摘要：窑炉是陶瓷企业的高耗能设备，尤其是随着环保工作的要求越来越高，不少陶瓷企业开始改烧天然气，导致企业的生产成本会大幅上升，为了降低成本，在窑炉上进行攻关降低能源，会取得较好的经济效益。此文提到的一些思路主要针对老厂改造参考，只要企业的节能工作人员能够从企业实际情况出发，认真细致地去大胆尝试、创新，一定可以取得意想不到的节能成绩。
关键词：辊道窑；改进；节能
1概述
辊道窑的结构主要有以下特点：1、窑炉长度长，一般窑炉有效长度也在100m以上，长的甚至可达300m以上；2、截面宽，内宽可达3.0-3.2m；3、窑炉以平顶为主。但目前辊道窑的结构还不尽合理，存在这样或那样的问题，这必将制约着建筑陶瓷业的发展，如窑内断面温差相对不稳定，特别是宽断面窑炉更为明显；窑内热气体循环不充分，造成热效率过低；对窑顶砖的要求相对较高等。
2辊道窑结构的优化改进
2.1窑体结构优化改进
在总窑长不能加长的情况下，可以优化窑炉的三带，即预热带、烧成带、冷却带的比例。这三带从设计上来说存在一定的分配比例，但不同的陶瓷企业，不同的产品配方，三带比例会有一定变化，不能太固化。对于老企业来说，窑炉的三带是否合适就是看产品的实际烧成效果，比如：如果产品难氧化，只要拉大产量就会出现氧化不好，黑心等缺陷，说明预热带偏短。烧成时，如果烧制温度非常高，产品容易后期变形，说明烧成区可能太短。如果产品出窑温度高，易风裂等，可能就是冷却带太短造成。重新调整三带比例后，窑炉总长度没有变，但产量往往可以提升，提升产量后，单位产品耗能就会下降。调整好三带比例后，要评估原来窑炉空间是否合适，比如：有些窑炉原来设计时是生产600mm×1200mm产品的，竖进三件，内宽为2.5m，但后来实际生产时，只生产800mm×800mm及600mm×600mm产品规格，窑内浪费的空间大，完全可以考虑将内宽缩小至2.3m左右，燃耗会有较大下降。以下是一条生产抛光砖的辊道窑改造前后能耗对比，见表1。
从以上对比可以看出，把窑内宽改小后，节能率为：（2.83－2.57）÷2.83×100%＝9.19%，可见节能率是非常理想的（注：以上对比是在产品产量、生产规格、烧成温度等工况均一致下测试的，可靠性较高）。但我们在追求节能的同时也要考虑窑炉的横向温差，一般窑内空间越小，横向温差会变大，如果烧成的产品对温差要求较高，就不要把窑内宽改得太小。另外，窑体保温对节能也有较大影响，可以选用质量轻、导热系数小的新型节能保温材料，砌筑上取消传统的烧嘴砖，直接用标砖钻孔加碳化硅套筒的组合形式，可以达到减少窑炉散热的效果。窑内高温区内壁可以喷涂高温辐射涂料，也有一定的节能效果。窑炉外表面批一层保温层，也有较好的节能效果。
2.2供风、抽风系统优化改进
根据窑炉使用特点，如果要提产、节能就要想办法评估原供风、抽风系统管道是否合理，风机选型是否合造。一般对于老窑来说，往往原有的管路布局太疏、管径太小，抽风口太少等制约了产能的提升。这个时候可以适当加大供风管及抽风管。窑头段的抽烟口可适当加多几组，有利于更加灵活调节抽力。对于抽烟风机、抽热风机、冷却风机来说，可以考虑加大风机，选用流量大压力略低的风机并配用变频控制，不仅可以节电，也可以提升产能。另外冷却带效果不好也会制约产量的提升，可以在尾冷段加多几组供风口及抽风口，窑尾加些轴流风机进行强制冷却，对降低砖坯出窑温度效果较好。
2.3燃烧系统优化改进
