節(jié)能技術(shù)在新型輥道窯的應(yīng)用

潘雄

摘 要：目前我國霧霾天氣污染嚴(yán)重，PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)，一些地方政府對陶瓷企業(yè)進(jìn)行強(qiáng)制的停業(yè)整頓，同時國家環(huán)保政策執(zhí)行力度日趨加嚴(yán)。在陶瓷市場低迷的狀態(tài)下，陶瓷企業(yè)為了良性持續(xù)經(jīng)營發(fā)展，必須將原有耗能大、高污染的設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，尋求環(huán)保節(jié)能同時又可以降低生產(chǎn)成本的陶機(jī)設(shè)備與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：預(yù)混式節(jié)能噴槍；余熱回收利用；清潔能源；富氧燃燒；寬體窯

1 前言

目前我國霧霾污染嚴(yán)重而陶瓷產(chǎn)業(yè)又由過去的幾大集中產(chǎn)業(yè)可擴(kuò)大到全國各地區(qū)的陶瓷工業(yè)園化生產(chǎn)。新生產(chǎn)線的擴(kuò)張，其產(chǎn)能是舊生產(chǎn)線幾倍的增加，其能耗或污染排放物也隨之增加。隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格執(zhí)行。例如，2013年國務(wù)院大氣治理"國十條"頒布以及國家發(fā)政委、國家能源局連續(xù)印發(fā)了文件，要求各地在發(fā)展“煤改氣”成改用清潔能源天然氣。全國各地陶瓷企業(yè)含污染物的煙氣將由目前的自然排放或（簡單處理）的排放，必須發(fā)展為強(qiáng)制治理達(dá)標(biāo)后排放，否則，企業(yè)必將會被停業(yè)整頓或強(qiáng)制關(guān)停。

2 新型節(jié)能技術(shù)及設(shè)備在輥道窯的應(yīng)用

2.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器應(yīng)用效果分析

2.1.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器設(shè)計原理

傳統(tǒng)型燃燒器是以后混式燃燒方式，它的缺點是助燃風(fēng)量需求大、混合不均勻、燃燒不完全、熱利用率低，而全預(yù)混式節(jié)能燃燒器采用全新設(shè)計方案，使用二次助燃風(fēng)混合的燃燒方式，使得燃?xì)庠谖慈紵暗玫匠浞值念A(yù)混后燃燒。這樣可以大量地降低了助燃風(fēng)量，從而減少了廢煙氣的排放量，也就減少了廢煙氣帶走的熱量，提高熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.2預(yù)混式節(jié)能燃燒器的節(jié)能效果及成功案例

目前陶瓷企業(yè)中使用的節(jié)能燃燒器以水煤氣和天然氣兩種類型為主導(dǎo)。其中筆者單位與強(qiáng)輝企業(yè)、宏宇企業(yè)、新明珠三水工業(yè)園等企業(yè)合作研發(fā)的預(yù)混式二次助燃燃燒器，它相對于普通的后混式一次助燃燃燒器，最大的好處是降低助燃風(fēng)量，拉長火焰，使得燃燒更加充分，增強(qiáng)火焰的噴射力度，橫斷面溫差更小，更適合大產(chǎn)量和寬體窯爐中使用。對協(xié)助解決窯內(nèi)截面溫差而帶來的色差和變形作用更大。根據(jù)眾多廠家統(tǒng)計的數(shù)據(jù)表明，其節(jié)燃料能耗效果可達(dá)到8-15%左右，節(jié)電能達(dá)10～18%左右。該燃燒器已列入國家重點節(jié)能技術(shù)目錄，正在大面積推廣。

目前主要推廣的水煤氣節(jié)能燃燒器的單位以：廣西新一代企業(yè)、佛山綠林科技、匯能科技為主導(dǎo)推廣，其成功使用的陶瓷企業(yè)已分布在全國各陶瓷產(chǎn)區(qū)，如廣東、廣西、山東、福建、四川、湖北、河南、江西、法庫等等。

其不足之處是：

1）如果用于生產(chǎn)釉面類或拋釉類產(chǎn)品時水煤氣中的焦油未處理干凈，會給產(chǎn)品帶來落臟缺陷。

2） 因其槍桿管較長，在正壓過大的狀態(tài)下使用，二次助燃風(fēng)量開啟過小時，會容易造成燒爛槍頭的不良現(xiàn)象，還需要進(jìn)一步改善。

