鄒小芳++李真霖++程昭華

摘 要：陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，均存在升溫?zé)晌鼰徇^程和冷卻定型放熱過程；在放熱過程中，在沒有能耗指標(biāo)考核的企業(yè)里，有很多熱能容易被燒成技術(shù)人員操作所忽視而白白浪費(fèi)了。本文重點(diǎn)探討“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第6類因素——窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對能耗的影響”。主要從干燥利用余熱、助燃風(fēng)用余熱加熱、原料車間用窯爐煙氣余熱、尾熱用作生活用水加熱、尾熱用作拋光烘干、包裝鋪貼、尾熱用作蒸氣加熱驅(qū)動車間制冷設(shè)備等方面詳細(xì)地探討了陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中的余熱利用的節(jié)能作用。

關(guān)鍵詞：輥道窯；余熱利用；節(jié)能；作用

1 前言

在《佛山陶瓷》雜志第9期第23頁，我們重點(diǎn)分析從生產(chǎn)實(shí)踐角度上提出的陶瓷輥道窯方面“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素”的第五大因素--產(chǎn)品工藝特性與燒成制度控制影響能耗。本文我們開始探討第六大因素（三大系列中的第二系列的--窯爐生產(chǎn)現(xiàn)場操作技術(shù)手法對窯爐能耗的影響（影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第5～8類因素）中的第六類）。

陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，均存在升溫?zé)晌鼰徇^程和冷卻定型放熱過程；在放熱過程中，在沒有能耗指標(biāo)考核的企業(yè)里，有很多熱能容易被燒成技術(shù)人員操作所忽視而白白浪費(fèi)了。不同的燒成控制人員，對陶瓷產(chǎn)品的燒成物理化學(xué)特性和陶瓷生產(chǎn)工藝流程的掌握度不一樣，體現(xiàn)出來的冷卻操控手法也不一樣，對冷卻過程中的余熱充分回收利用的效果也不同。那么在現(xiàn)實(shí)中確實(shí)體現(xiàn)出來對窯爐的能耗影響各不相同。本文我們重點(diǎn)探討“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第6類因素——窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對能耗的影響”。

2 窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對能耗的影響

2.1 干燥利用余熱的節(jié)能作用

在筆者的記憶中，佛山陶瓷在90年代直至00年代初，那時(shí)的干燥窯結(jié)構(gòu)還比較落后，對把窯爐冷卻余熱風(fēng)利用到生坯的干燥過程的這種余熱利用率并不高，普遍存在單獨(dú)使用熱風(fēng)爐來補(bǔ)充干燥熱風(fēng)量的現(xiàn)象。就算是當(dāng)時(shí)引進(jìn)的國外立式干燥器，也是單獨(dú)設(shè)置有熱風(fēng)爐的。整體來說，當(dāng)時(shí)余熱利用效果很低。隨著燃料價(jià)格的不斷上漲，各陶瓷企業(yè)和窯爐公司才真正開始將節(jié)能降耗逐步擺上議事日程。干燥窯的分風(fēng)管路結(jié)構(gòu)、箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及保溫結(jié)構(gòu)均在這一時(shí)間段發(fā)生了很大的改進(jìn)。干燥窯開始充分接收窯爐排煙段和冷卻段分別送來的余熱，使生坯完全達(dá)到干燥效果，已經(jīng)不成問題，自然原本配置的熱風(fēng)爐也就關(guān)掉不再使用。到后來墻地磚生產(chǎn)線上的單層或雙層、甚至三層干燥窯設(shè)計(jì)時(shí)（注：現(xiàn)階段的寬體排管分風(fēng)供熱式五層干燥窯另當(dāng)另論，在本期后段作闡述），都不再考慮熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)了，甚至于余熱風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)有吸冷風(fēng)口和余熱風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)計(jì)有熱風(fēng)外排空煙囪。這一時(shí)間段的生產(chǎn)線節(jié)能效果取得了長足的進(jìn)步。

