兩次燒內(nèi)墻磚生產(chǎn)窯爐余熱利用現(xiàn)狀的剖析

摘 要：本文是筆者對(duì)某工廠窯爐的結(jié)構(gòu)及窯爐余熱利用方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的梳理與分析，以及提出了相關(guān)的修改意見，供大家參考。希望對(duì)法庫(kù)以至全國(guó)的陶瓷行業(yè)節(jié)能減排起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：兩次燒；內(nèi)墻磚；窯爐；余熱利用

1 前言

筆者在去年下半年有幸在沈陽(yáng)法庫(kù)工作較長(zhǎng)時(shí)間，由于工作的方便使筆者深入了解了法庫(kù)陶瓷產(chǎn)業(yè)園兩次燒內(nèi)墻磚在生產(chǎn)中窯爐的結(jié)構(gòu)及窯爐余熱的利用情況。本文是筆者對(duì)法庫(kù)某工廠窯爐的結(jié)構(gòu)及窯爐余熱利用方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的梳理與分析，以及提出了相關(guān)的修改意見，供大家參考。希望對(duì)法庫(kù)以至全國(guó)的陶瓷行業(yè)節(jié)能減排起到拋磚引玉的作用。

2 某陶瓷廠窯爐的使用現(xiàn)狀

（1） 兩次燒內(nèi)墻磚的產(chǎn)量：日產(chǎn)20000m2；

（2） 產(chǎn)品規(guī)格：300mm×450mm、300mm×600mm；

（3） 素?zé)稍锲鳎洪L(zhǎng)88.35m、內(nèi)寬2.9m、干燥周期15min；

（4） 釉燒干燥器：長(zhǎng)67.425m、內(nèi)寬2.9m、干燥周期12min；

（5） 素?zé)G爐：長(zhǎng)195.75m、內(nèi)寬2.9m、燒成周期33min；

（6） 釉燒窯爐：長(zhǎng)214.35m、內(nèi)寬2.9m、燒成周期36min；

（7） 窯爐模段長(zhǎng)：素、釉燒窯爐均有燒嘴區(qū)為1.875m、無(wú)燒嘴區(qū)為2.325m；

（8） 燒成溫度：素?zé)?100℃、釉燒1150℃；

（9） 輥棒Ф55、輥棒中心距75mm；

（10） 能耗情況：每天用煤72t；

（11） 余熱利用情況：素、釉干燥器用的均是窯爐冷卻帶的余熱，兩條窯的排煙余熱全部排空，釉燒窯冷卻帶余熱除供釉燒干燥外，還有素?zé)稍锲鳌３酂嵬猓瑑蓷l干燥器都點(diǎn)有管式燃燒器，素?zé)稍锲魇褂?5支，釉燒干燥器使用5支。窯爐冷卻帶的余熱含有急冷風(fēng)、間接冷卻風(fēng)、尾冷風(fēng)三項(xiàng)，其由一個(gè)引風(fēng)機(jī)送往干燥器。余熱管的布置形式如圖1所示；

（12） 素、釉燒窯的冷卻帶均占窯爐總長(zhǎng)的40%；

（13） 未設(shè)助燃風(fēng)加熱系統(tǒng)；

（14） 燒嘴燃燒室出口直徑為Ф60mm；

（15） 剩余的（未使用的）燒嘴很多。尤其是上燒嘴，素?zé)G設(shè)置240支，實(shí)際使用144支；釉燒窯設(shè)置240支，實(shí)際使用72支；

（16） 釉燒窯爐排煙和干燥器排濕均為頂抽。

2 法庫(kù)某陶瓷廠窯爐的使用現(xiàn)狀分析

2.1 素、釉燒干燥周期長(zhǎng)

該地區(qū)內(nèi)墻磚的燒成工藝為低溫素?zé)⒏邷赜詿Ｄ壳埃搹S素?zé)稍锲鏖L(zhǎng)為88.35m，干燥周期為15min；釉燒干燥器長(zhǎng)為67.425m，釉燒干燥周期為12min，與國(guó)內(nèi)較為成熟的工藝相比，其干燥周期偏長(zhǎng)。例如，山東地區(qū)其素?zé)稍镏芷趦H用10min，釉燒干燥周期僅用5min。在實(shí)際生產(chǎn)中，并不是干燥器越長(zhǎng)越好，因?yàn)橛酂崃坑邢蓿绻麑⒂邢薜臒崃窟M(jìn)入到較大的空間里，溫度會(huì)很快降下來(lái)。干燥器越長(zhǎng)，需要一定溫度的風(fēng)量越大，相應(yīng)的排濕風(fēng)機(jī)型號(hào)也大。如果量跟不上，溫度便提不起來(lái)，干燥效果就差。因此，該廠的使用現(xiàn)狀也說(shuō)明了這一點(diǎn)，這就是為什么這么長(zhǎng)的干燥器，還要使用大量管式燃燒器。需要消耗大量的燃料，才能保證干燥效果的原因之一。

