影響燒成窯爐、干燥窯能耗的因素分析

程建，馬夢蘭

摘 要：本文從窯爐的排煙段、燒成段、冷卻段三大部分詳細分析了影響窯爐、干燥窯能耗的影響因素，并提出了相應的建議，以期與廣大生產技術人員探討，促進陶瓷燒成窯爐、干燥窯節能減排，降低生產成本。

關鍵詞： 燒成窯爐;干燥窯;燒成能耗;節能降耗

1 前 言

這些年來，國家推行節能環保，對粉塵、二氧化硫及氮氧化物的排放標準也越加嚴格。在環保政策的壓力下，陶瓷行業的節能減排意識也得到了進一步提高，因為只有達到排放要求，企業才能存活下去。例如現在各地環保局要求陶瓷企業“煤改氣”的政策，導致企業燃料成本大幅提高，產品利潤不斷降低，企業生存越來越困難。如何節省能耗，降低生產成本，是目前陶瓷企業生存的重中之重。

節能減排要從生產上入手，單位產品單位能耗降低，單位排放也相應降低，并且脫硫塔處理的單位煙氣量也相應降低，從各個環節上都會降低能耗，減少排放，節省生產成本。

2? ?影響燒成窯爐能耗因素分析

2.1 排煙段

（1）排煙段整體密封性

排煙段因排煙風機抽窯內煙氣從而造成負壓，如果窯體密封不嚴，會從窯外吸入大量冷空氣，混合熱煙氣后降低煙氣溫度，從而降低窯爐送干燥的熱利用率;并且因窯外冷空氣吸入過多，會使得煙氣量加大，導致排煙風機開度加大，電耗加大。因此，要保證窯體密封性，需從窯頂保溫、窯門入口結構、輥棒口塞棉、抽斗結構等方面入手，盡可能的減少窯外冷空氣吸入窯內，從而減少單位能耗。

（2）排煙段窯體保溫性

大多數窯爐公司設計人員認為排煙段溫度相對較低，沒有必要花費較多的耐火保溫材料來控制窯體散熱情況，因此排煙段窯底基本上都是兩層保溫磚，窯頂材料也是相對較差。根據筆者實地測量某條窯爐相關數據，發現此條窯爐排煙段與高箱段交界處窯底溫度接近200℃，而窯頂保溫棉毯及珍珠巖也幾乎沒有;測量吊頂磚溫度接近130℃，窯體輻射散熱嚴重。因此，需要對排煙段窯底及窯頂保溫進行處理，以減少窯體散熱情況，降低單位能耗。

（3）排煙段箱體離地距離

一般排煙段輥下箱體離地高度需要根據排煙底抽斗規格來進行設計。根據筆者收集的大量窯爐參數，一般排煙段箱體離地高度在400～500 mm左右，而高箱段基本在200～300 mm左右。排煙段這么高的空間，為窯爐兩側和窯底對流換熱提供了良好的環境，不斷把窯底輻射散熱的熱量通過對流換熱流失掉，造成熱量的浪費，加大了產品單位能耗。因此需通過特性改造來減少這類散熱情況，從而降低單位能耗。

（4）排煙段管路保溫性

目前很多窯爐排煙管路保溫基本上都是一層20 mm厚的珍珠巖保溫，站在邊上都會感覺一股熱浪襲來。筆者曾用測溫槍測量過一組底抽引管表面溫度，達到驚人的188℃，如圖1所示，，手基本上都是不敢靠近的，可想而知此處一天會浪費多少熱量，且工作壞境惡劣，工人也不太愿意在此處做窯爐保養工作。筆者前段時間去了清遠某陶瓷廠，其排煙管路保溫相當厚，手都可以直接摸上去而不感覺到燙，這樣的保溫效果非常好。因此陶瓷廠需考慮排煙管路保溫的問題，加厚管路保溫，對出現保溫層脫落、裂開的管路，需重新鋪設，以減少管路散熱，降低單位能耗。

