关于辊道窑燃料由水煤气转成天然气烧成的控制要点答疑

    程昭华

    问：我厂辊道窑原先是通过自制水煤气烧砖的，生产比较稳定。现在因为环保压力，减少排放，要求强制改成天然气烧成。但是根据其它产区陶瓷厂由水煤气改成天然气之后的烧成状况，波动太大，给生产带来了很大的损失，同时能耗也高。为了避免这样的问题在我们厂改天然气之后也重复出现，所以请问程工，水煤气改成天然气之后，为什么生产质量波动这么大？我们是否可以在改造之前就可以预防？还有就是天然气烧成时的能耗太高，如何控制呢？

    答：节能减排，清洁生产，陶瓷行业燃料由发生炉水煤气转成天然气是大势所趋。但事实是，我们的陶瓷墙地砖行业，由早期烧油（柴油和重油）转为烧水煤气已经是10多年的历史了（有些地方都有20年以上的历史），很多熟练的生产技术人员所积累的烧成控制经验也是烧水煤气工况下的经验。但一下子面对窑炉由水煤气改成烧天然气，操作控制起来，比较棘手，较多情况下能耗大得离谱，且一下子出现干燥裂砖、窑炉裂砖、烧成氧化不良、烧成变形、空疏窑烧成波动较大等。所以，对于原生产线窑炉由烧发生炉水煤气改成烧天然气的转换改造，为了减少甚至是避免上述生产问题的出现，因为专业性较强，也就不能过于简单草率，需要从窑炉结构、烧成原理以及后期投产操作控制角度分析好之后再上项目，会比较稳妥。

    首先，为什么强制要改天然气？根本的原因之一在于陶瓷厂发生炉水煤气中存在较高比例的惰性不可燃组分氮气（N2）成份，一般在53%以上，这样水煤气在窑炉里烧成时就会产生大量氮氧化物进行排放。因为新的环保法律条文规定了对氮氧化物的排放，所以烧传统的发生炉煤气，很难达到环保要求，就得对窑炉高温烟气进行针对性的介质介入分解氮氧化物。而天然气的主要成分是甲烷等烷烃，占比在95%以上，就燃料本身而言基本上不存在产生氮氧化物排放的问题。

    其次，发生炉水煤气由于含有N2 ，其热值往往在1350 ～ 1550大卡，有的甚至因块煤质量或者煤气站本身的结构或保养状态问题，热值甚至低于1250大卡。而传统的天然气的热值8000 ～ 8500大卡之间，所以可见天然气热值是我们陶瓷厂传统水煤气热值的大约6倍左右。

    对于陶瓷厂来说，一条窑炉的产量不管是烧水煤气还是天然气，其产量一般是不会主动减少的，所以瓷砖烧成消耗的热量基本是一致的。因天然气的热值大大高于水煤气，所以释放出同样的热量，其产生的烟气量就大大小于水煤气。在各风机开度恒定的情況下，窑内产生的烟气量的大小，直接影响到窑炉的压力制度，影响到窑炉的气氛制度。在传统的生产线上，窑炉烟气送到干燥窑继续热利用，一方面达到余热充分利用节能降耗的效果，另一方面是维持窑炉、干燥窑两边的压力制度平衡；窑炉干燥窑的内空容积（内宽、内高）不变，烟气量减少了，则压力制度就会发生变化，从而也导致干燥窑内和烧成窑内的烟气流速都发生变化。这种变化，如果干燥窑的抽湿风机开度、各抽湿斗开度、供热分风器开度还是保持原先水煤气烧成时的状态，很可能导致干燥产品缺陷（比如裂砖、落脏、滴水等等）。当然，有些企业的工艺配方适应范围比例宽，这类缺陷不会太明显，只需稍做调整就能稳定控制干燥窑。

    对于窑炉生产控制来说，因为之前烧水煤气时总结的烧成温度曲线，适合某一产品的高质高产需求，因为转天然气，每处燃烧室（喷枪）的热值大大增加，所需要的助燃风配套量也就不同。一般情况下，在恒定的燃烧室（烧嘴砖、碳化硅套）按设定温度烧成，那不同热值的燃料在同样的时间内燃烧产生的火焰刚性、火焰长度也是有很大差异的。所以，烧天然气，燃烧室及助燃风的控制，也是十分重要的。

    至于生产线由原来的烧水煤气改烧天然气能耗成本增大，在不考虑天然气价格与块煤之间的差异情况下，从生产线特性来说，干燥窑窑炉的内空高度都是按烧水煤气设计的，同等情况下，散热面积越大，所浪费消耗的热能也就越多。再加上如果控制经验不足，则浪费的热能也必然就更多。

    综上分析，其实，水煤气转天然气，并不是简单的将原来的水煤气管路系统改成天然气管路系统，将水煤气燃烧器（喷枪）换成天然气燃烧器（喷枪），否则改造效果同预期肯定有差距的，这个影响制约，也许就是一个一整年的生产周期。所以，水煤气改烧天然气，陶瓷企业要实现少走弯路，少交学费，建议先充分了解掌握产品烧成及干燥特性、天然气的燃烧原理、窑炉及干燥窑的结构特性，而后细致而为。当然，选择专业性的技术型窑炉设备供应商服务商从改造之前的产品分析、设备结构针对性优化，生产调节控制三方面来做保障，应该是十分有必要的。