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陶瓷行业窑炉节能现状分析

  • 2014-12-26 15:34:45 来源:陶城网-陶城报   浏览量:
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现代建筑卫生陶瓷涵盖了卫生陶瓷、建筑陶瓷、工艺美术陶瓷、琉璃制品和建筑卫生陶瓷的附属材料如色釉料、熔块等材料的生产。

中国建材网】现代建筑卫生陶瓷涵盖了卫生陶瓷、建筑陶瓷、工艺美术陶瓷、琉璃制品和建筑卫生陶瓷的附属材料如色釉料、熔块等材料的生产。在讨论建筑卫生陶瓷节能的时候,我们通常指的是建筑卫生陶瓷及其相关产业,当然,在这些产业体系中,建筑卫生陶瓷尤其是建筑陶瓷是主要产品,因此,节能的讨论应该抓住主要矛盾来进行。目前,建筑卫生陶瓷及其相关行业用窑炉大致有:隧道窑、轨道窑、梭式窑推板窑、熔块窑等。个别产业还涉及到转窑、钟罩窑、电窑等其他窑炉等,但对于建筑卫生陶瓷的整体而言,相对数量占比有限,讨论时可以附带而不是作为专的对象处理。但无论哪种窑炉都存在节能降耗的问题,尤其是我国现在面临的空气污染和建筑卫生陶瓷行业强制性污染排放标准等。
  1、陶瓷窑炉节能的利益攸关方
  对于陶瓷窑炉的节能降耗行业内的呼声是一致的,没有像其他新技术、新工艺和煤改气那样反应的激烈和无休止的讨论。但从有陶瓷窑炉开始,行业内就不断地改造、讨论、设计、完善陶瓷窑炉,目前来看,陶瓷窑炉的节能空间仍然很大。为什么一直在改进经过了几十年还没有很大进步呢?是不是技术问题,是不是材料问题,是不是投入产出比问题等等,都有。真正要解决好和自愿解决好窑炉的节能问题,实事求是地摆出节能降耗和企业发展、和地方经济、和环保要求、和材料资源、和产品性价比等的关系,分析其中的阻碍因素并有效的解决这些困难或者因素才能扫清障碍,使节能减排达到自愿的良性循环,一味的靠高压政策是不长久也是不可靠的。
  陶瓷窑炉节能处理与地方环保政策和企业经济效益密切相关,要做好陶瓷窑炉节能,首先是企业愿意投入相应的资金进行改造,新建窑炉如果节能优异的话,其使用的材料、窑炉的设计、余热的利用以及新技术、新工艺都应该跟上,相对来说投资比较大,因此,地方政府应该给与一定的支持或补偿,根据排放量或者热利用率或者单位产品耗能都是很好的考核和补偿办法。庆幸的是建筑卫生陶瓷行业已经制定了节能的相关标准,单位产品能耗标准也已经完成,希望各方努力能够使陶瓷窑炉的节能效果提高到新的高度。
  2、陶瓷窑炉节能的途径
  建筑卫生陶瓷的窑炉节能技术已经有相当多的讨论,总结起来主要有以下几种方案:
  ①窑炉根据烧成产品的特性应合理设计。
  ②窑炉用耐火材料的合理选择。
  ③窑炉余热的有效利用
  ④新型燃烧技术的采用
  ⑤采用清洁能源
  2.1、窑炉的合理设计
  窑炉是陶瓷企业最关的热工设备,也是耗能最大的设备,但是窑炉能耗的水平,主要取决于窑炉的结构与烧成技术。其中窑炉的结构是根本,如果没有一个很好的设计,要想提高烧制技术在某种程度上是非常困难的,甚至于无能为力;相反,有了好的窑炉结构,也需要有更先进的烧成技术作保证,这是相互依存,缺一不可的;只有使以上两者合理的配合才能保证新型窑炉烧成质量的提高,又减少能源消耗。
  我国现在的建筑卫生陶瓷窑炉以隧道窑和辊道窑为主,两者具有相同的设计原理。在空间许可的情况下,陶瓷窑炉应在长、宽、高上尽量做到合理。什么是合理呢?在不同的场合不同的窑炉专家提出了不同的论点,有人说窑炉尽量长,有人说长了不好。窑宽也是一样,原来窑炉的宽度在1米多,现在已经达到了3米多。高度上讨论的不多,内部净高度以通过最大瓷件的高度(含窑车窑具)为依据进行设计。先说窑炉长短的问题,个人认为还是在相对情况下窑炉尽量长一些比较好,但无限制长会增加运营成本,如冷却段余热向预热段输送时会比较困难,采用多管输送造价相对提高,越长窑炉维修时压力越大,特别是隧道窑出现倒窑时处理更加麻烦等等。窑炉的宽度上也是一样,在燃烧器合理的燃烧范围内,窑宽以较宽为好,温差是设计窑宽的一个主要考虑因素,目前的窑炉都是两边燃烧,所以宽度上要和燃烧技术相结合进行考虑。至于陶瓷窑炉到底多宽最好,应该没有定论,完全看产品特性和产能状况来定。宽度上只要保证内部的温差不要太大就应该没有问题。另外,预热带和冷却带足够长对产品是有利的,特别是烧成产品频繁变换时,这一点尤其重要,相对来说窑炉的适应性更强一些,好比是买了一件大衣服,大个子小个子都好穿,而小衣服的适应性就差一些了。
