陶瓷窑炉的节能技术
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陶瓷窑炉节能方面的政策补助随着环保意识的增强和对能源资源的需求日益加大,节能减排已成为社会发展的重要方向。
陶瓷产业作为重要的传统产业,在节能减排方面也受到了广泛关注。
作为陶瓷生产的核心设备之一,陶瓷窑炉的节能问题备受关注。
针对陶瓷窑炉的节能方面,政府出台了一系列政策补助,以推动陶瓷产业的绿色发展。
一、政策背景陶瓷产业是我国传统的典型产业之一,而陶瓷窑炉作为陶瓷生产的关键设备,在耗能和排放方面一直是产业发展的痛点。
为了推动陶瓷产业向更加环保、节能的方向发展,政府出台了一系列政策支持和补助措施。
二、政策内容1. 资金补助针对采用节能技术的陶瓷企业,政府将给予一定的资金补助。
企业可以通过申请,获得一定额度的补助资金,用于改造升级窑炉设备、引进高效节能产品等方面。
这一政策旨在鼓励企业采用更加先进的节能技术,提高生产效率的同时降低能耗。
2. 税收优惠对于实施节能技术的陶瓷企业,政府将给予一定的税收优惠政策。
企业在节能方面取得的成效将被纳入到税收优惠的考核体系中,享受相应的税收减免或抵抠政策。
3. 政策支持在政策扶持方面,政府将给予政策倾斜,加大宣传力度,重点宣传倡导企业节约用能的重要性,并提供相应的技术交流和支持,帮助企业解决技术改造的难题,提高企业的节能水平和技术水平。
三、政策效果政策的出台对陶瓷产业的节能改造起到了积极的推动作用。
众多陶瓷企业积极响应国家政策,加大科研投入和技术改造力度,引进了一批高效节能的窑炉设备,生产效率得到了显著提升,同时大大降低了能源的消耗和排放的情况。
四、政策展望政府对于陶瓷窑炉节能方面的政策补助是有力的支撑了陶瓷产业的发展方向。
未来,政府应继续监督和加强对于政策的执行力度,进一步加大政策的宣传和推广力度,帮助陶瓷企业更好地理解和利用政策的好处,从而推动陶瓷产业向更加绿色、环保的方向迈进。
陶瓷窑炉节能方面的政策补助是为了推动陶瓷产业向更加环保、节能的方向发展,也是政府对于环保、绿色产业发展的一种有力支持。
窑炉节能措施的实施及应用摘要:近年来,国家对于环境保护越来越重视。
在“双碳”目标的要求下,各行各业都在朝着节能减排各个细节深挖潜力。
窑炉是建材、轻工及冶金等行业的热工设备,其通常是用耐材及钢构组合砌筑而成,结合实际需要,能够建造不同类型不同规模的窑炉,借助电、油、燃气等达到高温运行目的。
依照不同品种,窑炉可划分成搪瓷窑、玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑炉等。
大型窑炉所用燃料,以天然气居多,其次是轻柴油、煤气、重油等,电窑一般规模较小,通常是以钼棒、硅碳棒、电炉丝等为主要的发热元件,总体结构相对简洁,实操极具便捷性。
窑炉总体结构设计、燃料及其燃烧方式、耐火材料选定等,均关系着其能否实现节能运行。
为确保能够达到这一目标,对窑炉各项节能措施有效实施与其应用开展综合分析较为必要。
关键词:窑炉;节能措施;实施应用引言针对工业窑炉节能减排的技术特点进行详细探索和研究,在此基础上进行优化与集成处理,完成企业生产过程中对窑炉污染与能量消耗的控制,同时还对窑炉设备使用特点制定出窑炉型号以及结构上的优化策略,解决模型建立问题,从根本上完成窑炉使用者、窑炉生产企业以及第三方技术服务企业之间的信息沟通。
1窑炉节能减排技术价值窑炉设备作为工业发展的核心条件,对于工业进步和成长具有十分重要的中作用和现实意义,该设备主要通过充分燃烧燃料从而产生热能物质。
按照行业生产模式一般分为水泥窑炉、蒸汽炉、玻璃窑炉、裂解炉等方面,所以窑炉行业未来发展趋势应侧重在环保行业,对于窑炉自身的基础保温效果来说,增加窑炉基础燃烧率、热能使用率、减少窑炉基础散热、提升窑炉耐火性能同样成为提高要炉设备节能水平的重要途径。
