影響燒成窯爐、干燥窯能耗的因素分析

程建，馬夢(mèng)蘭

摘 要：本文從窯爐的排煙段、燒成段、冷卻段三大部分詳細(xì)分析了影響窯爐、干燥窯能耗的影響因素，并提出了相應(yīng)的建議，以期與廣大生產(chǎn)技術(shù)人員探討，促進(jìn)陶瓷燒成窯爐、干燥窯節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞： 燒成窯爐;干燥窯;燒成能耗;節(jié)能降耗

1 前 言

這些年來，國(guó)家推行節(jié)能環(huán)保，對(duì)粉塵、二氧化硫及氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)也越加嚴(yán)格。在環(huán)保政策的壓力下，陶瓷行業(yè)的節(jié)能減排意識(shí)也得到了進(jìn)一步提高，因?yàn)橹挥羞_(dá)到排放要求，企業(yè)才能存活下去。例如現(xiàn)在各地環(huán)保局要求陶瓷企業(yè)“煤改氣”的政策，導(dǎo)致企業(yè)燃料成本大幅提高，產(chǎn)品利潤(rùn)不斷降低，企業(yè)生存越來越困難。如何節(jié)省能耗，降低生產(chǎn)成本，是目前陶瓷企業(yè)生存的重中之重。

節(jié)能減排要從生產(chǎn)上入手，單位產(chǎn)品單位能耗降低，單位排放也相應(yīng)降低，并且脫硫塔處理的單位煙氣量也相應(yīng)降低，從各個(gè)環(huán)節(jié)上都會(huì)降低能耗，減少排放，節(jié)省生產(chǎn)成本。

2? ?影響燒成窯爐能耗因素分析

2.1 排煙段

（1）排煙段整體密封性

排煙段因排煙風(fēng)機(jī)抽窯內(nèi)煙氣從而造成負(fù)壓，如果窯體密封不嚴(yán)，會(huì)從窯外吸入大量冷空氣，混合熱煙氣后降低煙氣溫度，從而降低窯爐送干燥的熱利用率;并且因窯外冷空氣吸入過多，會(huì)使得煙氣量加大，導(dǎo)致排煙風(fēng)機(jī)開度加大，電耗加大。因此，要保證窯體密封性，需從窯頂保溫、窯門入口結(jié)構(gòu)、輥棒口塞棉、抽斗結(jié)構(gòu)等方面入手，盡可能的減少窯外冷空氣吸入窯內(nèi)，從而減少單位能耗。

（2）排煙段窯體保溫性

大多數(shù)窯爐公司設(shè)計(jì)人員認(rèn)為排煙段溫度相對(duì)較低，沒有必要花費(fèi)較多的耐火保溫材料來控制窯體散熱情況，因此排煙段窯底基本上都是兩層保溫磚，窯頂材料也是相對(duì)較差。根據(jù)筆者實(shí)地測(cè)量某條窯爐相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)此條窯爐排煙段與高箱段交界處窯底溫度接近200℃，而窯頂保溫棉毯及珍珠巖也幾乎沒有;測(cè)量吊頂磚溫度接近130℃，窯體輻射散熱嚴(yán)重。因此，需要對(duì)排煙段窯底及窯頂保溫進(jìn)行處理，以減少窯體散熱情況，降低單位能耗。

（3）排煙段箱體離地距離

一般排煙段輥下箱體離地高度需要根據(jù)排煙底抽斗規(guī)格來進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)筆者收集的大量窯爐參數(shù)，一般排煙段箱體離地高度在400～500 mm左右，而高箱段基本在200～300 mm左右。排煙段這么高的空間，為窯爐兩側(cè)和窯底對(duì)流換熱提供了良好的環(huán)境，不斷把窯底輻射散熱的熱量通過對(duì)流換熱流失掉，造成熱量的浪費(fèi)，加大了產(chǎn)品單位能耗。因此需通過特性改造來減少這類散熱情況，從而降低單位能耗。

（4）排煙段管路保溫性

目前很多窯爐排煙管路保溫基本上都是一層20 mm厚的珍珠巖保溫，站在邊上都會(huì)感覺一股熱浪襲來。筆者曾用測(cè)溫槍測(cè)量過一組底抽引管表面溫度，達(dá)到驚人的188℃，如圖1所示，，手基本上都是不敢靠近的，可想而知此處一天會(huì)浪費(fèi)多少熱量，且工作壞境惡劣，工人也不太愿意在此處做窯爐保養(yǎng)工作。筆者前段時(shí)間去了清遠(yuǎn)某陶瓷廠，其排煙管路保溫相當(dāng)厚，手都可以直接摸上去而不感覺到燙，這樣的保溫效果非常好。因此陶瓷廠需考慮排煙管路保溫的問題，加厚管路保溫，對(duì)出現(xiàn)保溫層脫落、裂開的管路，需重新鋪設(shè)，以減少管路散熱，降低單位能耗。