（5）窯爐排煙煙氣利用率

目前不少窯爐配備五層乃至多層干燥窯，窯爐一級煙氣濕氣較大及粉塵較多，為了減少干燥滴水落臟及腐蝕干燥窯箱體，因此不會使用窯爐一級煙氣，而直接排空或者送入脫硫塔處理，造成大量的熱量浪費，且增加脫硫塔負擔，增加處理成本。目前不少窯爐公司為五層干燥窯提供熱交換系統，通過熱交換系統，把窯爐一級煙氣熱量通過熱交換的形式加熱常溫干凈空氣送往五層干燥使用，提高熱利用率，且一級煙氣溫度降低也能減少脫硫塔負擔，降低成本。

2.2 燒成段

（1）窯爐噴槍

窯爐上的噴槍是燃燒系統的關鍵設備，也是控制窯爐斷面溫差、陰陽色等的重要設備。目前市場存在各式各樣的噴槍，有低速、中速、高速噴槍的說法，亦或者各種各樣的節能噴槍。每條窯爐或每位窯爐調控人員對噴槍的要求也是不同的，所以噴槍選擇要因人、因窯而定，這樣才能發揮最大的用途，保證產品的穩定性，也可控制產品單位能耗。

（2）助燃風系統

①助燃風壓：助燃風壓對窯爐能耗有很大的影響，且助燃風壓與窯爐壓力氣氛存在很大關聯，不同的噴槍對助燃風壓的要求也是不同的。一般情況下，助燃風壓太大會造成窯爐正壓較大，能耗較高，因此廠方窯爐人員需在保證產品穩定的前提下，合理調控助燃風壓，盡可能降低助燃風壓，降低產品單位能耗。

②助燃風溫：助燃風預先加熱，有助于節能降耗。當助燃風從室溫加熱到100℃時，可節能4%，另外也可以使燃燒速度加快，穩定燃燒過程，提高燃燒效率，是一種非常實用的節能措施。然而助燃風加熱的熱源，需考慮窯爐操作人員的調控情況，有使用急冷后段換熱，也有使用緩冷余熱等。使用助燃風加熱還需考慮管路保溫問題，減少熱量散失。

③助燃落點及串通：目前陶瓷窯爐有不少是國外某窯爐公司的，都存在一個問題，就是只有一個助燃落點，從高火保溫段附近引下，然后靠窯爐兩側助燃支管引到窯頭。如果只是按窯爐設計產量生產，這樣沒問題，但是目前大部分陶企基本上都在設定產量上加倍，所以會導致前段升溫困難或助燃風壓太大，能耗太高。因此助燃系統管路需要進行特性改造，增加龍門架助燃落點，降低助燃風壓，且氧化段落點管徑設計應相對較大。窯邊助燃管每隔一段距離增加串通管，平衡主被兩端助燃風壓。另通過增加窯邊閘板，可控制不同區域的助燃風壓，從而降低能耗。

（3）窯體保溫結構

①窯墻保溫及厚度：窯爐窯墻保溫的好壞直接影響窯爐的能耗。在滿足使用溫度下，盡可能的使用導熱系數低的耐火材料，根據窯墻從里到外的溫度梯度合理分配耐火材料，既能降低窯墻厚度，又能保證窯墻整體保溫性能。高溫區窯墻保溫材料如果使用了低導熱系數的納米板，那么保溫性能會更加好，熱量散失更少，更加節能。

②窯頂保溫及厚度：燒成段窯頂一般都是選擇較厚的聚輕球或莫來石吊頂/拱頂磚，再按溫度梯度鋪設保溫棉毯及珍珠巖涂料，兩側用含鋯毯制做曲封。要控制好窯頂散熱問題，需特別注重窯頂保溫性能及擋火板位施工精度。另需注意吊頂窯高箱段建議使用高鋁吊件而不是不銹鋼吊件，且吊鉤不能被珍珠巖涂料包裹，因不銹鋼吊片和吊鉤有燒壞氧化的可能，容易造成窯頂坍塌。

