中国建筑卫生陶瓷网 | China Building Ceramics & Sanitaryware Association  
 
  客服热线:021-56060070  
   
资讯中心 - 浏览资讯内容
 行业动态
    信息快报
    协会活动
    知识导航
    色釉快讯
    专利产品
 特色服务
    技术服务
    管理咨询
    企业策划
    强制认证(3C认证)
    管理队伍精英介绍
 行业宝典
    行业标准
    政策法规
    行业排行榜
    国际标准
 会员服务
    VIP专区
 展览信息
    国际展览
    国内展览
 产区
    佛山产区
    福建产区
    淄博产区
    夹江产区
    高安产区
    湖北产区
    内黄产区
    法库产区
    潮州产区
    唐山产区
    长葛产区
    水口产区
    南安产区
    玉环产区
    厦门产区
    温州产区
    址山产区
 
陶瓷烧成的节能减排与余热的综合利用

http://www.china-china.cn  2009/11/25 15:32:33  中国建筑卫生陶瓷网
李振中  (广东科达机电股份有限公司)
 
一  陶瓷烧成的节能减排途径
 
节能减排是一个不老的话题,尤其是在当代,窑炉是否节能,它不单是窑炉的一项主要指标,它也是一条窑炉是否先进的标志,下面根据科达公司多年的设计制作窑炉的经验从各方面总结窑炉的节能途径。
一、燃烧系统方面
1、合理选用燃料。目前,先进的辊道窑一般都选用气体燃料,因为气体燃料燃烧完全,热利用率高,有利于自动控制温度。用煤作燃料虽然成本低一些,但无论是在热能利用率,还是在产品质量和环保方面均不如气体燃料,目前我国的陶瓷窑炉已很少用煤作燃料,就是用天然气液化石油气不方便的地方,也是将煤转化成煤气,液化燃料也很少使用,因为液体燃料需充分雾化才能燃烧完全。
 
2、合理选择燃烧设备
窑炉中的烧嘴是燃料燃烧的关键设备,也是决定辊道窑横断面温度是否均匀的重要设备,结构不好会造成火焰不稳定,产品出现变形和色差。一个好的烧嘴能在助燃空气过剩系数较低的情况下,燃烧充分,火焰稳定,易于调节,能达到节能之目的。
目前国内的烧嘴供应商一般都缺乏基础研究,靠在实践中摸索一些数据,有一定的局限性,当一些条件发生变化时,就不知如何应对了。表现形式是热功率不合适,燃气喷孔和助燃风喷孔的面积比相差大。
科达公司在每次订购烧嘴时,都进行详细的计算,对助燃风和燃气开孔的具体尺寸和数量提出要求,以确保运行良好。
 
3、合理选择空气过剩系数
每一种燃料,在保证充分燃烧时,所需的助燃空气量不同。在窑炉调试时,应将过剩空气量控制在最小,超过这个范围就会起到消耗燃料的作用。
 
4、提高助燃风的温度
将助燃风预热到一定的温度有助于节能。据测算,助燃风达到100℃时,可节能4%。,另外也使燃烧速度加快,稳定燃烧过程,提高燃烧效率,促进完全燃烧。有好多窑炉设计者在几方面进行过尝试,⑴将助燃风管埋在窑炉四角,用吸收窑墙所散的热来提高助燃风的温度,大约达到60℃。⑵将冷却带的余热风作为助燃风用,可达200℃。⑶在窑炉的急冷带设热交换器,将助燃风管通过热交换器换取一部分热以提高温度,可达120℃,。以上三种第1种好一些,温度较稳定,但温度较低,节能不明显。第2种温度高,节能明显,但需增加稳定措施,第3种不太好,会影响砖的正常冷却,还有可能引起缓冷区的炸砖。
 
5、减排的一种新理念:降低产品出窑温度。降低产品出窑温度有两个好处,一是优化工人操作环境,它是先进国家比较讲究的一方面,也是我们大多数企业所忽略的一方面,随着时代的进步,这方面的要求肯定越来越严格,我们做设计的工作者,头脑一定要有这个超前意识。二是它可以将尽量多的热换出来再利用。当然,降低产品出窑温度,需要花些成本,才能加强缓冷区的冷却效果,这样就可以缩短缓冷区长度,加长尾冷区的长度,从而降低产品出窑温度。科达窑炉目前的设计采取这个措施之后,产品出窑温度比一般窑炉可降低50℃左右。
 