对于工业窑炉来说,设备隔热保温材料对于设备使用质量和效果具有举足轻重的作用,只有使用高水平保温材料,才能从根本上解决设备使用过程中对于环保型的实际需求。
技术人员针对窑炉设备长期跟进和管理最终发现,窑炉设备节能改造技术方式相对比较复杂,比如:使用全新燃烧嘴、调整炭烧嘴布置与设定、完善码胚防止位置、安装烟道、对于梭式窑炉进行热量利用、选择适合的温度检测位置点以及控制方法、增加窑炉隔热保温性能等。
陶瓷各工序间的节能技术及途径陶瓷生产行业的一大特征就是高能耗,主要集中于对电、以及煤气的消耗,这些费用在陶瓷企业的生产费用中占到了约一半以上。
随着市场竞争的白热化开展,为了使陶瓷企业能更好地开展,必须从根本上科学有效的节能降耗,通过对原料加工、成形以及烧成等陶瓷生产工序的观察和分析,在陶瓷生产各个环节上为企业节约生产本钱。
在陶瓷生产过程中,对于原料的选用要非常讲究。
为了使球磨的时间变小,我们要选用瘠性的原料,其颗粒度要越小越好,在此根底上避过用电的顶峰期,从而有效节约了企业的用电本钱。
对于粘土的选用,要寻找那种解胶性能好的粘土材料,也能在一定程度上降低球磨的时间。
如果企业对原料的选择没有选好,这就必然会造成球磨的时间增多,磨球的难度也会较大,从而会降低生产效率,无法起到节能降耗的作用。
对于球磨机型号的选择,要提前将目标定位为节能型的球磨机。
除此之外,还要结合陶瓷企业的具体实际情况,选择一款节能效果最好的磨球机。
通过层层筛选,建议陶瓷企业选用能够进行连续磨的磨球机,首先是该机器的运行本钱较低,产生的泥浆比重大、质量好,可进行自动化操作,以此来有效提高生产效率,最终到达节能降耗的效果。
对于磨机球的选择,一般建议选用中铝球石,不仅能够增加坯料装磨量,还在很大程度上减少了球磨的时间,从而节省了生产本钱。
石球一般选择比重较大且耐磨性能好的材料,以此来降低石球的磨损。
作为在磨工环节减低本钱的关键,要严格控制球磨的细度。
比方,球磨细度10%~11%要比7%~8%的球磨时间要少近2个小时,可见对于球磨细度的要求要谨慎选择。
泥浆的比重要高,以此来增加喷塔的产量,在喷塔过程中进行节能降耗。
除此之外,由于陶瓷企业在生产过程中,实行分时段收费,球磨工段环节要尽量避开高价位的用电时段,对于装磨、开磨以及放浆时间进行合理安排,节省了企业生产的用电本钱。
对于泥浆池的选择要大,并进行倒浆除铁,有助于提高泥浆的均化陈腐效果,从而提升陶瓷生产的质量和效率。
漫谈现代梭试窑之节能控制源科隆窑炉公司李华梭子窑顾名思义它有一个像梭子一样的台车一进一出,其实台车形状也不像梭子,严格的说是台车的运动形式像梭式,所以学名叫梭式窑。
烧成硅酸盐材料如陶瓷类。
耐火材料类叫梭式窑,用于金属类升温及热处理叫梭式炉,有的用于烧成砂轮。
硅板也叫梭式炉。
烧成陶瓷的梭式窑各地叫法也不同,景德镇及湖南醴陵陶瓷基地叫抽屉窑,早期它的窑门装在台车上把台车拉进拉出就像拉抽屉。
广东潮州一带叫立方窑,因为它的外形像一个立方体。
现代梭式窑又有新的宠儿:快速烧成梭式窑简称快速窑和微电脑全自动控制梭式窑简称电脑窑,本文一概统称梭式窑。
烧成陶瓷工业用液化气或天然气,焦炉煤气作燃料的传统梭式窑是八十年年代台商陶瓷工厂带进大陆来的,其早期梭式窑又是日本陶瓷业最先使用。
日本窑炉公司又是根据中国用煤作燃料的倒焰窑原理配上台车改装的,所以传统梭式窑又叫倒焰式梭式窑,而现代梭式窑基本不倒焰了天然气或液化气和焦炉煤气属洁净燃料,对产品无污染,热值高,窑炉温差小,大大缩短烧成时间,早期由于受燃器具技术限制未被广泛使用,像焦炉煤气,石油液化气是炼焦和炼油的副产品,那时无法充分利用常常排空烧掉不值钱的,其陶瓷烧成成本甚至比烧煤还低、所以极大地提高日本和台湾地区高档陶瓷在世界市场的份额,也加快了燃气窑炉的推广使用。