因?yàn)榇u坯在輥道窯的冷卻段降溫所釋放的熱和對應(yīng)產(chǎn)生的熱風(fēng)，是比較干凈的熱源，所以應(yīng)該盡可能輸送到干燥窯，是比較好的節(jié)能方案。當(dāng)然，這里余熱利用節(jié)能效率如何， 取決于窯爐冷卻段的保溫蓄熱能力、窯爐冷卻段的氣密性、窯爐的余熱風(fēng)機(jī)選型、余熱風(fēng)抽風(fēng)點(diǎn)的選擇、冷卻段擋火墻擋火板的設(shè)置和調(diào)節(jié)、余熱風(fēng)管管徑的大小、余熱風(fēng)管的氣密性和保溫隔熱性、余熱風(fēng)管的沿程阻力大小、干燥窯接風(fēng)落點(diǎn)、干燥窯的保溫密封性等等。

干燥窯對余熱利用的節(jié)能方式，不僅只限于窯爐冷卻段的散熱過程中的余熱利用，還可以將從窯爐前段排煙風(fēng)機(jī)抽走的熱煙氣，送往干燥窯的前段和中前段進(jìn)行使用。這類煙氣溫度比較高，早些年有些企業(yè)熱工師傅擔(dān)心煙氣的含酸性物質(zhì)具有腐蝕性，而且直接外排會造成嚴(yán)重的熱能浪費(fèi)。因?yàn)榕艧燂L(fēng)機(jī)的熱煙氣流量大，風(fēng)溫高，帶走的熱量比同條窯爐上的余熱風(fēng)機(jī)帶走的熱能更多。到后來隨著節(jié)能降耗的需要和干燥窯設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化改良，排煙風(fēng)機(jī)的煙氣熱也是絕大多數(shù)送到干燥窯去干燥生坯。因產(chǎn)品的生坯干燥特性需要和窯爐單位產(chǎn)量的提升，很多生產(chǎn)線上的干燥窯用不完窯爐排煙風(fēng)機(jī)送來的熱煙氣。同理，由此在隨后的窯爐設(shè)計(jì)時(shí)窯爐排煙風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)有進(jìn)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閘板和排煙風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口設(shè)計(jì)有外排空煙囪，并有閘板加以控制。同樣，這里煙氣余熱利用節(jié)能效率如何，取決于窯爐預(yù)熱段的保溫蓄熱能力、窯爐預(yù)熱段的氣密性、窯爐的排煙風(fēng)機(jī)選型、熱煙氣抽風(fēng)點(diǎn)的選擇、預(yù)熱段擋火墻擋火板的設(shè)置和調(diào)節(jié)、煙氣風(fēng)管管徑的大小、煙氣風(fēng)管的氣密性和保溫隔熱性、煙氣風(fēng)管的沿程阻力大小、干燥窯接風(fēng)落點(diǎn)、干燥窯的保溫密封性等等。

總之，干燥窯盡可有的充分運(yùn)用窯爐上的余熱，不讓排煙風(fēng)機(jī)的熱煙氣和冷卻段的余熱風(fēng)外排空，就會起來良好的節(jié)能作用。

