辊道陶瓷窑节能改造方案

辊道陶瓷窑节能改造方案内容摘要：

用变频控制。 热风机均安装有循环水冷却系统，设配温风口。 同时排风机出口还接有金属烟囱，高出房屋顶3米以上。 窑外热风管道均设计为保温处理，保温采用硅酸盐毯包裹， 铝板装饰，保温效果好，即节能又实用美观。 图6 辊道窑急冷风管示意图 图7辊道窑缓冷风管示意图 图8辊道窑直冷风管示意图 辊道窑温度制度温度制度以温度曲线表示，它表明在烧成过程中温度随时间的变化关系。 温度曲线一般分为四个阶段，即由预热升温、 最高焙烧温度、保温时间和冷却曲线所组成。 温度曲线应根据制品在焙烧过程中的物理化学反应特性、原料质量、泥料成分、窑炉结构和窑内温度分布的均匀性等各方面因素等综合确定，烧成制度曲线见图9。 （1）温度的监测辊道窑的温度监测主要是依靠沿窑长方向装在窑顶或窑侧的热电偶所反映的温度数据。 由传热学的原理我们应该明白, 在预热带热电偶测得的温度高于制品温度, 但要小于烟气的温度；烧成带与预热带相似, 但是温差较小, 且热电偶测得的温度较为接近制品的温度；在冷却带与烧成带相反,热电偶测得的温度小于制品的温度而大于烟气的温度。 图9 辊道窑烧成制度曲线①预热带温度的监测要控制好该带的温度主要要控制3个关键温度点, 即窑头温度、预热带中部温度（约500℃处）及预热带末端（约900℃处）。 窑头温度过高, 易使坯体炸裂；预热带末端温度点的位置反映了坯体的预热效果, 并间接反映了坯体和烧成带停留的时间。 预热带中部温度则是预热带温度的最关键点, 若太前则窑头升温过急易造成坯体在蒸发期造成开裂的缺陷，若太后说明窑头温度偏低, 使得在预热后部不得不快速升温, 一方面可能在573℃晶型转化处产生坯体炸裂；另一方面使氧化阶段时间减少, 容易产生黑心、针孔、气泡等缺陷。 ②烧成带温度的监测 烧成带温度的监测主要是确定烧成带的最高温度和高温区间长度即制品在高温下停留的时间，烧成带的最高温度是成瓷的最高温度点, 它影响到产品的生烧与过烧, 高温区的长度影响到保温时间的长短, 从而也影响到产品的质量。 ③冷却带温度的监测 冷却带温度的监测主要是急冷后的温度（约800℃处）、冷却带中部温度（约500℃处）及出窑前的温度, 急冷后的温度是判断急冷好坏的依据；冷却带中部温度点附近是制品发生石英晶型转化点, 这是制品产生风裂的危险区, 其前后温度变化应平缓；出窑前温度是判断快冷的效果, 如果出窑温度过高, 出窑后仍可能发生惊裂, 同时也不利于后道工序操作。 （2）温度的控制①预热带温度的控制预热带温度的控制一般可通过调节排烟总闸、排烟支闸的开度及安装在预热带的烧嘴开度来调整。 但是调节排烟总闸对窑内的压力制度影响较大, 只有当整个预热带温度偏低偏高, 才适当调整排烟总闸开度大小。 入窑温度一般控制在150～300℃, 太高太低均不好, 排烟支闸板开度窑头至窑尾由小至大, 窑头排烟支闸板不宜开得太大, 因为这样会造成冷风大量吸人, 辊下闸板的开度较辊上大, 加大辊下抽力可克服几何压头造成辊上辊下温度的偏差。 此外还可以调节搅拌风来控制预热带的温度。 ②烧成带温度的控制烧成带温度的控制主要是控制燃料与助燃空气的供应量及燃料与空气的混合程度, 要控制两侧的烧嘴喷出火焰的长度一致, 且恰好在窑中央部分交接, 以免产生水平温差。 如果火焰较长造成中间温度过高, 此时宜开大助燃风, 反之当火焰过短, 则窑炉中央温度低, 此时可减少助燃风量。 另外挡火嘴和挡火砖也是调节局部火位温度的有效方法。 ③冷却带温度的控制冷却带温度主要是控制急冷风量、窑尾快冷风的风压与风量以及抽热风的风量。 急冷区要注意后段的急冷风管的开度比前段的稍小, 以免制品发生风裂, 缓冷区主要是控制各抽热风口阀门的开度, 使晶型转化段降温平缓, 一般抽热风支阀由窑尾至窑头开度由大至小, 以保证降温速度缓慢, 窑尾冷风管的开度也是由窑尾至窑头由大至小保证制品出窑温度不至太高。 辊道窑压力制度 （1）压力的监测 辊道窑内的压力一般不高, 窑压的测量由微压计分别安装在预热带、烧成带、冷却带三个关键点，以供操作参考。 （2）压力的控制压力本身对制品的烧成影响不是很大, 它只是对窑内的温度、气氛有很大的影响。 