（5）窯爐排煙煙氣利用率

目前不少窯爐配備五層乃至多層干燥窯，窯爐一級(jí)煙氣濕氣較大及粉塵較多，為了減少干燥滴水落臟及腐蝕干燥窯箱體，因此不會(huì)使用窯爐一級(jí)煙氣，而直接排空或者送入脫硫塔處理，造成大量的熱量浪費(fèi)，且增加脫硫塔負(fù)擔(dān)，增加處理成本。目前不少窯爐公司為五層干燥窯提供熱交換系統(tǒng)，通過熱交換系統(tǒng)，把窯爐一級(jí)煙氣熱量通過熱交換的形式加熱常溫干凈空氣送往五層干燥使用，提高熱利用率，且一級(jí)煙氣溫度降低也能減少脫硫塔負(fù)擔(dān)，降低成本。

2.2 燒成段

（1）窯爐噴槍

窯爐上的噴槍是燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是控制窯爐斷面溫差、陰陽色等的重要設(shè)備。目前市場(chǎng)存在各式各樣的噴槍，有低速、中速、高速噴槍的說法，亦或者各種各樣的節(jié)能噴槍。每條窯爐或每位窯爐調(diào)控人員對(duì)噴槍的要求也是不同的，所以噴槍選擇要因人、因窯而定，這樣才能發(fā)揮最大的用途，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，也可控制產(chǎn)品單位能耗。

（2）助燃風(fēng)系統(tǒng)

①助燃風(fēng)壓：助燃風(fēng)壓對(duì)窯爐能耗有很大的影響，且助燃風(fēng)壓與窯爐壓力氣氛存在很大關(guān)聯(lián)，不同的噴槍對(duì)助燃風(fēng)壓的要求也是不同的。一般情況下，助燃風(fēng)壓太大會(huì)造成窯爐正壓較大，能耗較高，因此廠方窯爐人員需在保證產(chǎn)品穩(wěn)定的前提下，合理調(diào)控助燃風(fēng)壓，盡可能降低助燃風(fēng)壓，降低產(chǎn)品單位能耗。

②助燃風(fēng)溫：助燃風(fēng)預(yù)先加熱，有助于節(jié)能降耗。當(dāng)助燃風(fēng)從室溫加熱到100℃時(shí)，可節(jié)能4%，另外也可以使燃燒速度加快，穩(wěn)定燃燒過程，提高燃燒效率，是一種非常實(shí)用的節(jié)能措施。然而助燃風(fēng)加熱的熱源，需考慮窯爐操作人員的調(diào)控情況，有使用急冷后段換熱，也有使用緩冷余熱等。使用助燃風(fēng)加熱還需考慮管路保溫問題，減少熱量散失。

③助燃落點(diǎn)及串通：目前陶瓷窯爐有不少是國(guó)外某窯爐公司的，都存在一個(gè)問題，就是只有一個(gè)助燃落點(diǎn)，從高火保溫段附近引下，然后靠窯爐兩側(cè)助燃支管引到窯頭。如果只是按窯爐設(shè)計(jì)產(chǎn)量生產(chǎn)，這樣沒問題，但是目前大部分陶企基本上都在設(shè)定產(chǎn)量上加倍，所以會(huì)導(dǎo)致前段升溫困難或助燃風(fēng)壓太大，能耗太高。因此助燃系統(tǒng)管路需要進(jìn)行特性改造，增加龍門架助燃落點(diǎn)，降低助燃風(fēng)壓，且氧化段落點(diǎn)管徑設(shè)計(jì)應(yīng)相對(duì)較大。窯邊助燃管每隔一段距離增加串通管，平衡主被兩端助燃風(fēng)壓。另通過增加窯邊閘板，可控制不同區(qū)域的助燃風(fēng)壓，從而降低能耗。

（3）窯體保溫結(jié)構(gòu)

①窯墻保溫及厚度：窯爐窯墻保溫的好壞直接影響窯爐的能耗。在滿足使用溫度下，盡可能的使用導(dǎo)熱系數(shù)低的耐火材料，根據(jù)窯墻從里到外的溫度梯度合理分配耐火材料，既能降低窯墻厚度，又能保證窯墻整體保溫性能。高溫區(qū)窯墻保溫材料如果使用了低導(dǎo)熱系數(shù)的納米板，那么保溫性能會(huì)更加好，熱量散失更少，更加節(jié)能。

②窯頂保溫及厚度：燒成段窯頂一般都是選擇較厚的聚輕球或莫來石吊頂/拱頂磚，再按溫度梯度鋪設(shè)保溫棉毯及珍珠巖涂料，兩側(cè)用含鋯毯制做曲封。要控制好窯頂散熱問題，需特別注重窯頂保溫性能及擋火板位施工精度。另需注意吊頂窯高箱段建議使用高鋁吊件而不是不銹鋼吊件，且吊鉤不能被珍珠巖涂料包裹，因不銹鋼吊片和吊鉤有燒壞氧化的可能，容易造成窯頂坍塌。

