摘 要：通過(guò)對(duì)輥道窯的運(yùn)行熱工數(shù)據(jù)及窯爐運(yùn)行狀態(tài)的分析和考察，探討了其熱效率和熱能利用的水平，并給出了改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：輥道窯，數(shù)據(jù)分析，節(jié)能

1基本情況

輥道窯具有產(chǎn)量大、能耗低、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外窯爐設(shè)備建造商致力于輥道窯砌筑材料、砌筑技術(shù)、窯爐自控技術(shù)、燃燒設(shè)備裝備技術(shù)的開(kāi)發(fā)，在提高輥道窯燒成產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、降低燃料消耗上，均取得了很大的成效。

為掌握相關(guān)窯爐的運(yùn)行熱工數(shù)據(jù)、燃料消耗數(shù)據(jù)和窯爐的各項(xiàng)熱損失數(shù)據(jù)，以便為窯爐及燒成系統(tǒng)的節(jié)能改造提供依據(jù)，筆者開(kāi)展了對(duì)部分輥道窯的熱平衡、熱效率的測(cè)試工作，對(duì)一系列運(yùn)行中的輥道窯，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7915-87《陶瓷工業(yè)隧道窯熱平衡熱效率測(cè)定與計(jì)算方法》進(jìn)行熱平衡測(cè)試。

現(xiàn)選取其中的12家陶瓷生產(chǎn)企業(yè)，以每家企業(yè)的一條典型的輥道窯測(cè)試所取得的窯爐熱效率、燃料單耗、產(chǎn)品燒成熱耗、產(chǎn)品出窯溫度及抽熱、排煙余熱利用和窯體散熱方面的數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行分析。所選窯爐體現(xiàn)了現(xiàn)有一些企業(yè)的代表性產(chǎn)品和窯爐燒成的實(shí)際現(xiàn)狀。其燒成產(chǎn)品有三種類型，其中：生產(chǎn)外墻磚的兩家企業(yè)的窯爐（Y1～Y2），其使用的輥道窯，一家采用大輥棒墊板承載磚坯燒成（Y1窯），另一家為小輥棒無(wú)墊板燒成（Y2窯）；兩窯均使用重柴油燃料。

生產(chǎn)仿古磚的2家企業(yè)的窯爐（F1～F2），其窯爐長(zhǎng)度和產(chǎn)品規(guī)格不相同，產(chǎn)量相近。二窯均使用重柴油燃料。

生產(chǎn)拋光磚或微粉磚的8家企業(yè)的8條窯爐（P1～P8），生產(chǎn)產(chǎn)品為600mm×600mm或800mm×800mm地磚。其窯爐長(zhǎng)度不相同，產(chǎn)量差異也大。這些窯爐使用的燃料為重柴油或燃料油。

其主要檢測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附表。

2綜合分析

以對(duì)上述窯爐的運(yùn)行熱工數(shù)據(jù)及窯爐運(yùn)行狀態(tài)的分析和考察為依據(jù)，分析其熱效率和熱能利用水平。

2.1 窯爐能耗方面

所測(cè)試的12條窯爐中，生產(chǎn)不同產(chǎn)品或生產(chǎn)同類型產(chǎn)品的不同廠家，在燃油單耗和熱耗上有所差別，其對(duì)比油耗和熱耗見(jiàn)圖1、圖2。以同類產(chǎn)品作對(duì)比：

生產(chǎn)外墻磚的兩廠家，產(chǎn)品單位燃油消耗量和熱耗均相差很大。原因是Y1窯爐采用墊板，墊板的熱損耗大，燒成產(chǎn)品熱耗高達(dá)5725kJ/kg；而Y2窯爐取消墊板，其產(chǎn)品出窯溫度和窯體散熱損失均較Y1窯低很多，窯爐熱效率相對(duì)高很多，燒成產(chǎn)品熱耗為2359kJ/kg，燒成能耗成本比Y1窯低得多。因此采用好的工藝和技術(shù)對(duì)窯爐能耗的影響很大，這要依靠企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)改造。