③燒嘴磚與碳化硅套的選擇：一般窯爐都是使用重質燒嘴磚，其缺點是導熱系數大，體積相對較大，散熱嚴重。碳化硅套具有重量輕、熱容量小、易更換、壽命長等優點，因此目前新建窯爐一般選用通孔燒嘴磚加碳化硅套來代替大規格的重質燒嘴磚，減少燒嘴磚體積，減少散熱。

④窯爐內寬：窯爐內寬要根據產品規格來定，太小容易造成邊溫不足及撞窯，太大則會直接拉大產品單位能耗墻。筆者在某陶瓷廠見到一條內寬2750 mm，只生產800 mm×800 mm拋光磚窯爐，能耗非常高。筆者公司曾在四川及清遠改造過兩條此類窯爐，直接把窯爐內寬降低，單位能耗就會直接降低，且用手觸摸窯墻外表面也不會感覺燙手。

⑤輥孔位塞棉：在生產車間現場，窯爐輥孔位置一般都會看到火光，輥上面板燒得一塌糊涂，看得見的火光也就是看得見的熱量散失。窯爐管理人員都清楚窯爐輥孔塞棉是一項工作，但是重視度都不高，原因是工作環境太惡劣，工人不愿塞棉。因此陶瓷廠管理人員需在開窯溫度沒升起來時培訓工人如何正確的塞棉，以減少熱量散失，節能降耗。

2.3 冷卻段

（1）余熱管路保溫

目前不少窯爐余熱管路保溫比較薄，測量表面溫度相對較高，且管路相對較長，會直接降低送干燥窯的熱利用率，因此窯爐余熱主管及送干燥窯主管保溫一定要做好，盡量減少不必要的熱量損失，降低風機開度，從而減少產品單位能耗。

（2）余熱利用

充分利用冷卻段熱量可大幅降低產品單位能耗

①急冷后段助燃風加熱：在急冷后段制作助燃風加熱系統，把里面的熱量通過不銹鋼管壁進行熱交換，從而提高助燃風溫降低能耗

②余熱風送助燃風加熱：從余熱管接駁一條管送助燃風機，和冷風口相配合，適當提高助燃風溫，節能降耗。

③熱風直冷系統：通過適當改造，將窯爐部分排放熱量重復利用到直冷前段，既不會影響磚型問題，又能提高熱利用率，節能降耗。

④其他用途：制作一套熱水系統，把冷卻段熱量通過管道加熱管道內的水，送到窯尾煮水池或者宿舍洗澡熱水，北方會利用到供暖系統。

3? ?影響干燥窯能耗因素分析

影響干燥窯能耗的因素和前文窯爐部分類似，此處不再贅述，主要有以下幾個要點。

3.1 窯爐送干燥供熱管路保溫性能

窯爐一二級排煙、余熱送干燥窯沿程管路保溫性能越好，散熱就越少，熱利用率也就越高。

3.2 干燥窯供熱及抽濕系統管路保溫性能

干燥窯窯頂/窯底供熱主管保溫較薄或者裸露的話，散熱會較大，降低熱利用率，一般會要求加厚保溫，裸露部分重新保溫。干燥供熱方盒、抽濕主管及抽濕方盒只需保證保溫材料完整性，一般不會要求加厚保溫。

3.3 供熱、抽濕落點分布情況

合理的供熱抽濕落點能更充分利用熱量，保證產品的干燥穩定性。供熱落點位置不好，會造成局部溫度偏低，容易發生暗裂問題。抽濕落點太靠前，容易造成磚坯在干燥中段濕氣排放不暢，也容易出現裂磚。

3.4 干燥箱體離地距離

機理同窯爐排煙段一樣，常見辦法是降低箱體與地面的距離或者用材料隔絕箱體兩側，減少對流散熱，降低能耗。

4? ?結論

筆者通過不斷走訪陶瓷廠，和廠方窯爐管理人員溝通，分析了影響燒成窯爐、干燥窯能耗的因素。綜上所述，影響窯爐干燥窯能耗的影響因素有排煙段、燒成段和冷卻段，因地制宜，對各個關鍵部位進行保溫和余熱利用，即可有效降低生產能耗，降低生產成本。