【摘 要】從搪瓷燒成爐企業(yè)的實際出發(fā)，分別探討了燒成爐煤改電節(jié)能措施以及中波紅外加熱改造措施。其中，重點對中波紅外加熱改造措施進(jìn)行了分析，并以具體的生產(chǎn)案例為對象，分析了其帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】搪瓷燒成爐 節(jié)能 煤改電 紅外加熱

一、引言

搪瓷燒成爐是搪瓷燒結(jié)生產(chǎn)過程中的一個重要設(shè)備。窯爐的加熱方式直接影響到產(chǎn)品的整體質(zhì)量、產(chǎn)量、生產(chǎn)線效率以及生產(chǎn)成本等。隨著人們環(huán)保意識的增強，生產(chǎn)搪瓷燒結(jié)過程中如何通過技術(shù)改進(jìn)措施達(dá)到節(jié)能、減少環(huán)境污染的目的也是當(dāng)前搪瓷燒成爐技術(shù)改造的一個重要方向?；诖?，筆者結(jié)合工作過程中經(jīng)歷的幾次搪瓷燒成窯爐的節(jié)能分析改造經(jīng)驗，探討了搪瓷燒成爐中波紅外加熱改造過程中的相關(guān)技術(shù)措施，同時對改造后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了一定的論述，以期能夠為其他搪瓷燒成窯爐的節(jié)能改造起到一定的參考作用。

二、搪瓷燒成爐的紅外加熱改造

隨著光熱技術(shù)的不斷成熟，當(dāng)前一些大型的和新建的搪瓷燒成生產(chǎn)線大多采用了紅外加熱方式。

（一）搪瓷燒成爐紅外加熱設(shè)備

從紅外加熱設(shè)備的工作原理來講，紅外線加熱器實質(zhì)上屬于一種電磁波發(fā)射設(shè)備，它通過電磁輻射的方式將波長在0.75-1000μm的電磁波發(fā)射出去對目標(biāo)物體進(jìn)行加熱。紅外線與電磁頻譜中其他波段的光線一樣，它們都是以光速傳播的，在傳輸過程中都遵循反射、折射、偏振以及衍射等規(guī)律。其主要的區(qū)別在于波長、頻率不同。在紅外發(fā)射波的輻射強度控制過程中，可以通過調(diào)節(jié)加熱絲溫度的方式實現(xiàn)，然后根據(jù)光譜進(jìn)行輻射強度位置的確定。

搪瓷燒成爐的紅外系統(tǒng)主要是完成探測目標(biāo)的反射、輻射紅外譜段能量，然后進(jìn)行紅外線的發(fā)射，其屬于一種典型的被動式光電系統(tǒng)。從整個系統(tǒng)的功能原理來講，紅外系統(tǒng)的主要構(gòu)成如圖1所示。

因為金屬材料的比輻射率通常較低，而且隨著溫度的升高而不斷增加，同時在被加熱物體的表層出現(xiàn)一層氧化層之后，比輻射率將成十倍的增加。而非金屬材料的比輻射率則相對較高，一般在0.8以上，且其隨著溫度的增高而不斷下降。由于金屬與其他的非透明材料的紅外輻射主要發(fā)生在其表層的若干微米范圍之內(nèi)，所以其比輻射率與材料沒有明顯的聯(lián)系。其主要是與材料表層的狀態(tài)相關(guān)。因此，在搪瓷燒成過程中，要在待燒成工件的表層涂刷一層比輻射率合適的涂層，以提高搪瓷燒成質(zhì)量。同時，在生產(chǎn)過程中還需要對金屬表層的光潔度、油污污染、灰塵、擦傷等因素進(jìn)行分析，確保其對比輻射率造成的影響最低，將待燒成工件表層的比輻射率控制在一個合理范圍內(nèi)。

因為灰體或黑體輻射通量的光譜分布曲線屬于連續(xù)的，一般只存在一個最大值，而且整個缺陷的峰值與波長都將隨著溫度的變化而變化。而灼熱固體或液體都存在對應(yīng)的輻射光譜曲線，通常將這種輻射源稱作為熱輻射體 。通常，待燒成的搪瓷工件一般是金屬胚體，然后在其表層涂刷了一層比輻射率適中的涂層，使得其在燒成過程中能夠達(dá)到較好的光潔度與顏色艷麗程度。因此，其屬于一個典型的熱輻射體，在選擇紅外波的波段時，以中波紅外線為主。