生產(chǎn)仿古磚的2條窯的燃油消耗和燒成產(chǎn)品熱耗有較大差別：F1窯燒成產(chǎn)品熱耗為2943kJ/kg，而F2窯燒成產(chǎn)品熱耗為2154kJ/kg，相差很大。其原因是窯爐運(yùn)行熱效率相距很大：F1窯的窯爐排煙損失和散熱損失都比F2窯大；F1窯應(yīng)對(duì)窯爐燒成制度和熱利用進(jìn)行調(diào)整，調(diào)節(jié)窯爐在最佳的狀態(tài)下運(yùn)行；而F2窯仍可以通過(guò)對(duì)窯爐余熱利用的改造（如抽熱用于助燃風(fēng)），進(jìn)一步降低油耗。

生產(chǎn)拋光磚的8廠家，窯爐燃油消耗和燒成產(chǎn)品熱耗相差不大：最高的P3窯燒成產(chǎn)品熱耗為3215kJ/kg；最低的P2窯燒成產(chǎn)品熱耗為2370kJ/kg。8條窯平均熱耗為2809kJ/kg。這一數(shù)據(jù)，與行業(yè)內(nèi)更新型、更先進(jìn)的窯爐比較仍有不少差距。主要是由于這些窯爐均屬幾年前投產(chǎn)的窯爐，窯爐長(zhǎng)度不足卻又加大了產(chǎn)量，使產(chǎn)品出窯溫度和排煙溫度偏高，不能達(dá)到有關(guān)節(jié)能考核標(biāo)準(zhǔn)；另外，一些窯爐存在散熱損失量較大、出磚溫度高的問(wèn)題。

2.2 窯爐余熱利用方面

所測(cè)試的12條窯爐的冷卻帶余熱基本上是抽取至干燥窯作磚坯干燥熱源，大多數(shù)窯爐該項(xiàng)熱量占窯爐輸入熱量比例的16%左右，個(gè)別抽熱比例占30%以上。少部分窯的抽熱部分抽至干燥窯，部分排空。冷卻帶抽熱風(fēng)量和熱量直接影響窯爐的出磚溫度和熱效率。

從這些窯爐的排煙熱量占窯爐輸入熱量比例、排煙熱量損失及排煙余熱利用考察，都不盡人意（部分陶瓷窯爐排煙熱量情況見(jiàn)圖3）。一方面，窯爐排煙熱量占入窯熱量的百分比，因窯爐燒成產(chǎn)品不同、廠家執(zhí)行的燒成制度不同而差異很大。大多數(shù)窯爐，特別是生產(chǎn)拋光磚的窯爐其排煙熱量占入窯熱量的百分比高達(dá)40%。原因是這些窯爐普遍加大輥速，加大助燃風(fēng)強(qiáng)制燃燒，為維持生產(chǎn)而開(kāi)大排煙風(fēng)機(jī)，致使排煙空氣系數(shù)超標(biāo)，排煙溫度也升高，從而導(dǎo)致排煙熱量比例較高。另一方面，這些窯爐的排煙溫度有的高達(dá)300℃以上，低的也有200℃左右，但大多數(shù)的窯爐排煙余熱未能完全利用。測(cè)試的這12條窯爐，排煙熱量未能利用的有2條；部分利用的有7條；全部利用的有3條。窯爐未能全部利用或未利用排煙余熱的原因，有的是因?yàn)楦G爐抽熱供給干燥已足夠；有的則認(rèn)為抽取排煙供干燥會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 窯爐的散熱損失方面

