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修建陶瓷产业热工设置装备摆设节能技能探究
作者:黄凤萍,李 转,李 缨


泉源:西安修建科技大学学报   公布工夫:2013-8-12

摘 要:比年来,我国建陶企业热工设置装备摆设消费技能和节能技能前进明显,但与国际先辈程度相比仍有差距,为此要鼎力推行消费下行之无效的成熟节能技能,此中包罗高效熄灭技能、余热接纳与使用、节能筑炉质料的使用、盘算机控制及新炉型布局等.
要害词:建陶行业;热工设置装备摆设;节能技能

  由于国际市场动力供给告急,招致动力代价不停上升.因而在相称长的时期内,修建陶瓷产业热工设置装备摆设的节能题目一直是这个行业开展的主题之一.能耗高的企业其产品本钱一定大大进步,形成产品售价高,弱化了产品的市场竞争力.比年来我国陶瓷产业普遍接纳先辈的枯燥与烧成技能,在进步了产品的质量与技能目标的同时,分明低落了产品的热能斲丧,延长了与兴旺国度的差距.但并不是说这个范畴没有持续节能的空间.只要持续研讨、推行和开展新的节能技能,才干包管修建陶瓷产业绿色可继续开展.众所周知,修建陶瓷是一个能耗较大的产业行业.现在,天下有修建陶瓷一连烧成窑炉三千余座,此中大中型窑有近1 800~2 300座,消费才能较小的窑800~1 000余座.与其配套的喷雾枯燥塔略少于窑炉的数目.据统计,修建陶瓷厂喷雾枯燥的能耗一样平常为窑炉能耗的1/2~2/3.修建陶瓷行业斲丧的热能中,次要会合于枯燥和烧成工序,它们的能耗占整个企业能耗的80%以上.据报道,英国陶瓷产业的能耗中,约有61%用于烧成工序,枯燥工序能耗约20%.现在,我国陶瓷行业的动力使用率与外洋相比,差距甚大,兴旺国度的动力使用率一样平常高达50%以上,美国达57%,而我国仅到达28%~30%左右[1].因而,怎样低落陶瓷产业的能耗,分外是热工设置装备摆设的能耗,进步动力使用率,是摆在ag8官网修建陶瓷行业的急迫义务.
1 根本状况
1.1 窑炉

  据对广东产区修建陶瓷消费厂的数据统计:消费外墙砖企业的产品单元烧成热耗一样平常在1 800~3 000 kJ/kg;消费仿古砖企业的产品单元烧成热耗在2 000~3 000 kJ/kg;消费抛光砖的产品单元烧成热耗在2 200~3 300 kJ/kg.髙的单元烧成热耗值次要是由以下缘故原由形成的:(1)各个企业产品种类差别和对产品格量的要求差别,有的产品必要二次烧成.(2)窑炉布局和工艺制度分歧理.(3)窑炉排烟丧失大.(4)产品出窑温度和排烟温度偏高.(5)窑体散热丧失比力大.(6)局部窑炉利用垫板.
1.2 喷雾枯燥塔

  喷雾枯燥塔的产品干粉单元热耗在2 000~4 000 kJ/kg[2];髙的热耗值次要是由以下缘故原由形成的:(1)制浆工艺未严厉控制,对外加剂的选择和质量控制不严厉,形成进入喷雾塔泥浆水分偏高.(2)喷雾塔布局分歧理,如塔身较短、内径较小、喷枪与塔体不婚配,形成少量物料相互粘连和粘壁.低落了塔的产量,增长了热耗.(3)喷雾塔所利用种种质料分外是保温隔热质料优良,利用工夫稍长,产生变形和紧缩,形成塔体散热丧失比力大.(4)操纵工艺分歧理,对进塔风温、排风温度、塔内压力、喷浆压力和喷片孔巨细之间的互相影响干系不理解,工艺参数选择不敷优化,形成干粉单元热耗偏高.
2 节能步伐

  从节能角度动身,创建整厂节能体系化,一致化的看法.权衡一座窑炉或喷雾塔能否先辈,其紧张的目标之一是单元产品的能耗目标.权衡一家陶瓷消费企业能否能完全、公道天时用动力,则要从整个陶瓷消费工序方面举行思索.陶瓷消费企业设计制作时,由于种种缘故原由每每不举行全厂的热均衡设计、核算.比方:烧成工序要建几多条窑,窑炉余热供应枯燥后能否充足或剩余,多余的热量用于那边,枯燥坯体后排挤的废气余热能否可否使用等,都末举行仔细的思索,没有一整套的全厂热均衡数据.假如ag8官网可以从喷雾塔枯燥、窑炉烧成供入的燃料所发生的热能开端,从窑炉)坯体枯燥)粉料枯燥)厂区暖通)发电等,逐级使用热能,就可做到高效天时用动力.
2.1 窑炉布局的优化:

