陶瓷工業(yè)窯爐能耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)

1、陶瓷工業(yè)窯爐能耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)一陶瓷工業(yè)窯爐概況陶瓷工業(yè)窯爐按樣式分：輥道窯、隧道窯、梭式窯。按 熱源分：燃油窯、燃?xì)飧G、電窯、微波窯。陶瓷產(chǎn)品主要分 為：建筑陶瓷、日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、特種陶瓷。建筑陶瓷具有薄、平、規(guī)則的特點(diǎn)，全部采用輥道窯快 速燒成。日用陶瓷根據(jù)產(chǎn)品的各自特點(diǎn)，小而薄的可采用輥 道窯燒成；大而不規(guī)則的則采用隧道窯燒成。衛(wèi)生陶瓷大多 體型大，不規(guī)則，厚度不一多采用隧道窯或梭式窯生產(chǎn)。特 種陶瓷根據(jù)產(chǎn)品的樣式以及物理化學(xué)要求大多采用電輥道 窯、燃?xì)馑笫礁G或微波窯燒成。二能耗因素影響陶瓷窯爐能耗的因素有：1. 窯爐樣式。隧道窯、梭式窯的窯車具帶走的熱量占窯爐 總耗熱的 20%左右

2、。 國內(nèi)輥道窯能耗在 450 1200Kcal/kg 瓷，隧道窯的能耗在 1000Kcal/Kg 瓷以上。2. 窯爐結(jié)構(gòu)。窯墻的保溫蓄熱性能、窯頂結(jié)構(gòu)對(duì)于氣體流動(dòng) 的影響、各種管道分布的合理性及對(duì)熱量的利用率的影 響。3. 窯爐尺寸。窯爐寬度增加 1m ，單位制品的能耗大概減少2.5%。窯爐越長， 窯頭排煙帶走的熱量就越少。 窯爐越高， 散熱面積越大，能耗越大。4. 窯爐燃料。同樣的溫度要求下，潔凈燃料所需的空氣量和 產(chǎn)生的煙氣量少，排煙帶走的熱量就少。微波、電熱、燃 氣、燃油、燃煤窯爐的能耗依次增大。5. 窯爐材料。窯體材料的熱導(dǎo)率越低，窯體散熱越少，材料 越輕，窯體蓄熱越少。6. 窯爐控制

3、。目前國內(nèi)大多采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測控制系統(tǒng)， 合理調(diào)節(jié)窯內(nèi)溫度、壓力、氣氛，從而減少燃料消耗；合 理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)電機(jī)頻率，減少無用功。7. 窯爐燒嘴。 目前國內(nèi)新建窯爐大多采用高速預(yù)混式節(jié)能燒 嘴，該燒嘴可調(diào)節(jié)空氣過量系數(shù)， 高速，減少寬斷面溫差。8. 窯爐余熱的回收利用。 目前國內(nèi)陶瓷窯爐基本都采用直接 熱回收利用的方式，如：加熱空氣、干燥坯體等，動(dòng)力回 收的很少。9. 產(chǎn)品。產(chǎn)品的原料、 規(guī)格、 性能的不同， 燒成參數(shù)也不同， 能耗自然也不同，產(chǎn)品燒成溫度降低100 c ,單位產(chǎn)品熱耗 可 降 低 10%。 目 前 廣 東 外 墻 磚 的 能 耗 大 概 為 5301000Kcal/Kg

4、瓷，仿古磚 480700Kcal/Kg 瓷，拋光 磚 530800Kcal/Kg 瓷 ， 日 用 衛(wèi) 生 陶 瓷 大 概 為 1000 2000Kcal/Kg 瓷。三.幾種常見窯爐的能耗或節(jié)能成果。輥道窯：輥道窯因其機(jī)械自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)量大深受企業(yè)歡迎。由于承載產(chǎn)品的輥棒溫度局限，最高溫一般在1300 C以下。目前國內(nèi)在燃?xì)廨伒栏G節(jié)能方面做的比較好的 有：佛山中窯窯業(yè)發(fā)展有限公司、中鵬機(jī)械有限公司和中瓷 窯爐有限公司以及具有意大利血統(tǒng)的摩德娜機(jī)械和薩克米 機(jī)械。中窯目前最新型最節(jié)能的窯爐：超寬體低熱值燃?xì)夤?jié)能型輥道窯。該窯長 328m、內(nèi)寬2.8仆有效寬度2.5m、最高 燒成溫度12

