影响辊道窑节能效果的十大因素之六

2022.10.16

邹小芳++李真霖++程昭华

摘要：陶瓷辊道窑在实际生产操作过程中，均存在升温烧成吸热过程和冷却定型放热过程；在放热过程中，在没有能耗指标考核的企业里，有很多热能容易被烧成技术人员操作所忽视而白白浪费了。本文重点探讨“影响辊道窑节能效果的十大因素之第6类因素——窑炉和干燥窑的余热利用方法与途径对能耗的影响”。主要从干燥利用余热、助燃风用余热加热、原料车间用窑炉烟气余热、尾热用作生活用水加热、尾热用作抛光烘干、包装铺贴、尾热用作蒸气加热驱动车间制冷设备等方面详细地探讨了陶瓷辊道窑在实际生产操作过程中的余热利用的节能作用。

关键词：辊道窑；余热利用；节能；作用

1 前言

在《佛山陶瓷》杂志第9期第23页，我们重点分析从生产实践角度上提出的陶瓷辊道窑方面“影响辊道窑节能效果的十大因素”的第五大因素--产品工艺特性与烧成制度控制影响能耗。本文我们开始探讨第六大因素（三大系列中的第二系列的--窑炉生产现场操作技术手法对窑炉能耗的影响（影响辊道窑节能效果的十大因素之第5～8类因素）中的第六类）。

陶瓷辊道窑在实际生产操作过程中，均存在升温烧成吸热过程和冷却定型放热过程；在放热过程中，在没有能耗指标考核的企业里，有很多热能容易被烧成技术人员操作所忽视而白白浪费了。不同的烧成控制人员，对陶瓷产品的烧成物理化学特性和陶瓷生产工艺流程的掌握度不一样，体现出来的冷却操控手法也不一样，对冷却过程中的余热充分回收利用的效果也不同。那么在现实中确实体现出来对窑炉的能耗影响各不相同。本文我们重点探讨“影响辊道窑节能效果的十大因素之第6类因素——窑炉和干燥窑的余热利用方法与途径对能耗的影响”。

2 窑炉和干燥窑的余热利用方法与途径对能耗的影响

2.1 干燥利用余热的节能作用

在笔者的记忆中，佛山陶瓷在90年代直至00年代初，那时的干燥窑结构还比较落后，对把窑炉冷却余热风利用到生坯的干燥过程的这种余热利用率并不高，普遍存在单独使用热风炉来补充干燥热风量的现象。就算是当时引进的国外立式干燥器，也是单独设置有热风炉的。整体来说，当时余热利用效果很低。随着燃料价格的不断上涨，各陶瓷企业和窑炉公司才真正开始将节能降耗逐步摆上议事日程。干燥窑的分风管路结构、箱体内部结构以及保温结构均在这一时间段发生了很大的改进。干燥窑开始充分接收窑炉排烟段和冷却段分别送来的余热，使生坯完全达到干燥效果，已经不成问题，自然原本配置的热风炉也就关掉不再使用。到后来墙地砖生产线上的单层或双层、甚至三层干燥窑设计时（注：现阶段的宽体排管分风供热式五层干燥窑另当另论，在本期后段作阐述），都不再考虑热风炉的设计了，甚至于余热风机进风口设计有吸冷风口和余热风机出风口设计有热风外排空烟囱。这一时间段的生产线节能效果取得了长足的进步。

因为砖坯在辊道窑的冷却段降温所释放的热和对应产生的热风，是比较干净的热源，所以应该尽可能输送到干燥窑，是比较好的节能方案。当然，这里余热利用节能效率如何，取决于窑炉冷却段的保温蓄热能力、窑炉冷却段的气密性、窑炉的余热风机选型、余热风抽风点的选择、冷却段挡火墙挡火板的设置和调节、余热风管管径的大小、余热风管的气密性和保温隔热性、余热风管的沿程阻力大小、干燥窑接风落点、干燥窑的保温密封性等等。