二、合理设计窑炉的结构
1、合理选择耐火保温材料
判断窑炉是否节能的另一个标志是窑炉外表温度,在窑压一定的前提下,窑炉外表温度低说明窑炉散热少,窑炉外表温度与窑墙厚度和耐火保温材料的导热系数有关,窑炉窑墙厚度大,外表温度可降低,但也不是窑墙越厚越好,因为窑墙厚了,辊棒的长度也跟着增加,这就会增加客户的后期运行成本;同时辊棒长了,两侧的支点距离大了,走砖情况也会趋于变坏,会使砖坯在烧成区引起变形。
在保证使用温度的前提下,应尽量选择导热系数低的耐火材料,根据窑墙从里到外的温度梯度合理配置耐火保温材料,就可以既能减小窑墙厚度又能保证保温性能的目的。 目前国外先进窑炉窑墙厚度380mm,而国内有的窑炉公司已做到500mm,我们不得不严肃地考虑这个问题了。下表是辊道窑常用的耐火保温材料导热系数,供设计者参考。
 
部分耐火保温材料导热系数
序号
砖型号
体积密度
g/cm3
导热系数
W/mk
1
JM26
0.8
   400℃   0.25
2
JM23
  0.5
   400℃   0.18
3
  LG
  0.8
350℃   0.35
4
  NG
  0.8
350℃   0.35
5
NG
  1.0
350℃   0.50
6
硅藻土
  0.6
300℃   0.17
7
陶瓷纤维板
0.128
   400℃   0.09
8
岩棉板
0.10
   200℃   0.064
 
在重视窑墙保温性能的同时,也不能轻视窑底和窑顶的散热,有的窑炉公司认为窑底不重要,把窑底设计的很薄,选择的保温材料比重又大,造成大量的热从窑底散掉。如果窑底按不同的工作温度选择一些低导热系数的材料,如在低温区使用体积密度0.6的硅藻土砖等,则可大大提高窑炉的保温性能。
 
2、事故处理孔的设计。事故处理孔一般选择过桥砖是重质高铝砖,但是除孔的底之外的其它三面就有讲究了,如果都选大块的重质砖,势必会散热严重。一般认为既然是作为处理事故的孔,应该越结实越好,但同时也增加了热耗,这是一对矛盾,看我们怎样去考虑这个问题,因为现在的窑炉很少堵窑,有的处理孔,可能永远也用不到,所以设计上还是应以保温为重点考虑。
 
3、观察孔的设计。有的公司将观察孔做成本积密度较大的一个整体砖,窑墙有多厚,它有多长,这样它本身散热很厉害。目前科达公司窑炉这种结构较好,在砌好的墙上直接打孔,整体性好,散热小。
另外一个问题就是观察孔大小的问题,有的公司将观察孔设计的很大,也会引来散热大的不良后果,因为烧成带是微正压运行,如果操作工使用观察孔后忘记了放塞子或塞子坏了没及时换,则会有大量热气从此孔跑出窑外。
 
4、烧嘴砖的设计和选择。下图是两种烧嘴砖的示意图,从图中我们不难看出我们应该选
碳化硅材质的烧嘴转。
                    
              图一  碳化硅烧咀砖 单个重1.75kg 
图二 重质高铝烧咀砖 单个重30kg
 
5.合理设计窑炉内空高度,内空太大会造成烟气积聚于窑顶层空间内,不仅会造成上下温差加大,还会使烟气与产品热交换量变小,热效率降低,从而能耗加大。
 
6.窑炉长度选择:目前陶瓷企业要求单条窑的日产量越来越大,2000年前后,要求日产600×600抛光砖5000M2,窑长是130米左右;2006年前后,要求日产10000M2以上,窑长220米左右;目前要求是日产15000-18000M2,窑长在320米左右,现在最长的窑炉已做到了400米,有的陶瓷企业欲将抛光砖窑炉做到日产25000平方米产量的水平。窑炉真的越长越好吗?答案是否定的。我们知道无论多长的窑炉,排烟风机都设置在窑头,窑炉在烧成带是微正压运行,为了保证烧成带微正压5帕,越长的窑炉窑头负压就越大,预热带吸进冷风越多,而吸进冷风越多,会造成预热区升温困难,从而所用燃料增多。
7、合理施工。可以肯定,选择再好的材料,如果没有一个好的施工队伍,不能规范施工,窑炉保温效果也会大打折扣。
 
三、工艺配方方面
 
1、开发低温快烧工艺
节能不仅要在窑炉上挖潜力,是否采用低温快烧也是很重要的一环,目前600×600毫米的抛光砖的烧成周期在国内已达到40分钟,它的能耗是远远低于以前55分钟周期的烧成。
 
2、减小瓷砖的厚度:传统观念认为600×600毫米抛光砖的厚度是10毫米是正常的。如果降到 8毫米的厚度,就可以减少20%的用料,还可以减少烧成周期,大约可减少烧成时间10分钟左右,节约热能15%以上。
科达公司在蒙娜丽莎承建的陶瓷800×1800毫米大薄板生产线,成品砖的厚度仅有5mm,仅原料就可以节约一半。
 