（二）采用中波紅外加熱器燒成爐的工作特點

在將燒成爐的加熱器更換成為中波紅外線之后，使得紅外燒成設(shè)備的整體燒成速度得到明顯提升。在技改之后，燒成爐具有升溫快、省電的特點。通常，其大衛(wèi)溫升的耗電量為傳統(tǒng)電加熱方式的三分之二左右，節(jié)電率達(dá)到30%以上，是當(dāng)前搪瓷燒成爐節(jié)能技術(shù)改造的最佳方案。但是，在機型的選擇過程中，要根據(jù)生產(chǎn)線的產(chǎn)量，在充分計算之后進(jìn)行合理計算，形成最佳的功率配比方案，確保生產(chǎn)與節(jié)能目的同時達(dá)到。通常，在選擇合適機型的基礎(chǔ)上，燒成設(shè)備的整機功率能夠降低大概20%，而且整個搪瓷燒成爐的升溫時間、蓄熱性能、燒成量、節(jié)電率等都能夠達(dá)到預(yù)期目的。另外，通過中波紅外加熱器技術(shù)改造之后的搪瓷燒成爐，其生產(chǎn)得到的搪瓷質(zhì)量較好，具有氧化皮少（通常低于鋼材總量的2%）、表面固化效果好、瓷釉表面均勻、色彩亮麗。

（三） 生產(chǎn)效益分析

三、搪瓷燒成爐節(jié)能改造的其他措施

除了對燒成爐的加熱方式進(jìn)行改造以達(dá)到節(jié)能目的之外，還可以從加強爐體保溫、改造燒架與運輸工具結(jié)構(gòu)等方式達(dá)到節(jié)能的目的。

以加強爐體保溫的改造方案為例，由于傳統(tǒng)的燒成爐依靠單一的保溫來減少散熱，其使得單位面積散熱量難以達(dá)到很低的程度。尤其是當(dāng)窯爐內(nèi)壁的溫度很高時，熱量的散失更加難以控制。這主要是以為內(nèi)窯爐砌體的熱阻與散熱量之間并不是簡答的正比關(guān)系，其雖然會隨著保溫層厚度適當(dāng)增加，但是其單位面積的散熱量降低程度并不明顯。因此，在設(shè)計過程中應(yīng)該保證具有相當(dāng)厚的保溫層，而且要選擇絕熱性能好的材料來保證爐體的散熱量達(dá)到理想的控制水平。

筆者認(rèn)為，從減少單位面積熱量散失的目的來看，在設(shè)計過程中可以通過在煙道外側(cè)加裝予熱空氣道的方式達(dá)到目的，其具體設(shè)計示意圖如圖2所示。

通過這種設(shè)計方式，在煙道側(cè)墻可以采用高鋁磚作為砌體材料，因為該煙道長時間處于高溫工作條件下，其側(cè)墻容易出現(xiàn)變形、下沉等問題，導(dǎo)致其使用壽命下降。而在其外側(cè)設(shè)置了予熱空氣道之后，能夠顯著降低側(cè)墻的溫度，有效解決側(cè)墻的變形問題。同時，在底火倒的溫度維持在1350℃時，為了使得砌體的溫度降低至50℃以下，必須保證砌體的熱阻保持在2.2m2h℃/k卡。而在外側(cè)設(shè)置了予熱空氣道之后，砌體的單位平均熱散失量控制在150℃左右，而且外墻的溫度同樣被控制在50℃，而這時砌體的材料熱阻只需要控制在0.60 m2h℃/k卡左右即可。從整個角度來看，不但能夠大大降低保溫層的制造費用，而且還能夠有效的減少熱量散失，達(dá)到節(jié)能的目的。

四、結(jié)論

在進(jìn)行搪瓷爐的燒成節(jié)能改造過程中，應(yīng)該針對搪瓷生產(chǎn)設(shè)備的不同而選擇不同的改進(jìn)方式。尤其是各個生產(chǎn)企業(yè)的資金狀況以及生產(chǎn)規(guī)模，其在一定程度上決定了需要采用何種改進(jìn)設(shè)備。所以，在節(jié)能改造過程中可以在不同的節(jié)能改造方案中進(jìn)行優(yōu)選，達(dá)到滿足企業(yè)實際生產(chǎn)需要，而且達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的真正目的。在改造過程中，除了對窯爐加熱方式進(jìn)行改造之外，還必須對窯爐的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)改造，使得其整體熱 工作性能得到提高。

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