輥道窯節(jié)能管理的探討

郭健

（廣東博德精工建材有限公司，佛山528000）

1 前言

作為高污染、高耗能的陶瓷行業(yè)，窯爐占到陶瓷廠總耗能的50%以上。因此，針對(duì)輥道窯的節(jié)能管理尤為重要，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探討：

（1）輥道窯能耗影響因素

（2）建立輥道窯數(shù)據(jù)庫(kù)

（3）輥道窯節(jié)能管理

2 輥道窯能耗影響因素

輥道窯是一條中空窯，現(xiàn)主要采用水煤氣作為燃料，影響能源消耗的因素眾多，如：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)格變動(dòng)、操作人員的調(diào)節(jié)手法、水煤氣質(zhì)量等等。下面逐一進(jìn)行分析，并為建立輥道窯數(shù)據(jù)庫(kù)提供基礎(chǔ)，為輥道窯節(jié)能管理打好基石。

①輥道窯水煤氣耗用計(jì)算原則

原則一：必須按照水煤氣熱值進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)樵谒簹庵圃爝^(guò)程中，有諸多影響因素造成熱值波動(dòng)，一般在1450～1550 Kcal。如按立方進(jìn)行水煤氣耗用計(jì)算，若熱值差80 Kcal，則能耗誤差達(dá)到5.5%。

原則二：水煤氣計(jì)量必須考慮溫度參數(shù)。例如兩個(gè)煤氣流量表中的水煤氣溫度相差20℃，在同一壓強(qiáng)下二表之間的氣體密度相差為7.326%（公式為20÷273），說(shuō)明溫度高的煤氣表在1 m3煤氣熱值中比溫度低的少7.326%的可燃?xì)怏w量。

②溫度曲線

當(dāng)升溫曲線提高，增加了排煙溫度，帶走了更高的熱量而造成熱損失。根據(jù)水煤氣燃料在爐膛不同溫度下的熱量利用率（如下表1）。

從上述表中反應(yīng)窯內(nèi)升溫曲線變動(dòng)面產(chǎn)生能耗的波動(dòng)。舉例煤氣低熱值按1500 Kcal/m3計(jì)算，升溫曲線按1000～1100℃為例，其溫度相差100℃，能耗相差12.5%。例如：在輥道窯上升溫曲線每個(gè)區(qū)段上，下槍各升5℃，如按10個(gè)區(qū)段計(jì)算，合計(jì)為升高100℃，其增加能耗約1.0×0.125=12.5%。

③壓力曲線

根據(jù)圖1、2，無(wú)論正壓或負(fù)壓過(guò)大均會(huì)造成大量熱量損失。舉例，當(dāng)窯內(nèi)壓力為-10 Pa時(shí)，即可產(chǎn)生吸入風(fēng)速3 m/s（閘板開(kāi)口面積 78 cm2），熱損失 14 w，相當(dāng)于12.04 Kcal/s；窯內(nèi)壓力為正10 Pa時(shí)，溢出煙氣熱損失40 w，相當(dāng)于34.4 Kcal/s。正因?yàn)楦G壓直接影響著窯爐能耗，因此，窯壓數(shù)據(jù)的測(cè)量至關(guān)重要，提供下述壓力監(jiān)測(cè)方案（見(jiàn)圖3）。在燒成帶零壓點(diǎn)窯爐上、下各布置一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，預(yù)熱帶第一組底槍前一區(qū)位置輥上布置一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，急冷帶與燒成帶之間靠燒成帶一側(cè)窯爐上布置一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)。壓力監(jiān)測(cè)可采用斜管微壓計(jì)或智能微差壓變送器均可。

圖1 爐內(nèi)壓力與熱損失的關(guān)系

圖2 爐內(nèi)壓力為不同負(fù)值時(shí)的空氣吸入速度

圖3 窯壓監(jiān)控方案

④助燃空氣量與排煙溫度

圖4 熱效率與過(guò)剩空氣系數(shù)、排煙溫度的關(guān)系

根據(jù)圖4，助燃風(fēng)的系數(shù)在排煙溫度同等條件下，系數(shù)1.2與1.6相比，兩者熱效率差距較大。因此，應(yīng)定期測(cè)量輥道窯的爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)。爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)測(cè)量點(diǎn)的選擇建議定在預(yù)熱帶第一組底槍前一區(qū)位置。