四.开发宽体窑炉
利用宽体窑,增加产量,是节能的又一个途径。几年来对于开发宽体窑,尤其是烧抛光砖的宽体窑,人们欲进又止,有一些陶瓷厂在使用宽体窑烧制抛光砖上吃了一些苦头,其主要原因是没有切实可行的措施解决宽体窑带来的难题,或者根本不知道宽体窑有哪些难题,就贸然上宽体窑,肯定会失败的。
 
宽体窑的两大难点等待我们去解决,一是宽体窑横断面温差问题,二是辊棒走砖问题。几年来,科达在这方面做了大量的研究,对解决这两大难题都有了应对措施。
 
科达公司今年5月份在山东临沂承建的一条内墙砖生产线,素烧窑内宽3.1米,釉烧窑内宽2.9米,烧成周期30分钟,燃料为发生炉煤气,合同产量日产25000平方米,投产一个多月,产量已达到28000平方米,并且产品质量很好,客户非常满意。下表是该窑炉断面温差测试数据。
 
科达承建的临沂恒宇陶瓷公司窑炉运行参数
 
产量
m2/d
长度
m
内宽
m
正压
Pa
断面温差
素烧窑
28000
237.6
3.1
  8
3
釉烧窑
28000
277.2
2.9
  5
  4
二  窑炉余热综合利用方案
 
近年来,由于能源价格的上涨,国内陶瓷企业迫于成本的压力,不断寻求节约能源的途径,国家政策也不断鼓励节能产品的开发。据测算,窑炉总热能的60%以烟气和热风的形式排入大气,这些烟气和热风不仅带走了热能,也污染了空气,如果我们将这60%的热能回收其中的60%,也就是我们回收了窑炉能耗的36%的热能,其量是相当可观的。例如一条日产1.3万平方米抛光砖的辊道窑,日耗标煤40吨,一天就可以回收近15吨标煤的热能,也就是一天节约1.5万元。因此,陶瓷行业的有识之士设想出了各种各样的节能措施,各种余热综合利用的文章也连篇累牍地出现在各种陶瓷杂志或报纸上,一些节能措施在一些陶瓷厂已开始投入试用,某国外的大型陶瓷设备供应商也在国内大打节能牌,并且一些陶瓷企业已经订购了这些设备。笔者对目前市场上所宣传的一部分窑炉余热利用措施提出以下质疑:
 
一、在急冷带取热,容易炸砖。某国外的大型陶瓷设备供应商对余热利用提出了几种方案,但几种方案都有一个共同点,就是在急冷带设换热器,将余热或室内自然风在此加热后供助燃风。我们知道,在急冷带取走了热能,势必造成急冷风量自动减少,这样势必造成缓冷区温度下降,当缓环冷区达不到要求温度时,砖坯就会在此区炸裂。另外进入换热器的风的温度是不稳定的,温度越低,在急冷带取走的热越多,急冷风量越少,缓冷区温度越低,越容易炸转,尤其烧制瓷质砖时,问题更突出。
 
二、加热后的助燃风的温度和量不能保持恒定,使窑炉运行不稳定,造成产品质量不稳定。由于窑炉疏砖等原因,余热风的温度是不稳定的,造成助燃风的温度和量都是变化的,虽然有自控阀控制窑温,但是也会造成窑内气氛的变化和零压点的飘移,而这些都会影响产品质量。
 
三、将窑炉余热送至干燥塔,而干燥塔并不是24小时工作制,当干燥塔停止工作时,余热排空,系统发生变化,窑炉压力会随之发生变化,有什么措施遏制这个变化?
 
四、目前国内烟气直供干燥器的余热利用方法既不环保又腐蚀设备,改进势在必然。
 
在利用余热的同时,我们一定要考虑在保证窑炉稳定运行的前提下,如果因为余热的利用而影响了窑炉的稳定和产品质量,那就会得不偿失。科达公司根据多年的经验,在消除目前市面上余热利用的弊病前提下,研究出以下两种余热利用的方法。
 
一、瓷质砖产品时余热的利用方法
包含抛光砖和瓷质釉面地砖,此种砖坯质地致密,水份较难排除,所用热风量较大,窑炉余热除一部分用作助燃风外,其余全部送往干燥器,基本再没有余量。目前这种产品的干燥一般采用双层干燥器,优点是供热较集中,热效率高。缺点是烟气较脏,对钢架腐蚀很厉害,同时干燥器一般为大正压操作,大量烟气外溢,恶化工人的操作环境。解决的方法是加一个换热器,让烟气通过热交换器,保证用干净的热风供双层干燥器。干燥器排出的废气大约温度在130度左右,可再送去干燥塔,做配风用。热交换器出来的废气温度较低又较脏,可经净化处理后排空。
 
