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从热平衡看陶瓷辊道窑的节能技术和途径
发布时间:2019-9-29    点击次数:39

 目前,在我国经济快速发展,能源相对缺乏的情况下降低能耗提高经济效益成为任何企业的首要任务,特别是对能源消耗大户——陶瓷企业而言。我国建筑陶瓷产量在世界上遥遥领先,但总体上存在产品档次低、能耗高、资源消耗大、综合利用率低、生产效率低等问题。

  广东地区建筑陶瓷企业能源消耗主要以原煤、电力、柴油等为主。其中原煤是通过煤气发生炉加工转换为煤转气,作为窑炉燃料,小部分原煤加工为水煤浆,用于喷雾塔喷雾造粒;电力主要消耗在球磨、球釉、成型、磨边、抛光等生产环节;柴油主要消耗在发电机与运输装置等。

  建筑陶瓷企业的主要用能设备包括:球磨机、喷雾干燥塔、压机、窑炉、风机、磨边机、抛光机等。其中窑炉是最关键的热工设备,也是耗能最大的设备,占总能耗的60%以上。而电力的消耗以球磨机、压机、窑炉、风机、磨边机、抛光机等设备为主,另外还包括办公及生活用电。

  自上世纪80年代初辊道窑投入我国陶瓷工业使用以来,由于辊道窑截面小、窑内温度均匀、快速烧成、产量大、能耗低、机械化自动化程度高等优点,各个陶瓷企业的产品质量和产量都有了大幅度的提高并显著降低了能耗。特别是近年来宽断面辊道窑的使用、发展,使得陶瓷产品的质量与产量又进一步大大提高。

  辊道窑的节能就是在保证产量和质量前提下减少燃料燃烧热。下面就从热平衡表谈谈陶瓷辊道窑的节能技术和途径。

  (1)燃料燃烧热

  提高燃料的燃烧效率

  采用清洁燃料,既有利于提高燃烧效率,又有利于减少有害气体排放。根据不同的燃料种类,采用先进高效的燃烧装置。合理设计窑炉枪砖的结构。

  提高燃烧热的传热效率

  优化设计窑炉的结构,特别是窑炉的窑顶结构。采用多功能涂层材料,将其涂在窑壁耐火材料上,提高材料的辐射率,在增加窑炉内传热效率的同时,还可提高陶瓷纤维抗粉化能力。

  (2)入窑物质带入显热

  入窑物质包括燃料、助燃风、生坯、急冷风、缓冷风、冷却风。它们带入的显热所占比例很小。要增加这部分热收入,有以下途径:

  提高助燃风的温度。以回收的烟气带出显热和抽热风带出显热作为热源。

  提高燃料的温度。以回收的烟气带出显热和抽热风带出显热作为热源。

  提高生坯的入窑温度。生坯在入窑前要进行干燥,应当尽可能减少从干燥窑到烧成窑途中的热量散失。

  急冷风、缓冷风、冷却风目的都是冷却,没有必要提高它们的温度来增加它们带入的显热。

  (3)产品带出显热

  产品从冷却带出来后,温度都比环境温度高,带出的这部分显热将散热到环境中,所以,应尽可能降低产品出窑温度来减少产品带出的显热。

  (4)坯体水分蒸发和加热水蒸气耗热

  该项热支出是由入窑生坯的含水量和入窑温度决定的。降低生坯的含水量。提高生坯的入窑温度。

  (5)坯体烧成过程分解黏土耗热

  这项热支出是由坯体的原料、配方及工艺条件来决定的,在工艺配方确定的情况下,这项热支出是不变的。采用超低温配方烧成,实现低温快烧。据文献,若烧成温度降低100℃,则单位产品热耗可降低10%以上,烧成时间缩短10%,产量增加10%,节约生产成本。采用瓷砖薄型化技术,可大大降低产品单位面积热耗,同时节省大量的矿物原料。

  (7)抽热风带出显热

  抽热风主要是急冷风和冷却风吸收热后被排除的风,比较干净,是很好的余热利用资源。也从两个方面考虑:

  减少抽热风带出显热

  在烧成制度不变的情况下,产品由烧成区出来后,产品带出的显热是不变的,这部分显热将转换为抽热风带出显热、冷却带的窑体表面散热和产品带出显热,如果冷却带的窑体保温性能不变,则抽热风带出显热和产品带出显热的总和是不变的。所以,在这种情况下,要同时减少抽热风带出显热和产品带出显热是不可能。因此,最好的方法是尽可能减少产品带出显热,适当增加抽热风带出显热,然后回收利用抽热风带出显热。

  回收抽热风带出显热

  直接利用作为窑炉的助燃风或用于干燥坯体等。因为抽热风含氧量很高,比较干净。在窑炉的助燃风和干燥坯体都用不完这部分显热的情况下,可以考虑将剩余的抽热风与抽湿风混合送入喷雾干燥塔的热风炉,用于制备坯体粉料。

  采用余热发电技术回收利用。

  由于陶瓷的烧成制度比较严格,在回收利用抽湿风带出显热和抽热风显热的时候,不能影响窑炉的烧成制度,从而影响产品的质量和产量。因此,要采用智能控制系统来回收利用这部分显热。

  (9)窑体表面散热

  优化窑炉结构。

  合理地选用低蓄热、容重小、强度高、隔热性能好的耐火材料作为窑体的砌筑材料。在窑内壁喷涂新型热辐射涂料。当窑体表面温度较高时,可以采用低温余热发电技术将这部分散热回收利用。

  建筑陶瓷是我国建材工业的重要组成部分,随着我国居民收入水平的提高和人均居住面积的增加,对建筑陶瓷的需求十分旺盛。我国建陶行业发展应围绕绿色制造、节能减排的重大需求,开展原料标准化、生产装备技术更新、新产品研究与开发方等技术攻关,大力发展节能型、环境友好型产品、加快产业结构调整,大力发展循环经济,从而推动我国建筑陶瓷产业持续快速发展。在建筑陶瓷生产过程中,应大力推进建筑陶瓷行业节能减排工作,调整优化产业结构,加大技术创新力度,形成低投入、低消耗、低排放和高效率的经济发展方式。在建筑陶瓷消费过程中,应鼓励消费者选择低能耗、环保型的产品,倡导低碳生活方式。

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