(1)炉型布局的改良

  窑炉的种种节能步伐终极都要综合地表现在炉型布局上,每次炉型的变革带来了能耗的低落,如:在1950年当前的十多年中,随着陶瓷窑炉古代化的历程,大少数窑炉从非干净燃料变化为干净燃料.明焰裸烧宽体隧道窑渐渐代替了隔焰隧道窑;梭式窑、钟罩窑和起落窑的呈现并渐渐霸占了间歇式窑的范畴,代替倒焰窑;20世纪70年月末呈现了辊道窑当前,就渐渐霸占了陶瓷砖烧成一连式窑炉范畴.种种范例的古代化陶瓷窑炉接纳高速烧嘴,接纳全轻质扮装配式窑体,使得窑体质量大为增加,并使得窑体蓄热减至旧布局窑体的1/3~1/6以下,致使使一连式窑也变得机动起来,可以在周末沐日停窑,大小气便了消费.以上各项窑炉布局的变革,大大低落了产品的能耗,使得产品的烧成热耗由30~40 MJ/kg降为2~6 MJ/kg左右.因而,炉型的改动是节能打破性的停顿,起首应注意炉型的改动.
(2)高效熄灭技能

  对燃料炉来说,燃料熄灭历程必需满意炉子的工艺要求:如炉温、火焰外形、炉内氛围等,不然将会影响炉子的产量、能耗以及产品的质量.比年来已开辟并推行使用的熄灭安装有:调焰烧嘴、平焰烧嘴,高速烧嘴、亚高速烧嘴、本身预热烧嘴、油气两用烧嘴、预热式(低NOx)烧嘴.准确地利用高效熄灭安装可使窑炉节能5%.在熄灭安装的制造质量方面,各熄灭设置装备摆设制造厂应创建和健全产品出厂的功能查验制度,使熄灭安装规格、型号尺度化系列化,一些隶属安装如管路阀件、风机、油泵、主动焚烧和火焰监测等应配套供给以满意炉窑的必要.在利用前,利用厂家对熄灭安装的选选择严密联合工艺历程的要求,选择与燃料相顺应的熄灭安装以及接纳公道的部署方法.在利用中,要常常反省熄灭体系的美满性和功能的波动性,包管熄灭体系在设计的参数范畴内事情.改进燃料熄灭形态,低落燃料的不完全熄灭丧失,增加燃料的利用量,进步熄灭服从,到达低落燃料能耗的目标.
(3)节能短命筑炉质料的利用

  热工设置装备摆设只管即便利用导热系数小,热容小的耐火质料.耐火纤维的导热系数小,可使炉体散热丧失增加50%左右,并且热容量小,炉温的起落快,炉体的热丧失小,炉体利用耐火纤维不但节能,假如炉子所有用耐火纤维作炉衬,炉体分量明显加重,则炉体钢架等布局都可以轻量化,炉窑设计将有很大变革.为进步陶瓷纤维抗粉化才能,增长窑炉内传热服从,节能降耗,可利用热辐射涂料质料.可以强化炉内的辐射传热有助于热能的充实使用,其节能结果为3%~5%.如热辐射涂料HRC,在低温段,将其涂在窑壁耐火质料上,质料的辐射率由0.7上升为0.96,可节能183.3 MJ/(m2#h);而在高温段涂上HRC后,窑壁辐射率从0.7上升为0.97 ,可节能19.0 MJ/(m2#h).推行和扩展利用不定型耐火质料是筑炉技能的开展偏向,比年来普遍使用的耐火可塑料、耐火浇注料等均属于不定型耐火质料范围,与耐火砖相比,节流了制砖烧成等工序,节流了能耗.用不定型耐火质料筑炉,炉窑的全体功能好,精密、壮实、寿命长,从而进步了炉窑的作业率,因而可以片面改进炉子的技能经济目标.一样平常而言,可使炉窑节能4%.由于延伸炉体寿命进步了炉子作业率,所带来的设置装备摆设高产的效益尤为明显。
2.2 盘算机控制

