節(jié)能環(huán)保型成套技術(shù)裝備在拋釉磚生產(chǎn)中 的應(yīng)用及研究

荊海山

摘 要：目前嚴(yán)厲執(zhí)行環(huán)保政策的條件下，陶瓷企業(yè)需要更加先進(jìn)、節(jié)能、環(huán)保的陶瓷裝備。德力泰以成套生產(chǎn)線的全新形式為陶瓷企業(yè)提供綜合節(jié)能技術(shù)方案，通過更大幅度的節(jié)能降耗來減少大氣的“熱污染”，降低陶瓷企業(yè)的環(huán)保治理成本，并推動(dòng)陶瓷裝備產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保;技術(shù);拋釉磚;系統(tǒng)

1 前 言

習(xí)主席在黨的19大報(bào)告中正式提出“堅(jiān)持人與自然和諧共生。建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策……”。近年來，國(guó)內(nèi)“環(huán)保緊箍咒”也越勒越緊。而陶瓷經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，屬于高能耗、高污染的行業(yè)，其中干燥和燒成的燃耗占了陶瓷制造過程綜合能耗的60%以上，電耗至少超過了40%，不僅抬高了生產(chǎn)成本，也增加了環(huán)保處理費(fèi)用。對(duì)單機(jī)設(shè)備而言，現(xiàn)有窯爐、干燥器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到不斷升級(jí)，節(jié)能技術(shù)也進(jìn)行了充分挖掘，促進(jìn)了陶瓷產(chǎn)業(yè)和裝備行業(yè)的健康發(fā)展。但在目前嚴(yán)厲執(zhí)行環(huán)保政策的條件下，陶瓷企業(yè)仍然需要更加先進(jìn)、節(jié)能、環(huán)保的陶瓷裝備。

佛山市德力泰科技有限公司作為陶瓷裝備行業(yè)的著名企業(yè)，既有責(zé)任和義務(wù)積極響應(yīng)國(guó)家有關(guān)政策，也有意愿和能力發(fā)揮專長(zhǎng)，以成套生產(chǎn)線的全新形式為陶瓷企業(yè)提供綜合節(jié)能技術(shù)方案，通過更大幅度的節(jié)能降耗來減少大氣的“熱污染”，降低陶瓷企業(yè)的環(huán)保治理成本，并推動(dòng)陶瓷裝備產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)的進(jìn)步。此外，這也必將成為公司進(jìn)入陶瓷窯爐行業(yè)的最佳切入點(diǎn)。

筆者作為德力泰主管技術(shù)的人員，下面將結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)介紹一下該生產(chǎn)線在拋釉磚生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究成果。

2 基本情況

2.1 成套概念

以內(nèi)寬3 m以上的五層自循環(huán)干燥器、輸送線和內(nèi)寬超過3 m的輥道窯連線而成，適宜拋釉磚、仿古磚等瓷磚的干燥、輸送和高溫?zé)伞ＴO(shè)計(jì)時(shí)，除了提高單機(jī)設(shè)備的性能外，還將干燥器的熱源與窯爐結(jié)合起來研究，在降低燒成燃耗的同時(shí)，干燥器最大限度的節(jié)能，僅使用窯爐冷卻余熱加熱，既不用煙氣，也不用燃料。

2.2 基本參數(shù)

以廣東某著名品牌陶瓷企業(yè)今年初投產(chǎn)的實(shí)際案例和實(shí)際數(shù)據(jù)為例：

（1） 5層干燥器與寬體窯搭配連線;

（2） 干燥器：內(nèi)寬≥3.0 m;

（3） 輥道窯：內(nèi)寬≥3.0 m;

（4） 燃料：天然氣，熱值為8300 kcal/Nm3。

（5） 產(chǎn)品：600×600 mm、800×800 mm及以上規(guī)格精品瓷磚;

（6） 干燥周期≤60 min;

（7） 燒成周期≤60 min;

（8） 燒成產(chǎn)量≥10000 m2/天;

（9） 干燥、燒成合格率，分別≥99%。

運(yùn)行性能參數(shù)

（1） 燒成溫度≤1250℃;

（2） 高溫區(qū)儀表控溫精度±1℃;

（3） 截面溫差：通過測(cè)溫環(huán)檢測(cè)，±1.5℃;

（4） 零壓處面板與環(huán)境溫度之差≤35℃;

（5） 助燃風(fēng)加熱溫度≥300℃;

（6） 正常生產(chǎn)中，干燥器僅用窯爐冷卻余熱，不用燃料;