窑炉节能的另一最重要的一块是燃烧系统的优化，对于老式窑炉来说，更换原有的普通喷枪为节能喷枪，视情况将有5~10%的节能效果。对于使用柴油、水煤气的陶瓷企业来说，可能觉得这些燃料质量较差，容易产生不完全燃烧从而造成燃料的浪费，具备节能潜能。但对于使用天然气的企业，可能会有一种误解：天然气是一种非常干净的燃料，燃烧效率几乎100%，还怎么节能。笔者做过测试，在同一条天然气辊道窑上，前后使用两种不同热值的天然气进行测试，第一种天然气高位热值为：37.02MJ/m3，窑炉的天然气单耗为：1.87m3/m2，在产品不变及烧成温度、周期等工况不变的前提下转用第二种天然气，这种天然气的高位热值为：39.01MJ/m3，窑炉的天然气单耗为：1.69m3/m2，经过对比，天然气热值增加了5.4%，但窑炉单耗却增加了9.6%，如果天然气完全充分燃烧，窑炉单耗应该增加在5.4%左右，事实上确变成了9.6%，很明显，天然气在窑炉使用中还存在不完全燃烧情况。此次实验数据见表2。
从表2可以看出，即使辊道窑使用最清洁的天然气，仍然有较大节能空间。目前市场上有多品牌多种节能喷枪，到底哪种节能喷枪好，个人认为，我们在选用节能喷枪时要关注几点：第一、要看节能喷枪的原理，是增加了燃料与空气的接触面积，还是通过巧妙地设计，产生旋转气流，强化空气与燃料的混合，还是增加了枪嘴数量，分散燃烧等等，原理上行得通，是节能的前提。第二、现场试用，可以拿一支喷枪装在窑上，评估火焰的颜色，是否为清亮的淡蓝色，火焰是否稳定。如果整条窑炉已经计划改成节能喷枪，可以在改造前后做好窑炉内各区气体及排烟处烟气的成分检测，通过检测温度、氧含量、一氧化碳含量以及产品燃耗等数据评估节能效果。第三、做好节能喷枪的预判工作。窑炉由普通喷枪改成节能喷枪后，窑内的气氛一般有较大变化，由于节能喷枪的氧气一般相对会少，窑内的烟气量会减少，窑内的温差，窑头温度将有较大变化，余热量也导致减少，这些变化一定要提前预判好，避免盲目改造后对产品烧成产生较大影响。
2.4窑炉烟气余热的利用
随着燃料价格的上涨，陶瓷工业的生产成本也越来越高，因此提高烟气的余热利用显得尤为重要，在辊道窑的设计和结构改进中，不妨在窑内和窑外设置换热器，充分利用烟气的余热用来加热助燃风和生活用水等各个方面，达到减少能耗，从而降低生产成本及节能的目的。
3结语
科技进步和材料工业的不断发展，促使辊道窑的结构日益完善。作为建筑陶瓷工业烧成的核心设备，辊道窑具有烧成温度相对均匀，上下温差较小，烧成周期短，烧成产量大，自动化程度高，烧成稳定，产品质量好等特点，使得建筑陶瓷的发展一日千里，进入了发展的快车道。
参考文献
[1]李亚平.辊道窑炉燃烧—发电集成系统特性研究与评价[D].哈尔滨工业大学，2014.
[2]常排排.陶瓷辊道窑的温度场数值模拟及决策分析[D].武汉理工大学，2010.
[3]李鹏.面向陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的优化方法研究[D].武汉理工大学，2009.
[4]颜汉军.欧洲陶瓷窑炉节能技术综述[J].陶瓷科学与艺术，2006(01)：33-36.
论文作者:姚乾坤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/29
标签：节能论文; 窑炉论文; 喷枪论文; 烧成论文; 天然气论文; 产品论文; 温差论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;