2.2 助燃風(fēng)用余熱加熱的節(jié)能作用

助燃風(fēng)用余熱風(fēng)加熱，對窯爐節(jié)能有非常明顯的效果。陶瓷輥道窯的工作狀態(tài)下遵守能量守恒定律，瓷磚在燒成過程中，有吸熱和放熱兩個(gè)過程。在我們的氣體燃料輥道窯爐中提供給瓷磚的熱主要來源于燃料燃燒時(shí)釋放的熱能和燃料本身及助燃風(fēng)本身帶入的熱能。窯爐內(nèi)最高溫度點(diǎn)高達(dá)1200 ℃左右，那么進(jìn)入窯爐的所有氣體就同樣被加熱到了1200 ℃。而在整個(gè)燒成過程中，近50%左右的時(shí)間段里有助燃風(fēng)機(jī)通過噴槍或氣幕處打入助燃風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)。通常這樣的助燃風(fēng)只是車間的室溫，也就是20～40 ℃之間（冬天則更低溫）助燃風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)后，被加熱到爐內(nèi)溫度點(diǎn)（最高處1200 ℃左右）時(shí)，是要吸收很多的熱量的。由此不難理解，當(dāng)助燃風(fēng)被加熱之后再打入窯內(nèi)，吸收窯內(nèi)熱量就會比沒有加熱的助燃風(fēng)少，也就是說會節(jié)省一部分這方面的能耗。理論上助燃風(fēng)打入窯內(nèi)之前被加熱的溫度越高，在窯內(nèi)消耗的熱量就越少，相對來說就越節(jié)能，所以就有某些廠家將助燃風(fēng)加熱到了400 ℃之多。但是不是助燃風(fēng)加熱得越高溫越好呢？這就肯定不是了，因?yàn)楦G爐是用來燒制產(chǎn)品的，產(chǎn)品燒制過程中是講究爐膛氣氛要求的，講究噴槍氣氛要求的，助燃風(fēng)過高的溫度，必然導(dǎo)致密度降低從而單位體積內(nèi)的氧含量減少，這是不利于氣氛要求的。在沒有產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下片面追求助燃風(fēng)加熱節(jié)能，是沒有意義的。那么到底多高的助燃風(fēng)溫度合適呢？這就要根據(jù)輥道窯燒制的產(chǎn)品的不同而不同。在這里，不作詳細(xì)討論。

上述分析了對助燃風(fēng)加熱，是肯定起到明顯節(jié)能作用的，那么助燃風(fēng)如何加熱呢？這里我們主張對助燃進(jìn)行分級加熱方式，充分利用到窯爐冷卻段的極有可能散失的余熱。主要從窯尾富氧的冷卻段抽取多余的熱風(fēng)作為一級熱源，比如說緩冷段的間壁冷卻風(fēng)；緩冷段的抽熱斗和輥棒下空間里抽出的熱風(fēng)；強(qiáng)冷尾冷段里抽出的熱風(fēng)。有了一級加熱了的助燃風(fēng)熱源，再通過特定型號的助燃風(fēng)機(jī)（助燃風(fēng)加熱，則助燃風(fēng)機(jī)必須特別定制）送到窯爐的比較高溫狀態(tài)的急冷段、高火保溫段，通過在這些區(qū)域內(nèi)布置的回繞管道進(jìn)行二級加熱，使助燃風(fēng)溫度迅速提高，再通過嵌入窯墻內(nèi)的助燃分支管路的設(shè)置，對通過各噴槍燒嘴進(jìn)入窯內(nèi)的助燃風(fēng)三次加熱（或保溫），從而有效提高助燃風(fēng)的溫度。在整個(gè)助燃風(fēng)加熱過程中，必須服從產(chǎn)品燒制工藝特性的需要，對助燃風(fēng)管路系統(tǒng)在管徑，走向、分支、接駁、保溫等等方面須詳細(xì)設(shè)計(jì)到位。

