美國ＳＤ衛生瓷隧道窯的節能探討

摘要美國SD燃氣衛生瓷隧道窯以其獨特的結構、連續的運行方式及特殊的材料選取方式，為窯爐節能開拓了更深層的途徑。

關鍵詞 衛生瓷，隧道窯，節能，車襯，窯具

1引 言

唐山陶瓷集團衛生瓷廠于前些年引進一條年產50萬件衛生瓷的美國SD公司生產的燃氣寬斷面節能型隧道窯。該窯爐經過幾年的使用，無論在生產操作、熱工制度，還是使用壽命上都居于同類窯爐的領先水平，尤其熱工制度方面更為顯著：能耗低，單位產品熱耗僅為5024kJ/kg瓷（目前，國內燃煤氣的衛生瓷隧道窯能耗一般為8300～10467kJ/kg瓷）；溫差小，燒成溫差在5℃左右；快速燒成，燒成周期11h。

針對上述特點，我們對該窯進行了消化吸收，設計出衛生瓷年產量為50萬件的隧道窯。筆者有幸參與了窯爐主體的設計工作，在設計中發現美國SD寬斷面燃氣隧道窯在節能方面具有獨到之處，在此作一粗略探討。

2窯爐的設計

2.1 窯車車襯

該窯車車襯采用全耐火纖維結構，纖維厚度為200mm，選用同一材質。窯車蓄熱少，隔熱性能好，窯車車襯與產品質量比為0.587:1，而傳統窯爐該比值一般為3～4。典型窯車車襯指標的對比見表1。

由表1可知，采用全耐火纖維車襯節能效果顯著。

筆者建議：根據工藝需要，確定長期承受的燒成溫度為1220℃，同時考慮到車襯的熱震穩定性要求，車襯應選用莫來石質纖維氈，而采用該耐火纖維投資太大（單價：14萬元／噸），通過多次試驗和車襯溫度分布情況來分析，設計中采用車襯表面為50mm的莫來石質纖維氈，下部為200mm硅酸鋁纖維氈（單價：0.6萬元／噸）。

2.2 窯具布置方式

窯車尺寸：長×寬（m×m）：1.27×2.95

每輛窯車車襯上有3排（9個）立柱，沿窯寬方向布置3條氮化硅質橫梁，橫梁采用空心截面，尺寸為50mm×40mm×7mm。產品墊板、方梁選用氮化硅質，支架、方柱選用堇青石－莫來石質。

窯具與制品重量比為0.627:1，而傳統窯爐該比值為2～3.5:1，窯具重量的減少，降低了蓄熱，節約了能源。在本設計中仍采用這種形式。

2.3 曲封與車襯的結合

由于窯車車襯采用全纖維結構，車襯與窯墻曲封之間為緊密結合形式，幾乎無縫隙，而車襯之間為纖維相接，結合嚴密，窯車車襯形成一封閉屏障，阻礙窯內熱介質向車下溢出，減少熱損耗。

2.4 氣幕的設置

減少預熱帶截面上下溫差是實現快速燒成的關鍵。美國SD 窯爐在預熱帶頂部分布有13組排管式攪動氣幕，每組分別為4個耐火材料管，按窯斷面均勻分布，每個瓷管上設有扇形狹縫，開口方向與制品運行方向相反，高壓自然風由狹縫打入窯內，一方面解決了預熱帶上部溫度高的問題，同時高速氣流攪動窯內熱介質，進一步均化了窯內溫度。預熱帶溫差為30℃，可縮短燒成周期，進而節約了能源。

2.5 窯爐結構

窯爐采用平吊頂形式、扁平寬斷面的結構，窯寬2.9m，有效高度0.76m，這種結構減少了窯爐內的幾何壓頭，截面溫差小，同時單窯產量大，因此非常節能。

2.6 小流量、多燒嘴的布置形式

窯爐斷面寬，采用小流量、多數目的高速燒嘴布置于預熱帶、燒成帶，上下交錯設置于窯兩側，高速熱介質在窯內橫、縱向形成氣流環，使制品均勻預熱，進行升溫及理化反應。可縮短生產周期，產品質量穩定，節約了能耗。該窯爐共設有38個燒嘴，分別是預熱帶10個，燒成帶28個。

2.7 產品的運行方式

美國SD窯爐，推車機為液壓雙缸連續頂車形式，推車機進行雙杠交替工作，窯車在窯內連續運行，速度衡定、平穩，避免了單杠頂車制品在窯內過短時間滯留，窯內瞬間溫度及壓力場發生波動等弊病，熱工制度穩定、自控方便，進一步節約了能源。

2.8 窯爐材質的選用

窯爐全部采用保溫隔熱材料進行砌筑，窯體內襯選用輕質莫來石質、輕質堇青石質砌體，窯墻、窯頂厚度根據工藝要求適當調整，外部選用耐火纖維保溫，窯墻厚550mm，燒成帶窯墻壁表面溫度小于50℃，窯項小于90℃。窯體單位產品熱損耗僅為傳統窯爐的三分之一。2.9 余熱利用

窯爐由冷卻帶抽出的熱風部分用于窯前坯體的干燥，由于坯體的進一步干燥，能保證坯體較快地由預熱帶進入燒成帶，從而縮短了燒成周期，節約了能源；另外一部分熱風與自然風混合后作窯尾冷卻介質，該系統可實現自動控制，確保介質溫度保持衡定，避免制品過冷風驚。

此外，窯爐的熱工制度及機械運轉也皆采用自動控制，為窯爐進一步節能提供了保障。

3結 語

綜上所述，經測算，該窯爐熱效率大于40%，單位產品燒成能耗為4541～5024kJ/kg，為目前國內引進衛生陶瓷隧道窯的最好水平。

該窯爐按產品能耗9000kJ/kg瓷、窯爐年產量50萬件、單位產品13kg；燃料為城市煤氣（低位熱值為3800×4.1868kJ/m3標準），按0.9元/m3計算，每年可節能2.33×1010kJ，僅能源這項就為企業每年節約燃料費用130.9萬元。同時，由于窯爐控制精度及熱工制度完美，使產品質量得以提高，企業效益得到進一步提高。