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改善工艺制度,实现隧道窑烧成节能

  当前,能源的应用日益紧张,价格不断上涨,开展节能工作势在必行。它不仅可以降低成本,更能增加经济效益。寻找其节能的途径非常必要。本文在改善工艺制度,实现隧道窑烧成节能方面,进行了详细的探讨。

合理控制燃料与助燃空气的比例

    在实际生产过程中,为求稳妥,燃料与助燃空气量的比例存在着过大或过小的现象。过大表现在还原焰烧成的产品上,为保证气氛制度的工艺要求,使燃料供给过量;而过小则是用氧化焰烧成时,为了防止窑内出现冒烟或不完全燃烧的现象,过量加大助燃空气。还原焰烧成的产品燃料过量时,虽然能够适应气氛的工艺要求,但会造成较大的能源浪费。

     每增加一份CO,就要多消耗一份C。若C的来源是煤炭(一般煤炭含C为50%),那么多消耗一份C就意味着多用二份煤炭。对连续生产的隧道窑来说,这种情况下,多消耗的燃料相当多。因此,在确保产品不出现阴黄的前提下,还原气氛不必过浓。

      氧化焰烧成的产品,加入过量的助燃空气时,要使这部分空气量达到产品所需要的烧成温度,就必须额外增加燃料量。曾有人计算过,隧道窑烟气中每增加1%的O2,燃料消耗就要增加2.62%。因此,氧化烧成的隧道窑,空气过剩系数应严格控制,严禁过量空气入窑造成耗能浪费。从以上分析可知,严格控制燃料和助燃空气的比例对节能有重大意义。在实际操作上,应经常对窑炉的热工状况进行巡视,及时了解燃料的工作参数(压力、入窑前的温度、在燃烧室的雾化效果)变化,并作出相应调整,以达到节能的效果。

适当调整冷却带进口端压力

    隧道窑冷却带进口端的压力必须与烧成带末端的压力相适应。合理的控制应为:还原焰烧成时,为防止冷却带空气流向烧成带,影响烧成带的气氛和温度,适当使该处的压力微低于烧成带末端的压力,让烟气略有倒流;氧化焰烧成时则相反,该处的压力应略高于烧成带末端,允许少量冷却带热风进入烧成带作助燃空气。

    此外,应避免还原焰烧成时现有的烟气倒流过多,氧化焰烧成时进入烧成带的热风过大的情况。烧还原焰时的烟气倒流过多,一方面延长了高温保温时间和区域,使能耗增多;另一方面为了保证急冷的工艺要求,不得不增大急冷风机和抽热风机的风量。这样电机使用功率增大,增加了耗电量,且影响电机的使用寿命;

    同时,延缓了产品在冷却带的停留时间,影响快速烧成,降低了窑炉产量,间接增大了能耗。因此,建议适当减小冷却带热风抽出量,稍微提高冷却带进口端的压力,相应地减少烟气倒流量。进行调整时要注意烧成带最高温度点和温度值是否有变化,如果出现这种情况,则应调整烧成带末端几个燃烧室的燃烧量,必要时还可调整预热带排烟总闸的开度。

      一般在氧化焰烧成的情况下,急冷时的热风进入烧成带的量会过大。为了保证最高温度和高温保温区域的稳定,使进入的那部分热风能够满足温度上的要求,必须加大燃料的投入量,这样就增加了能耗。为避免这一现象,建议适度加大冷却带的热风抽出量,尽可能减少进入烧成带的热风。同样,进行此工艺调整时,也要注意烧成带最高温度点及高温保温区域是否有变化,并根据变化作适当调整。

加大急冷风侧面的比例

冷却带急冷段风量,大部分集中在窑顶,只有不到40%的风量分配在两侧,有的窑炉甚至不用两侧的冷却风。陶瓷产品在冷却带冷却时,窑车下部制品的温度要比上部的温度高得多。因此,在现有的冷却制度下,为了保证下部产品在冷却时,尤其是在冷却带中部缓慢冷却阶段不出现惊裂的现象,推车速度一般不能轻易加快。因此,笔者认为适当加大急冷风在两侧的比例,尤其是侧下部的比例,使下部产品经急冷后的温度同上部产品的温差尽可能减小。

  这样相应延长了500~700℃之间的缓冷区域长度,为进一步实现多烧快烧、加快推车速度创造了条件,从而使提高产量、降低产品能耗、间接实现节能成为可能。

合理保留窑车面通道

实现稀装快烧隧道窑窑内工艺制度一般不会改变,因此,窑内的传热量大体是一个定值。如进行快速烧成、增加进车量,就能达到既增产又节能的目的。合理地保留窑车车面的通道、适当的稀装是实现这一目的的最佳途径,德国、意大利等国的经验已经证明了这一点。但是,有人担心这样做会减少产量,所以实行见缝插针的窑装,就连原设计的车面通道也塞满了小件产品。 

  实际上,适当加大窑车面通道和合理的稀装,一方面可以加快窑车中部的传热速度,有利于缩小水平温差;另一方面,窑车车面有了更大的空间,有利于热烟气更多地下行,缩小了上下温差;同时可以尽快排除水汽和坯体由于物化反应生成的气体。这样就可以实现快烧,稀装造成的产量减少可以由快烧来弥补。更为重要的是,稀装对产品的针孔及桔釉缺陷的减少有很大帮助,冷却时由于急冷较快使光泽度提高,这样就提升了产品品质,进而可提高经济效益。   

控制入窑产品的水分

适当提高预热带中后段温度,实现快烧适当缩短隧道窑烧成的周期,是节能增效的最佳途径。而能否缩短隧道窑烧成周期的关键因素,是确保在预热带初期使坯体快速升温、在氧化分解及晶型转化期保证各种物理、化学反应快速进行、预热带上下温差不大。为缩短隧道窑烧成的周期,建议控制入窑产品的水分,适当提高预热带中后段的温度。现在大多存在这样一个问题:在半成品还没有充分干燥或只是表面干燥的情况下,直接上釉,然后装窑烧成。  

  这样一来,势必造成坯体开裂或针孔缺陷的出现。为了避免这样的情况出现,一般需降低窑头温度或减慢推车速度,有时二者兼用。降低窑头温度,意味着相当一部分热烟气从预热带中后部被提前抽走,热能未被充分利用;减慢推车速度,就延长了生产周期,降低了产量。这都造成了产品烧成耗热量的增大。   

         (1)必须严格控制入窑产品的水分在3%以下,充分保证在预热带初期能使坯体快速升温,确保整条隧道窑烧成的工艺制度;

         (2)适当提高预热带中后段温度。因为半成品氧化分解、晶型转化期及各种物理、化学反应均在预热带中后段进行。

       预热带中后段温度不同区域分别提高50~100℃,可以进一步促使这些反应早一点完成;此外,适当提高预热带中后段温度,可使该段的窑内压力有所提高,迫使更多的热烟气下行,从而缩小上下温差,有利于加快推车速度。这样不但能实行快烧、增加产量、节约能源,还能减少产品缺陷,提高产品品质,增加经济效益。

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