网站原创摘 要：工业窑炉的节能问题,始终制约着工业窑炉的发展.此前,据对一些企业能耗的调查,结果显示卫生陶瓷烧成能耗指标最高与最低相比,有的可达到几倍.进入21世纪以来,国际能源市场供应形势发生了许多变化,令人不得不更加关注工业窑炉的节能.可以说,将来砂轮、陶瓷等行业的竞争首先是降低能耗型的先进烧成技术的竞争.
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关 键 词：工业窑炉的节能
工业窑炉的节能问题,始终制约着工业窑炉的发展.此前,据对一些企业能耗的调查,结果显示卫生陶瓷烧成能耗指标最高与最低相比,有的可达到几倍.进入21世纪以来,国际能源市场供应形势发生了许多变化,令人不得不更加关注工业窑炉的节能.可以说,将来砂轮、陶瓷等行业的竞争首先是降低能耗型的先进烧成技术的竞争.
现代砂轮、陶瓷等行业使用的窑炉,具有许多先进的工艺技术特点.具体分析其节能方式有：1.使用了洁净的能源种类与采用了全自动化控制高速喷嘴；2.窑炉设计为宽断面明焰裸烧型结构；3.新型节能型窑炉大量采用了轻质绝热的耐火材料；4.节能型窑炉更能够适宜流行的低温快烧生产方式.
洁净能源与全自动化高速喷嘴.目前,大多数陶瓷窑炉由于采用了高效喷嘴,清洁高热效能源已成为陶瓷烧成燃料的主流.适宜于陶瓷烧成的能源种类很多,有固体燃料、液体燃料及气体燃料等.它们有木柴、煤炭、重油、轻质油、电力、天然气、液化石油气等等.随着历史前进,烧成技术不断提高,有的能源地位上升,有的则被淘汰出局.例如,用于传统陶瓷制品烧成的木柴与煤炭等固体燃料,由于热效低及对环境污染严重等原因,在建筑卫生陶瓷生产方面已经基本完成了其历史使命.重油与液化石油气热值高,便于低温快速烧成,尤其是液化石油气在新兴建筑卫生工业窑炉成为最受青睐的能源种类.由于液化石油气热值高,燃气内杂质含量少,且容易快速升温与降温,非常方便于陶瓷的低温快烧工艺.
今后,随着等温高效均匀燃烧喷嘴的革新与推广,将极大地降低能源消耗.新型全自动化控制高速喷嘴由于强力的喷燃系统,可以降低窑内温差,迅速提高窑温,实现快速等温烧成效率.因此,陶瓷窑炉的节能今后将取决于新型全自动化控制高速喷嘴的不断改进.
明焰裸烧型结构方式.从陶瓷烧成的发展历史看,陶瓷工业窑炉的烧成方式分为明焰装匣烧（传统煤烧隧道窑）、绝焰露烧（马氟窑）及明焰裸烧（辊道窑、梭式窑、电窑）等多种方法.明焰装匣烧成方式采用了木柴或煤炭作为能源.产品装匣的目的：一是为了避免木灰或煤渣的污染；二是为了增加产品的装载量.由于制品是先放入匣钵内,再组装成匣钵柱入窑烧成,产品不是直接受热,大量的能源消耗在窑具上,因此明焰装匣烧成方法能耗非常高,窑内上下温差大而且烧成周期很长.此种烧成方法造成产品废品率高,经济效益低,长期以来制约了国内陶瓷工业的发展.采用明焰裸烧烧成方式时,窑容积生产强度最高,由于产品不需要装入匣钵内,避免了间接传热造成的浪费性热消耗.又由于产品是直接裸露于焰气中,非常利于快速传热烧成.由于窑温均匀,传热迅速,窑具与产品重量比小,明焰裸烧的烧成时间大大低于明焰装匣烧方法.明焰裸烧由于不使用匣钵,增加了产品的装载密度.明焰裸烧方法作为最先进的烧成方法在窑温的均匀性、窑容积、生产强度和单位耗能方面均表现出最佳效果,成为现代建筑卫生陶瓷烧成的首选窑型,因此能在很短的时间内推广普及.明焰裸烧方式窑温均匀性高,这是由于此种烧成方式的产品垛阻力小、窑内压力降低、预热带负压低,因此漏入冷空气少.由于烧嘴的喷射作用,窑炉内的气流强烈循环、热焰剧烈扰动,对于均匀和平衡窑内温度非常有利.现在许多新型窑炉在预热带都设置了高速调温喷嘴,更加有利于直接减少窑内预热带上下的温差,很早即开始保证窑内的低温差烧成.
采用了轻质绝热的耐火材料.轻质绝热窑炉的先进性表现在按照模数设计成轻型装配式外型,然后再以耐高温轻质绝热耐火材料进行严密的砌筑.窑炉的内衬采用了耐高温的陶瓷毡,外加陶瓷棉或其他绝热保温板,总厚度为450毫米.内衬为轻质高铝砖,中间及其外侧也都采用了陶瓷棉,总厚度达到600毫米.窑墙的外表为金属板,这种设计与制作保证了窑炉的耐高温实用性与节能性.由于陶瓷纤维热稳定性好,在高温烧成中不变形、不熔融,又由于其导热率低、蓄热少、密度小、重量轻,因此具有明显的节能效果.
轻质绝热窑炉的窑顶采用Ｚ型纤维预制块组合吊挂,减轻了窑体重量,增加了保温绝热效果.在设置喷嘴和急冷风部位的窑顶加设有金属换热器（占窑顶面积的65％以上）,用以预热助燃空气及急冷风.窑墙则采用浇注捣打成型的Ｕ型耐火材料砌块（高铝、粘土质）,砌块内填充有耐火纤维棉,外面采用耐火材料纤维毡或硅钙板,Ｕ型砌块与外部钢架相连接,这种结构比较稳定,热稳定性好且节能效果高.据计算,当窑内壁温度达到1250℃时,窑外壁温度仅为50℃左右,说明窑体的密封性极好.窑车上的耐火材料也全部采用了耐火纤维材料,这同样降低了热能的无谓消耗.
低温快烧技术.近年来建筑卫生陶瓷产品越来越多采用了低温快烧技术.釉面瓷砖的烧成温度从1180℃～1200℃降低到现在的1050℃～1100℃左右.卫生陶瓷的烧成温度已经从过去的1300℃降低到了现在的1150℃～1200℃左右.根据陶瓷热工学计算原理,越是高温烧成时,能源消耗越多.据此,从1200℃烧成到1300℃时,耗费的能源大约是产品烧成总能耗的约40％左右.这样看来,节能效果就非常明显.低温快烧方法除了节能外,还可以缩短生产周期,节约人力物力.
总之随着工业的发展,产品烧成节能工作越来越重要.这就需要继续提升新型窑炉设计水平,积极研制开发新型高效节能耐火材料,使国内窑炉的节能不断登上新台阶.