辊道窑是中空窑, 气体在窑内流动的压头损失很小, 有人测量表明每米压降才1Pa, 压力控制较为容易。 压力制度的控制主要是通过调整烟闸板开度来稳定预热带和烧成带之间零压面的稳定, 使预热带在微负压下操作, 以利于水气和坯体的氧化分解产生的反应气体的排除, 气体在窑内预热带运行的压差在1mmH2O。 烧成带则控制在零压的微正压下操作, 以阻止继续排气而产生的气孔, 经验表明辊下零压位、辊上零压位推后有利于操作。 另外保持烧成带与冷却带交界划分的两段进出风基本平衡, 也是维持窑内冷却带较易划分的重要手段。 在冷却带要求抽热风量稍小于急冷风，有少量进人烧成带作二次助燃风,确保烧成带充分氧化气氛, 提高热利用率, 还可杜绝烟气倒流造成烟气熏缺陷。 总之, 排烟闸的开度、喷嘴的开度、急冷风管的开度、抽热风阀开度及风量分配是压力制度控制的主要手段。 辊道窑气氛制度 （1）气氛的监测 窑内气氛的测量比较困难, 目前窑炉上还没有有效的直接监测仪器, 对于气氛的分析可用奥氏气体分析仪测量烟气的气氛。 建陶行业很少去应用。 （2）气氛的控制 辊道窑烧制建陶制品一般为全氧化气氛烧成,主要是调节好空气与燃料的配比, 供给过余的空气, 保证燃烧完全, 窑内不出现冒烟, 有时气烧窑内因煤气热值波动时会出现瞬间还原气氛, 要及时加以调整。 4 节能方案设计根据最近走访的几家建筑用地板砖生产企业辊道窑的使用情况，设计如下节能方案。 采用DME作为燃料XX省地板砖生产企业的辊道窑大部分是使用重油、LPG、半水煤气及天然气作为燃料。 随着低碳经济和节能减排工作的不断深入，重油将逐渐退出陶瓷行业的舞台；半水煤气的主要优势是价格便宜，企业容易接受，但是半水煤气的生产装置—煤炭气化装置，属于易燃易爆装置，半水煤气是由氢气和一氧化碳组成的，极易发生安全事故，因此，政府已经叫停了陶瓷企业兴建半水煤气装置建设；随着西气东输二期工程贯通的临近，清洁燃料—天然气给陶瓷行业带来了希望，有条件的企业将燃料纷纷更换成了天然气，然而天然气需要管道输送，给天然气的普及使用带来了极大的运输难度；LPG应该算作是最早被陶瓷行业认可的较清洁的气体燃料，随着我国乃至XX省石化企业突飞猛进的发展，LPG的供应能力不断增强，同时，XX沿海地区LPG的进口量也在急剧增长，这给陶瓷行业带来了极大的便利，然而，随着石油价格的不断攀升，石油加工深度的不断深入，LPG作为乙烯原料的经济价值远远大于作为燃料的价值，因此，国内石化企业LPG的销售量也在不断的缩减。 陶瓷行业使用的以上燃料，对陶瓷行业的发展水平提升了一个台阶，然而，就陶瓷产品质量而言，由于以上燃料都不同程度的含有硫，对陶瓷釉面质量的提高造成了影响，因此，选择一种不含硫、价格低得清洁燃料是具有历史意义的。 近几年崭露头角的高效清洁燃料—二甲醚（DME）作为陶瓷行业的燃料是符合节能减排、减低成本、保护环境的基本国策的。 二甲醚的性质二甲醚分子式为C2H60，%。 二甲醚是一种比较惰性的非腐蚀性有机物，其主要的理化性质见表1。 在常温、常压下二甲醚是一种无色易燃有轻微醚香味的气体，在空气中的允许浓度为400106。 它具有与液化石油气（LPG）相似的特性。 二甲醚具有一般醚类的性质，二甲醚对金属无腐蚀性，不刺激人体皮肤，不致癌，对大气臭氧层无破坏作用，在对流层中易于降解，长期暴露于空气中，不会形成过氧化物。 所以，二甲醚是一种优良的绿色化工产品。 二甲醚与其它燃料特性比较见表1。 表1 二甲醚的理化性质项目性质化学式CH3OCH3正常沸点/0C闪点/0C41自燃温度/0C235临界温度/0C127熔点/0C饱和蒸气压（200C）/Mpa临界压力/ Mpa临界密度/kg/L热值/kj/kg28410气化潜热（200C）/KJ/kg460空气中爆炸极限/%3～17对水的相对密度对空气的相对密度液态密度（200C）/kg/L表2是二甲醚与其它燃料特性的比较。 从表中数据可知，在同等温度条件下，二甲醚的饱和蒸气压低于液化石油气，其存储、运输、使用等均比液化石油气安全。 二甲醚在空气中的爆炸下限比液化石油气高一倍，因此，在使用过程中，二甲醚作为燃料比液化石油气安全。 