干燥窑对余热利用的节能方式，不仅只限于窑炉冷却段的散热过程中的余热利用，还可以将从窑炉前段排烟风机抽走的热烟气，送往干燥窑的前段和中前段进行使用。这类烟气温度比较高，早些年有些企业热工师傅担心烟气的含酸性物质具有腐蚀性，而且直接外排会造成严重的热能浪费。因为排烟风机的热烟气流量大，风温高，带走的热量比同条窑炉上的余热风机带走的热能更多。到后来随着节能降耗的需要和干燥窑设备结构技术的优化改良，排烟风机的烟气热也是绝大多数送到干燥窑去干燥生坯。因产品的生坯干燥特性需要和窑炉单位产量的提升，很多生产线上的干燥窑用不完窑炉排烟风机送来的热烟气。同理，由此在随后的窑炉设计时窑炉排烟风机的进风口设计有进冷风调节闸板和排烟风机的出风口设计有外排空烟囱，并有闸板加以控制。同样，这里烟气余热利用节能效率如何，取决于窑炉预热段的保温蓄热能力、窑炉预热段的气密性、窑炉的排烟风机选型、热烟气抽风点的选择、预热段挡火墙挡火板的设置和调节、烟气风管管径的大小、烟气风管的气密性和保温隔热性、烟气风管的沿程阻力大小、干燥窑接风落点、干燥窑的保温密封性等等。

总之，干燥窑尽可有的充分运用窑炉上的余热，不让排烟风机的热烟气和冷却段的余热风外排空，就会起来良好的节能作用。

2.2 助燃风用余热加热的节能作用

助燃风用余热风加热，对窑炉节能有非常明显的效果。陶瓷辊道窑的工作状态下遵守能量守恒定律，瓷砖在烧成过程中，有吸热和放热两个过程。在我们的气体燃料辊道窑炉中提供给瓷砖的热主要来源于燃料燃烧时释放的热能和燃料本身及助燃风本身带入的热能。窑炉内最高温度点高达1200 ℃左右，那么进入窑炉的所有气体就同样被加热到了1200 ℃。而在整个烧成过程中，近50%左右的时间段里有助燃风机通过喷枪或气幕处打入助燃风进入窑内。通常这样的助燃风只是车间的室温，也就是20～40 ℃之间（冬天则更低温）助燃风进入窑内后，被加热到炉内温度点（最高处1200 ℃左右）时，是要吸收很多的热量的。由此不难理解，当助燃风被加热之后再打入窑内，吸收窑内热量就会比没有加热的助燃风少，也就是说会节省一部分这方面的能耗。理论上助燃风打入窑内之前被加热的温度越高，在窑内消耗的热量就越少，相对来说就越节能，所以就有某些厂家将助燃风加热到了400 ℃之多。但是不是助燃风加热得越高温越好呢？这就肯定不是了，因为窑炉是用来烧制产品的，产品烧制过程中是讲究炉膛气氛要求的，讲究喷枪气氛要求的，助燃风过高的温度，必然导致密度降低从而单位体积内的氧含量减少，这是不利于气氛要求的。在没有产品质量和产量的前提下片面追求助燃风加热节能，是没有意义的。那么到底多高的助燃风温度合适呢？这就要根据辊道窑烧制的产品的不同而不同。在这里，不作详细讨论。