⑤其它影響因素

輥道窯能耗影響因素除了上述幾個(gè)外，還有其它眾多影響因子，如：產(chǎn)品類(lèi)型、產(chǎn)品配方、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)量（窯速）、窯爐空間結(jié)構(gòu)、保溫效果、燃燒系統(tǒng)等等。

經(jīng)上述分析，輥道窯能耗評(píng)估不能簡(jiǎn)單的進(jìn)行一兩項(xiàng)對(duì)比，應(yīng)綜合評(píng)估。為此，建立輥道窯數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)企業(yè)窯爐節(jié)能管理有著積極的作用。

3 建立輥道窯數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)不斷地采集輥道窯數(shù)據(jù)（具體見(jiàn)下表2），并使用EXCEL軟件進(jìn)行匯總分析，評(píng)估輥道窯運(yùn)行能耗水平，并提出輥道窯節(jié)能改進(jìn)措施。

表2 輥道窯數(shù)據(jù)采集表

當(dāng)然，采集上述數(shù)據(jù)相對(duì)繁瑣，但經(jīng)過(guò)日積月累，對(duì)窯爐各類(lèi)產(chǎn)品的溫度制度、壓力制度、燃燒狀況、能耗水平等具有一個(gè)較清晰的數(shù)據(jù)概念，并可實(shí)時(shí)進(jìn)行各類(lèi)參數(shù)類(lèi)比，以發(fā)現(xiàn)不同窯爐之間的能耗水平差異，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整或進(jìn)行必要的節(jié)能技改，以達(dá)到節(jié)約窯爐能耗的目的。

4 輥道窯節(jié)能管理

企業(yè)通過(guò)建立輥道窯運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)不同窯爐或同一窯爐不同工況條件下進(jìn)行各種對(duì)比分析，可得出輥道窯爐節(jié)能管理的關(guān)鍵在于溫度、壓力和含氧量三項(xiàng)的管控。無(wú)論窯爐如何調(diào)節(jié)，最終均會(huì)體現(xiàn)在溫度、壓力、含氧量三項(xiàng)的變動(dòng)。那么怎樣的升溫曲線、正負(fù)壓、含氧量符合節(jié)能要求呢？這個(gè)較難確定，由于不同企業(yè)的輥道窯結(jié)構(gòu)差距較大、生產(chǎn)產(chǎn)品類(lèi)型千差萬(wàn)別，導(dǎo)致升溫曲線、正負(fù)壓難以確定一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)，但是可以確定一個(gè)定性的標(biāo)準(zhǔn)。升溫曲線以平穩(wěn)速率升溫為主；正負(fù)壓當(dāng)然越低越好；氧化氣氛輥道窯預(yù)熱帶第一組底槍前一區(qū)位置含氧量建議控制在8%以下。

另通過(guò)對(duì)輥道窯數(shù)據(jù)及必要的測(cè)試分析，建議企業(yè)作如下的節(jié)能管理：

①與早期的窯爐比較，當(dāng)前陶瓷生產(chǎn)企業(yè)均采取加長(zhǎng)、加寬窯爐達(dá)到提高生產(chǎn)能力，但很多窯爐助燃風(fēng)量難以調(diào)節(jié)到最佳，含氧量普遍偏高。因此，建議對(duì)燃燒狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，即對(duì)窯壓與含氧量進(jìn)行監(jiān)控。若有條件的可以對(duì)窯爐噴槍進(jìn)行配風(fēng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)，以進(jìn)一步確定現(xiàn)有噴槍配風(fēng)是否達(dá)到最佳。若含氧量較高，可對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，引入燃燒較充分的半預(yù)混燃燒系統(tǒng)。

②通過(guò)建立企業(yè)內(nèi)部輥道窯數(shù)據(jù)庫(kù)，可經(jīng)常對(duì)同一窯爐或不同窯爐進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，并通過(guò)窯爐標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)節(jié)（務(wù)必掌握廢煙量與抽煙量的平衡）以達(dá)到窯爐最佳節(jié)能運(yùn)行參數(shù)；同時(shí)也方便與外界窯爐參數(shù)進(jìn)行類(lèi)比，以挖掘窯爐哪些可以進(jìn)行改善，以進(jìn)一步節(jié)約窯爐能耗。

③舊窯爐由于運(yùn)行年限較長(zhǎng)，中高溫區(qū)窯墻窯頂保溫效果差，建議對(duì)窯內(nèi)三面進(jìn)行高溫節(jié)能涂料改造，以增強(qiáng)熱輻射及保護(hù)窯墻窯頂。

參考文獻(xiàn)

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