3） 上海伊德科技開發(fā)的預(yù)混智能燃燒器實現(xiàn)了自動點火功能，火焰狀態(tài)監(jiān)控功能與熄火自動保護(hù)功能，但是由于生產(chǎn)成本較高不利于大面積推廣使用

火焰效果對比圖如圖1所示。

2.1.3清潔能源、天然氣節(jié)能燃燒器的使用

清潔能源主要有天然氣（LNG）、煤層氣、二甲醚（DME）和液化石油氣。這些氣體燃燒后只產(chǎn)生少量的二氧化碳和氫氧化物，對自然環(huán)境污染很小，同時不會產(chǎn)生酚水與焦油，從而極大緩解對大氣和環(huán)境的污染等問題。目前已經(jīng)有福建晉江、江西高安、廣東佛山及肇慶產(chǎn)區(qū)在分批次有計劃地淘汰煤氣發(fā)生爐，改用天然氣，都是使用新型節(jié)能燃燒器。云南省的一些陶瓷產(chǎn)區(qū)已經(jīng)在使用和推廣二甲醚（DME）作為輥道窯的燃料代替水煤氣。

2.2輥道窯余熱回收利用案例

目前行業(yè)中對陶瓷窯爐能耗回收利用的形式主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1） 窯壁散熱的回收--噴熱輻射涂料或選用保溫性能好的納米保溫棉及絕熱材料

噴熱輻射涂料在能強(qiáng)和新潤成等陶瓷企業(yè)使用過，從測試其輻射率方面來看確實提高了，但實際用煤量或用燃?xì)饬糠矫鏌o法明顯找到節(jié)能數(shù)據(jù)，是陶企不愿意接納的主要原因。

納米保溫棉其導(dǎo)熱條數(shù)為0.036W/（m·K），比常用的保溫棉0.15W/（m·K）小近三倍，可有效地降低外窯墻溫度5～8℃左右。目前新建的輥道窯都在推廣使用該保溫材料。

（2） 輥道窯頭煙氣的利用

眾所周知窯爐能耗損失最大的環(huán)節(jié)之一就是窯頭煙氣和窯尾余熱所帶走的熱量，占據(jù)整條窯爐能耗損失的50～60%左右。如何有效地回收利用，減少能耗損失，已經(jīng)成為業(yè)界攻

關(guān)的重點項目之一。目前國內(nèi)傳統(tǒng)窯爐或?qū)掦w窯的長度已達(dá)400m，由兩臺大功率一級排煙風(fēng)機(jī)和一臺二級排煙風(fēng)機(jī)同時啟動，正常生產(chǎn)情況下一級排煙溫度已達(dá)280～350℃。二級排煙溫度超過330～380℃以上。大量高溫的煙氣除了用于干燥窯對坯體加熱以外，剩余部分可以通過技改輸送到原料車間噴霧塔中作熱助燃風(fēng)使用，可達(dá)到節(jié)能效果。這項技術(shù)在新明珠工業(yè)園和珠海小白兔等陶瓷企業(yè)已使用，由于改造成本高以及煙氣中伴有污染物，粉料容易產(chǎn)生雜質(zhì)故拋光磚生產(chǎn)過程中很難推廣普及，可用于釉面類產(chǎn)品企業(yè)推廣。

（3） 窯尾余熱的利用

傳統(tǒng)200m以下長度的輥道窯的窯尾余熱溫度一般情況下在150～180℃左右，而目前400m或以上不論是傳統(tǒng)窯爐還是寬體窯爐。其產(chǎn)品出窯溫度都在300℃或以上，其窯尾余熱溫度也隨之提高到250℃或以上。目前陶瓷企業(yè)最常用的回收方式有：干燥窯加熱，助燃風(fēng)加熱，員工宿舍生活用水加熱等。其中助燃風(fēng)加熱技術(shù)近年來在各陶瓷企業(yè)得以廣泛認(rèn)可和推廣使用。其節(jié)能率可達(dá)到5%～8%左右，值得注意的是，輥道窯氧化段的助燃風(fēng)原則上不需要加熱，否則容易引起產(chǎn)品氧化不良缺陷，只供燒成帶的燃燒器所使用即可。助燃風(fēng)溫度的提高，也有助于減少氮氧化物的生產(chǎn)。

（4） 窯爐余熱的發(fā)電利用

可以借鑒水泥和玻璃行業(yè)的技術(shù)，將全廠的窯爐余熱集中回收除硫處理后進(jìn)行余熱發(fā)電，這樣既可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以對煙氣進(jìn)行達(dá)標(biāo)治理排放。