上述分析了对助燃风加热，是肯定起到明显节能作用的，那么助燃风如何加热呢？这里我们主张对助燃进行分级加热方式，充分利用到窑炉冷却段的极有可能散失的余热。主要从窑尾富氧的冷却段抽取多余的热风作为一级热源，比如说缓冷段的间壁冷却风；缓冷段的抽热斗和辊棒下空间里抽出的热风；强冷尾冷段里抽出的热风。有了一级加热了的助燃风热源，再通过特定型号的助燃风机（助燃风加热，则助燃风机必须特别定制）送到窑炉的比较高温状态的急冷段、高火保温段，通过在这些区域内布置的回绕管道进行二级加热，使助燃风温度迅速提高，再通过嵌入窑墙内的助燃分支管路的设置，对通过各喷枪烧嘴进入窑内的助燃风三次加热（或保温），从而有效提高助燃风的温度。在整个助燃风加热过程中，必须服从产品烧制工艺特性的需要，对助燃风管路系统在管径，走向、分支、接驳、保温等等方面须详细设计到位。

2.3 原料车间用窑炉烟气余热的节能作用

在陶瓷行业“环保处理”作为必修课之前，大多数陶瓷厂的窑炉烟气通常只有两种做法，一是送至传统干燥窑作为干燥热源之一，满足了干燥窑的需求之外，多余的窑炉烟气，一般采用外排空的方式直接对大气释放；第二种方式就是将窑炉烟气直接对外界大气释放。窑炉烟气外排，不仅给大气造成严重污染，也是严重的能耗浪费。在2006年发展起来的宽体窑配套五层干燥窑的微粉抛光砖生产线上，不论是国外的萨克米窑炉还是国内某些窑炉公司设计的五层干燥，皆因窑炉烟气湿度大容易导致五层干燥窑内分风排管孔堵塞而不使用窑炉烟气作为五层干燥窑的热源之一，取而代之是干燥窑另行采用煤气燃烧机循环风干燥。这样的生产线，因窑炉是宽体相对烧成窑单位能耗降低了，但热烟气外排的热能损失也是相当大的，所以整体节能效果还是有待改进。

从窑炉内抽出来的烟气，温度较高，特别是大产量的窑炉，有的排烟风机出风口的烟气温度达到400 ℃左右，这么高温的烟气任何的排空都是能耗浪费，如何充分利用这样的余热呢？有些厂家已经把这样的热烟气通过大风管路引到原料车间，供喷雾塔作为热源之一，这就是比较好的余热利用方式。有的厂家对窑炉热烟气引到原料车间后进行间壁换热器换热使用，这也是很好的余热利用方式。有的厂对集中脱硫的外排热烟气先进行换热生产出生活用热水，这也是余热利用方式之一。总之，窑炉的热烟气在集中脱硫处理外排之前应当充分利用其余热，可以起到进一步的节能降耗作用。

2.4 尾热用作生活用水加热的节能作用

窑炉的强冷段，产品出窑口，这些位置的热风量充足，在生产实践中，有不少的陶瓷厂家早已在这些位置自己加装上了储水箱，用这段的余热来加热水箱里的水，这样的热水送到职工生活区满足于职员生活用热水。这同样是很好的节能措施之一。

2.5 尾热用作抛光烘干、包装铺贴的节能作用

窑炉的强冷段、尾冷段，砖坯释放出来的热量形成的热风，企业可用风机抽出送往抛光线进行抛光后成品砖坯的烘干；可以抽出送往瓷片的成品砖坯烘干；可以抽出送往外墙马赛克铺贴线上的烘干；可以抽出送往抛釉砖釉线生坯的烘干等等类似的余热利用方式，都能起来很好的节能作用。

2.6 尾热用作蒸气加热驱动车间制冷设备的节能作用

随着对陶瓷企业窑炉冷却过程的余热热能利用的研究，新的技术推出，将起了更加明显的节能作用，比如：用尾热风驱动车间的制冷设备，从而给岗位上员工的防暑降温起到作用。又比如：用冷却过程中多出的余热抽出后集中驱动发电装置，从而达到用余热发电的节能降耗作用等等。

3 结语

辊道窑的节能降耗，是个永恒的主题；辊道窑的余热利用，节能降耗，更有待于我们陶瓷生产的技术人员和管理人员不断地总结经验，不断地深入摸索，不断突破，在节能降耗方面做出更多的贡献。