2.3 原料車間用窯爐煙氣余熱的節(jié)能作用

在陶瓷行業(yè)“環(huán)保處理”作為必修課之前，大多數(shù)陶瓷廠的窯爐煙氣通常只有兩種做法，一是送至傳統(tǒng)干燥窯作為干燥熱源之一，滿足了干燥窯的需求之外，多余的窯爐煙氣，一般采用外排空的方式直接對大氣釋放；第二種方式就是將窯爐煙氣直接對外界大氣釋放。窯爐煙氣外排，不僅給大氣造成嚴(yán)重污染，也是嚴(yán)重的能耗浪費(fèi)。在2006年發(fā)展起來的寬體窯配套五層干燥窯的微粉拋光磚生產(chǎn)線上，不論是國外的薩克米窯爐還是國內(nèi)某些窯爐公司設(shè)計(jì)的五層干燥，皆因窯爐煙氣濕度大容易導(dǎo)致五層干燥窯內(nèi)分風(fēng)排管孔堵塞而不使用窯爐煙氣作為五層干燥窯的熱源之一，取而代之是干燥窯另行采用煤氣燃燒機(jī)循環(huán)風(fēng)干燥。這樣的生產(chǎn)線，因窯爐是寬體相對燒成窯單位能耗降低了，但熱煙氣外排的熱能損失也是相當(dāng)大的，所以整體節(jié)能效果還是有待改進(jìn)。

從窯爐內(nèi)抽出來的煙氣，溫度較高，特別是大產(chǎn)量的窯爐，有的排煙風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的煙氣溫度達(dá)到400 ℃左右，這么高溫的煙氣任何的排空都是能耗浪費(fèi)，如何充分利用這樣的余熱呢？有些廠家已經(jīng)把這樣的熱煙氣通過大風(fēng)管路引到原料車間，供噴霧塔作為熱源之一，這就是比較好的余熱利用方式。有的廠家對窯爐熱煙氣引到原料車間后進(jìn)行間壁換熱器換熱使用，這也是很好的余熱利用方式。有的廠對集中脫硫的外排熱煙氣先進(jìn)行換熱生產(chǎn)出生活用熱水，這也是余熱利用方式之一。總之，窯爐的熱煙氣在集中脫硫處理外排之前應(yīng)當(dāng)充分利用其余熱，可以起到進(jìn)一步的節(jié)能降耗作用。

2.4 尾熱用作生活用水加熱的節(jié)能作用

窯爐的強(qiáng)冷段，產(chǎn)品出窯口，這些位置的熱風(fēng)量充足，在生產(chǎn)實(shí)踐中，有不少的陶瓷廠家早已在這些位置自己加裝上了儲水箱，用這段的余熱來加熱水箱里的水，這樣的熱水送到職工生活區(qū)滿足于職員生活用熱水。這同樣是很好的節(jié)能措施之一。

2.5 尾熱用作拋光烘干、包裝鋪貼的節(jié)能作用

窯爐的強(qiáng)冷段、尾冷段，磚坯釋放出來的熱量形成的熱風(fēng)，企業(yè)可用風(fēng)機(jī)抽出送往拋光線進(jìn)行拋光后成品磚坯的烘干；可以抽出送往瓷片的成品磚坯烘干；可以抽出送往外墻馬賽克鋪貼線上的烘干；可以抽出送往拋釉磚釉線生坯的烘干等等類似的余熱利用方式，都能起來很好的節(jié)能作用。

2.6 尾熱用作蒸氣加熱驅(qū)動車間制冷設(shè)備的節(jié)能作用

隨著對陶瓷企業(yè)窯爐冷卻過程的余熱熱能利用的研究，新的技術(shù)推出，將起了更加明顯的節(jié)能作用，比如：用尾熱風(fēng)驅(qū)動車間的制冷設(shè)備，從而給崗位上員工的防暑降溫起到作用。又比如：用冷卻過程中多出的余熱抽出后集中驅(qū)動發(fā)電裝置，從而達(dá)到用余熱發(fā)電的節(jié)能降耗作用等等。

3 結(jié)語

輥道窯的節(jié)能降耗，是個(gè)永恒的主題；輥道窯的余熱利用，節(jié)能降耗，更有待于我們陶瓷生產(chǎn)的技術(shù)人員和管理人員不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地深入摸索，不斷突破，在節(jié)能降耗方面做出更多的貢獻(xiàn)。

（未完待續(xù)，下期：影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第7類因素——助燃風(fēng)量控制、燃料熱值與燃燒設(shè)備）