（7） 產(chǎn)品為800×800 mm拋釉磚時(shí)，干燥、燒成綜合燃耗：經(jīng)檢測(cè)換算，約為1.55～1.6（Nm3/m2磚）。燒后的磚坯重量約28 kg/m2，燃料熱值為8300 kcal/Nm3，磚坯熱量消耗為474.29 kcal/kg磚（或?yàn)?7.71 kgce/t磚）。

3 技術(shù)特點(diǎn)

眾所周知，國(guó)內(nèi)有不少瓷磚企業(yè)的干燥器盡管不使用燃料，但大多將窯爐煙氣直接打到干燥器前段，后段用冷卻余熱。煙氣不干凈，也含有二氧化硫等氣體，不僅腐蝕設(shè)備，也嚴(yán)重影響環(huán)境和人們的身心健康。就天然氣窯爐而言，國(guó)內(nèi)窯爐燒成每平方800×800 mm拋釉磚的燃耗超過了1.8Nm3/m2磚（約為533.57 kcal/kg磚或76.22 kgce/t磚）。

為什么同樣的產(chǎn)品，德力泰窯爐干燥器不用煙氣、不用燃料，而窯爐的燒成燃耗卻能控制在1.6 Nm3/m2磚以下呢（熱耗量減少了11.11%以上）？這得益于公司強(qiáng)大的軟件、硬件基礎(chǔ)和雄厚的研發(fā)實(shí)力，通過流體力學(xué)軟件、熱工模型先進(jìn)行模擬，再做出樣機(jī)，通過不斷測(cè)試、改進(jìn)、驗(yàn)證，最后再應(yīng)用到公司干燥、窯爐上，并且在設(shè)計(jì)之前考慮到干燥、燒成系統(tǒng)節(jié)能的概念，因此取得較大突破。項(xiàng)目成套設(shè)備具體技術(shù)及優(yōu)勢(shì)如下。

3.1 五層自循環(huán)快干器與寬體窯相組合的生產(chǎn)線

開發(fā)出五層自循環(huán)快干器與寬體窯相組合的生產(chǎn)線，達(dá)到了綜合能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的目的。

五層的磚坯速度比雙層慢，磚坯破損率小，吸熱時(shí)間長(zhǎng)，而寬體窯技術(shù)成熟，產(chǎn)量大，合格率高。公司通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化，開發(fā)出五層自循環(huán)快干器與寬體窯相組合的生產(chǎn)線。將窯爐冷卻后的干凈熱風(fēng)送到干燥器，以細(xì)分、密排的風(fēng)管吹風(fēng)，將內(nèi)部熱氣抽出后再連續(xù)供入，排出的熱量少，內(nèi)部不斷循環(huán)、風(fēng)速快，每層磚坯干燥效率高，缺陷少。這種搭配方式的窯爐冷卻區(qū)實(shí)現(xiàn)了零排放，干燥器也無需燃料補(bǔ)充熱量，因此該組合生產(chǎn)線具有綜合能耗低、干燥、燒成質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)部分企業(yè)由于技術(shù)不成熟，采用雙層或三層、風(fēng)盒慢干結(jié)構(gòu)或常規(guī)窯爐，組合搭配不合理，能耗較高、產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定。

3.2 高效、節(jié)能的自循環(huán)干燥結(jié)構(gòu)

研究出高效、節(jié)能的自循環(huán)干燥結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有普通結(jié)構(gòu)干燥器需要額外消耗燃料的問題。

發(fā)明了獨(dú)特的雙出口風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)由兩個(gè)出口分別送入窯兩側(cè)內(nèi)部交錯(cuò)分布的風(fēng)盒，再?gòu)拇u坯上下方密集分布的吹風(fēng)管吹向磚坯的上下兩個(gè)面，每根風(fēng)管的風(fēng)量大小可調(diào)。供風(fēng)、抽風(fēng)交錯(cuò)分布和密集分布的細(xì)管供風(fēng)，可以加強(qiáng)對(duì)流、攪拌，形成“刮風(fēng)”的效果，消除了溫差死角，有效防止了坯體變形和開裂。靈活運(yùn)用了流體力學(xué)原理，通過構(gòu)思巧妙的設(shè)計(jì)，將吸風(fēng)、送風(fēng)、混合、供熱、抽濕、排氣等功能集于一身的自循環(huán)供熱神器，既反復(fù)利用了干燥器內(nèi)部熱氣、使用了窯爐冷卻余熱，又在該結(jié)構(gòu)上將多種氣體的熱風(fēng)進(jìn)行了快速均化和自動(dòng)控溫。不僅坯體的干燥效率高，缺陷少，而且不用燃料，無廢氣排放，節(jié)能環(huán)保。