梭式窑属间隙式窑炉,与连续窑炉隧道窑辊道窑相比虽然其节能效果不具备优势,但由于生产灵活,投资小,早期高档陶瓷的丰厚利润使有陶瓷市场通路、资本又不雄厚人纷纷涌进用梭式窑生产陶瓷。
梭式窑按座数占窑炉数量百分之九十以上,它是陶瓷行业,耐火材料砂轮行业及热处理行业使用最普遍的窑炉随着气体燃料的普遍使用,世界能源越来越紧张,气体燃料价格一涨再涨,燃料成本占的比重越来越大,用能耗高的窑炉已经威胁到使用这些窑炉厂家的生存。
于是为着节能催生出形形色色现代梭式窑。
在谈现代梭式窑之前我还是先谈一下传统梭式窑结构原理。
图3传统梭式窑燃气管路图传统梭式窑由以下构成1窑炉本体、2台车,3燃烧设备(文丘里氏烧咀),4温度气氛调节装置,5烟道及烟囱。
电熔窑炉节能技术优化及应用电熔窑炉是目前广泛应用于工业生产领域中的一种高温设备,其主要用于各种金属和非金属材料的熔化和热处理,同时也可以用于生产玻璃、陶瓷等产品。
但是,由于其运行中需要大量耗能,所以其能源消耗成为限制其应用范围的主要因素之一。
为了解决这一问题,研究人员对电熔窑炉的节能技术进行了深入探索和优化。
在实践应用中,主要采用以下几种方法:1、提高电熔窑炉的热效率电熔窑炉运行中会产生大量的热能,其中绝大部分都会散失。
因此,通过提高电熔窑炉内部的热效率来降低能源消耗就成为了一个非常有效的方法。
首先,可以采用有效的隔热材料对窑炉进行保温。
这样可以减少窑炉散热的程度,提高内部温度,并在一定程度上降低加热所需的电能,从而达到节能的目的。
其次,可以尝试采用先进的加热方式,通过提高电熔窑炉内部的温度来提高其热效率。
其中,利用感应加热技术,通过变压器和感应线圈将电能转化为热能,直接作用于金属物料内部来加热其熔化,可以大大提高电熔窑炉的热效率。
2、改进电熔窑炉的结构设计电熔窑炉的结构设计对其能源消耗也有着重要的影响。
因此,改进电熔窑炉的结构设计也可以成为一种有效的节能方法。
电熔窑炉的结构设计首先应该考虑到能够降低能量损失。
在设计时,可以采用多层绝缘体结构,使得其内部的热量不易流失,从而大大提高其热效率。
同时,合理设计窑炉进、出口的位置和尺寸,以保证制品出入和气流循环畅通,进一步提升电熔窑炉的能效。
3、合理使用电熔窑炉合理使用电熔窑炉也是节能的一个重要的方面。
操作人员需要从以下几个方面出发来减少电熔窑炉的能源消耗:(1)合理调节加热功率电熔窑炉的加热功率应该根据其工作状态和熔炼物料的特点进行调整。
过大的加热功率会造成能量浪费,同时也会增加生产成本,因此必须在使用时合理调节。
(2)减少窑炉空转时间在电熔窑炉开始工作前,需要花费一定的时间将其预热。
如果在这个过程中发生空转,将会造成大量的能量浪费。
因此,操作人员应尽量缩短空转时间,减少能源的消耗。
陶瓷工业辊道窑窑体散热分析与节能措施探讨作者:黄秀文来源:《佛山陶瓷》2020年第04期摘要:陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产的关键设备,也是能耗最大的热工设备。
本文以行业应用较为广泛的辊道窑为例,通过对不同筑炉材料组合结构的综合传热系数、热流密度和各层筑炉材料温度场的传热过程进行计算分析,采用高性能耐火保温绝热材料,能显著减少窑体散热。
另外,通过对辊道窑上传动辊棒等特殊部件形成的热桥效应进行分析,从生产管理角度保证窑体密封保温,降低窑体局部的散热损失,减少窑炉运转能耗。
最后,对于窑炉在生产过程中降低能耗与节能减排措施提出其它方面着手点,以进一步提高窑炉的能源利用率。