12家企業(yè)的窯爐，不論產(chǎn)品種類、窯爐長(zhǎng)度、燒成制度如何，其窯體的散熱損失占窯爐輸入熱量的百分比都相差較大：最低為Y2窯7.04%，最高為P4窯21.98%。圖4為部分陶瓷輥道窯的窯體表面散熱損失情況。對(duì)照所測(cè)試的窯爐窯體散熱數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢視的情況，筆者認(rèn)為窯體表面散熱損失與窯爐結(jié)構(gòu)和保溫措施有很大關(guān)系：一些多年前投產(chǎn)的窯爐，使用重質(zhì)耐火磚或劣質(zhì)纖維，由于年久失修，泄漏嚴(yán)重，或原設(shè)計(jì)很薄，致使散熱損失大?？梢?jiàn)，對(duì)仍在使用的窯爐進(jìn)行保溫設(shè)施改造，降低窯爐的散熱損失，應(yīng)引起各企業(yè)重視。

2.4 使用助燃風(fēng)的加熱情況

所測(cè)試的12條窯爐，只有4家企業(yè)采用抽取少量抽熱風(fēng)作為提高助燃風(fēng)的措施，其余仍以常溫入助燃風(fēng)機(jī)。提高助燃風(fēng)溫度取得的效果非常顯著，如Y2窯，助燃風(fēng)達(dá)到100℃，按該窯助燃風(fēng)量1622Nm³/h計(jì)，因助燃風(fēng)從常溫的25℃提高至100℃，則實(shí)際降低窯爐燃油消耗量4.78%。

2.5 窯爐長(zhǎng)度與產(chǎn)品出窯溫度

圖5給出了部分陶瓷窯爐的窯長(zhǎng)與出窯磚的溫度情況。Y1、P1、P5窯長(zhǎng)度不足，抽熱不夠?qū)е鲁龃u溫度很高，但廠家未適當(dāng)加大產(chǎn)量，仍然依靠開(kāi)大排煙來(lái)維持運(yùn)行，但是加大了能耗，得不償失。窯爐長(zhǎng)度與產(chǎn)能的關(guān)系是值得有關(guān)廠家考慮的問(wèn)題，通過(guò)增加冷卻風(fēng)量，在保證出窯磚質(zhì)量的同時(shí)保證出窯磚溫度（標(biāo)準(zhǔn)要求為120℃），是降低窯爐能耗的一項(xiàng)措施。從P8窯的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，窯爐較長(zhǎng)，則有利于控制出磚溫度，也有利于控制抽熱風(fēng)和排煙風(fēng)量，減少窯爐排出熱損失。

2.6 燃燒效果

測(cè)試這些窯爐排煙處的過(guò)?？諝庀禂?shù)，發(fā)現(xiàn)普遍存在偏高的情況。通過(guò)調(diào)整空氣系數(shù)，在提高燃燒溫度、降低氮氧化物的同時(shí)，使排煙量盡量減少，有利于節(jié)能效果的進(jìn)一步提高。燃油輥道窯在目前燃油價(jià)高的形勢(shì)下，普遍采用重油燃料。所測(cè)試的窯爐中已有部分采用燃油加熱和乳化來(lái)提高燃油燃燒效率，特別對(duì)使用重油燃料的窯爐，這項(xiàng)措施對(duì)控制燃燒空氣系數(shù)有一定效果。

3幾點(diǎn)意見(jiàn)

3.1 樹(shù)立熱平衡概念，做到高效用能

從節(jié)能角度出發(fā)，衡量一座窯爐是否先進(jìn)，重要的標(biāo)準(zhǔn)是其有沒(méi)有較好地利用余熱。從所測(cè)試窯爐的運(yùn)行熱工數(shù)據(jù)來(lái)看，大多數(shù)窯爐冷卻帶抽熱和排煙帶走熱量二項(xiàng)合計(jì)占窯爐輸入熱量比例的50%～60%。正如前述分析，窯爐的這些余熱大部分供給坯體干燥使用，但實(shí)際情況是在窯爐設(shè)計(jì)時(shí)，在各企業(yè)使用情況中，以及用于不同產(chǎn)品燒制時(shí)，余熱利用的情況各異。確實(shí)，現(xiàn)行的窯爐余熱仍有相當(dāng)部分未能利用。筆者認(rèn)為，盲目開(kāi)大排煙去干燥得不償失，應(yīng)盡量多利用冷卻帶抽熱?？刂茊螚l窯爐盡量少抽、排出熱量（無(wú)論其排出后利用與否）才合理。