  陶瓷热工设置装备摆设盘算机控制是进步加热质量、增加情况净化、改进休息条件、浪费能耗、进步消费办理和主动化程度的无效步伐之一.现在国际无数以千计的窑炉利用盘算机控制.陶瓷热工设置装备摆设举行盘算机控制的第一步是完成熄灭控制,即完成炉温、供燃料量、燃料量与氛围量的配比以及炉压的控制,此中中心为燃料配比控制.最复杂的措施是按流量丈量值控制配比,消费中由于存在设置装备摆设漏风、燃料热值和压力动摇以及计量禁绝等题目,使配比失真.可用丈量烟气中的含氧量来控制配比,即掺氧剖析法,它不受漏风、热值及压力动摇以及计量禁绝的影响,但氧化锆探头是斲丧件,寿命短且代价昂贵,限定了该法的推行和使用.在完成熄灭控制的底子上,应进一步进步控制程度,举行数学模子优化控制,其次要内容为优化炉窑的热制度,即炉温制度和供热制度.数模优化控制在熄灭控制底子上可进一步到达节能10%左右的结果.陶瓷热工设置装备摆设是陶瓷厂全体中的一个部分,其事情应放到全体中加以权衡,而热工设置装备摆设本身的熄灭控制、数模优化控制从部分看大概是最佳结果,放到全体中来权衡,则纷歧定是最优,这当中触及各设置装备摆设的和谐、调理和办理等题目.因而若想再进步一个条理就要举行办理优化控制,该办理优化控制的结果在单纯数模控制的底子上可再节能约5%.
2.3 余热接纳和使用

  起首,应该创建一种观点,便是把热工设置装备摆设的余热看成一种资源,即余热资源.陶瓷热工设置装备摆设余热资源次要包罗气态余热资源,即烟气余热;固态余热资源,即产品和熄灭废渣的显热和潜热;液态余热资源,次要是热水和热水气.关于陶瓷行业,次要是气态余热资源.固态余热资源;也很容易转化为气态余热资源.修建陶瓷企业的窑炉所发生的烟气带走的热量是宏大的,并且温度较高可达400度~500度,占窑炉总热量的25%~35%.喷雾塔所发生的烟气和水汽热能,热量宏大,但温度较低,仅为80度~120度.若将这局部余热使用起来,其经济效益相称可观.但,由于人们的节能看法不敷以及技能程度的落伍,致使我国陶瓷行专业热的使用率十分低,一样平常只要3%~8%,而外洋的余热使用率一样平常都在15%左右.可见,我国陶瓷热工设置装备摆设的余热使用另有很大的开辟空间.现有产业余热使用方法:间接使用窑炉余热.在换热器中用烟气余热加热助燃氛围和煤气;设置预热段,用烟气余热加热坯体或喷雾泥浆;设置余热汽锅,用烟气热量消费蒸汽和用发生的蒸汽来发电;使用烟气余热发生的蒸汽来制冷和供暖.
(1)间接使用窑炉余热枯燥坯体,
窑炉缓冷段的冷却换热风便是洁净氛围经过窑内换热器,以是很干净且温度较高,一样平常可以间接利用,将其作助燃风、搅拌风及坯体枯燥等.以上办法在陶瓷厂已失掉普遍的使用.
(2)换热器中用烟气余热加热助燃氛围和睦态燃料窑头排烟气次要是燃料熄灭后的烟气,另有坯釉料反响所发生的废气,此中含氟等无害物质,以是不克不及间接使用(如用于枯燥坯体、做助燃风等).别的,环保处置也要求烟气温度低于200度,如许假如接纳换热器就可以一石二鸟[yī shí èr niǎo].一样平常可接纳总燃料的10%左右.对窑头这局部烟气的使用黑白常有代价的.经换热器取得的热风可以间接送至熄灭器做助燃氛围,也可以将热风经浓缩保送到枯燥窑做枯燥介质大概它用.接纳换热器预热助燃氛围或预热气态燃料,可以进步窑的热服从、低落燃料斲丧,到达节能结果.在举行低温熄灭时可进步火焰的温度,增长供热服从,延长加热工夫(烧成周期).并且因热风体积收缩,致使熄灭器喷出口流速增大,减速了窑内气体循环,有助于窑内温度匀称.有关材料标明:当预热氛围温度到达220~250度时,可低落燃料斲丧6%~8%.同时差别的助燃风温度,对火焰温度的影响十分大.即便在煤气不预热的状况下,燃料的熄灭温度随着助燃氛围的预热温度降低而明显进步.这不但可以办理烧成温度偏低的题目,还为企业节能降耗起偏重要作用.
(3)用余热加热坯体或喷雾泥浆;陶瓷坯体在入烧成窑之前,由于施釉、印花等工序,会形成坯体温度较低,且含有0.5%~2%左右的水分.坯体无法疾速升温.如用余热高温加热坯体,既可使坯体温度降低至100度以上,又可撤除坯体中的水分.便于坯体进入烧成窑后疾速升温,进步了烧成窑的产量.使用余热对进喷雾塔泥浆举行余热也可获得较好的节能结果.