而國(guó)內(nèi)有些陶瓷企業(yè)的干燥器盡管不用燃料，但直接使用了窯爐煙氣，對(duì)設(shè)備腐蝕大，環(huán)境污染嚴(yán)重，如果用窯爐冷卻余熱的干燥器，則必須使用燃料補(bǔ)充熱量。

3.3 高效接力回收冷卻的余熱系統(tǒng)

研發(fā)出高效接力回收冷卻的余熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冷卻熱風(fēng)“零排放”，節(jié)能且無熱污染。

將窯爐末端熱風(fēng)送到緩冷區(qū)、急冷區(qū)經(jīng)過多級(jí)接力加熱后，回收的熱風(fēng)溫度可以達(dá)到300 ～ 350℃，再分別用于助燃、坯體干燥，綜合節(jié)能超過了12%，并實(shí)現(xiàn)了零排放。

而國(guó)內(nèi)部分窯爐只能利用少量余熱，并將尾冷80℃左右的大量熱風(fēng)直接排入大氣，造成浪費(fèi)和熱污染。

3.4 節(jié)能型蓄熱式燃燒器結(jié)構(gòu)

研發(fā)出節(jié)能型蓄熱式燃燒器結(jié)構(gòu)，解決了窯內(nèi)空氣過剩系數(shù)大、能耗高的問題。

受急冷區(qū)的熱風(fēng)流到燒成區(qū)、輥孔四周、觀火孔漏風(fēng)、燒嘴燃燒后存在過量空氣等因素的影響，窯內(nèi)煙氣中的氧含量一般在12%以上，導(dǎo)致空氣過剩系數(shù)大，不僅浪費(fèi)了較多的燃料，而且廢氣量多也增加了排煙風(fēng)機(jī)功率。公司技術(shù)人員通過改變燒嘴、燒嘴磚與窯墻配合方式及空氣、燃?xì)饣旌辖Y(jié)構(gòu)，第1次燃燒給予少量空氣，讓燃燒產(chǎn)物中存在一定的過剩燃?xì)猓缓髮?duì)窯內(nèi)蓄有大量熱量的煙氣中的氧含量回收后再與燃燒室噴出的火焰進(jìn)行燃燒加溫，將窯內(nèi)高溫區(qū)的氧氣含量持續(xù)控制在8%以下，從而達(dá)到節(jié)能的目的。該燒嘴具有燃燒速度快、射程遠(yuǎn)等特點(diǎn)，不僅可以縮小窯內(nèi)截面溫差，減少磚坯色差、變形等缺陷，還能夠提高燒成合格率。

而國(guó)內(nèi)大部分窯爐公司沒有這樣的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，高溫區(qū)窯內(nèi)的氧含量超過了12%，空氣過剩系數(shù)大、單位能耗高。

3.5 窯體綜合隔熱系統(tǒng)

研究出窯體綜合隔熱系統(tǒng)，解決了散熱問題。

采取不同比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和溫度等級(jí)的耐火保溫材料，通過模擬優(yōu)化，形成最佳組合結(jié)構(gòu)。如窯頂采用輕質(zhì)磚、多層纖維毯、珍珠巖和巖棉相結(jié)合的保溫結(jié)構(gòu)，外表溫度比現(xiàn)有窯爐低了20℃;在常規(guī)窯爐的基礎(chǔ)上增加納米保溫板，使窯墻面板溫度下降了8℃;除了輕質(zhì)隔熱磚之外，窯底增加了輕質(zhì)保溫層，使窯底外表的溫度下降了13℃。通過全方位保溫優(yōu)化與加強(qiáng)，窯體減少的散熱損失超過5%。

高溫帶的窯頂隔熱、窯墻隔熱的實(shí)際效果測(cè)試如圖6、圖7所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

該項(xiàng)目干燥器為五層，占地小，采用自循環(huán)、強(qiáng)對(duì)流攪拌熱風(fēng)的快干結(jié)構(gòu)，并將窯爐冷卻的余熱回收后用于干燥磚坯，無需消耗燃料，節(jié)能明顯;窯爐采用寬體、蓄熱式燃燒組合結(jié)構(gòu)、優(yōu)化組合隔熱系統(tǒng)等技術(shù)，溫差小、節(jié)能，窯爐冷卻實(shí)現(xiàn)了零排放，環(huán)保。這種組合的成套裝備具有結(jié)構(gòu)緊湊、綜合能耗低、效率高、廢品少等特點(diǎn)。相信隨著土地日益緊張、國(guó)家環(huán)保政策不斷加嚴(yán)和陶瓷企業(yè)節(jié)能增效的剛需，相信該項(xiàng)目節(jié)能環(huán)保型成套技術(shù)裝備在國(guó)內(nèi)、外拋釉磚市場(chǎng)將會(huì)獲得更多的推廣和應(yīng)用。