关键词:陶瓷工业;辊道窑;窑体散热;热桥效应;节能措施1 前言陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一,对陶瓷产品的产量、品质以及成本起着关键性的作用。
在建国初期,整体工业基础较为薄弱,陶瓷工业生产设备在很长一段时期里,与世界工业发达国家存在着较大的差距。
自改革开放以来,随着国内陶瓷工业的蓬勃发展,通过引进、消化吸收国外的先进设备与技术,我国在陶瓷工业设备制造领域取得了飞速的发展。
再经广大技术人员这二十多年来的自主研发与创新,目前我国在陶瓷工业领域已取得了较大的成就,逐渐在市场上占据主导地位。
智能制造工业4.0已成为陶瓷工业生产设备的发展方向。
陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产的关键设备,也是能耗最大的热工设备,其能耗占生产总能耗的60%以上。
窑炉的节能减排是生产企业技术进步和可持续发展的必然选择,与窑炉相关的节能措施也成为陶瓷领域中最热点的问题。
目前,在陶瓷工业生产上辊道窑的应用较为广泛,特别是建筑卫生陶瓷生产,因为产量大,耗能为陶瓷行业之首。
本文从陶瓷工业辊道窑窑体结构传热过程的角度分析,通过计算分析采用不同筑炉材料组合结构以及窑体特殊部件形成的热桥效应,为优化窑炉耐火隔热结构,减少窑体散热,探索节能减排措施探讨提供技术依据。
2 窑体耐火隔热结构散热分析陶瓷工业窑炉窑体筑炉材料及其厚度的选择是窑炉设计的关键之一,需要对不同的窑体耐火隔热结构进行传热计算,并进行分析比较,综合考慮窑炉筑炉材料投入成本、使用寿命和运行能耗三个方面因素对比分析而确定窑体结构方案。
综述与评述文章编号:1001—9642(2007)12—0009—05陶瓷工业窑炉节能技术的方向冯青,童剑辉,杨燕,汪和平(景德镇陶瓷学院,景德镇3;53001)【摘要】:从陶瓷工业窑炉的热平衡计算结果出发,分析了现代几种典型的陶瓷工业窑炉的能量消耗分类及其所占的比例。
根据分析的结果,探讨了在陶瓷工业窑炉中,哪些能耗是可降低的,哪些是不可能降低的,并结合陶瓷工业窑炉近几十年来的技术发展方向,明确了陶瓷工业窑炉的节能技术及其发展方向。
【关键词】:陶瓷工业窑炉,热平衡,能耗,节能技术引言陶瓷行业是一个高能耗的行业,特别是建筑卫生陶瓷工业,产量大,耗能为陶瓷行业之首。
其中用于烧成和干燥工序的能耗所占比重是最大的,两者约占80%以上,其中烧成约占61%…。
由此可见,陶瓷窑炉是能耗最多的热工设备,而在当今能源日趋紧张与其价格居高不下的环境下,它自然也成为节能降耗的主要对象。
改革开放以来,随着我国陶瓷窑炉技术的快速发展和清洁燃料的逐步广泛使用,其能耗大幅下降,已从20世纪80年代的占生产成本的40%~45%,降低到现在的30%左右[21。
但和西方发达国家相比,还有较大差距,还有巨大的节能潜力。
本文从陶瓷工业窑炉的热平衡计算结果出发,旨在通过分析现代几种典型陶瓷窑炉的能耗种类及其所占比例,结合目前热工设备和燃料燃烧等新技术,提出陶瓷窑炉节能技术与途径,并明确其节能技术发展方向,以期达到进一步降低能耗和生产成本及提高经济和社会效益目的。
1陶瓷工业窑炉的热耗分类及所占比例和对其节能的可行性分析热平衡计算作为陶瓷窑炉设计的重要一部分,其作用主要有两个:一是计算每小时的热耗,即每小时的燃料消耗量,计算冷空气鼓入量和热风抽出量;二是通过热平衡的计算,可通过分析计算得到的各项热耗支出或收入所占比例的大小,采取适当可行的节能技术,达到节能降耗、降低产品成本提高经济效益的目的。
现以文献[3-5】中的三种典型的陶瓷窑炉为例,进行热平衡计算。
本文根据陶瓷窑炉的特定燃烧环境;简单地分析NOx的生成三种方式:热力NOx、快速NOx和燃料NOx,以及对环境的危害,并从陶瓷工艺角度、窑炉使用燃料的优化及新的燃烧技术与方法等方面分析抑制或减少NOx生成方法。
