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淺析陶瓷窯爐節能現狀

作者: 2016年03月28日 來源:互聯網 瀏覽量:
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目前,建筑衛生陶瓷及其相關行業用窯爐大致有:隧道窯、軌道窯、梭式窯、推板窯、熔塊窯等。個別產業還涉及到轉窯、鐘罩窯、電窯等其他窯爐等,但對于建筑衛生陶瓷的整體而言,相對數量占比有限,討論時可以附帶而不

  目前,建筑衛生陶瓷及其相關行業用窯爐大致有:隧道窯、軌道窯、梭式窯、推板窯、熔塊窯等。個別產業還涉及到轉窯、鐘罩窯、電窯等其他窯爐等,但對于建筑衛生陶瓷的整體而言,相對數量占比有限,討論時可以附帶而不是作為專門的對象處理。但無論哪種窯爐都存在節能降耗的問題,尤其是我國現在面臨的空氣污染和建筑衛生陶瓷行業強制性污染排放標準等。

  01陶瓷窯爐節能的利益攸關方

  對于陶瓷窯爐的節能降耗行業內的呼聲是一致的,沒有像其他新技術、新工藝和煤改氣那樣反應的激烈和無休止的討論。但從有陶瓷窯爐開始,行業內就不斷地改造、討論、設計、完善陶瓷窯爐,目前來看,陶瓷窯爐的節能空間仍然很大。為什么一直在改進經過了幾十年還沒有很大進步呢?是不是技術問題,是不是材料問題,是不是投入產出比問題等等,都有。真正要解決好和自愿解決好窯爐的節能問題,實事求是地擺出節能降耗和企業發展、和地方經濟、和環保要求、和材料資源、和產品性價比等的關系,分析其中的阻礙因素并有效的解決這些困難或者因素才能掃清障礙,使節能降耗達到自愿的良性循環,一味的靠高壓政策是不長久也是不可靠的。

  陶瓷窯爐節能處理與地方環保政策和企業經濟效益密切相關,要做好陶瓷窯爐節能,首先是企業愿意投入相應的資金進行改造,新建窯爐如果節能優異的話,其使用的材料、窯爐的設計、余熱的利用以及新技術、新工藝都應該跟上,相對來說投資比較大,因此,地方政府應該給與一定的支持或補償,根據排放量或者熱利用率或者單位產品耗能都是很好的考核和補償辦法。慶幸的是建筑衛生陶瓷行業已經制定了節能的相關標準,單位產品能耗標準也已經完成,希望各方努力能夠使陶瓷窯爐的節能效果提高到新的高度。

  02陶瓷窯爐節能的途徑

  建筑衛生陶瓷的窯爐節能技術已經有相當多的討論,總結起來主要有以下幾種方案:

①窯爐根據燒成產品的特性應合理設計;

②窯爐用耐火材料的合理選擇;

③窯爐余熱的有效利用;

④新型燃燒技術的采用;

⑤采用清潔能源。

  2.1、窯爐的合理設計

  窯爐是陶瓷企業最關鍵的熱工設備,也是耗能最大的設備,但是窯爐能耗的水平,主要取決于窯爐的結構與燒成技術。其中窯爐的結構是根本,如果沒有一個很好的設計,要想提高燒制技術在某種程度上是非常困難的,甚至于無能為力;相反,有了好的窯爐結構,也需要有更先進的燒成技術作保證,這是相互依存,缺一不可的;只有使以上兩者合理的配合才能保證新型窯爐燒成質量的提高,又減少能源消耗。

  我國現在的建筑衛生陶瓷窯爐以隧道窯和輥道窯為主,兩者具有相同的設計原理。在空間許可的情況下,陶瓷窯爐應在長、寬、高上盡量做到合理。什么是合理呢?在不同的場合不同的窯爐專家提出了不同的論點,有人說窯爐盡量長,有人說長了不好。窯寬也是一樣,原來窯爐的寬度在1米多,現在已經達到了3米多。高度上討論的不多,內部凈高度以通過最大瓷件的高度(含窯車窯具)為依據進行設計。先說窯爐長短的問題,個人認為還是在相對情況下窯爐盡量長一些比較好,但無限制長會增加運營成本,如冷卻段余熱向預熱段輸送時會比較困難,采用多管輸送造價相對提高,越長窯爐維修時壓力越大,特別是隧道窯出現倒窯時處理更加麻煩等等。窯爐的寬度上也是一樣,在燃燒器合理的燃燒范圍內,窯寬以較寬為好,溫差是設計窯寬的一個主要考慮因素,目前的窯爐都是兩邊燃燒,所以寬度上要和燃燒技術相結合進行考慮。至于陶瓷窯爐到底多寬最好,應該沒有定論,完全看產品特性和產能狀況來定。寬度上只要保證內部的溫差不要太大就應該沒有問題。另外,預熱帶和冷卻帶足夠長對產品是有利的,特別是燒成產品頻繁變換時,這一點尤其重要,相對來說窯爐的適應性更強一些,好比是買了一件大衣服,大個子小個子都好穿,而小衣服的適應性就差一些了。

  2.2、窯爐用耐火材料的合理選擇

  窯爐的主體性能主要由耐火保溫材料的技術經濟性能決定,直接影響著窯爐的投資成本、工作性能、熱效率、運行的能源消耗費用等。選擇耐火保溫材料的一般原則:

①窯爐的性能與熱工特點;

②材料的安全使用溫度、導熱系統、高溫強度、化學穩定性;

③使用的壽命;

④投資費用與運行的維護費用。

  一般而言,重質的耐火材料比較側重某一技術性能指標,如高溫穩定性、化學穩定性等;耐輕質保溫材料更加注重投入與運行的綜合技術經濟指標。

  選用輕質保溫材料時,一般是用保溫材料的導熱系數(λ)與每單位體積保溫材料的費用(Ρ)來確定,“λΡ”的乘積值愈小愈好。導熱系數值小,說明保溫材料的隔熱效果好,運行時的能源費用低。每單位體積保溫材料的費用低說明投資費用低,具有好的投資經濟效果。

  建筑衛生陶瓷窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂,一般分內外三層,內層為輕質保溫棉、氈、板等,中層為重質或輕質保溫磚,外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內層的輕質保溫層近幾年發展 比較迅速,以低溫莫來石纖維為主,兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等,溫度從12000C~16000C的各個體系。在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內層也有用輕質莫來石、高鋁等輕質磚或者板,以輕質氧化鋁、莫來石等空心球磚為主體。中層的重質材料仍然采用低鋁高硅、高鋁低硅、莫來石與堇青石、焦寶石與莫來石等材料制成的重質材料為主。外層的低溫耐火材料主要以鋁礬土、焦寶石、粘土等制作而成,相對鋁含量偏低,耐溫性能較差但價格較低。

  窯車用耐火材料有窯車面、窯車支架、承燒板、匣缽等,除過組成窯車的基本架構面材料外,其余的材料統稱為窯具材料。窯車用耐火材料和窯爐的墻體材料基本相同。窯具材料根據不同的情況有莫來石、高鋁莫來石、堇青石、莫來石-堇青石、SiC、氧化物結合碳化硅、氮化硅結合碳化硅等。

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