3 富氧燃燒技術(shù)的推廣

一般認(rèn)為助燃空氣中的氧含量大于21%所采取的燃燒技術(shù)，簡稱為富氧燃燒技術(shù)。燃料在富氧狀態(tài)下能降點燃點溫度，且使燃燒速度加快，燃燒完全，從而提高了火焰強(qiáng)度，獲得較好的熱傳導(dǎo)，采用富氧空氣后可以適當(dāng)減少助燃風(fēng)量，從而減少了廢氣排放量，也就減少了廢氣帶走的熱量，提高了熱效率，達(dá)到節(jié)能的目的。這項新技術(shù)在目前的輥道窯中未能得以推廣，據(jù)筆者了解，這項富氧燃燒設(shè)備在清遠(yuǎn)禾云鎮(zhèn)工業(yè)園的兩間陶瓷企業(yè)都已安裝了該設(shè)備，最終未能投入運(yùn)營。其主要原因是設(shè)備供應(yīng)單位的技術(shù)工程師對煤制氣的生產(chǎn)工藝的不熟悉。未經(jīng)論證，想當(dāng)然地把該設(shè)備安裝到煤氣發(fā)生爐工序上，想從煤氣發(fā)生爐工序上直接增加氧含量而達(dá)到節(jié)能目的。但因未能通過國家安監(jiān)部門的驗收而無法運(yùn)行。

4 寬體窯爐和多層干燥窯的推廣使用

隨著國內(nèi)窯爐內(nèi)寬度的增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。如果把輥道窯的內(nèi)寬由2.5m擴(kuò)大到3.0m，每天產(chǎn)量則可以從10000㎡增加到15000㎡，窯體散熱面積由1206㎡增加到1422㎡，每生產(chǎn)1㎡，窯墻散熱面積由0.1206㎡減少到0.0948㎡。如果窯墻外表溫度與環(huán)境的溫度差不變，則窯體外壁的散熱損失可減少27.2%。例如福爾德公司為某公司建造一條360m的寬體窯，日產(chǎn)量達(dá)到37000～38000㎡，單位能耗可以控制在3.5～3.8kg/㎡左右。景陶窯爐公司在云浮工業(yè)園新順景陶瓷廠建造了一條長400m，內(nèi)寬3.15m的寬體窯，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗達(dá)到企業(yè)目標(biāo)要求。從去年全國建新窯爐發(fā)展趨勢與數(shù)據(jù)分析，全國每年預(yù)測將新上寬體窯840條左右，特別是廣東地區(qū)原有產(chǎn)業(yè)區(qū)的舊窯改造。由于受場地布局的影響，必將出現(xiàn)一波寬體窯及多層干燥窯改造的趨勢。

5 結(jié)語

輥道窯作為陶瓷行業(yè)高能耗、高消耗的設(shè)備之一，也是整個陶瓷企業(yè)生產(chǎn)過程中的特殊工序設(shè)備之一，通過節(jié)能技術(shù)的實施，研發(fā)新型節(jié)能設(shè)備及使用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，必定可以達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

摘 要：目前我國霧霾天氣污染嚴(yán)重，PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)，一些地方政府對陶瓷企業(yè)進(jìn)行強(qiáng)制的停業(yè)整頓，同時國家環(huán)保政策執(zhí)行力度日趨加嚴(yán)。在陶瓷市場低迷的狀態(tài)下，陶瓷企業(yè)為了良性持續(xù)經(jīng)營發(fā)展，必須將原有耗能大、高污染的設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，尋求環(huán)保節(jié)能同時又可以降低生產(chǎn)成本的陶機(jī)設(shè)備與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：預(yù)混式節(jié)能噴槍；余熱回收利用；清潔能源；富氧燃燒；寬體窯

1 前言

目前我國霧霾污染嚴(yán)重而陶瓷產(chǎn)業(yè)又由過去的幾大集中產(chǎn)業(yè)可擴(kuò)大到全國各地區(qū)的陶瓷工業(yè)園化生產(chǎn)。新生產(chǎn)線的擴(kuò)張，其產(chǎn)能是舊生產(chǎn)線幾倍的增加，其能耗或污染排放物也隨之增加。隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格執(zhí)行。例如，2013年國務(wù)院大氣治理"國十條"頒布以及國家發(fā)政委、國家能源局連續(xù)印發(fā)了文件，要求各地在發(fā)展“煤改氣”成改用清潔能源天然氣。全國各地陶瓷企業(yè)含污染物的煙氣將由目前的自然排放或（簡單處理）的排放，必須發(fā)展為強(qiáng)制治理達(dá)標(biāo)后排放，否則，企業(yè)必將會被停業(yè)整頓或強(qiáng)制關(guān)停。