5、20 C、能耗三500-650Kcal/Kg 瓷、產(chǎn)量 1200025000m2/d、窯爐表面溫度三 50 C、產(chǎn)品：拋光磚和 釉面磚、燃料：發(fā)生爐煤氣。該窯與普通窯爐的區(qū)別： 1. 超 寬，超長使單位能耗降低。 2.燒成帶和預(yù)熱帶采用拱頂結(jié)構(gòu)， 解決了斷面溫差問題。 3.由 PID 系統(tǒng)控制窯爐各變頻器和風(fēng) 機(jī)。中鵬目前的窯爐是在寬體窯爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行小的局部 改造。該公司發(fā)明的外側(cè)墻帶導(dǎo)流通道減少了窯爐輥棒兩邊 的漏氣現(xiàn)象。該公司在福建通達(dá)陶瓷廠建的彩釉磚輥道窯能 耗為 530Kcal/Kg 瓷，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。摩德娜機(jī)械首先采用了國外最先進(jìn)的納米微孔保溫板， 極大的降低了窯體的散熱損失

6、。該公司在余熱的綜合回收利 用方面做的非常出色，用窯頭煙氣供給噴霧干燥塔，尾冷余 熱風(fēng)在急冷區(qū)通過熱管加熱后做助燃風(fēng)，冷卻熱風(fēng)和冷卻抽 熱送于坯體干燥器?；灸軐?shí)現(xiàn)煙氣的零排放，平均能耗能達(dá)到 450Kcal/Kg 瓷隧道窯：隧道窯歷史悠久，在窯爐結(jié)構(gòu)方面發(fā)展的已經(jīng)相對(duì)比較 完善，更新?lián)Q代比較慢。新建的隧道窯基本都采用了輥道窯 寬體、扁平、模塊化的結(jié)構(gòu)。在節(jié)能降耗方面基本和輥道窯 一樣，唯一的不同之處在于隧道窯采用窯車、 窯具承載燒成， 根據(jù)窯車具能夠承受的溫度，窯內(nèi)最高溫能夠高達(dá)1800 C,但由于制品的裝卸在窯外，窯車、窯具帶走的熱量非常多， 占窯爐總耗熱的 20%左右， 所以新型輕質(zhì)低蓄

7、熱節(jié)能材料的 應(yīng)用對(duì)于隧道窯的節(jié)能效果是很明顯的。國內(nèi)隧道窯設(shè)計(jì)施 工經(jīng)驗(yàn)比較豐富的主要有：湖北中浩窯爐、唐山陶瓷集團(tuán)設(shè) 計(jì)院、佛山亞琛窯爐。梭式窯：傳統(tǒng)梭式窯采用的拱頂， 煙道埋于地下， 通過煙囪排煙。 新型燃?xì)馑笫礁G吸收了新型隧道窯的窯體結(jié)構(gòu)。由于梭式窯 是靜態(tài)間歇式燒成，煙道出口煙氣最高溫度只比窯內(nèi)溫度低200 C,所以煙氣的熱量非常大，占能耗的60%上，目前普遍采用的是助燃空氣間接加熱回收煙氣熱量；窯墻和窯車具 的蓄熱占能耗的 15%左右，所以窯體和窯車具的蓄熱性能和 煙氣熱量的回收多少直接決定了能耗的大小。由于梭式窯的 使用間隙不同，窯體蓄熱的利用率也不同，所以能耗的大小 沒有可比性

8、，但遠(yuǎn)高于隧道窯。梭式窯的設(shè)計(jì)安裝技術(shù)比較 成熟，基本所有的窯爐生產(chǎn)企業(yè)都可以承包。工業(yè)電窯：工業(yè)電窯主要分為：電輥道窯、電推板窯和電梭式窯。 電輥道窯和電推板窯主要用于小型高科技產(chǎn)品零部件的大 批量生產(chǎn)；電梭式窯則用于體型大的，數(shù)量少的特種陶瓷生 產(chǎn)。由于電窯不產(chǎn)生燃燒煙氣，只有少量產(chǎn)品分解氣體，所 以一般不回收排解氣的熱量，直接排入大氣。該窯的能源利 用率非常高，只有少量的產(chǎn)品和分解氣顯熱損失和窯體散熱 損失，溫度可以高達(dá)1800 C以上，但在陶瓷行業(yè)最高溫度控 制在1200 C以下；同樣的產(chǎn)品和工作條件下，電窯比燃?xì)飧G爐普遍節(jié)能 20%以上，雙通道電窯比單通道電窯單位產(chǎn)品能 耗低 25%

