賈書雄 李 路 惠 濤 陳 鵬

(咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西咸陽 712000)

窯爐的熱平衡檢測(cè)工作對(duì)企業(yè)的意義

賈書雄 李 路 惠 濤 陳 鵬

(咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西咸陽 712000)

陶瓷窯爐的熱平衡檢測(cè)對(duì)于熱工設(shè)備的性能、效率的評(píng)定,是一個(gè)必要的手段。通過窯爐的熱平衡檢測(cè),可以使企業(yè)更清楚地了解生產(chǎn)設(shè)備的耗能狀況,并根據(jù)熱收、支情況有效利用余熱,減少能耗。在能源日趨緊張,能源成本占生產(chǎn)成本越來越高以及國(guó)家限制NOX排放的現(xiàn)狀下,有著實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

熱平衡 檢測(cè) 能耗 節(jié)能

前言

近年來,根據(jù)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家節(jié)能減排政策的要求,建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)陸續(xù)發(fā)布了陶瓷生產(chǎn)的能耗控制標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),分別為 GB21252—2007《建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額》、GBΠT23459—2009《陶瓷工業(yè)窯爐熱平衡、熱效率測(cè)定與計(jì)算方法》。作為國(guó)家級(jí)行業(yè)的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu),國(guó)家建筑材料工業(yè)陶瓷能耗測(cè)試中心已通過了國(guó)家認(rèn)證、認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)的資質(zhì)認(rèn)定。今年以來,國(guó)家建筑材料工業(yè)陶瓷能耗測(cè)試中心先后對(duì)燒制澆鑄波形水晶板材及澆注水晶臺(tái)盆的電熱隧道窯、生產(chǎn)澆鑄壓延鑄石板材的新型氣燒輥道窯,墻地磚氣燒輥道窯作了幾次熱平衡檢測(cè)。筆者以墻地磚氣燒輥道窯熱平衡檢測(cè)過程為例,根據(jù)檢測(cè)內(nèi)容及檢測(cè)結(jié)果分析探討熱平衡檢測(cè)對(duì)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的重要性。

1 被測(cè)墻地磚窯爐及產(chǎn)品的基本情況(見表1～表3)

被測(cè)窯爐生產(chǎn)的墻地磚產(chǎn)品為600㎜×600㎜,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬㎡,窯爐的環(huán)境溫度為26℃。窯爐所用燃料為發(fā)生爐煤氣,其熱值為5434kJΠm,轉(zhuǎn)換率為 3.5mΠkgce。

表1 被測(cè)窯爐的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

表2 墻地磚產(chǎn)品入窯前后的基本狀況

表3 坯體的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

2 測(cè)試體系的劃分

本測(cè)試以輥道窯的進(jìn)窯口為起點(diǎn),緩冷段結(jié)束為終點(diǎn),以此范圍內(nèi)劃分測(cè)試體系,并進(jìn)行熱平衡計(jì)算,如圖1所示。

圖1 測(cè)試體系

3 數(shù)據(jù)的檢測(cè)

3.1 燃料用量測(cè)算(見表4)

表4 燃料用量的測(cè)算(26℃)

3.2 發(fā)生爐煤氣成分及發(fā)熱量分析結(jié)果(見表5)

熱量的計(jì)算結(jié)果為:QDW=5434kJΠNm

表5 發(fā)生爐煤氣組成及發(fā)熱量分析結(jié)果

3.3 煙氣成分測(cè)試結(jié)果(見表6)

表6 煙氣成分測(cè)試結(jié)果

3.4 表面散熱測(cè)試

1)側(cè)墻(輥棒上)表面溫度(見表7)

2)側(cè)墻(輥棒下)表面溫度(見表8)。

3)側(cè)墻(輥棒口)表面溫度(略)。

4)輥棒表面溫度(略)。

5)窯頂(中)表面溫度(略)。

6)窯頂(側(cè))表面溫度(略)。

表7 側(cè)墻(輥棒上)表面溫度(℃)

表8 側(cè)墻(輥棒下)表面溫度(℃)

3.5 排煙管道檢測(cè)數(shù)據(jù)(見表9)

表9 排煙管道檢測(cè)數(shù)據(jù)(直徑820㎜)

3.6 抽熱管道檢測(cè)數(shù)據(jù)(見表10)

表10 抽熱管道檢測(cè)數(shù)據(jù)(直徑820㎜)

4 數(shù)據(jù)處理

4.1 產(chǎn)量計(jì)算(見表11)

表11 產(chǎn)量計(jì)算

4.2 燃料消耗(見表12)

表12 燃料消耗

4.3 產(chǎn)品帶出物理熱(見表13)

表13 產(chǎn)品帶出物理熱

4.4 坯體水分蒸發(fā)和加熱水蒸氣耗熱(見表14)

表14 坯體水分蒸發(fā)和加熱水蒸氣耗熱

4.5 物化反應(yīng)熱計(jì)算(見表15)

表15 物化反應(yīng)熱計(jì)算

4.6 抽熱風(fēng)管道顯熱計(jì)算(見表16)

表16 抽熱風(fēng)管道顯熱計(jì)算

4.7 排煙管道顯熱計(jì)算(見表17)