2 新型節(jié)能技術(shù)及設(shè)備在輥道窯的應(yīng)用

2.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器應(yīng)用效果分析

2.1.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器設(shè)計原理

傳統(tǒng)型燃燒器是以后混式燃燒方式，它的缺點是助燃風(fēng)量需求大、混合不均勻、燃燒不完全、熱利用率低，而全預(yù)混式節(jié)能燃燒器采用全新設(shè)計方案，使用二次助燃風(fēng)混合的燃燒方式，使得燃?xì)庠谖慈紵暗玫匠浞值念A(yù)混后燃燒。這樣可以大量地降低了助燃風(fēng)量，從而減少了廢煙氣的排放量，也就減少了廢煙氣帶走的熱量，提高熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.2預(yù)混式節(jié)能燃燒器的節(jié)能效果及成功案例

目前陶瓷企業(yè)中使用的節(jié)能燃燒器以水煤氣和天然氣兩種類型為主導(dǎo)。其中筆者單位與強(qiáng)輝企業(yè)、宏宇企業(yè)、新明珠三水工業(yè)園等企業(yè)合作研發(fā)的預(yù)混式二次助燃燃燒器，它相對于普通的后混式一次助燃燃燒器，最大的好處是降低助燃風(fēng)量，拉長火焰，使得燃燒更加充分，增強(qiáng)火焰的噴射力度，橫斷面溫差更小，更適合大產(chǎn)量和寬體窯爐中使用。對協(xié)助解決窯內(nèi)截面溫差而帶來的色差和變形作用更大。根據(jù)眾多廠家統(tǒng)計的數(shù)據(jù)表明，其節(jié)燃料能耗效果可達(dá)到8-15%左右，節(jié)電能達(dá)10～18%左右。該燃燒器已列入國家重點節(jié)能技術(shù)目錄，正在大面積推廣。

目前主要推廣的水煤氣節(jié)能燃燒器的單位以：廣西新一代企業(yè)、佛山綠林科技、匯能科技為主導(dǎo)推廣，其成功使用的陶瓷企業(yè)已分布在全國各陶瓷產(chǎn)區(qū)，如廣東、廣西、山東、福建、四川、湖北、河南、江西、法庫等等。

其不足之處是：

1）如果用于生產(chǎn)釉面類或拋釉類產(chǎn)品時水煤氣中的焦油未處理干凈，會給產(chǎn)品帶來落臟缺陷。

2） 因其槍桿管較長，在正壓過大的狀態(tài)下使用，二次助燃風(fēng)量開啟過小時，會容易造成燒爛槍頭的不良現(xiàn)象，還需要進(jìn)一步改善。

3） 上海伊德科技開發(fā)的預(yù)混智能燃燒器實現(xiàn)了自動點火功能，火焰狀態(tài)監(jiān)控功能與熄火自動保護(hù)功能，但是由于生產(chǎn)成本較高不利于大面積推廣使用

火焰效果對比圖如圖1所示。

2.1.3清潔能源、天然氣節(jié)能燃燒器的使用

清潔能源主要有天然氣（LNG）、煤層氣、二甲醚（DME）和液化石油氣。這些氣體燃燒后只產(chǎn)生少量的二氧化碳和氫氧化物，對自然環(huán)境污染很小，同時不會產(chǎn)生酚水與焦油，從而極大緩解對大氣和環(huán)境的污染等問題。目前已經(jīng)有福建晉江、江西高安、廣東佛山及肇慶產(chǎn)區(qū)在分批次有計劃地淘汰煤氣發(fā)生爐，改用天然氣，都是使用新型節(jié)能燃燒器。云南省的一些陶瓷產(chǎn)區(qū)已經(jīng)在使用和推廣二甲醚（DME）作為輥道窯的燃料代替水煤氣。

2.2輥道窯余熱回收利用案例

目前行業(yè)中對陶瓷窯爐能耗回收利用的形式主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1） 窯壁散熱的回收--噴熱輻射涂料或選用保溫性能好的納米保溫棉及絕熱材料

噴熱輻射涂料在能強(qiáng)和新潤成等陶瓷企業(yè)使用過，從測試其輻射率方面來看確實提高了，但實際用煤量或用燃?xì)饬糠矫鏌o法明顯找到節(jié)能數(shù)據(jù)，是陶企不愿意接納的主要原因。

