輥道窯節能管理的探討

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，窯爐占到陶瓷廠總耗能的50%以上。因此，針對輥道窯的節能管理尤為重要，本文主要從以下幾個方面進行探討：

（1）輥道窯能耗影響因素

（2）建立輥道窯數據庫

（3）輥道窯節能管理

2 輥道窯能耗影響因素

輥道窯是一條中空窯，現主要采用水煤氣作為燃料，影響能源消耗的因素眾多，如：產品結構規格變動、操作人員的調節手法、水煤氣質量等等。下面逐一進行分析，并為建立輥道窯數據庫提供基礎，為輥道窯節能管理打好基石。

①輥道窯水煤氣耗用計算原則

原則一：必須按照水煤氣熱值進行計算。因為在水煤氣制造過程中，有諸多影響因素造成熱值波動，一般在1450～1550 Kcal。如按立方進行水煤氣耗用計算，若熱值差80 Kcal，則能耗誤差達到5.5%。

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

②溫度曲線

當升溫曲線提高，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）。

從上述表中反應窯內升溫曲線變動面產生能耗的波動。舉例煤氣低熱值按1500 Kcal/m3計算，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區段上，下槍各升5℃，如按10個區段計算，合計為升高100℃，其增加能耗約1.0×0.125=12.5%。

③壓力曲線

根據圖1、2，無論正壓或負壓過大均會造成大量熱量損失。舉例，當窯內壓力為-10 Pa時，即可產生吸入風速3 m/s（閘板開口面積 78 cm2），熱損失 14 w，相當于12.04 Kcal/s；窯內壓力為正10 Pa時，溢出煙氣熱損失40 w，相當于34.4 Kcal/s。正因為窯壓直接影響著窯爐能耗，因此，窯壓數據的測量至關重要，提供下述壓力監測方案（見圖3）。在燒成帶零壓點窯爐上、下各布置一個測壓點，預熱帶第一組底槍前一區位置輥上布置一個測壓點，急冷帶與燒成帶之間靠燒成帶一側窯爐上布置一個測壓點。壓力監測可采用斜管微壓計或智能微差壓變送器均可。

圖1 爐內壓力與熱損失的關系

圖2 爐內壓力為不同負值時的空氣吸入速度

圖3 窯壓監控方案

④助燃空氣量與排煙溫度

圖4 熱效率與過剩空氣系數、排煙溫度的關系

根據圖4，助燃風的系數在排煙溫度同等條件下，系數1.2與1.6相比，兩者熱效率差距較大。因此，應定期測量輥道窯的爐內空氣過剩系數。爐內空氣過剩系數測量點的選擇建議定在預熱帶第一組底槍前一區位置。

⑤其它影響因素

輥道窯能耗影響因素除了上述幾個外，還有其它眾多影響因子，如：產品類型、產品配方、產品規格、產量（窯速）、窯爐空間結構、保溫效果、燃燒系統等等。

經上述分析，輥道窯能耗評估不能簡單的進行一兩項對比，應綜合評估。為此，建立輥道窯數據庫對企業窯爐節能管理有著積極的作用。

3 建立輥道窯數據庫

通過不斷地采集輥道窯數據（具體見下表2），并使用EXCEL軟件進行匯總分析，評估輥道窯運行能耗水平，并提出輥道窯節能改進措施。

表2 輥道窯數據采集表

當然，采集上述數據相對繁瑣，但經過日積月累，對窯爐各類產品的溫度制度、壓力制度、燃燒狀況、能耗水平等具有一個較清晰的數據概念，并可實時進行各類參數類比，以發現不同窯爐之間的能耗水平差異，并進行適當調整或進行必要的節能技改，以達到節約窯爐能耗的目的。

4 輥道窯節能管理

企業通過建立輥道窯運行數據庫，經不同窯爐或同一窯爐不同工況條件下進行各種對比分析，可得出輥道窯爐節能管理的關鍵在于溫度、壓力和含氧量三項的管控。無論窯爐如何調節，最終均會體現在溫度、壓力、含氧量三項的變動。那么怎樣的升溫曲線、正負壓、含氧量符合節能要求呢？這個較難確定，由于不同企業的輥道窯結構差距較大、生產產品類型千差萬別，導致升溫曲線、正負壓難以確定一個量化標準，但是可以確定一個定性的標準。升溫曲線以平穩速率升溫為主；正負壓當然越低越好；氧化氣氛輥道窯預熱帶第一組底槍前一區位置含氧量建議控制在8%以下。

另通過對輥道窯數據及必要的測試分析，建議企業作如下的節能管理：

①與早期的窯爐比較，當前陶瓷生產企業均采取加長、加寬窯爐達到提高生產能力，但很多窯爐助燃風量難以調節到最佳，含氧量普遍偏高。因此，建議對燃燒狀態進行監控，即對窯壓與含氧量進行監控。若有條件的可以對窯爐噴槍進行配風現場測試試驗，以進一步確定現有噴槍配風是否達到最佳。若含氧量較高，可對燃燒系統進行改進，引入燃燒較充分的半預混燃燒系統。

②通過建立企業內部輥道窯數據庫，可經常對同一窯爐或不同窯爐進行數據對比，并通過窯爐標準化調節（務必掌握廢煙量與抽煙量的平衡）以達到窯爐最佳節能運行參數；同時也方便與外界窯爐參數進行類比，以挖掘窯爐哪些可以進行改善，以進一步節約窯爐能耗。

③舊窯爐由于運行年限較長，中高溫區窯墻窯頂保溫效果差，建議對窯內三面進行高溫節能涂料改造，以增強熱輻射及保護窯墻窯頂。

參考文獻

[1]全國能源基礎和管理標準化技術委員會，熱工基礎，機械工業出版社，2002年.

[2]孫晉濤.硅酸鹽工業熱工基礎[M]，武漢工業大學出版社，1992年.

[3]于麗達,陳慶本.陶瓷設備熱平衡計算 [M].輕工業出版社,1990.