郭健
(廣東博德精工建材有限公司,佛山528000)
作為高污染、高耗能的陶瓷行業(yè),窯爐占到陶瓷廠總耗能的50%以上。因此,針對輥道窯的節(jié)能管理尤為重要,本文主要從以下幾個方面進行探討:
(1)輥道窯能耗影響因素
(2)建立輥道窯數(shù)據(jù)庫
(3)輥道窯節(jié)能管理
輥道窯是一條中空窯,現(xiàn)主要采用水煤氣作為燃料,影響能源消耗的因素眾多,如:產(chǎn)品結(jié)構規(guī)格變動、操作人員的調(diào)節(jié)手法、水煤氣質(zhì)量等等。下面逐一進行分析,并為建立輥道窯數(shù)據(jù)庫提供基礎,為輥道窯節(jié)能管理打好基石。
①輥道窯水煤氣耗用計算原則
原則一:必須按照水煤氣熱值進行計算。因為在水煤氣制造過程中,有諸多影響因素造成熱值波動,一般在1450~1550 Kcal。如按立方進行水煤氣耗用計算,若熱值差80 Kcal,則能耗誤差達到5.5%。
原則二:水煤氣計量必須考慮溫度參數(shù)。例如兩個煤氣流量表中的水煤氣溫度相差20℃,在同一壓強下二表之間的氣體密度相差為7.326%(公式為20÷273),說明溫度高的煤氣表在1 m3煤氣熱值中比溫度低的少7.326%的可燃氣體量。
②溫度曲線
當升溫曲線提高,增加了排煙溫度,帶走了更高的熱量而造成熱損失。根據(jù)水煤氣燃料在爐膛不同溫度下的熱量利用率(如下表1)。
從上述表中反應窯內(nèi)升溫曲線變動面產(chǎn)生能耗的波動。舉例煤氣低熱值按1500 Kcal/m3計算,升溫曲線按1000~1100℃為例,其溫度相差100℃,能耗相差12.5%。例如:在輥道窯上升溫曲線每個區(qū)段上,下槍各升5℃,如按10個區(qū)段計算,合計為升高100℃,其增加能耗約1.0×0.125=12.5%。
③壓力曲線
根據(jù)圖1、2,無論正壓或負壓過大均會造成大量熱量損失。舉例,當窯內(nèi)壓力為-10 Pa時,即可產(chǎn)生吸入風速3 m/s(閘板開口面積 78 cm2),熱損失 14 w,相當于12.04 Kcal/s;窯內(nèi)壓力為正10 Pa時,溢出煙氣熱損失40 w,相當于34.4 Kcal/s。正因為窯壓直接影響著窯爐能耗,因此,窯壓數(shù)據(jù)的測量至關重要,提供下述壓力監(jiān)測方案(見圖3)。在燒成帶零壓點窯爐上、下各布置一個測壓點,預熱帶第一組底槍前一區(qū)位置輥上布置一個測壓點,急冷帶與燒成帶之間靠燒成帶一側(cè)窯爐上布置一個測壓點。壓力監(jiān)測可采用斜管微壓計或智能微差壓變送器均可。
圖1 爐內(nèi)壓力與熱損失的關系
圖2 爐內(nèi)壓力為不同負值時的空氣吸入速度
圖3 窯壓監(jiān)控方案
④助燃空氣量與排煙溫度
圖4 熱效率與過??諝庀禂?shù)、排煙溫度的關系
根據(jù)圖4,助燃風的系數(shù)在排煙溫度同等條件下,系數(shù)1.2與1.6相比,兩者熱效率差距較大。因此,應定期測量輥道窯的爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)。爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)測量點的選擇建議定在預熱帶第一組底槍前一區(qū)位置。
⑤其它影響因素