納米保溫棉其導(dǎo)熱條數(shù)為0.036W/（m·K），比常用的保溫棉0.15W/（m·K）小近三倍，可有效地降低外窯墻溫度5～8℃左右。目前新建的輥道窯都在推廣使用該保溫材料。

（2） 輥道窯頭煙氣的利用

眾所周知窯爐能耗損失最大的環(huán)節(jié)之一就是窯頭煙氣和窯尾余熱所帶走的熱量，占據(jù)整條窯爐能耗損失的50～60%左右。如何有效地回收利用，減少能耗損失，已經(jīng)成為業(yè)界攻

關(guān)的重點項目之一。目前國內(nèi)傳統(tǒng)窯爐或?qū)掦w窯的長度已達(dá)400m，由兩臺大功率一級排煙風(fēng)機(jī)和一臺二級排煙風(fēng)機(jī)同時啟動，正常生產(chǎn)情況下一級排煙溫度已達(dá)280～350℃。二級排煙溫度超過330～380℃以上。大量高溫的煙氣除了用于干燥窯對坯體加熱以外，剩余部分可以通過技改輸送到原料車間噴霧塔中作熱助燃風(fēng)使用，可達(dá)到節(jié)能效果。這項技術(shù)在新明珠工業(yè)園和珠海小白兔等陶瓷企業(yè)已使用，由于改造成本高以及煙氣中伴有污染物，粉料容易產(chǎn)生雜質(zhì)故拋光磚生產(chǎn)過程中很難推廣普及，可用于釉面類產(chǎn)品企業(yè)推廣。

（3） 窯尾余熱的利用

傳統(tǒng)200m以下長度的輥道窯的窯尾余熱溫度一般情況下在150～180℃左右，而目前400m或以上不論是傳統(tǒng)窯爐還是寬體窯爐。其產(chǎn)品出窯溫度都在300℃或以上，其窯尾余熱溫度也隨之提高到250℃或以上。目前陶瓷企業(yè)最常用的回收方式有：干燥窯加熱，助燃風(fēng)加熱，員工宿舍生活用水加熱等。其中助燃風(fēng)加熱技術(shù)近年來在各陶瓷企業(yè)得以廣泛認(rèn)可和推廣使用。其節(jié)能率可達(dá)到5%～8%左右，值得注意的是，輥道窯氧化段的助燃風(fēng)原則上不需要加熱，否則容易引起產(chǎn)品氧化不良缺陷，只供燒成帶的燃燒器所使用即可。助燃風(fēng)溫度的提高，也有助于減少氮氧化物的生產(chǎn)。

（4） 窯爐余熱的發(fā)電利用

可以借鑒水泥和玻璃行業(yè)的技術(shù)，將全廠的窯爐余熱集中回收除硫處理后進(jìn)行余熱發(fā)電，這樣既可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以對煙氣進(jìn)行達(dá)標(biāo)治理排放。

3 富氧燃燒技術(shù)的推廣

一般認(rèn)為助燃空氣中的氧含量大于21%所采取的燃燒技術(shù)，簡稱為富氧燃燒技術(shù)。燃料在富氧狀態(tài)下能降點燃點溫度，且使燃燒速度加快，燃燒完全，從而提高了火焰強(qiáng)度，獲得較好的熱傳導(dǎo)，采用富氧空氣后可以適當(dāng)減少助燃風(fēng)量，從而減少了廢氣排放量，也就減少了廢氣帶走的熱量，提高了熱效率，達(dá)到節(jié)能的目的。這項新技術(shù)在目前的輥道窯中未能得以推廣，據(jù)筆者了解，這項富氧燃燒設(shè)備在清遠(yuǎn)禾云鎮(zhèn)工業(yè)園的兩間陶瓷企業(yè)都已安裝了該設(shè)備，最終未能投入運(yùn)營。其主要原因是設(shè)備供應(yīng)單位的技術(shù)工程師對煤制氣的生產(chǎn)工藝的不熟悉。未經(jīng)論證，想當(dāng)然地把該設(shè)備安裝到煤氣發(fā)生爐工序上，想從煤氣發(fā)生爐工序上直接增加氧含量而達(dá)到節(jié)能目的。但因未能通過國家安監(jiān)部門的驗收而無法運(yùn)行。

