③ 系統(tǒng)良好的開放性；④ 強(qiáng)抗干擾性的DI輸入卡件；⑤ IO通道級的自診斷功能；⑥ 強(qiáng)大的軟件功能。

4 展望

由于在超寬隧道窯的設(shè)計(jì)和實(shí)施中采用了各種有效的技術(shù)措施，在衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)應(yīng)用中取得了很理想的效果，燒成單窯日產(chǎn)量可達(dá)100多噸瓷，單位產(chǎn)品熱耗低達(dá)776.36 kcal/kg瓷，與傳統(tǒng)隧道窯（單位產(chǎn)品熱耗1200 kcal/kg瓷）相比，節(jié)能率可達(dá)35%以上，節(jié)能優(yōu)勢明顯。

參考文獻(xiàn)

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