节能环保型成套技术装备在抛釉砖生产中的应用及研究

2022.09.29

荆海山

摘要：目前严厉执行环保政策的条件下，陶瓷企业需要更加先进、节能、环保的陶瓷装备。德力泰以成套生产线的全新形式为陶瓷企业提供综合节能技术方案，通过更大幅度的节能降耗来减少大气的“热污染”，降低陶瓷企业的环保治理成本，并推动陶瓷装备产业整体技术的进步。

关键词：节能环保;技术;抛釉砖;系统

1 前言

习主席在党的19大报告中正式提出“坚持人与自然和谐共生。建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策……”。近年来，国内“环保紧箍咒”也越勒越紧。而陶瓷经过高温烧结而成，属于高能耗、高污染的行业，其中干燥和烧成的燃耗占了陶瓷制造过程综合能耗的60%以上，电耗至少超过了40%，不仅抬高了生产成本，也增加了环保处理费用。对单机设备而言，现有窑炉、干燥器的结构已经得到不断升级，节能技术也进行了充分挖掘，促进了陶瓷产业和装备行业的健康发展。但在目前严厉执行环保政策的条件下，陶瓷企业仍然需要更加先进、节能、环保的陶瓷装备。

佛山市德力泰科技有限公司作为陶瓷装备行业的著名企业，既有责任和义务积极响应国家有关政策，也有意愿和能力发挥专长，以成套生产线的全新形式为陶瓷企业提供综合节能技术方案，通过更大幅度的节能降耗来减少大气的“热污染”，降低陶瓷企业的环保治理成本，并推动陶瓷装备产业整体技术的进步。此外，这也必将成为公司进入陶瓷窑炉行业的最佳切入点。

笔者作为德力泰主管技术的人员，下面将结合自身经验和体会介绍一下该生产线在抛釉砖生产中的应用及研究成果。

2 基本情况

2.1 成套概念

以内宽3 m以上的五层自循环干燥器、输送线和内宽超过3 m的辊道窑连线而成，适宜抛釉砖、仿古砖等瓷砖的干燥、输送和高温烧成。设计时，除了提高单机设备的性能外，还将干燥器的热源与窑炉结合起来研究，在降低烧成燃耗的同时，干燥器最大限度的节能，仅使用窑炉冷却余热加热，既不用烟气，也不用燃料。

2.2 基本参数

以广东某著名品牌陶瓷企业今年初投产的实际案例和实际数据为例：

（1） 5层干燥器与宽体窑搭配连线;

（2）干燥器：内宽≥3.0 m;

（3）辊道窑：内宽≥3.0 m;

（4）燃料：天然气，热值为8300 kcal/Nm3。

（5）产品：600×600 mm、800×800 mm及以上规格精品瓷砖;

（6）干燥周期≤60 min;

（7）烧成周期≤60 min;

（8）烧成产量≥10000 m2/天;

（9）干燥、烧成合格率，分别≥99%。

运行性能参数

（1）烧成温度≤1250℃;

（2）高温区仪表控温精度±1℃;

（3）截面温差：通过测温环检测，±1.5℃;

（4）零压处面板与环境温度之差≤35℃;

（5）助燃风加热温度≥300℃;

（6）正常生产中，干燥器仅用窑炉冷却余热，不用燃料;

（7）产品为800×800 mm抛釉砖时，干燥、烧成综合燃耗：经检测换算，约为1.55～1.6（Nm3/m2砖）。烧后的砖坯重量约28 kg/m2，燃料热值为8300 kcal/Nm3，砖坯热量消耗为474.29 kcal/kg砖（或为67.71 kgce/t砖）。

3 技术特点

众所周知，国内有不少瓷砖企业的干燥器尽管不使用燃料，但大多将窑炉烟气直接打到干燥器前段，后段用冷却余热。烟气不干净，也含有二氧化硫等气体，不仅腐蚀设备，也严重影响环境和人们的身心健康。就天然气窑炉而言，国内窑炉烧成每平方800×800 mm抛釉砖的燃耗超过了1.8Nm3/m2砖（约为533.57 kcal/kg砖或76.22 kgce/t砖）。

为什么同样的产品，德力泰窑炉干燥器不用烟气、不用燃料，而窑炉的烧成燃耗却能控制在1.6 Nm3/m2砖以下呢（热耗量减少了11.11%以上）？这得益于公司强大的软件、硬件基础和雄厚的研发实力，通过流体力学软件、热工模型先进行模拟，再做出样机，通过不断测试、改进、验证，最后再应用到公司干燥、窯炉上，并且在设计之前考虑到干燥、烧成系统节能的概念，因此取得较大突破。项目成套设备具体技术及优势如下。