4 寬體窯爐和多層干燥窯的推廣使用

隨著國內(nèi)窯爐內(nèi)寬度的增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。如果把輥道窯的內(nèi)寬由2.5m擴(kuò)大到3.0m，每天產(chǎn)量則可以從10000㎡增加到15000㎡，窯體散熱面積由1206㎡增加到1422㎡，每生產(chǎn)1㎡，窯墻散熱面積由0.1206㎡減少到0.0948㎡。如果窯墻外表溫度與環(huán)境的溫度差不變，則窯體外壁的散熱損失可減少27.2%。例如福爾德公司為某公司建造一條360m的寬體窯，日產(chǎn)量達(dá)到37000～38000㎡，單位能耗可以控制在3.5～3.8kg/㎡左右。景陶窯爐公司在云浮工業(yè)園新順景陶瓷廠建造了一條長400m，內(nèi)寬3.15m的寬體窯，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗達(dá)到企業(yè)目標(biāo)要求。從去年全國建新窯爐發(fā)展趨勢與數(shù)據(jù)分析，全國每年預(yù)測將新上寬體窯840條左右，特別是廣東地區(qū)原有產(chǎn)業(yè)區(qū)的舊窯改造。由于受場地布局的影響，必將出現(xiàn)一波寬體窯及多層干燥窯改造的趨勢。

5 結(jié)語

輥道窯作為陶瓷行業(yè)高能耗、高消耗的設(shè)備之一，也是整個陶瓷企業(yè)生產(chǎn)過程中的特殊工序設(shè)備之一，通過節(jié)能技術(shù)的實施，研發(fā)新型節(jié)能設(shè)備及使用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，必定可以達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

摘 要：目前我國霧霾天氣污染嚴(yán)重，PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)，一些地方政府對陶瓷企業(yè)進(jìn)行強(qiáng)制的停業(yè)整頓，同時國家環(huán)保政策執(zhí)行力度日趨加嚴(yán)。在陶瓷市場低迷的狀態(tài)下，陶瓷企業(yè)為了良性持續(xù)經(jīng)營發(fā)展，必須將原有耗能大、高污染的設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，尋求環(huán)保節(jié)能同時又可以降低生產(chǎn)成本的陶機(jī)設(shè)備與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：預(yù)混式節(jié)能噴槍；余熱回收利用；清潔能源；富氧燃燒；寬體窯

1 前言

目前我國霧霾污染嚴(yán)重而陶瓷產(chǎn)業(yè)又由過去的幾大集中產(chǎn)業(yè)可擴(kuò)大到全國各地區(qū)的陶瓷工業(yè)園化生產(chǎn)。新生產(chǎn)線的擴(kuò)張，其產(chǎn)能是舊生產(chǎn)線幾倍的增加，其能耗或污染排放物也隨之增加。隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格執(zhí)行。例如，2013年國務(wù)院大氣治理"國十條"頒布以及國家發(fā)政委、國家能源局連續(xù)印發(fā)了文件，要求各地在發(fā)展“煤改氣”成改用清潔能源天然氣。全國各地陶瓷企業(yè)含污染物的煙氣將由目前的自然排放或（簡單處理）的排放，必須發(fā)展為強(qiáng)制治理達(dá)標(biāo)后排放，否則，企業(yè)必將會被停業(yè)整頓或強(qiáng)制關(guān)停。

2 新型節(jié)能技術(shù)及設(shè)備在輥道窯的應(yīng)用

2.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器應(yīng)用效果分析

2.1.1預(yù)混式節(jié)能燃燒器設(shè)計原理

傳統(tǒng)型燃燒器是以后混式燃燒方式，它的缺點是助燃風(fēng)量需求大、混合不均勻、燃燒不完全、熱利用率低，而全預(yù)混式節(jié)能燃燒器采用全新設(shè)計方案，使用二次助燃風(fēng)混合的燃燒方式，使得燃?xì)庠谖慈紵暗玫匠浞值念A(yù)混后燃燒。這樣可以大量地降低了助燃風(fēng)量，從而減少了廢煙氣的排放量，也就減少了廢煙氣帶走的熱量，提高熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.2預(yù)混式節(jié)能燃燒器的節(jié)能效果及成功案例