关键词:陶瓷窑炉NOx生成降低烧成温度优化燃料烧成技术前言早在90年代初期,国外陶瓷窑炉界就开始重视陶瓷窑炉中排出的NOx的污染这个问题,并企图从燃烧方式着手解决这个问题。
我国近年来也开始逐步重视,科技界已有人跟踪国外,试图用脉冲燃烧来解决它;但陶瓷窑炉NOx的严重排放,不仅仅是改进燃烧系统就可以得到解决的问题,我们也进行过测试,同一种窑型,烧成不同的产品,其烟气中的NOx的含量就不同,窑内烧成气氛(氧化或还原)其所排放的烟气中NOx含量亦不同,故陶瓷窑炉中NOx的产生是一个系统工程。
由此看来,研究陶瓷窑炉中NOx的生成与破坏机理,并在其基础上提出经济上、技术上可行的综合治理方案已迫在眉睫。
1 NOx在陶瓷窑炉中生成的机理燃烧矿物燃料如煤、原油、天然气等;生成氮氧化物污染有三种;即热力NOx,快速NOx,和燃料Nox[1~6]。
1.1 热力N0x关于热力NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO;,其主成速度与燃烧温度有很大关系,当燃烧温度低于1400℃时热力NOx生成速度较慢,当温度高于1400℃反应明显加快,根据阿累尼乌斯定律,反应速度按指数规律增加。
这说明,在实际炉内温度分别不均匀的情况下,局部高温的地方会生成很多的NOx;并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。
热力NOx的生成量则与空气过剩系数有很大关系,氧浓度增加,NOx生成量也增加。
当出现15%的过量空气时,NOx生成量达到最大:当过量空气超过15%时。
由于NOx被稀释,燃烧温度下降,反而会导致NOx生成减少。
热力NOx 的生成还与烟气在高温区的停留时间有关,停留时间越长,NOx越多。
这是因为窑炉燃烧温度下,NOx的生成反应还未达到平衡,因而NOx的生成量将随烟气在高温区的停留时间增长而增加。
宽体辊道窑在建陶行业中的节能分析摘要:宽体窑的出现,无论是在结构设计上还是烧成技术实施上都是窑炉的一大创新,打破了传统陶瓷窑炉的原有格局,同时也符合国家发展低碳经济、绿色窑炉的政策要求。
随着科学技术的不断革新,相应设备的发展,只要能解决好宽体窑内温差及烧成技术等问题,便能得到更广泛的应用,这种节能型、环保型的宽体窑炉将是未来陶瓷窑炉发展的主流方向之一。
关键词:宽体辊道窑;节能减排;发展应用在能源危机日益严峻的今天,国家对工业能源消耗及污染的控制不断加强,陶瓷行业面临越来越大的节能减排压力,如何有效的减少能源消耗,降低有害废气的产生及排放,特别是陶瓷窑炉等热能消耗设备的优化改进,已成为各陶瓷企业的当务之急。
我国自上世纪八十年代引入辊道窑至今,通过技术引进消化吸收后获得长足的发展,由单线生产规模发展到多线生产,长度由几十米发展到现在的300一soom,内宽从lm左右发展到3m以上,产量更是成倍甚至十几倍的增加。
从依靠进口窑炉设备到大量出口国外,占领国外市场。
在资源有限、成本高涨等不利条件下,宽体节能辊道窑的优势更不断显现出来,宽体窑的研制开发成为了中国窑炉未来发展的主流方向之一。
1、宽体窑的研究现状宽体窑炉,主要是指内宽3m以上的陶瓷窑炉。
多年来,我国陶瓷行业中采用的窑炉内宽大部分是在2.5m左右,超过3m的宽体窑炉只是在最近几年才出现,图1为广东摩德娜科技股份有限公司设计的MFS宽体辊道窑,窑宽为3.lm,窑长为240m。
中窑开发的超级节能辊道窑,窑宽在3m以上,最长为棍gm,可生产500xsoomm微粉砖2200mZld。
宽体窑最初在内墙砖的生产中使用,效果也比较好,但用于大规格抛光砖的烧成中则出现了较大的问题。