为了充分利用尾冷的余热,我们可将尾冷区分为两段,前段温度大约100度,这部分热风也可以利用起来,将其混入缓冷区的余热部分,供干燥塔。尾冷后段温度较低,没有利用价值,可排空。
 
以上方案的关键点之一是热交换器的效率一定要高,我们使用的热交换器的效率可达85%,当烟气的温度为350℃时,经过热交换器后,干净的热风温度可达230℃,完全可供干燥器正常使用。
 
以上方案的另一个关键点是窑炉疏砖时,如何保证助燃风的量在标准状态下保持恒定。,科达已经在这方面作了研究,设计了一套行之有效的方法。
 
如果用科达生产的五层快速干燥器,则窑炉的余热除一部分用作助燃风加热外,其余可全部送去干燥塔 。
 
干燥塔不是24小时工作制,一旦停下来,余热排空时,势必对窑炉内部压力造成冲击,我们必须有妥善的方法解决才行,否则会对产品质量产生较大的影响。
 
二、两次烧内墙砖产品时的余热利用方法
 
因为两次烧内墙砖是两条窑炉,干燥器用热量又较小,所以余热的量较大,除本身干燥器和助燃风使用一部分外,其余可送干燥塔。
 
素釉烧窑的缓冷、抽热的余热可分三路,即供助燃风、窑前干燥两路,剩余供干燥塔。两条窑的烟气可直接做干燥塔的二次风用,也可经脱硫和除尘后供干燥塔,但会降低热风温度。最好直接供干燥塔用,从塔排出后的废气再进行脱硫除尘。
 
系统特点:
1、余热利用彻底,最大限度地利用了余热。
2、不在急冷处取热,不易炸砖。
3、加热后的助燃风温度和风量保持恒定,窑压稳定。
3、烟气可经高效率的热交换器,用洁净的热风共干燥器,既能使干燥器钢架不受腐蚀,又能优化工人的操作环境。
4、窑压自控,干燥塔的开停均不影响窑炉的正常运行,保证产品质量稳定。
 
 
    

相关内容
· 平凉市质监局:4批次墙体材料抽检不合格 (2018/7/13 9:39:34)
· 河南安阳:内黄拟对8家陶企罚款87万元 (2018/7/13 9:38:10)
· 江西高安:陶瓷产业环境污染整治再发力 (2018/7/13 9:33:31)
· 辽宁省质监局:抽查40批次陶瓷砖产品 全部合格 (2018/7/12 10:02:57)
· 山东产区:陶企氮氧化物排放限值最高收严至80mg/m³ (2018/7/12 9:58:36)
· 《淋浴房》、《浴室环境调节器》、《卫生洁具淋浴器》、《卫生洁具水嘴》、《卫生洁具直角阀》、《卫生洁具软管》六个协会标准正式启动 (2018/7/11 13:20:37)
· 12家江企被认定为新一批清洁生产企业 (2018/7/11 10:03:08)
· 陕西咸阳:4陶企“中招”,陕西将成环保风暴的下一个重灾区? (2018/7/11 10:01:11)
最新资讯
- 平凉市质监局:4批次墙体材料抽检不..
- 河南安阳:内黄拟对8家陶企罚款87万..
- 江西高安:陶瓷产业环境污染整治再..
- 辽宁省质监局:抽查40批次陶瓷砖产..
- 山东产区:陶企氮氧化物排放限值最..
- 《淋浴房》、《浴室环境调节器》、..
- 12家江企被认定为新一批清洁生产企..
- 陕西咸阳:4陶企“中招”,陕西将成..
- 中国陶瓷杯再遭欧盟食品和饲料类快..
- 2018年1-5月中国建筑用陶瓷出口数据..
- 遇见奉化——有效应对国内外复杂局..
- 2018年1-4月中国建筑用陶瓷出口数据..

热门资讯
- 陶瓷将出台薄砖标准 助推节能减排
- 世界陶瓷博览会将于11月在雅加达举..
- 2007年全国卫生洁具企业纳税总额前..
- 2008年全国建筑卫生陶瓷进出口统计..
- “中国节水洁具”等移动顶级3G域名..
- 2008年中国各省市卫生陶瓷出口量、..
- 建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额..
- 2008年中国建筑陶瓷砖出口流向各大..
- 2007年全国卫生洁具企业销售额前30..
- 2008年世界瓷砖论坛统计2006-2007年..
- 陶瓷片密封水嘴
- 西来的瓷使