輥道窯爐節(jié)能措施

盧玉華

摘 要：近兩年來，為響應(yīng)國家在節(jié)能環(huán)保和“互聯(lián)網(wǎng)+”方面的有關(guān)政策，窯爐企業(yè)也在節(jié)能減排及智能化領(lǐng)域積極探索，并取得了許多有價(jià)值的成果。各家企業(yè)所采用的技術(shù)路線均有不同。本文就輥道窯爐節(jié)能方面提出幾個(gè)觀點(diǎn)，以供交流探討。

關(guān)鍵詞：窯爐；節(jié)能措施；環(huán)保

1 引言

在過去很長一段時(shí)間里，中國窯爐領(lǐng)域的發(fā)展跟世界存在著較大的差距，世界上先進(jìn)的窯爐生產(chǎn)技術(shù)主要還是由意大利、德國等傳統(tǒng)工業(yè)強(qiáng)國把控。隨著國內(nèi)陶瓷工業(yè)的蓬勃發(fā)展，上游陶機(jī)裝備制造領(lǐng)域也迎來了較快發(fā)展，從對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和吸收，再到自主研發(fā)，目前已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步，在國內(nèi)市場早已占據(jù)了主導(dǎo)地位，在海外市場上也可以與國際陶機(jī)巨頭們一較高下。

2 窯爐節(jié)能措施

近兩年來，為響應(yīng)國家在節(jié)能環(huán)保和“互聯(lián)網(wǎng)+”方面的有關(guān)政策，窯爐企業(yè)也在節(jié)能減排及智能化領(lǐng)域積極探索，并取得了許多有價(jià)值的成果。各家企業(yè)所采用的技術(shù)路線均有不同，國內(nèi)廣東科達(dá)潔能股份有限公司、廣東摩德娜科技股份有限公司、廣東中鵬熱能科技有限公司、廣東中窯窯業(yè)股份有限公司、廣東華信達(dá)節(jié)能環(huán)保有限公司都是窯爐領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的探索者。本文就窯爐節(jié)能方面提出幾個(gè)觀點(diǎn)，以供交流探討。

（1）應(yīng)從總體上改變常規(guī)思維，由原來的“高溫?zé)Y(jié)為主，氧化預(yù)熱為輔”的設(shè)計(jì)改為“以預(yù)熱氧化分解為主，高溫?zé)Y(jié)為助”的燒結(jié)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)解決氧化帶窯爐內(nèi)部實(shí)際溫度與磚坯實(shí)際溫度的差異，使磚坯體在此階段快速受熱，達(dá)到氧化分解溫度，使磚坯體內(nèi)外溫度均衡，在窯爐內(nèi)的左，中，右位置的磚坯體在此區(qū)溫度差更小甚至無溫差的設(shè)計(jì)，最大限度的解決窯爐的斷面溫差。

（2）在氧化區(qū)域設(shè)計(jì)適量的加熱器和燃燒器，主要方式有兩種：一是設(shè)計(jì)加密槍，由原來每個(gè)控制組8支燃燒器改為12支；二是縮短窯爐每節(jié)的長度的方式，由原來的2100 mm甚至更長，改為1870 mm或更短。

（3）大容量輻射層和對流層的構(gòu)造，使得磚坯體在此區(qū)域得到足夠充分的加熱，有足夠厚的氣體輻射層和對流層供給磚坯體足夠的熱量，從而完全預(yù)熱氧化，讓坯體完全燃燒分解，得到充分的預(yù)熱，縮短高溫?zé)蓽囟葧r(shí)間和受熱強(qiáng)度，減少窯爐墻體散熱從而達(dá)到節(jié)能效果。眾所周知，窯爐內(nèi)空越高產(chǎn)品越好操作，因此，把整個(gè)高箱窯體的內(nèi)空加高，由原來的300多毫米升高到500多毫米。

（4）根據(jù)對流傳熱規(guī)則有效地減少氧化干燥區(qū)域空間高度，打破常規(guī)的排煙抽管成排的設(shè)計(jì)，采用錯(cuò)位交叉設(shè)計(jì)，讓氣流均勻的加熱坯體，設(shè)計(jì)合理空間高度讓煙氣充分加熱坯體，使得坯體在此區(qū)域與煙氣熱交換得到充分置換和預(yù)熱，迅速干燥，結(jié)構(gòu)水完全排除，為氧化分解打好基礎(chǔ)，減輕氧化分解的壓力，減少煙氣排出帶走的顯熱。

（5）在窯爐余熱循環(huán)利用方面我們采用直接抽取窯內(nèi)的急冷風(fēng)再經(jīng)過spr裝置加熱將助燃風(fēng)加熱到250～350℃，充分利用窯爐的余熱風(fēng)，降低能耗。降低窯爐的正壓，減少窯爐正壓過大或正壓而導(dǎo)致熱量泄漏，減少窯爐耐材蓄熱而導(dǎo)致散熱消耗的能量從而達(dá)到降低能耗的目的（助燃風(fēng)加熱示意圖見圖1）。