③燒嘴磚與碳化硅套的選擇：一般窯爐都是使用重質(zhì)燒嘴磚，其缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)大，體積相對(duì)較大，散熱嚴(yán)重。碳化硅套具有重量輕、熱容量小、易更換、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此目前新建窯爐一般選用通孔燒嘴磚加碳化硅套來代替大規(guī)格的重質(zhì)燒嘴磚，減少燒嘴磚體積，減少散熱。

④窯爐內(nèi)寬：窯爐內(nèi)寬要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格來定，太小容易造成邊溫不足及撞窯，太大則會(huì)直接拉大產(chǎn)品單位能耗墻。筆者在某陶瓷廠見到一條內(nèi)寬2750 mm，只生產(chǎn)800 mm×800 mm拋光磚窯爐，能耗非常高。筆者公司曾在四川及清遠(yuǎn)改造過兩條此類窯爐，直接把窯爐內(nèi)寬降低，單位能耗就會(huì)直接降低，且用手觸摸窯墻外表面也不會(huì)感覺燙手。

⑤輥孔位塞棉：在生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)，窯爐輥孔位置一般都會(huì)看到火光，輥上面板燒得一塌糊涂，看得見的火光也就是看得見的熱量散失。窯爐管理人員都清楚窯爐輥孔塞棉是一項(xiàng)工作，但是重視度都不高，原因是工作環(huán)境太惡劣，工人不愿塞棉。因此陶瓷廠管理人員需在開窯溫度沒升起來時(shí)培訓(xùn)工人如何正確的塞棉，以減少熱量散失，節(jié)能降耗。

2.3 冷卻段

（1）余熱管路保溫

目前不少窯爐余熱管路保溫比較薄，測(cè)量表面溫度相對(duì)較高，且管路相對(duì)較長(zhǎng)，會(huì)直接降低送干燥窯的熱利用率，因此窯爐余熱主管及送干燥窯主管保溫一定要做好，盡量減少不必要的熱量損失，降低風(fēng)機(jī)開度，從而減少產(chǎn)品單位能耗。

（2）余熱利用

充分利用冷卻段熱量可大幅降低產(chǎn)品單位能耗

①急冷后段助燃風(fēng)加熱：在急冷后段制作助燃風(fēng)加熱系統(tǒng)，把里面的熱量通過不銹鋼管壁進(jìn)行熱交換，從而提高助燃風(fēng)溫降低能耗

②余熱風(fēng)送助燃風(fēng)加熱：從余熱管接駁一條管送助燃風(fēng)機(jī)，和冷風(fēng)口相配合，適當(dāng)提高助燃風(fēng)溫，節(jié)能降耗。

③熱風(fēng)直冷系統(tǒng)：通過適當(dāng)改造，將窯爐部分排放熱量重復(fù)利用到直冷前段，既不會(huì)影響磚型問題，又能提高熱利用率，節(jié)能降耗。

④其他用途：制作一套熱水系統(tǒng)，把冷卻段熱量通過管道加熱管道內(nèi)的水，送到窯尾煮水池或者宿舍洗澡熱水，北方會(huì)利用到供暖系統(tǒng)。

3? ?影響干燥窯能耗因素分析

影響干燥窯能耗的因素和前文窯爐部分類似，此處不再贅述，主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)。

3.1 窯爐送干燥供熱管路保溫性能

窯爐一二級(jí)排煙、余熱送干燥窯沿程管路保溫性能越好，散熱就越少，熱利用率也就越高。

3.2 干燥窯供熱及抽濕系統(tǒng)管路保溫性能

干燥窯窯頂/窯底供熱主管保溫較薄或者裸露的話，散熱會(huì)較大，降低熱利用率，一般會(huì)要求加厚保溫，裸露部分重新保溫。干燥供熱方盒、抽濕主管及抽濕方盒只需保證保溫材料完整性，一般不會(huì)要求加厚保溫。

3.3 供熱、抽濕落點(diǎn)分布情況

合理的供熱抽濕落點(diǎn)能更充分利用熱量，保證產(chǎn)品的干燥穩(wěn)定性。供熱落點(diǎn)位置不好，會(huì)造成局部溫度偏低，容易發(fā)生暗裂問題。抽濕落點(diǎn)太靠前，容易造成磚坯在干燥中段濕氣排放不暢，也容易出現(xiàn)裂磚。

3.4 干燥箱體離地距離

機(jī)理同窯爐排煙段一樣，常見辦法是降低箱體與地面的距離或者用材料隔絕箱體兩側(cè)，減少對(duì)流散熱，降低能耗。

4? ?結(jié)論

筆者通過不斷走訪陶瓷廠，和廠方窯爐管理人員溝通，分析了影響燒成窯爐、干燥窯能耗的因素。綜上所述，影響窯爐干燥窯能耗的影響因素有排煙段、燒成段和冷卻段，因地制宜，對(duì)各個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行保溫和余熱利用，即可有效降低生產(chǎn)能耗，降低生產(chǎn)成本。