因为窑炉的宽度增加,容易造成窑内截面温差较大、烧成时间控制难、产品走砖紊乱、制品出现色差等问题,其中温差问题和快烧问题是制约宽体窑快速发展的瓶颈。
宽体窑内同水平截面温差较大时,同一地砖在窑内烧成温度不一样,会引起色差和烧成收缩变形不一致;会对出窑坯体的颜色和平直度产生较大影响,同时会造成砖坯在抛光后出现阴阳色差和变形等缺陷;甚至有时局部温度过高会出现高温溶洞,而低温部分则出现欠烧等问题。
陶瓷窑炉的节能技术推荐本文□ 曾令可刘涛王慧刘平安摘要随着“十一五”节能专项规划的出台,国家对高能耗高排放产业的改革势在必行。
陶瓷产业正是高能耗、高污染的行业,必然是改革的重点领域,节能减排也必将是陶瓷产业的大势所趋。
本文详细综述了当前陶瓷窑炉一些先进的节能技术,并对未来节能的发展方向提出了一些展望。
关键词陶瓷窑炉,能耗,节能技术1前言众所周知,国家“十一五”计划中明确提出了“十一五”节能专项规划,要求调整产业结构、能源结构,遏制高能耗高污染行业过快增长,大力推进节能工作,而陶瓷产业正是高能耗、高污染的行业,尤其是对资源的消耗和环境的污染都非常严重,属于政府和大众“紧盯”的行业之一。
在佛山,建筑陶瓷行业的节能、排放和环保问题显得尤为严重,在2007年,在佛山216家能源审计不合格企业的黑名单中,陶瓷企业赫然占了84家,陶瓷企业的变革必然首当其冲。
为此,国家出台了一系列的强制性节能措施,如开征燃油税、环境税,建立政府节能减排工作问责制和一票否决制等机制,以此强制性督促陶瓷产业进行节能改革。
中国陶瓷工业的能源利用率与国外相比,差距较大。
发达国家的能源利用率一般高达50%以上,美国达57%,而我国仅为28%~30%。
在陶瓷工业的一般工艺流程中,能耗主要体现在原料的加工、成形、干燥与烧成这四部分。
其中干燥和烧成工序,两者的能耗约占80%。
在建筑卫生陶瓷方面,国内外能耗存在着一定的差距,如表1所示。
以日用陶瓷在国内烧成能耗的状况为例,燃煤隧道窑为41816~54361kJ/kg瓷,折合1.42~1.85kg标准煤/kg瓷;燃油隧道窑为33453~45998kJ/kg瓷,折合1.14~1.57kg标准煤/kg 瓷;燃气隧道窑为29271~39725kJ/kg瓷,折合1.00~1.35kg标准煤/kg瓷。
而国外窑炉以气体燃料为主,烧成能耗为12545~25090kJ/kg瓷,折合0.43~0.86kg标准煤/kg瓷,烧成能耗只有我国的一半左右[1]。
国家标准《建筑卫生陶瓷产品单位能源消耗限额》也已出台,如表2所示。
2 陶瓷窑炉的节能技术在2008年,对广东陶瓷生产企业进行能源核查时发现,通过对陶瓷窑炉进行改造和新技术的应用,可以大大地减少能耗且潜力非常大,能满足国家“十一五”计划所要求“到…十一五‟结束达到节能20%”的目标。
下面是在能源审查中看到的对窑炉进行改造比较成功的三家工厂的案例:甲厂把窑炉余热(170℃)送到干燥窑及助燃风,可节能4900tce/年,通过在煤气发生炉系统中增加循环风机、中转汽缸及管道等设施,可以降低排烟温度,提高余热利用率并节煤1404tce。
该厂在2006、2007年的单位综合能耗分别为0.346、0.321tce/t,预计到2010年单位综合能耗可降为0.285tce/t,节能量达30000tce。
该厂的能源费用占总成本的41.9%,而窑炉节能占总节能量的83.2%。
可见,窑炉改造能大大降低生产成本且节能潜力巨大。
乙厂将窑炉余热引入喷雾干燥塔用于干燥粉料,可节能20400tce/年,并且改造了5条2.4m×238m窑炉,可节能14400tce/年。
该厂2006、2007年的单位产品能耗分别为753.67和541kgce/t,2年共节能42351tce。
