新型辊道窑节能减排技术应用探讨

2022-03-26 08:23:01 | 浏览次数：

摘要：本文从传统辊道窑对节能减排新技术的运用及设计改良进行了探讨。从窑炉结构、生产工艺和生产调试过程中所存在的问题点提出了预防措施与建议。

关键词：辊道窑；节能喷枪；烟气除硫；减排；助燃风加热

1 前言

一直以来，陶瓷企业都被列为高能耗、高污染的产业，随着我国工业化进程速度的不断加速，大气与水的污染日渐加剧。2011年，工业和信息化部门正式印发了《建材工业“十二五”发展规划》及其水泥、陶瓷等5个建材子行业的“十二五”发展规划。这表明节能减排是我国调整经济结构，转变发展方式的突破口。节能减排最主要的途径就是以科技创新为导向，不断探索和改良生产工艺，以便推动生产技术的革新，新型节能喷枪、助燃风加热、五层干燥窑、宽体辊道窑和烟气脱硫除尘等新技术的引入与推广，成为陶瓷产业节能减排工作上的一个发展趋势。

2 企业节能意识与机制的建立

陶瓷生产过程中需要耗用大量的热能和电能，一般占全厂总综合能耗的60%以上，与世界发达国家的能源利用率相比，我们还相差甚远。目前陶瓷竞争激烈，利润不断下降，如何使企业良性发展，节能降耗仍然是企业修炼内功的主要手段之一。树立全员节能减排的意识，建立长效激励机制是未来陶瓷企业发展的趋势。

3 新型辊道窑节能减排应用的几个可行措施

从辊道窑炉热平衡收支项目中可知：燃料的燃烧热和助燃风带入的显热是热收入中所占比例最大的两项；其次是烟气带走热量与窑体散热。目前新型节能辊道窑运用的节能减排的可行措施如下：

3.1 窑炉余热的利用及对产品质量的影响

（1）助燃风加热利用及对产品质量影响

目前，在辊道窑中应用比较成熟合理的措施为从窑尾余热中抽取部分热风与自然空气混合（温度大约在120 ℃左右），然后再通过急冷段密封的换热装管换热后供入烧成带中后段喷枪中使用。经过换热后的助燃风温度可达到260～300℃左右，经测算可达到5%～8%的节能效果。

（2）窑头或窑尾的余热回收供到干燥窑或喷雾塔中作热源使用。

3.2 余热利用过程中对产品质量的影响

助燃风加热的温度按照目前的经验数据，保持在250～300℃为宜。如果太低温度则起不到节能效果，太高温又会造成氧气量不足的弊端。加热后的助燃风只能供烧成带的中后段喷枪使用，前段氧化带喷枪不能使用加热助燃风。否则会因氧气量不足而引起产品黑心、发蓝、针孔及变形等一系列缺陷的产生。

窑尾余热供过干燥窑温度不能过高，在200～250℃左右，太低产品会造成干燥窑后温不足的开裂，且也达不到节能效果；太高温又会引起坯体过脆的断裂缺陷。

窑头段的烟气供入干燥窑前段使用，需要根据不同品种、规格的产品、合理控制供入热风的温度和湿度，否则供过去的热风太高温或者湿度太低也会引起坯体开裂。如果烟气湿度太高也会引起干燥窑滴水或落脏的缺陷。其次，如果这些热能供到干燥窑有剩的话，还可以通过专用保温管道输送到喷雾塔中使用，进一步提高余热的利用率。

4 预混式节能喷枪的使用及对产品质量的影响

4.1 预混式节能喷枪的设计原理

预混式节能喷枪采用全新设计系统，使用了风气三次混合的完全预混式燃烧方式。使得燃气在理论的助燃空气量下达到充分的燃烧。这样大量地减少了燃烧伴生物——烟气的产生。减少烟气的排烟，也就是减少了窑炉带走的热量和助燃风的鼓入量。热能与电能也就自然降低了，从而达到预期的节能减排效果。

4.2 节能喷枪的节能减排效果

按照目前使用测试计算，该预混式节能喷枪系统比普通喷枪的助燃风减少20%～30%。例如按360m长窑炉测算，常温的烟气量会减少5000～6000m3/h折算成烟气排放时的状态（按350℃计算），其每小时较少带走的热量：