虽然二甲醚的热值比液化石油气低，但由于二甲醚自身含氧，在燃烧过程中所需空气量远低于液化石油气，从而使得二甲醚的预混气热值和理论燃烧温度都高于液化石油气，燃烧效率高，因此，：1。 表2 二甲醚与其它燃料的特性比较 项 目 DME LPG 天然气相对分子量 46 44～56 16液态密度 Kg/m3 667 501 445沸点 ℃ 自燃温度 ℃ 235 470 650低热值 KJ/m3 64686 91960 34750气化潜热 KJ/Kg 486 426 510动力黏度（20℃）MPas 饱和蒸汽压(20℃) MPa 爆炸极限 ％ ～ ～ ～ 二甲醚与液化石油气的效益对比 2009年1月份至2010年2月份华南地区液化石油气及二甲醚价格均价变化见附件一。 在此时间段内，，：1计算，现在用LPG做燃料的企业每用一吨LPG改为DME以后，就可节约（）=，节约燃料费用达到11%。 如果以目前价格计算，LPG出库价格在6300元/吨，DME出库价格为4300元/吨，改为DME以后，可节约（63004300）=1140元，%。 LPG改造为DME，原来所有的设备、管道及管件均不用更换，只需要将原来的丁腈密封材料更换为耐DME负溶胀作用的材料即可。 现在以液化天然气（LNG）作为与DME比较的基础，DME的低热值为64686KJ/m3，LNG的低热值为34750KJ/m3，目前LNG的供货价格为5670元/吨（），要达到34750KJ的热量， DME，改为DME以后，原来每烧1m3天然气，就可以节约（）=，费用节省率为11%。 要以DME替换LNG或天然气，要增加DME储存、卸车及气化系统的投资，管道系统可以通用。 根据我们在陶宝陶艺制品厂的燃烧结果，二甲醚与液化石油气相比，替代比为（～）：1，按目前液化石油气6500元/吨，DME按照4500元/吨计算，～%，每吨可节约燃料费用1100～1550元。 改进保温措施，减少散热损失增加保温，减少散热损失是最简单也是最直接的节能措施。 现在，XX省内的辊道窑炉腔外表温度大都在60℃以上，有的甚至达到80℃。 如果采取增加保温层厚度或者使用新型保温材料等措施，使炉墙温度降低到40℃左右，既改善了员工的工作环境，又可以降低散热损失达3%左右，投资不大，效果却是明显的。 干燥系统的节能 陶瓷干燥工序占总能耗的20%，因此，干燥系统的节能也是很重要的。 喷雾干燥设备的节能措施 （1）提高干燥器的进风温度，降低排风温度 在保证产品质量的前提下，尽可能采用较高的气体进风温度。 因为，使用的气体温度越高，干燥器的热效率越高。 提高干燥器的进口空气温度，可以提高干燥器的理论热效率，实际热效率亦是如此。 （2）提高陶瓷泥浆的浓度及温度 陶瓷泥浆的浓度越大，其含水率越低,生产单位成品干粉所需蒸发的水分就越少，即所需的热量就越少。 所以，增加陶瓷泥浆的浓度或降低其含水率，能减少喷雾干燥制粉的热量消耗。 但是增加陶瓷泥浆的浓度，又会影响到泥浆的流动性和粘度,不利于雾化。 可以通过加入陶瓷添加剂。 可提高泥浆的流动性，降低其粘度，改善雾化性能，有利于干燥速度的提高，降低了单位粉料的耗能量，达到了节能的效果。 （3）提高陶瓷泥浆的温度通过采用余热或废热干燥泥浆等方式提高泥浆的温度，能有效地降低泥浆的粘度，改善泥浆的雾化性能及预防泥浆堵塞喷嘴等。 同时提高温度后，陶瓷泥浆在喷雾干燥器内不需经过预热阶段，就能直接蒸发水分，从而降低了喷雾干燥制粉的热量消耗。 （4）排出热风的循环利用在陶瓷泥浆经喷雾干燥器制备为粉料的生产过程中，离开干燥器的热风（废气）通常经除尘后，直接排入大气中，大约损失喷雾干燥制粉生产工序总热量消耗的10~20%。 当离开干燥的热风（废气）温度较高时，其热量损失就更大了。 若热风离开干燥器温度高于100℃时，采用部分废气循环利用技术（如废气量的50%作为循环利用），喷雾干燥器可以节约燃料消耗15%左右，甚至更高。 （5）利用热交换器回收废气余热在陶瓷生产工艺中，大量的热风直接排放于大气中，例如窑炉的废气排放，干燥塔的废气排放等。 通过热交换器将这些热风利用于对进入热风炉的配送冷风进行预热，可。