其中,通过窑炉改造可节能34800tce/年,占总节能量的82.2%,可见,窑炉的节能潜力巨大。
丙厂进行发生炉煤气顶部改造工程,改造了7台炉,可多产煤气量:100800m3/(2850m3/t) =35tce,则每月能多节煤1050tce,运行5个月内共节能3750tce。
并加长窑炉,由158.6m改为199.95m,烧800mm×800mm的砖产量可从3800m2/日提高到4200m2/日,折合节能1114.17tce。
该厂2006、2007年的单位产品能耗分别为0.476和0.458tce/t,2年共节能42351tce。
预计2010年可达到0.4304tce/t,到十一五末可节能12249tce。
能源费用占总成本的34%,通过窑炉改造节能占总节能的92.4%,可见通过窑炉改造,节能潜力十分显著。
窑炉是陶瓷企业最关键的热工设备,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。
窑炉技术革新围绕着以下几个关键性问题进行:①窑炉结构的优化;②烧成技术的创新;③合理选用烧嘴;④余热回收利用;⑤大范围采用自动控制技术;⑥研究开发更先进的保温材料和涂层技术[2]。
2.1 优化窑炉结构随着窑内高的增加,单位制品热耗和窑墙散热量也在增加。
如当辊道窑窑内高由0.2m升高至1.2m时,热耗增加4.43%,窑墙散热升高33.2%,故从节能的角度看,窑内高度越低越好;随着窑内宽度增大,单位制品热耗和窑墙散热均减少。
如当辊道窑窑内宽从 1.2m增大到2.4m,单位制品热耗减少2.9%,窑墙散热降低25%。
如把辊道窑的内宽由2.5米扩大到3.0米,产量则可以从10000m2增加到15000m2,窑体散热面积由1206m2增加到1422m2,每生产1m2砖,窑墙散热面积由0.1206m2减少到0.0948m2;如果窑墙外表面温度与环境的温度差不变,则窑体外壁的散热损失可减少27.2%,故在一定范围内,窑越宽越好;窑越宽,节能率越高,故只要能很好地解决断面温差的问题,宽体窑是未来发展的方向;当窑内宽和窑内高一定的情况下,随着窑长的增加,单位制品的热耗和窑头烟气带走的热量均有所减少。
如当辊道窑的窑长由50m增加到100m时,单位制品热耗降低1%,窑头烟气带走热量减少13.9%。
因此,应重点研究和优化窑炉结构,减少制品带走的热量,减少能耗,并逐步缩小窑内各断面的温差,使烧成制品缺陷降低,加快烧成周期,并节约能耗[3]。
2.2采用先进的烧成技术2.2.1 采用低温快烧技术在陶瓷生产中,烧成温度越高,能耗就越高。
据热平衡计算,若烧成温度降低100℃,则单位产品热耗可降低10%以上,且烧成时间缩短10%,产量增加10%,热耗降低4%。
因此,在陶瓷行业中,应用低温快烧技术,不但可以增加产量,节约能耗,而且还可以降低成本。
如佛山某企业和华南理工大学合作,采用超低温配方烧成,将现有的建筑陶瓷产品的烧成温度降低约200℃,达到1000℃以下,单位制品的燃耗降低25%,每公斤瓷能耗为3~5MJ,仅为普通烧成技术的75%左右,大大降低了生产成本。
2.2.2 采用一次烧成技术采用一次烧成技术一次烧成比一次半烧成(900℃左右低温素烧,再高温釉烧)和两次烧成更节能,综合效应更佳,同时可以解决制品的后期龟裂,延长制品的使用寿命[1]。
2.3 合理选用喷嘴过去在喷嘴使用时,温度控制容易出现偏差。
由于高温火焰流因浮力而上升,形成窑道内温度上高下低,使热电偶检测到的温度数据偏高,故造成热电偶仪表上显示的温度与窑内烧成品实际温度出现很大的偏差。
采用新型高速喷嘴或脉冲烧成技术,可以使窑内温度变得均匀,减少窑内的上下温差,不但能缩短烧成周期,降低能耗,而且可以提高制品的烧成效果。