2.2 釉燒窯的排煙余熱未利用

為什么要使用釉燒窯的煙氣，而不使用素?zé)G的煙氣？這是因?yàn)橛詿G煙氣水分低，燒成工藝采用高溫釉燒，煙氣溫度比素?zé)G高。也就是說(shuō)，釉燒窯的排煙水分低、溫度高，當(dāng)然干燥效果就好，所以建議使用釉燒窯的煙氣。排煙風(fēng)機(jī)的位置離素?zé)稍锲骱芙瓦^(guò)去管路短，熱量不易散發(fā)，這部分余熱不利用將可惜。如果這部分余熱被充分利用，就會(huì)少使用一部分管式燃燒器，將節(jié)約很多的燃料。

2.3 供干燥器的余熱不應(yīng)加入尾冷風(fēng)

尾冷風(fēng)溫度很低，大約為80℃，而緩冷區(qū)余熱的溫度可達(dá)250℃，如果將兩股余熱合起來(lái)，余熱溫度大約為180℃，經(jīng)過(guò)近200m的距離輸送，到干燥器后僅剩下150℃左右了。因此，此溫度不夠干燥器使用，只能采用燃燒器提高溫度。如果去掉尾冷風(fēng)，熱風(fēng)溫度有250℃左右，送到干燥器后，至少還有220℃左右，此溫度將較夠用。

供干燥器的熱風(fēng)需具備兩個(gè)重要條件，即應(yīng)有充足的溫度和足夠的風(fēng)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，我們往往只考慮其一。當(dāng)干燥器干燥效果不好時(shí)，我們一定要仔細(xì)分析，是因?yàn)榱坎粔颍€是因?yàn)闇囟炔粔蛟斐傻模鑼?duì)癥下藥，才能有好效果。否則，會(huì)適得其反。例如，因?yàn)闇囟炔粔蛴绊懥烁稍镄Ч腥苏J(rèn)為是熱風(fēng)的量不夠，就想辦法加大余熱風(fēng)的量，尾冷風(fēng)也摻進(jìn)來(lái)，其結(jié)果是余熱溫度降下來(lái)，干燥效果更差。另外，如果余熱風(fēng)量很大，可能造成排濕風(fēng)機(jī)排不出大風(fēng)量，而使干燥器內(nèi)熱風(fēng)的流動(dòng)性差，從而影響干燥效果。目前的窯爐設(shè)計(jì)是干燥器的余熱都不摻尾冷風(fēng)，只有少部分的窯爐供應(yīng)商還這樣做。例如，以前SACMI公司的窯爐冷卻帶所有的余熱利用一個(gè)風(fēng)機(jī)抽出，近年也改為尾冷和緩冷風(fēng)單獨(dú)排出的形式。

2.4 燒嘴區(qū)全部是短窯段

該廠的素、釉燒窯的燒嘴區(qū)均為短窯段，目的是加密燒嘴，而燒嘴加密相當(dāng)于每個(gè)燒嘴的熱量變小。相對(duì)而言，燒嘴火焰的噴射距離變短，造成窯爐斷面溫差加大，尤其是寬體窯，后果更加明顯。此時(shí)調(diào)試人員就有可能采取加大助燃風(fēng)的方法，將火焰打到窯爐中心，而助燃風(fēng)量加大，會(huì)引起能耗增高。