  2.2、窑炉用耐火材料的合理选择
  窑炉的主体性能主要由耐火保温材料的技术经济性能决定,直接影响着窑炉的投资成本、工作性能、热效率、运行的能源消耗费用等。选择耐火保温材料的一般原则:
  ①窑炉的性能与热工特点。
  ②材料的安全使用温度、导热系统、高温强度、化学稳定性。
  ③使用的寿命。
  ④投资费用与运行的维护费用。
  一般而言,重质的耐火材料比较侧重某一技术性能指标,如高温稳定性、化学稳定性等;耐轻质保温材料更加注重投入与运行的综合技术经济指标。
  选用轻质保温材料时,一般是用保温材料的导热系数(λ)与每单位体积保温材料的费用(Ρ)来确定,“λΡ”的乘积值愈小愈好。导热系数值小,说明保温材料的隔热效果好,运行时的能源费用低。每单位体积保温材料的费用低说明投资费用低,具有好的投资经济效果。
  建筑卫生陶瓷窑炉用耐材包括窑炉的墙体和萱顶,一般分内外三层,内层为轻质保温棉、毡、板等,中层为重质或轻质保温砖,外层以红砖或低温保温砖为主。内层的轻质保温层近几年发展比较迅速,以低温莫来石纤维为主,兼顾了高温莫来石纤维、高铝莫来石纤维、含锆莫来石纤维等,温度从12000C~16000C的各个体系。在纤维制成工艺上采用了拉丝、甩丝、喷吹等工艺。内层也有用轻质莫来石、高铝等轻质砖或者板,以轻质氧化铝、莫来石等空心球砖为主体。中层的重质材料仍然采用低铝高硅、高铝低硅、莫来石与堇青石、焦宝石与莫来石等材料制成的重质材料为主。外层的低温耐火材料主要以铝矾土、焦宝石、粘土等制作而成,相对铝含量偏低,耐温性能较差但价格较低。
  窑车用耐火材料有窑车面、窑车支架、承烧板、匣钵等,除过组成窑车的基本架构面材料外,其余的材料统称为窑具材料。窑车用耐火材料和窑炉的墙体材料基本相同。窑具材料根据不同的情况有莫来石、高铝莫来石、堇青石、莫来石-堇青石、SiC、氧化物结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅等
  2.3、窑炉余热的有效利用
  生产陶瓷的一个重要过程是烧成,烧成是在窑炉中进行的。陶瓷生产的窑炉有连续式的隧道窑、辊道窑,也有间隙式的倒焰窑,目前绝大多数陶瓷企业使用这两种窑型,以前使用比较多的还有倒焰窑。热效率是考察一个窑炉好坏的关键指标之一,也是节能减排的重要考核指标。陶瓷窑炉的热效率好坏与窑炉的燃烧损失、散热损失、排烟损失密切相关。据资料介绍:烧成隧道窑废气带走的热量损失约占总热量的20%~40%,而倒焰窑废气带走的热量约占燃料消耗量的30%~50%。因之回收窑尾废气的热量加以利用是提高窑炉效率的关键。国内隧道窑排烟温度一般在200~3000C,也有高达4000C,个别倒焰窑的排烟温度可高达5600C。因此,余热的有效利用是企业增加效益的有效途径之一,也为节能减排做出了贡献。
  目前余热利用方式主要以加热空气用于干燥坯体,隧道窑、辊道窑余热回收主要用以加热空气作为烘干坯件的热源,也可作为助燃空气以提高窑炉本身的热效率,两者的选择可依据各工厂具体情况而定。
  不可否认,现在建筑卫生用陶瓷窑炉虽然余热得到了很大利用,但仍然存在着许多问题,比较严重的是余热利用率不高,表现在余热输送环节的热损失和余热利用后的二次余热利用等。同时,有些工厂在辊道窑后面加装蓄热室来进行余热利用也是不错的方法。总体来讲,余热利用无论对哪一个陶瓷企业都是一个综合工程,做得好、余热利用率高则该企业产品单耗会很好地降低,相应的综合成本也会降低。

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