輥道窯能耗影響因素除了上述幾個外,還有其它眾多影響因子,如:產(chǎn)品類型、產(chǎn)品配方、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)量(窯速)、窯爐空間結(jié)構、保溫效果、燃燒系統(tǒng)等等。
經(jīng)上述分析,輥道窯能耗評估不能簡單的進行一兩項對比,應綜合評估。為此,建立輥道窯數(shù)據(jù)庫對企業(yè)窯爐節(jié)能管理有著積極的作用。
通過不斷地采集輥道窯數(shù)據(jù)(具體見下表2),并使用EXCEL軟件進行匯總分析,評估輥道窯運行能耗水平,并提出輥道窯節(jié)能改進措施。
表2 輥道窯數(shù)據(jù)采集表
當然,采集上述數(shù)據(jù)相對繁瑣,但經(jīng)過日積月累,對窯爐各類產(chǎn)品的溫度制度、壓力制度、燃燒狀況、能耗水平等具有一個較清晰的數(shù)據(jù)概念,并可實時進行各類參數(shù)類比,以發(fā)現(xiàn)不同窯爐之間的能耗水平差異,并進行適當調(diào)整或進行必要的節(jié)能技改,以達到節(jié)約窯爐能耗的目的。
企業(yè)通過建立輥道窯運行數(shù)據(jù)庫,經(jīng)不同窯爐或同一窯爐不同工況條件下進行各種對比分析,可得出輥道窯爐節(jié)能管理的關鍵在于溫度、壓力和含氧量三項的管控。無論窯爐如何調(diào)節(jié),最終均會體現(xiàn)在溫度、壓力、含氧量三項的變動。那么怎樣的升溫曲線、正負壓、含氧量符合節(jié)能要求呢?這個較難確定,由于不同企業(yè)的輥道窯結(jié)構差距較大、生產(chǎn)產(chǎn)品類型千差萬別,導致升溫曲線、正負壓難以確定一個量化標準,但是可以確定一個定性的標準。升溫曲線以平穩(wěn)速率升溫為主;正負壓當然越低越好;氧化氣氛輥道窯預熱帶第一組底槍前一區(qū)位置含氧量建議控制在8%以下。
另通過對輥道窯數(shù)據(jù)及必要的測試分析,建議企業(yè)作如下的節(jié)能管理:
①與早期的窯爐比較,當前陶瓷生產(chǎn)企業(yè)均采取加長、加寬窯爐達到提高生產(chǎn)能力,但很多窯爐助燃風量難以調(diào)節(jié)到最佳,含氧量普遍偏高。因此,建議對燃燒狀態(tài)進行監(jiān)控,即對窯壓與含氧量進行監(jiān)控。若有條件的可以對窯爐噴槍進行配風現(xiàn)場測試試驗,以進一步確定現(xiàn)有噴槍配風是否達到最佳。若含氧量較高,可對燃燒系統(tǒng)進行改進,引入燃燒較充分的半預混燃燒系統(tǒng)。
②通過建立企業(yè)內(nèi)部輥道窯數(shù)據(jù)庫,可經(jīng)常對同一窯爐或不同窯爐進行數(shù)據(jù)對比,并通過窯爐標準化調(diào)節(jié)(務必掌握廢煙量與抽煙量的平衡)以達到窯爐最佳節(jié)能運行參數(shù);同時也方便與外界窯爐參數(shù)進行類比,以挖掘窯爐哪些可以進行改善,以進一步節(jié)約窯爐能耗。
③舊窯爐由于運行年限較長,中高溫區(qū)窯墻窯頂保溫效果差,建議對窯內(nèi)三面進行高溫節(jié)能涂料改造,以增強熱輻射及保護窯墻窯頂。
參考文獻
[1]全國能源基礎和管理標準化技術委員會,熱工基礎,機械工業(yè)出版社,2002年.
[2]孫晉濤.硅酸鹽工業(yè)熱工基礎[M],武漢工業(yè)大學出版社,1992年.
[3]于麗達,陳慶本.陶瓷設備熱平衡計算 [M].輕工業(yè)出版社,1990.