特别对于宽断面的窑炉,宜采用脉冲比例烧嘴或高速烧嘴;对于烧水煤气的辊道窑,采用预混式烧嘴,不但可以减少窑断面上的温差,而且可以节约能源近15%~20%[2]。
2.4 余热回收循环利用积极采用先进的烟气余热回收技术,降低排烟热损失是实现工业窑炉节能的主要途径。
当前国内外烟气余热的利用主要用于干燥、烘干制品和生产的其他环节。
采用换热器回收烟气余热来预热助燃空气和燃料,具有降低排烟热损失、节约燃料和提高燃料燃烧效率、改善炉内热工过程的双重效果,一般认为:空气预热温度每提高100℃,即可节约燃料5%。
现有的余热利用方式主要有以下几种:①在换热器中用烟气余热加热助燃空气和煤气;②设置预热段或辊道干燥窑,用烟气余热加热湿坯;③设置余热锅炉,用烟气余热生产蒸汽;④加热空气作为烘干坯件的热源;⑤将窑炉热烟气直接送至喷雾塔干燥浆料进行制粉;⑥利用烟气余热来发电和供暖等[4]。
蓄热式热交换技术为上世纪80年代兴起的新型节能技术,该技术的最大特点是高效节能,平均节能率在现有基础上可再提高30%。
传统工业炉的蓄热室由耐火材料砌成,能承受高温。
但是为了保证足够的换热面积,导致体积过于庞大,换热效果也不尽如人意。
陶瓷蜂窝体等新型蓄热体的出现,不仅保持了传统蓄热室的热回收率高、节能效率高、寿命长等优点,而且克服了体积庞大等缺点,为进一步提高陶瓷窑炉的热效率、节约能源及减少CO2的排放量带来了新的希望[5]。
某企业在不改变窑炉现有设备和结构的情况下,安装了一部其自主研制的热交换器,以回收烟气中的部分余热,可以使废热中的90%被重新回收利用,节能达10%左右。
某窑炉节能科技有限公司,将窑炉急冷段的热风直接抽出送至喷雾塔用来干燥粉料,循环利用窑炉余热,而喷雾塔无须另外配置热风炉,一年可以节约几百万元的燃料支出。
2.5 富氧燃烧节能技术针对陶瓷烧成的燃烧技术,一般将助燃空气中氧气含量大于21%时所采取的燃烧技术,简称为富氧燃烧技术。
燃料在富氧状态下能降低燃点温度,且使燃烧速度加快,燃烧完全,从而提高了火焰强度,获得较好的热传导。
由于采用富氧燃烧技术,燃烧相对完全,火焰长度相对缩短,火焰上部温度降低,减轻了小炉、蓄热室的热负荷,即减轻了对其的侵蚀,窑炉寿命也得到相应延长。
采用富氧空气后可以适当减少二次助燃风量,从而减少废气排放量,也就减少了废气带走的热量,提高了热效率,达到节能的目的[6]。
富氧燃烧技术具有可以减少二次风的需求量,减少烟气的排放量,增加火焰温度,提高燃烧效率,以及有效地节约能源消耗等优势[7]。
一般认为,采用富氧燃烧技术可以节能约10%左右。
2.6 计算机模拟技术以前对陶瓷窑炉的模拟多数采用模型模拟的方法,建设模拟模型耗资大、时间长,操控不方便。
而采用先进的计算机模拟技术可以模拟窑内的流体的对流换热过程,模拟辊道窑喷嘴的布设角度及结构参数等对窑内流场的影响;模拟梭式窑内流场对流换热规律及对流换热系数对窑内换热不均匀度的影响,还可以模拟陶瓷烧成过程中影响NOx生成的各个因素。
通过计算机对陶瓷的烧成过程进行模拟,可以对烧嘴结构进行优化,加强对陶瓷烧成过程的精确控制,做到有的放矢,可以大大提高生产效率,减少能源的消耗和浪费,而且可以达到控制有害气体排放的目的。
2.7 选用高效的保温材料窑体热损失主要分为蓄热损失与散热损失。
减少热损失的主要措施就是加强窑体的有效保温,并且在保证窑墙外表温度尽可能低的情况下,选用最合理最经济的材料以取得最薄的窑墙结构。
保温材料的合理选择对节能降耗起到很大的效果,如轻质陶瓷纤维与重质耐火砖相比,具有以下优点:质量轻、导热系数小、重量只有轻质材料的1/6、容重为传统耐火砖的1/25、蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/30~1/10、窑外壁温度可降到30℃~60℃。