我們知道，在實(shí)際生產(chǎn)中，窯爐的預(yù)熱帶所使用的熱量，比燒成帶要多，從這個(gè)角度來(lái)講，預(yù)熱區(qū)燒嘴加密，比較合理。而燒成區(qū)燒嘴加密，較不合理，會(huì)導(dǎo)致斷面溫差大。目前的長(zhǎng)窯，其氧化區(qū)負(fù)壓大、溫度難升，所以加密這個(gè)區(qū)域的燒嘴，可緩解溫度難升的問(wèn)題。但筆者建議，寧可用加大單個(gè)燒嘴熱功率的方法，也不要加密燒嘴，因?yàn)檠趸瘏^(qū)窯內(nèi)負(fù)壓高，更容易造成斷面溫差。當(dāng)然，設(shè)置短窯段，并不是該地區(qū)的普遍現(xiàn)象，但目前全國(guó)還有相當(dāng)一部分人熱衷于這樣的設(shè)計(jì)。

2.5 冷卻帶的比例偏小

該廠的素、釉燒窯的冷卻帶均占窯爐總長(zhǎng)的40%，如果是燒制拋光磚或普通一次燒釉面地磚，這個(gè)比例較合理，如果是燒制兩次燒內(nèi)墻磚就會(huì)偏小。因?yàn)閮纱螣齼?nèi)墻磚的燒成周期為30min左右，冷卻帶40%的冷卻時(shí)間為12min左右，冷卻效果很差。其實(shí)窯爐的分區(qū)是否合理，也會(huì)影響到窯爐的能耗。筆者從實(shí)踐得出，兩次燒內(nèi)墻磚的窯爐，尤其是低溫素?zé)に嚕鋮s帶完全可加長(zhǎng)，其好處為：第一，可達(dá)到節(jié)能的目的。如果冷卻帶增長(zhǎng)，相應(yīng)的預(yù)熱和燒成區(qū)就會(huì)變短，這樣點(diǎn)燃的燒嘴可以變少，可達(dá)到節(jié)能的目的；第二，可提高排煙余熱風(fēng)的溫度。因?yàn)轭A(yù)熱和燒成區(qū)變短，排煙溫度會(huì)增高，也就是說(shuō)去干燥器的余熱溫度變高，對(duì)干燥器的升溫有好處；第三，可以保證產(chǎn)品出窯的冷卻效果。

2.6 沒有助燃風(fēng)加熱措施

其實(shí)助燃風(fēng)加熱是窯爐最有效的節(jié)能措施，近兩年已被大多數(shù)陶瓷廠所接受。兩次燒內(nèi)墻磚有兩條窯的余熱可用，干燥器熱風(fēng)的用量又沒有拋光磚那么多，如果余熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，完全有充足的余熱風(fēng)作為助燃風(fēng)使用。有的陶瓷廠直接聲明不要助燃風(fēng)加熱，在實(shí)際生產(chǎn)中，即使設(shè)置了助燃風(fēng)加熱系統(tǒng)，操作人員也不愿意使用。其主要原因是，當(dāng)窯爐疏磚時(shí)，余熱溫度有變化，造成窯溫不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其實(shí)，從另一個(gè)角度來(lái)考慮，我們應(yīng)該想方設(shè)法保證生產(chǎn)線的運(yùn)行通暢，盡量減少窯爐疏磚。從生產(chǎn)實(shí)踐中可知，保持生產(chǎn)滿負(fù)荷正常運(yùn)轉(zhuǎn)，是助燃風(fēng)加熱利用的必要條件。

2.7 燒嘴燃燒室出口直徑偏大

燒嘴燃燒室出口直徑如果偏大，會(huì)引起斷面溫差，也會(huì)引起能耗增高，尤其是寬體窯。因?yàn)槌隹谄髸r(shí)，火焰噴射的距離相對(duì)較小，有可能達(dá)不到窯爐中間，此時(shí)調(diào)試人員不得不加大助燃風(fēng)量使火焰達(dá)到窯爐中間，其結(jié)果造成能耗提高。

2.8 輥上燒嘴閑置太多

太多的多余燒嘴，不僅增加成本，而且對(duì)窯爐的使用也沒有好處。因?yàn)橐话愣嘤嗟臒旆植荚陬A(yù)熱區(qū)，而這個(gè)區(qū)域負(fù)壓比較大，不用的燒嘴處，就會(huì)在負(fù)壓作用下往窯里漏冷風(fēng)，造成預(yù)熱區(qū)溫度難升和預(yù)熱區(qū)的斷面溫差加大的現(xiàn)象。

