美國sd寬斷面節(jié)能型隧道窯節(jié)能設(shè)計

20世紀90年代末，唐山陶瓷集團的衛(wèi)生瓷廠從美國sd公司生產(chǎn)健康瓷的50萬噸衛(wèi)生池中吸取了能量。該窯經(jīng)多年使用證明,無論在生產(chǎn)操作、熱工制度、還是在使用壽命上均居同類窯爐領(lǐng)先水平。而熱工性能方面尤為顯著:能耗低,單位產(chǎn)品能耗僅為4541～5024kJ/kg瓷(目前,國內(nèi)燃煤氣衛(wèi)生瓷隧道窯能耗為8300～10467kJ/kg瓷);溫差小,預(yù)熱帶溫差30℃,燒成帶溫差在5℃左右;快速燒成,燒成周期11h。根據(jù)上述特點,我們對該窯進行了消化吸收,設(shè)計年產(chǎn)量衛(wèi)生瓷50萬件的隧道窯。筆者有幸參加了窯爐主體的設(shè)計。在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)美國SD寬斷面燃氣隧道窯在節(jié)能方面具有獨到之處,在此作一粗略探討。1全耐火纖維車襯節(jié)能效果該窯車車襯采用全耐火纖維結(jié)構(gòu),纖維厚度200mm,選用同一材質(zhì)。窯車蓄熱少,隔熱性能好,窯車車襯與產(chǎn)品質(zhì)量比為0.587ue5fe1,而傳統(tǒng)窯爐該比值在3～4。由表1可知,采用全耐火纖維車襯節(jié)能效果顯著。筆者建議:根據(jù)工藝需要,長期承受燒成溫度1220℃、同時考慮到車襯的熱震穩(wěn)定性要求,車襯應(yīng)選用莫來石質(zhì)纖維氈,而采用該耐火纖維投資太大(單價:14萬元/噸),根據(jù)車襯溫度分布情況分析,車襯表面可采用50mm莫來石質(zhì)纖維氈,下部為200mm硅酸鋁纖維氈(單價:0.6萬元/噸。)2速度衡定、平穩(wěn)、熱控、熱容量較好,確保了合理的生產(chǎn)條件,確保了產(chǎn)品不排放量不高,符合體制空間、運輸制度及熱壓制度的要求,確保能源型原料的規(guī)范布置,符合環(huán)保要求美國SD窯爐,推車機為液壓雙缸連續(xù)頂車,推車機雙杠交替工作,窯車在窯內(nèi)連續(xù)運行,速度衡定、平穩(wěn),避免了單杠頂車制品在窯內(nèi)短時間滯留,窯內(nèi)瞬間溫度及壓力場發(fā)生波動及產(chǎn)品倒垛等弊病,熱工制度穩(wěn)定,自控方便,同時為窯具簡潔布置提供條件,進一步節(jié)約能源。該運行方式為國內(nèi)陶瓷生產(chǎn)廠家開辟了先河,紛紛仿效,為窯爐節(jié)能起到間接保障。3莫來石—窯具布置方式新穎窯車尺寸:長×寬=1.27×2.95(m)每輛窯車有12根圓(中空)立柱作為支撐,立柱上有帽,帽頂有槽,上面搭有重結(jié)晶SiC橫梁(共有8根),橫梁采用空心截面,根據(jù)制品需要,橫梁上搭有莫來石—堇青石薄墊板及專用墊板。窯具與制品重量比為0.635ue5fe1,而傳統(tǒng)窯爐該比值為2～3.5,窯具重量的減少,降低了蓄熱,節(jié)約了能源。由于推車機連續(xù)均勻頂進,保證了上述窯具簡潔布局,而傳統(tǒng)窯爐產(chǎn)品的間斷不平穩(wěn)運行,窯具布置復(fù)雜以避免制品倒垛。窯具與產(chǎn)品質(zhì)量比的減少是窯爐節(jié)能的關(guān)鍵所在,筆者認為美國SD窯爐之所以節(jié)能,該項措施是主導(dǎo)因素,應(yīng)積極采納推廣。4火材料管熱窯內(nèi)溫度的提高減少預(yù)熱帶截面上下溫差是實現(xiàn)快速燒成的關(guān)鍵。美國SD窯爐在預(yù)熱帶頂部分布有13組排管式攪動氣幕,每組為4個耐火材料管,按窯斷面均勻分布,每個瓷管上設(shè)有扇形狹縫,開口方向與制品運行方向相反,高壓自然風(fēng)由狹縫打入窯內(nèi),一方面解決了預(yù)熱帶上部溫度高的問題,同時高速氣流攪動窯內(nèi)熱介質(zhì),進一步均化了窯內(nèi)溫度。使預(yù)熱帶溫差為30℃(國內(nèi)窯爐在50℃以上),可大幅度縮短燒成周期,節(jié)約能源。該形式為美國SD窯爐節(jié)能的又一主導(dǎo)措施。5車襯與車襯的結(jié)合由于窯車車襯采用全纖維結(jié)構(gòu),車襯與窯墻曲封之間為緊密結(jié)合,幾乎無縫隙,而車襯之間為纖維相接,結(jié)合嚴密,窯車車襯形成一封閉屏障,阻礙窯內(nèi)熱介質(zhì)向車下溢出及車下冷空氣的進入,減小了窯內(nèi)上下溫差及熱損耗。6熱反應(yīng)時間對可以提高產(chǎn)品質(zhì)量的影響窯爐斷面寬,采用小流量多數(shù)目高速燒嘴布置于預(yù)熱帶、燒成帶,在窯兩側(cè)上下交錯設(shè)置,高速熱介質(zhì)在窯內(nèi)橫、縱向形成氣流環(huán),使制品均勻預(yù)熱、升溫及進行理化反應(yīng)。可縮短生產(chǎn)周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量,燒成合格率達99%以上,節(jié)約了能耗。該窯爐共設(shè)有38只燒嘴,預(yù)熱帶10只,燒成帶28只。7窯墻厚度、表面溫度窯爐全部采用保溫隔熱材料砌筑,窯體內(nèi)襯選用輕質(zhì)莫來石質(zhì)、輕質(zhì)堇青石質(zhì)砌體,窯墻、窯頂厚度根據(jù)工藝要求適當調(diào)整,外部選用耐火纖維保溫,窯墻厚550mm,燒成帶窯墻壁表面溫度小于50℃,窯頂小于90℃。窯體單位產(chǎn)品熱損耗僅為傳統(tǒng)窯爐的三分之一。8鍋爐能耗及燃料窯爐采用平吊頂形式,扁平寬斷面,窯內(nèi)寬2.9m,有效高度0.76m,產(chǎn)品單層碼放。該種結(jié)構(gòu)減小了窯爐內(nèi)的幾何壓頭,截面溫差小,同時單窯產(chǎn)量大,進而節(jié)能。另外,窯爐的熱工制度及機械運傳皆采用自動控制,為窯爐進一步節(jié)能提供了保障。經(jīng)測算,美國SD窯爐熱效率大于40%,單位產(chǎn)品燒成能耗為4541～5024kJ/kg瓷,為目前國內(nèi)引進衛(wèi)生陶瓷隧道窯最好水平。該窯爐產(chǎn)品能耗按5024kJ/kg瓷,而傳統(tǒng)窯爐產(chǎn)品能耗按9000kJ/kg瓷;窯爐年產(chǎn)量為50萬件;單位產(chǎn)品13kg;燃料為城市煤氣,低熱值為4000×4.1