3.1 五层自循环快干器与宽体窑相组合的生产线

开发出五层自循环快干器与宽体窑相组合的生产线，达到了综合能耗低、产品质量稳定的目的。

五层的砖坯速度比双层慢，砖坯破损率小，吸热时间长，而宽体窑技术成熟，产量大，合格率高。公司通过结构改进和优化，开发出五层自循环快干器与宽体窑相组合的生产线。将窑炉冷却后的干净热风送到干燥器，以细分、密排的风管吹风，将内部热气抽出后再连续供入，排出的热量少，内部不断循环、风速快，每层砖坯干燥效率高，缺陷少。这种搭配方式的窑炉冷却区实现了零排放，干燥器也无需燃料补充热量，因此该组合生产线具有综合能耗低、干燥、烧成质量稳定、节能环保等特点。

国内部分企业由于技术不成熟，采用双层或三层、风盒慢干结构或常规窑炉，组合搭配不合理，能耗较高、产品质量也不稳定。

3.2 高效、节能的自循环干燥结构

研究出高效、节能的自循环干燥结构，解决了现有普通结构干燥器需要额外消耗燃料的问题。

发明了独特的双出口风机，热风由两个出口分别送入窑两侧内部交错分布的风盒，再从砖坯上下方密集分布的吹风管吹向砖坯的上下两个面，每根风管的风量大小可调。供风、抽风交错分布和密集分布的细管供风，可以加强对流、搅拌，形成“刮风”的效果，消除了温差死角，有效防止了坯体变形和开裂。灵活运用了流体力学原理，通过构思巧妙的设计，将吸风、送风、混合、供热、抽湿、排气等功能集于一身的自循环供热神器，既反复利用了干燥器内部热气、使用了窑炉冷却余热，又在该结构上将多种气体的热风进行了快速均化和自动控温。不仅坯体的干燥效率高，缺陷少，而且不用燃料，无废气排放，节能环保。

而国内有些陶瓷企业的干燥器尽管不用燃料，但直接使用了窑炉烟气，对设备腐蚀大，环境污染严重，如果用窑炉冷却余热的干燥器，则必须使用燃料补充热量。

3.3 高效接力回收冷却的余热系统

研发出高效接力回收冷却的余热系统，实现了冷却热风“零排放”，节能且无热污染。

将窑炉末端热风送到缓冷区、急冷区经过多级接力加热后，回收的热风温度可以达到300 ～ 350℃，再分别用于助燃、坯体干燥，综合节能超过了12%，并实现了零排放。

而国内部分窑炉只能利用少量余热，并将尾冷80℃左右的大量热风直接排入大气，造成浪费和热污染。

3.4 节能型蓄热式燃烧器结构

研发出节能型蓄热式燃烧器结构，解决了窑内空气过剩系数大、能耗高的问题。

受急冷区的热风流到烧成区、辊孔四周、观火孔漏风、烧嘴燃烧后存在过量空气等因素的影响，窑内烟气中的氧含量一般在12%以上，導致空气过剩系数大，不仅浪费了较多的燃料，而且废气量多也增加了排烟风机功率。公司技术人员通过改变烧嘴、烧嘴砖与窑墙配合方式及空气、燃气混合结构，第1次燃烧给予少量空气，让燃烧产物中存在一定的过剩燃气，然后对窑内蓄有大量热量的烟气中的氧含量回收后再与燃烧室喷出的火焰进行燃烧加温，将窑内高温区的氧气含量持续控制在8%以下，从而达到节能的目的。该烧嘴具有燃烧速度快、射程远等特点，不仅可以缩小窑内截面温差，减少砖坯色差、变形等缺陷，还能够提高烧成合格率。

而国内大部分窑炉公司没有这样的结构和技术，高温区窑内的氧含量超过了12%，空气过剩系数大、单位能耗高。

3.5 窑体综合隔热系统

研究出窑体综合隔热系统，解决了散热问题。

采取不同比热、导热系数和温度等级的耐火保温材料，通过模拟优化，形成最佳组合结构。如窑顶采用轻质砖、多层纤维毯、珍珠岩和岩棉相结合的保温结构，外表温度比现有窑炉低了20℃;在常规窑炉的基础上增加纳米保温板，使窑墙面板温度下降了8℃;除了轻质隔热砖之外，窑底增加了轻质保温层，使窑底外表的温度下降了13℃。通过全方位保温优化与加强，窑体减少的散热损失超过5%。

高温带的窑顶隔热、窑墻隔热的实际效果测试如图6、图7所示。

4 结语

该项目干燥器为五层，占地小，采用自循环、强对流搅拌热风的快干结构，并将窑炉冷却的余热回收后用于干燥砖坯，无需消耗燃料，节能明显;窑炉采用宽体、蓄热式燃烧组合结构、优化组合隔热系统等技术，温差小、节能，窑炉冷却实现了零排放，环保。这种组合的成套装备具有结构紧凑、综合能耗低、效率高、废品少等特点。相信随着土地日益紧张、国家环保政策不断加严和陶瓷企业节能增效的刚需，相信该项目节能环保型成套技术装备在国内、外抛釉砖市场将会获得更多的推广和应用。