9、左右。由于電窯采用的是電熱棒發(fā)熱，主要利用熱 棒的熱幅射和空氣的對(duì)流和傳導(dǎo)加熱產(chǎn)品，容易產(chǎn)生大的斷 面溫差，所以產(chǎn)品離熱棒不能太遠(yuǎn)，產(chǎn)品表面離熱棒距離最 好相等，因而嚴(yán)重制約了電窯的推廣應(yīng)用。國內(nèi)技術(shù)比較成 熟的電窯制造企業(yè)有江蘇前錦企業(yè)集團(tuán)等。微波窯：微波窯由于控制精準(zhǔn)， 基本不產(chǎn)生余熱， 加熱快且均勻， 能耗低而收歡迎。在同樣產(chǎn)品和工作條件，微波窯比普通燃 氣窯節(jié)能 50%以上，比電窯節(jié)電 40%以上。微波輥道窯受輥 道耐溫條件的限制， 工作溫度一般在1300 C以下；微波推板 窯和梭式窯溫度則可高達(dá) 2000 C以上。目前工業(yè)微波窯大多采用 0.915GHz 和 2.45GHz 的微波頻

10、率。微波在空氣中的滲透深度：2.45GHz 為 12.2cm;0.915GHz 為 33.3cm，由于微波 穿透力的局限， 制約了窯內(nèi)空間的大小， 限制了產(chǎn)品的大小， 通常微波窯主要用來加熱粉末狀材料或薄片產(chǎn)品，替代電 窯。目前國內(nèi)在微波工業(yè)化方面比較領(lǐng)先的有隆泰微波熱 工。四結(jié)論： 目前陶瓷行業(yè)的主力窯爐是燃?xì)飧G爐，燃?xì)飧G爐普遍窯體大、散熱面積大，平均占能耗的 8.5%；煙氣多、煙氣帶走 熱量多，平均占能耗的 28.16%，抽出的冷卻余熱平均占能耗 的42 . 9 1 %，風(fēng)機(jī)功率大 ，節(jié)能空間廣闊。五建議：針對(duì)目前的陶瓷工業(yè)窯爐現(xiàn)狀， 節(jié)能方案大體分為 7 種：1. 整體更換：根據(jù)陶瓷產(chǎn)品

11、的規(guī)格、形狀、性能、產(chǎn)量，更 換新型節(jié)能燃?xì)飧G、電窯、微波窯或電氣混合燒成窯、燃 氣微波混合燒成窯，淘汰落后窯爐。2. 局部改造：改造窯墻結(jié)構(gòu)；改善燒嘴、管道布局；控制系 統(tǒng)改造，如溫度控制系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)控制系統(tǒng)等。3. 采用新節(jié)能燃燒技術(shù)如 : 高溫空氣助燃技術(shù)、富氧燃燒技 術(shù)、脈沖燃燒技術(shù)等，改造燃燒器。4. 余熱直接綜合利用和動(dòng)力回收。 直接利用是指用冷卻抽熱 或熱煙氣加熱助燃空氣、干燥坯體、加熱泥漿、做噴霧塔熱源等。助燃空氣預(yù)熱溫度越高，越節(jié)能。助燃空氣預(yù)熱到400 C比預(yù)熱到150 C可節(jié)能17%預(yù)熱到600 C可節(jié)能 28 %。動(dòng)力回收指利用轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換煙氣熱能，如余 熱發(fā)電機(jī)、余熱制冷空調(diào)等。5. 采用新型隔熱保溫材料制作窯體、 窯車具和管道。 輕質(zhì)磚、 輕質(zhì)磚與硅酸鋁耐火纖維復(fù)合和全硅酸鋁耐火纖維做車襯時(shí) , 單位產(chǎn)品熱耗分別是傳統(tǒng)重質(zhì)耐火磚做車襯時(shí)的91% 79.5%85.8%和 59.1%66.3%。6. 應(yīng)用保溫隔熱涂料，直接涂抹窯體、窯車具和管道。如熱輻射涂料（HRC，在高溫階段涂在窯壁耐火材料上，材料的輻射率從0.7 升至0.96，可節(jié)能33074 kcal/m2 h;在低溫階段涂上 HRC 后，窯壁輻