目前陶瓷企業(yè)中使用的節(jié)能燃燒器以水煤氣和天然氣兩種類型為主導(dǎo)。其中筆者單位與強(qiáng)輝企業(yè)、宏宇企業(yè)、新明珠三水工業(yè)園等企業(yè)合作研發(fā)的預(yù)混式二次助燃燃燒器，它相對于普通的后混式一次助燃燃燒器，最大的好處是降低助燃風(fēng)量，拉長火焰，使得燃燒更加充分，增強(qiáng)火焰的噴射力度，橫斷面溫差更小，更適合大產(chǎn)量和寬體窯爐中使用。對協(xié)助解決窯內(nèi)截面溫差而帶來的色差和變形作用更大。根據(jù)眾多廠家統(tǒng)計的數(shù)據(jù)表明，其節(jié)燃料能耗效果可達(dá)到8-15%左右，節(jié)電能達(dá)10～18%左右。該燃燒器已列入國家重點節(jié)能技術(shù)目錄，正在大面積推廣。

目前主要推廣的水煤氣節(jié)能燃燒器的單位以：廣西新一代企業(yè)、佛山綠林科技、匯能科技為主導(dǎo)推廣，其成功使用的陶瓷企業(yè)已分布在全國各陶瓷產(chǎn)區(qū)，如廣東、廣西、山東、福建、四川、湖北、河南、江西、法庫等等。

其不足之處是：

1）如果用于生產(chǎn)釉面類或拋釉類產(chǎn)品時水煤氣中的焦油未處理干凈，會給產(chǎn)品帶來落臟缺陷。

2） 因其槍桿管較長，在正壓過大的狀態(tài)下使用，二次助燃風(fēng)量開啟過小時，會容易造成燒爛槍頭的不良現(xiàn)象，還需要進(jìn)一步改善。

3） 上海伊德科技開發(fā)的預(yù)混智能燃燒器實現(xiàn)了自動點火功能，火焰狀態(tài)監(jiān)控功能與熄火自動保護(hù)功能，但是由于生產(chǎn)成本較高不利于大面積推廣使用

火焰效果對比圖如圖1所示。

2.1.3清潔能源、天然氣節(jié)能燃燒器的使用

清潔能源主要有天然氣（LNG）、煤層氣、二甲醚（DME）和液化石油氣。這些氣體燃燒后只產(chǎn)生少量的二氧化碳和氫氧化物，對自然環(huán)境污染很小，同時不會產(chǎn)生酚水與焦油，從而極大緩解對大氣和環(huán)境的污染等問題。目前已經(jīng)有福建晉江、江西高安、廣東佛山及肇慶產(chǎn)區(qū)在分批次有計劃地淘汰煤氣發(fā)生爐，改用天然氣，都是使用新型節(jié)能燃燒器。云南省的一些陶瓷產(chǎn)區(qū)已經(jīng)在使用和推廣二甲醚（DME）作為輥道窯的燃料代替水煤氣。

2.2輥道窯余熱回收利用案例

目前行業(yè)中對陶瓷窯爐能耗回收利用的形式主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1） 窯壁散熱的回收--噴熱輻射涂料或選用保溫性能好的納米保溫棉及絕熱材料

噴熱輻射涂料在能強(qiáng)和新潤成等陶瓷企業(yè)使用過，從測試其輻射率方面來看確實提高了，但實際用煤量或用燃?xì)饬糠矫鏌o法明顯找到節(jié)能數(shù)據(jù)，是陶企不愿意接納的主要原因。

納米保溫棉其導(dǎo)熱條數(shù)為0.036W/（m·K），比常用的保溫棉0.15W/（m·K）小近三倍，可有效地降低外窯墻溫度5～8℃左右。目前新建的輥道窯都在推廣使用該保溫材料。

（2） 輥道窯頭煙氣的利用

眾所周知窯爐能耗損失最大的環(huán)節(jié)之一就是窯頭煙氣和窯尾余熱所帶走的熱量，占據(jù)整條窯爐能耗損失的50～60%左右。如何有效地回收利用，減少能耗損失，已經(jīng)成為業(yè)界攻

關(guān)的重點項目之一。目前國內(nèi)傳統(tǒng)窯爐或?qū)掦w窯的長度已達(dá)400m，由兩臺大功率一級排煙風(fēng)機(jī)和一臺二級排煙風(fēng)機(jī)同時啟動，正常生產(chǎn)情況下一級排煙溫度已達(dá)280～350℃。二級排煙溫度超過330～380℃以上。大量高溫的煙氣除了用于干燥窯對坯體加熱以外，剩余部分可以通過技改輸送到原料車間噴霧塔中作熱助燃風(fēng)使用，可達(dá)到節(jié)能效果。這項技術(shù)在新明珠工業(yè)園和珠海小白兔等陶瓷企業(yè)已使用，由于改造成本高以及煙氣中伴有污染物，粉料容易產(chǎn)生雜質(zhì)故拋光磚生產(chǎn)過程中很難推廣普及，可用于釉面類產(chǎn)品企業(yè)推廣。