衡量一家陶瓷生產(chǎn)企業(yè)是否能完全、合理地利用能源，則要從整個(gè)陶瓷生產(chǎn)工序方面進(jìn)行考慮。陶瓷生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)建造時(shí)，由于種種原因往往不進(jìn)行全廠的熱平衡設(shè)計(jì)、核算；燒成工序要建多少條窯，窯爐余熱供給干燥后是否足夠或剩余，多余的熱量用于何處；干燥坯體后排出的廢氣余熱是否能再利用等，都未進(jìn)行認(rèn)真的考慮，沒(méi)有一整套的全廠熱平衡數(shù)據(jù)。如果我們能夠自窯爐燒成中供入的燃料所產(chǎn)生的熱能開(kāi)始，從窯爐-坯體干燥-粉料干燥，或窯爐多余熱量-粉料干燥上逐級(jí)利用熱能，將可做到最高效地利用能源。

3.2 改變觀念，降低窯爐的散熱損失

一些早期投產(chǎn)的窯爐，由于燃料成本較低，產(chǎn)品價(jià)高好銷，一些企業(yè)為節(jié)省投資，采用劣質(zhì)廉價(jià)的材料或減少用料，致使窯體散熱嚴(yán)重，窯爐能耗增加。據(jù)有關(guān)資料，輕質(zhì)陶瓷纖維與重質(zhì)耐火磚相比：質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、重量只有輕質(zhì)材料的1/6、容重為傳統(tǒng)耐火磚的1/25、蓄熱量?jī)H為磚砌式爐襯的1/30～1/10、窯外壁溫度降到30～60℃。纖維節(jié)能方面，從總能耗的20.6%下降到9.02%，節(jié)能達(dá)到16.67%。另外，為提高陶瓷纖維抗粉化能力，增加窯爐內(nèi)傳熱效率，節(jié)能降耗，可使用熱輻射涂料材料，如熱輻射涂料HRC。在高溫階段，將其涂在窯壁耐火材料上，材料的輻射率由0.7升為0.96，可節(jié)能138.3MJ／（m²·h）；而在低溫階段涂上HRC后，窯壁輻射率從0.7升為0.97，可節(jié)能4547kCal／（m²·h）。雖然窯爐使用節(jié)能新材料、新技術(shù)在建設(shè)時(shí)投入大，但日后的運(yùn)行成本低，總體上經(jīng)濟(jì)、合算。按照所測(cè)試P4窯散熱損失21.98%的數(shù)據(jù)，現(xiàn)運(yùn)行燃油消耗量為224kg/h，該窯爐如果使用節(jié)能新材料會(huì)增多50萬(wàn)元投資，但若按日后運(yùn)行時(shí)因散熱減少而降低12%的油耗算，則節(jié)油量為26.88kg/h，降低燃料成本約80元/h，故增加的投資只需260天即可收回。

3.3 推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，采用助燃風(fēng)加熱節(jié)能

從冷卻帶抽取熱風(fēng)供給助燃風(fēng)，是簡(jiǎn)單、易行、有效的節(jié)能措施。提高助燃風(fēng)溫度，不但可改善燃料的燃燒，提高了燃燒溫度，更是直接獲得節(jié)能效果的手段。目前需要解決的是燃油、燃?xì)鉄煳茨苓m應(yīng)高溫助燃風(fēng)的使用問(wèn)題。

3.4 增設(shè)監(jiān)控儀表，提高操作水平

當(dāng)前我們的窯爐在操作制度、操作人員的意識(shí)、控制儀表的配置上，仍處于較低的監(jiān)控水平。窯爐往往只具有溫度控制儀表，少部分窯爐具有依靠人工調(diào)節(jié)的窯壓控制，但也只是注意窯爐是否正壓而不管負(fù)壓多少。窯爐各帶的燃燒含氧量、煙氣出口處含氧量控制及儀表設(shè)置仍是空白，以上情況都需要加強(qiáng)。