表17 排煙管道顯熱計(jì)算

4.8 助燃風(fēng)管道帶入熱量計(jì)算(見表18)

表18 助燃風(fēng)管道帶入熱量計(jì)算

4.9 焙燒到最高燒成溫度耗熱(見表19)

表19 焙燒到最高燒成溫度耗熱

4.10 坯體吸附水分、結(jié)晶水分蒸發(fā)及水蒸汽加熱耗熱(見表20)

表20 坯體吸附水分、結(jié)晶水分蒸發(fā)及水蒸氣加熱耗熱

4.11 表面散熱計(jì)算(簡(jiǎn)化)(見表21)

表21 表面散熱計(jì)算(環(huán)境溫度為26℃)

5 熱平衡計(jì)算表(見表22)

表22 窯爐熱平衡計(jì)算表

5.1 熱平衡計(jì)算結(jié)果(見表23)

表23 熱平衡計(jì)算結(jié)果

5.2 熱平衡檢測(cè)過程分析

1)從以上的熱平衡測(cè)試過程可以看出,一座窯爐的熱平衡檢測(cè)工作是一個(gè)系統(tǒng)的工程。根據(jù)理論分析,燒成過程的熱平衡不論從那個(gè)斷面算起,都存在平衡關(guān)系。但測(cè)試(考核)的體系劃分、體系界限對(duì)考核對(duì)象有何意義,需要結(jié)合專業(yè)的知識(shí),科學(xué)地劃分。本次的熱平衡體系界限劃分以濕坯的入窯為起點(diǎn),至緩冷段結(jié)束,考慮的是強(qiáng)制冷卻段至緩冷段的余熱進(jìn)行了有效的回收,而回收的余熱應(yīng)用于濕坯的干燥,所以盡管對(duì)燒成窯爐來講,沒有進(jìn)行體系內(nèi)的熱利用,但是廣泛的熱回收還是存在的。所以,以這一階段作為考核的終點(diǎn)是科學(xué)的。

2)熱平衡的檢測(cè)結(jié)果可以使用戶對(duì)生產(chǎn)過程的能源分配有詳盡的了解,對(duì)于節(jié)能潛力的挖掘做到心里有數(shù)。如本例中的煙氣排熱達(dá)到了總能耗的30%以上,排煙溫度達(dá)到367℃,對(duì)此部分熱就可以有效、合理的利用,避免造成熱量的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。但據(jù)我們了解,大多數(shù)工廠對(duì)此部分的熱回收是很有限的,余熱利用的有效回收率最高的也不到50%,最終的排出溫度還在100℃以上,因此,從總量上來講,排煙的總損失在總量的15%以上,因此,排煙過程造成大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

3)在此窯爐的測(cè)試過程中還發(fā)現(xiàn),體系內(nèi)的余熱利用非常有限,甚至可以說基本沒有體系內(nèi)的余熱利用。而現(xiàn)在的燃燒技術(shù)是可以對(duì)余熱在窯爐體系內(nèi)的利用加以實(shí)施的,如助燃風(fēng)的溫度提高,即可以大大降低單位產(chǎn)品的燒成能耗。而助燃風(fēng)溫度的提高完全可以在體系內(nèi)解決,如利用窯爐自身的散熱,提升助燃風(fēng)溫度;也可以利用窯尾的余熱對(duì)助燃風(fēng)進(jìn)行升溫;還可以利用煙氣的換熱對(duì)助燃風(fēng)進(jìn)行升溫。如此,節(jié)能效果可以明顯提高。對(duì)于將窯爐的余熱引至干燥窯進(jìn)行供熱利用,雖是余熱利用的一種方法,但由于現(xiàn)在的窯爐都很長(zhǎng),余熱的輸送管道也相應(yīng)很長(zhǎng),管道輸送的熱損失是很大的。節(jié)能降耗的形勢(shì)下,企業(yè)降低成本的需求日趨強(qiáng)烈,為此這種大的熱損失一定要引起足夠的重視。

4)該測(cè)試對(duì)象的成品帶出熱達(dá)到總能量的10%以上,這部分的熱也是具備回收利用條件的,根據(jù)現(xiàn)有窯爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn),這部分的熱大多數(shù)廠家并沒有進(jìn)行回收或回收利用的很少,所以造成大量的熱損失。

5)熱平衡的檢測(cè)工作需要專業(yè)的人員完成,測(cè)試的方法必須科學(xué)、有依據(jù),測(cè)試采用的儀器需要經(jīng)過計(jì)量、鑒定,測(cè)量的數(shù)據(jù)必須可靠,公正。測(cè)試過程中使用了十多臺(tái)套的儀器、儀表,個(gè)別項(xiàng)目的測(cè)試并采用了比對(duì)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對(duì)檢測(cè),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。熱平衡的檢測(cè)工作是符合國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的工作要求的,也是有標(biāo)準(zhǔn)可循的。通過熱平衡檢測(cè),將對(duì)企業(yè)降低生產(chǎn)成本,加快技術(shù)進(jìn)步帶來相當(dāng)?shù)囊嫣帯?/p>

1 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GBΠT23459—2009.陶瓷工業(yè)窯爐熱平衡、熱效率測(cè)定與計(jì)算方法.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009-03-25

2 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GBΠT21252—2007建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007-12-03