2.9 釉燒窯爐排煙和干燥器排濕均為頂抽

實(shí)踐證明，釉燒窯爐排煙管路和干燥器排濕管路設(shè)計(jì)為頂抽，是導(dǎo)致釉面落臟的原因之一。因?yàn)椋黧w帶進(jìn)的坯粉會(huì)積聚在排煙口附近，在煙氣里的水汽和焦油作用下粘結(jié)成塊，在一定條件下會(huì)掉落在坯體上，形成燒成缺陷。

3 陶瓷廠窯爐的余熱利用措施

3.1 合理布置余熱風(fēng)管

實(shí)踐可知，如果合理布置余熱風(fēng)管路，兩次燒內(nèi)墻磚窯爐的余熱足夠干燥器使用，并且還可以有剩余，剩余的可以用來(lái)加熱助燃風(fēng)，不需要浪費(fèi)燃料，完全可以去掉管式燃燒器，估計(jì)可節(jié)約煤氣10%左右。有人說(shuō)，使用管式燃燒器是因?yàn)楸狈教鞖饫涞脑颍鋵?shí)，不僅在北方，就是在南方的福建、廣東等地區(qū)也有很多廠的干燥器在使用管式燃燒器。其實(shí)，筆者在與陶瓷廠談配置時(shí)，無(wú)論在北方還是南方，都發(fā)現(xiàn)有客戶要求干燥器設(shè)置管式燃燒器的例子，所有這些廠在筆者的說(shuō)服下，都取消了這個(gè)想法，而這些干燥器在后來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)中，也都很正常。因此，建議低溫素?zé)に嚂r(shí)，將余熱管路布置成如圖2的形式。

3.2 對(duì)窯爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

建議素釉燒兩條窯爐的冷卻帶余熱用一根大的管子引去干燥器，而不要用兩根小的管子引去干燥器，因?yàn)橐桓茏酉鄬?duì)散熱面積小，阻力也小。例如，兩種直徑余熱管效果的比較如圖3所示。兩根Ф700的風(fēng)管的截面積相當(dāng)于一根Ф1000風(fēng)管的截面積，而兩根Ф700的風(fēng)管的散熱面積是一根Ф1000風(fēng)管的1.4倍，所以兩根Ф700風(fēng)管余熱的溫度降得更快，所用材料也是一根Ф1000風(fēng)管的1.4倍，較不合算。所以，兩條窯的冷卻帶余熱管，用兩條Ф700的風(fēng)管，不如用一條Ф1000的風(fēng)管，保溫效果又好，成本又低。

3.3 干燥器的長(zhǎng)度要與干燥工藝要求相匹配

從以上分析可以看出，如果干燥器太長(zhǎng)，導(dǎo)致占地面積大、投資成本高、干燥效果差。因此，需要根據(jù)該廠干燥器現(xiàn)在的長(zhǎng)度和實(shí)際需要的長(zhǎng)度綜合考慮，進(jìn)行設(shè)計(jì)，其具體詳情見表1。

3.4 高溫區(qū)不要設(shè)計(jì)短窯段

高溫區(qū)不要設(shè)計(jì)短窯段，尤其是寬體窯。如果燒成區(qū)燒嘴加密的窯爐已建好，結(jié)構(gòu)已無(wú)法改變，可以采取每個(gè)控制組關(guān)閉一對(duì)燒嘴的方法，來(lái)抵消因加密燒嘴帶來(lái)的不利因素。（下轉(zhuǎn)第36頁(yè)）

3.5 建議增加助燃風(fēng)

實(shí)踐證明，助燃風(fēng)提高100℃，可節(jié)能4%。

3.6 選用合適的燒嘴燃燒室出口

設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的窯寬，設(shè)計(jì)不同的燒嘴燃燒室出口尺寸。

3.7 配置合適的燒嘴數(shù)量

設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)踐，了解不同的燒成工藝實(shí)際使用的燒嘴數(shù)量。

4 結(jié)語(yǔ)

從法庫(kù)內(nèi)墻磚生產(chǎn)中窯爐的結(jié)構(gòu)和余熱的利用情況來(lái)看，存在問(wèn)題還較大，能耗的損失較多。如果加以改進(jìn)，可有效降低13%的能耗。因此，建議窯爐設(shè)計(jì)工作者，應(yīng)該深入了解不同燒成工藝窯爐的實(shí)際使用情況，設(shè)計(jì)出合理的窯爐結(jié)構(gòu)和合理的余熱利用方式，不斷取長(zhǎng)補(bǔ)短、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能使窯爐能耗降至更低。