（6）采用低導(dǎo)熱、高致密度、輕質(zhì)保溫材料能有效的杜絕窯爐墻體頂部的熱量散發(fā)，尤其在頂部采用中空板與高致密度輕質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，在棍上墻體部采用類似于中空材料的特殊結(jié)構(gòu)，有效的減少熱量的散發(fā)，從而達(dá)到節(jié)能效果，示意圖見圖2。

（7）噴槍是根據(jù)能量守恒原理設(shè)計(jì)增加燃料和助燃風(fēng)的分子活性的結(jié)構(gòu)，采用充分接觸、高效、富氧燃燒的設(shè)計(jì)理念，讓燃料充分接觸而不立即燃燒，在富氧的狀態(tài)下充分接觸并迅速燃燒發(fā)揮最大熱效率，瞬間釋放能量產(chǎn)生最大熱值，提高熱效率，減少各種不完全燃燒和燃燒過早導(dǎo)致的熱效率損失，達(dá)到節(jié)能的目的，噴槍示意圖

見圖3。

（8）區(qū)分不同的區(qū)域，配置不同的功率的噴槍，配置不同的出口，有效的解決窯爐斷面溫度差異，杜絕窯爐在寬斷面范圍內(nèi)存在的左、中、右溫差，及坯體與窯爐實(shí)際煙氣的溫度差，從而提高磚坯體在窯爐內(nèi)部的均勻性和速度，有效地縮短窯爐的燒成周期，降低窯爐的燒成最高溫度。比如，我們在氧化區(qū)域采用高熱量、大功率、不同口徑的碳化硅燒嘴套或燒嘴磚，充分利用磚坯體的膨脹與收縮極限，大幅度的加熱磚坯體，使得磚坯體在此區(qū)域完全加熱甚至過燒的效果，從而減少高溫區(qū)域的燒成溫度。

（9）噴槍布局打破常規(guī)的輥棒中心到噴槍中心同一高度的布局設(shè)置，分別采用底面不一樣的設(shè)計(jì)高度，讓燃燒器的熱量充分的發(fā)揮最高值。

（10）有效的采用窯爐內(nèi)部的尾氣作為媒介體增強(qiáng)窯爐的燃燒效率，降低能耗和尾氣的排放，加快燃料與空氣的混合速度，降低燃耗。

3 高溫空氣燃燒技術(shù)的特點(diǎn)

（1） 最大限度回收高溫?zé)煔獾挠酂?/p>

由于高溫空氣燃燒技術(shù)采用了蓄熱式余熱回收裝置，能夠最大限度回收高溫?zé)煔獾挠酂帷＞攀甏酰毡竟I(yè)爐株式會社田中良一領(lǐng)導(dǎo)的科研小組采用熱惰性小的蜂窩陶瓷作為蓄熱體，可把燃燒所需的空氣溫度最高預(yù)熱到1300～1400℃，比煙氣溫度僅低50～100℃，而加熱爐的排煙溫度可降至150～200℃，其熱回收率可達(dá)85%以上。與傳統(tǒng)的燃燒方式相比，可節(jié)約近50%的燃料。因此極大程度地降低了加熱爐的排煙損失，達(dá)到了有效節(jié)約能源的目的。

（2）預(yù)熱空氣溫度達(dá)到1000～1400℃

利用回收的煙氣余熱來預(yù)熱燃燒所需要的空氣，可使預(yù)熱空氣的溫度達(dá)到1000～1400℃。由于高溫預(yù)熱空氣所具有的物理熱增加了爐內(nèi)的理論燃燒溫度，這不僅使原來不能用于高溫工業(yè)爐窯的低發(fā)熱值發(fā)生爐煤氣和高爐煤氣，轉(zhuǎn)化為可用于軋鋼和煉鋼等工業(yè)爐用的燃?xì)猓岣吡说蜔嶂等細(xì)獾氖褂脙r(jià)值；此外由于爐溫升高，爐內(nèi)傳熱加強(qiáng)，可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。這意味著對生產(chǎn)相同數(shù)量的產(chǎn)品，高溫空氣燃燒技術(shù)節(jié)約了燃料消耗量。

（3）減少NOX生成量，減輕環(huán)境污染

在采用高溫空氣燃燒技術(shù)的工業(yè)爐中，通過燃燒工況的組織，使燃料在含氧濃度低于21%的氣氛中進(jìn)行燃燒，減少甚至消除局部高溫區(qū)，從而降低了NOX的生成量，減輕對環(huán)境的污染。

本設(shè)計(jì)參考上面的設(shè)備，從窯爐的排煙或是在急冷后部抽取部分廢氣（泛指氮氧化物）充當(dāng)氧化介體，從而提高氧化速度，加速反應(yīng)，讓燃料達(dá)到最高效的燃燒，從而富氧燃燒，提高燃料的熱值。

4 結(jié)論

窯爐節(jié)能技術(shù)可以推進(jìn)的方向還有很多，包括窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)試、管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、燃燒系統(tǒng)及節(jié)能噴槍的開發(fā)與運(yùn)用等。在政策和市場的雙重作用下，國內(nèi)窯爐企業(yè)在節(jié)能減排領(lǐng)域不斷創(chuàng)新取得新突破。