（3） 窯尾余熱的利用

傳統(tǒng)200m以下長度的輥道窯的窯尾余熱溫度一般情況下在150～180℃左右，而目前400m或以上不論是傳統(tǒng)窯爐還是寬體窯爐。其產(chǎn)品出窯溫度都在300℃或以上，其窯尾余熱溫度也隨之提高到250℃或以上。目前陶瓷企業(yè)最常用的回收方式有：干燥窯加熱，助燃風(fēng)加熱，員工宿舍生活用水加熱等。其中助燃風(fēng)加熱技術(shù)近年來在各陶瓷企業(yè)得以廣泛認(rèn)可和推廣使用。其節(jié)能率可達(dá)到5%～8%左右，值得注意的是，輥道窯氧化段的助燃風(fēng)原則上不需要加熱，否則容易引起產(chǎn)品氧化不良缺陷，只供燒成帶的燃燒器所使用即可。助燃風(fēng)溫度的提高，也有助于減少氮氧化物的生產(chǎn)。

（4） 窯爐余熱的發(fā)電利用

可以借鑒水泥和玻璃行業(yè)的技術(shù)，將全廠的窯爐余熱集中回收除硫處理后進(jìn)行余熱發(fā)電，這樣既可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以對煙氣進(jìn)行達(dá)標(biāo)治理排放。

3 富氧燃燒技術(shù)的推廣

一般認(rèn)為助燃空氣中的氧含量大于21%所采取的燃燒技術(shù)，簡稱為富氧燃燒技術(shù)。燃料在富氧狀態(tài)下能降點燃點溫度，且使燃燒速度加快，燃燒完全，從而提高了火焰強(qiáng)度，獲得較好的熱傳導(dǎo)，采用富氧空氣后可以適當(dāng)減少助燃風(fēng)量，從而減少了廢氣排放量，也就減少了廢氣帶走的熱量，提高了熱效率，達(dá)到節(jié)能的目的。這項新技術(shù)在目前的輥道窯中未能得以推廣，據(jù)筆者了解，這項富氧燃燒設(shè)備在清遠(yuǎn)禾云鎮(zhèn)工業(yè)園的兩間陶瓷企業(yè)都已安裝了該設(shè)備，最終未能投入運(yùn)營。其主要原因是設(shè)備供應(yīng)單位的技術(shù)工程師對煤制氣的生產(chǎn)工藝的不熟悉。未經(jīng)論證，想當(dāng)然地把該設(shè)備安裝到煤氣發(fā)生爐工序上，想從煤氣發(fā)生爐工序上直接增加氧含量而達(dá)到節(jié)能目的。但因未能通過國家安監(jiān)部門的驗收而無法運(yùn)行。

4 寬體窯爐和多層干燥窯的推廣使用

隨著國內(nèi)窯爐內(nèi)寬度的增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。如果把輥道窯的內(nèi)寬由2.5m擴(kuò)大到3.0m，每天產(chǎn)量則可以從10000㎡增加到15000㎡，窯體散熱面積由1206㎡增加到1422㎡，每生產(chǎn)1㎡，窯墻散熱面積由0.1206㎡減少到0.0948㎡。如果窯墻外表溫度與環(huán)境的溫度差不變，則窯體外壁的散熱損失可減少27.2%。例如福爾德公司為某公司建造一條360m的寬體窯，日產(chǎn)量達(dá)到37000～38000㎡，單位能耗可以控制在3.5～3.8kg/㎡左右。景陶窯爐公司在云浮工業(yè)園新順景陶瓷廠建造了一條長400m，內(nèi)寬3.15m的寬體窯，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗達(dá)到企業(yè)目標(biāo)要求。從去年全國建新窯爐發(fā)展趨勢與數(shù)據(jù)分析，全國每年預(yù)測將新上寬體窯840條左右，特別是廣東地區(qū)原有產(chǎn)業(yè)區(qū)的舊窯改造。由于受場地布局的影響，必將出現(xiàn)一波寬體窯及多層干燥窯改造的趨勢。

5 結(jié)語

輥道窯作為陶瓷行業(yè)高能耗、高消耗的設(shè)備之一，也是整個陶瓷企業(yè)生產(chǎn)過程中的特殊工序設(shè)備之一，通過節(jié)能技術(shù)的實施，研發(fā)新型節(jié)能設(shè)備及使用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，必定可以達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。