Q带=5000×（350+273）/273×1.345×（350-30）=4.9×106kJ/h，折算成每月节能煤价金额=4.9×106/5852/3×1×24×30=200956元（注：煤价按1000元/t、煤气热值1400×4.18=5852kJ/m3计算）。

助燃风减少及燃料燃烧充分之后，窑炉产生的废烟气也随之减少。为保证窑炉内"0"压位的稳定，也相应减慢排烟和抽热风机，这样不仅可以达到节省电能，还可以节约燃料，达到减排的作用。

4.2.1 解决截面温差与产品尺码偏差的作用

预混式节能喷枪采用长短枪与碳化硅烧嘴相结合的燃烧系统。不仅可以充分燃烧，同时还可以根据不同窑炉截面温差的需要而调整喷枪火焰的射程，以确保火焰的不同长度需要，从而有效地解决同排产品之间的色差与尺寸偏差的缺陷。例如佛山某陶瓷厂的宽体瓷片窑的产品在未使用预混式节能枪时，中间产品的尺码大于两侧产品的尺码2～3mm，而使用该枪之后变为中间产品的尺码小于两侧产品的尺码1～2mm。某窑炉改造前后节能数据对比情况如表1、表2所示。

5 窑体结构的改进——五层干燥窑及宽体辊道窑的推广

5.1 土地资源的节约

传统单层或双层干燥窑及窄体窑炉不仅能耗高，土地的占用率也大。例如，一条300m长的窑炉配置350m干燥窑，如果采用五层干燥窑只需要60m就足够了。相同300m的窄体辊道窑改为宽体辊道窑需要240m就可达到同等产量。两项合并可节约同等土地350m，节约出来的土地完全可以多建一条生产线，提高土地利用率，增加产值。

5.2 能耗的节约

目前国内的窄体辊道窑长度已经做到480m～500m的长度，日产量达到25000～30000m2/天，但事实上窑炉是越长越好吗？答案是否定的。按目前实际生产统计数据得知，长窑如果长期专业生产单一产品，相对而言节能，800mm×800mm微粉砖耗能在3.2～3.6kg/m2左右；若频繁更换品种生产则相当不利于稳定生产，长窑能耗浪费则会更大，800mm×800mm微粉砖耗能高达4.2～4.5kg/m2左右。同等宽体窑的能耗则在3.8～4.2kg/m2，而长窑为了满足正常生产需要，各种风机的配置功率也大，在不满负荷生产状态下的能耗浪费不容易引起人们关注的。宽体辊道窑与多层干燥窑不仅可以达到节约土地资源，还可以节约能耗，二者兼顾，已成为目前陶瓷行业设备选择的一种新趋势。

5.3 宽体窑与五层干燥窑存在的技术难点与解决措施

（1）五层干燥窑是每2.8m一个独立循环控制系统。在干燥曲线和湿度控制都比较方便，操作也相对简单，疑难点基本上克服。

（2）宽体窑目前存在的主要问题是截面温差与行砖不整齐而导致的变形等两大问题。

解决方案：

1）截面温差问题：可以通过将辊道窑的吊顶结构改为拱顶结构及配合使用预混式节能喷枪，调节火焰长度可以解决。

2）行砖问题：选用质量有保证耐高温、高强度的辊棒。

6 脱硫除尘系统的运用

目前国家各级政府加大对环保的治理和监管，要求所有窑炉和干燥窑的废烟气必须统一集中经过脱硫除尘合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或喷淋塔两种结构，配合石灰水管道、排污管道等组成的烟气处理系统。石灰水+氢氧化钠沉淀过滤循环再使用，可达到水的零排放。

6.1 引风机功率小，抽力不足

需要安装牵引风机、分窑炉、干燥窑独立操作控制以及该风机的功率是多大，保证不妨碍窑内排除烟气的流通。否则排放不畅会造成窑内正压过或窑前温无法提升，导致产品出现氧化不良等一系列问题。

6.2 管道直径太小或弯位过多

管道设计尽量减少弯位的阻力及保障管道直径的空间，根据日常观察发现一些非专业安装的公司所设计的管道不合理而直接影响烟气的正常流通，从而影响窑炉运作，导致除硫塔名存实亡的荒废。