表1 差别进浆温度对喷雾塔热服从的影响

  经过表1可以看出随着进浆温度的进步,喷雾塔的热服从可进步3%~8%.同时由于进浆温度的进步,形成浆料的粘度低落,对泥浆的雾化情况会有较大的改进.但由于工艺部署的题目,窑炉一样平常与喷雾塔间隔较远,影响了窑炉余热的使用.最幸亏新厂设计或旧线改革历程就思索余热使用题目,如许才干无效天时用窑炉余热.
(4)设置余热汽锅,用烟气热量消费蒸汽和蒸汽来发电;使用余热发生高压蒸气和使用蒸汽发电在水泥和玻璃行业已失掉极大的开展,国际已有近六十余条消费线在正常运转.获得了极大的结果.但水泥消费线余热量大,合适投入巨资安置高压汽锅发生蒸汽来发电.陶瓷行业由于范围较小,余热量也较小,一次投入较大的资金来安置发电设置装备摆设难较大.但随着技能的开展,外洋已开辟出一些新型的十分规余热发电体系.具有发电机组小大由之[xiǎo dà yóu zhī],余热温度低达100度以下也可使用,能量转化率高的好处[5].如:螺杆收缩动力组发电:螺杆收缩动力机根本结构由一对螺杆转子和机壳构成.流体在螺杆齿槽中降压收缩做功,推进螺杆转动,动员发电机发电,完成能量转换.Kalina循环发电:卡力纳循环是由生存在美国的前苏联迷信家创造的.在这种循环中,氨、水混淆液代替了惯例的水蒸汽作为汽轮机的事情介质.由于氨、水混淆液的沸点远低于水的沸点,因而在较低的温度时就可以发生高压蒸汽对汽轮机做功,从而将热能转换为电能.这项技能已使用于地热发电电厂中.无机工质透平发电:以色列ORMAT公司消费一种使用无机烷类为工质的透平发电机组,以异戊烷最常用.异戊烷一样平常为无色液体,能与醚、烃类和油类恣意混溶,难溶于醇,不溶于水,沸点为36度.用异戊烷作工质的透平机组有如下好处:
1)无机工质沸点低,易发生蒸汽,因而可以接纳高温余热.
2)无机工质蒸汽密度比水蒸汽密度大得多,因而透平机转速低,服从高,体积小.
3)冷凝压力靠近或稍大于大气压,工质走漏小.
4)无机工质耐高温,不受冰冻的影响.
5)转速低,噪声小.
(5)使用烟气余热发生的蒸汽来制冷和供暖[6]
  以高沸点物质作溶剂(吸取剂)、低沸点物质作溶质(制冷剂)构成的一元溶液,其溶质的消融度与温度有关.温度较低时,消融度代替对蒸汽的紧缩历程,如许的制冷体系叫做吸取式制冷体系.在吸取式制冷体系,液体制冷工质在蒸发器中吸热汽化,被吸取器中的吸取剂吸取,然后经溶液泵送入产生器,产生器中的溶液被加热而且蒸馏后分散成低温高压抑冷工质和稀溶液.制冷工质经冷凝器、收缩阀回流到蒸发器,循环往复[xún huán wǎng fù]完成一连制冷,稀溶液则经另一节省元件回到吸取器.吸取式制冷机中的制冷剂/吸取剂工质对通常接纳氨-水大概水-溴化锂溶液.若用水作制冷剂,则一样平常只能制取0e以上的冷水,多用于氛围调治.溴化锂-水作工质对时,水为制冷剂,溴化锂为吸取剂,其无臭、无味、无毒,对人体无危害.一样平常接纳0.1~0.25 MPa(表压)的蒸汽大概75~140度的热水作为驱动热源,循环的制冷功能系数较低,一样平常在0.7左右,而制冷温度一样平常不低于5度.用于室内制冷完全可以满意必要.依照日耗煤70 t的消费线所排挤的余热用于该种机组制冷盘算,可满意6 000 m2的修建面积的制冷需求.年可浪费电费近百万元.该体系用于广东等北方地域尤为符合.而将所得蒸汽或洁净热氛围间接用于厂区夏季取暖和.可低落企业夏季取暖和用度.
3 结 语

  总之,陶瓷热工设置装备摆设的节能降耗,要有针对性地接纳种种综合步伐,在包管质量的同时,把单元产品的能耗尽大概降上去,从而到达节能和低落产品本钱的目标.它不但触及热工原理和有关底子实际知识,同时也触及工艺操纵和详细技能题目.因而必需联合消费实践,互相共同、和谐与方案布置,才干到达节能效益、产品格量和经济效益同步增加的目标.随着动力的匮乏和代价的下跌,我国从2000年当前鼎力展开节能事情,这比日本晚了20多年(日本于1979年就公布了(关于动力利用公道化执法),通常称为“节能法”).经过对我国现在陶瓷行业存在的种种节能技能的复杂介绍,盼望陶瓷事情者正到场陶瓷行业节能技能的研讨,为我国陶瓷行业和节能奇迹的开展奉献力气.
 

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