節(jié)能型耐火材料隧道窯的設(shè)計(jì)與操作
瀏覽次數(shù)：1315 發(fā)布日期：2017年3月18日
耐火材料行業(yè)的節(jié)能對(duì)我們能源總消耗的降低，企業(yè)的利潤(rùn)保證，空氣質(zhì)量的提高有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各種耐火材料產(chǎn)品的能源（燃料、電、水等）消耗中，燃料所占的比重高達(dá)70~80%，耐火材料節(jié)能工作的重點(diǎn)，應(yīng)是降低燃料的消耗。重點(diǎn)從設(shè)計(jì)與操作兩方面探討我國(guó)耐火材料隧道窯的節(jié)能。
隧道窯的設(shè)計(jì)
1、測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)
合理的測(cè)量方案是很有必要的。這包含合理的測(cè)量溫度計(jì)間距及位置、必要的壓力測(cè)量?jī)x器、合適位置的光學(xué)測(cè)量預(yù)留孔。其中的零壓位壓力表比燒成帶未段的窯內(nèi)壓力表更高重要。適當(dāng)增加燒成帶側(cè)墻測(cè)溫對(duì)溫度控制帶來(lái)方便。
對(duì)于耐火材料生產(chǎn)過(guò)程的操作人員來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的溫度測(cè)量顯得沒(méi)有必要，我們只需找出磚垛實(shí)際溫度與儀表系統(tǒng)顯示的溫度的差距規(guī)律即可，而實(shí)際上大部分溫度控制人員都是這樣控制的。作為工藝制定人員，一定要知道這個(gè)差距并制定合適于儀表顯示的溫度曲線，因?yàn)樽鳛榘牍ぐ朕r(nóng)的隧道窯溫度控制工人來(lái)說(shuō)，他們更習(xí)慣于儀表顯示系統(tǒng)。而光學(xué)測(cè)溫系統(tǒng)作為一種補(bǔ)充手段，間隔地或出現(xiàn)異常情況時(shí)是必要的。
2、隧道窯拱頂?shù)脑O(shè)計(jì)
中低溫隧道窯拱頂部分盡量設(shè)計(jì)成平拱，高溫隧道窯難以設(shè)計(jì)成平拱的盡量要接近于平拱，并且拱頂內(nèi)斷面盡量保持一致。我國(guó)耐火材料隧道窯常見(jiàn)的拱頂結(jié)構(gòu)為單心拱或三心拱，這種設(shè)計(jì)窯爐上部的空間利用率很低，并且由于上部空間過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)上下溫差大、溫度難以控制、產(chǎn)品能耗大。現(xiàn)在有部分中高溫隧道窯的設(shè)計(jì)采用了平拱頂，而另一種有意義的方式是多心拱模式。圖1與圖2為三心拱與多心拱拱頂結(jié)構(gòu)。
這種多心拱拱頂結(jié)構(gòu)經(jīng)實(shí)踐證明是一種提高隧道窯產(chǎn)量、降低噸磚能耗的一種有效方式。此種結(jié)構(gòu)在鄭州新密的一家耐火材料企業(yè)110米隧道窯生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)品合格率（高鋁磚制品全年平均98%）及降低能耗（高鋁磚制品全年平均140kg標(biāo)準(zhǔn)煤）提供了重要保證。
3、風(fēng)機(jī)及助燃風(fēng)的設(shè)計(jì)
常見(jiàn)隧道窯中，一般有十幾個(gè)見(jiàn)機(jī)（含備用風(fēng)機(jī)），種類有排煙風(fēng)機(jī)，氣幕風(fēng)機(jī)、攪拌風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、車(chē)下風(fēng)機(jī)及干燥洞排潮風(fēng)機(jī)等。隧道窯的調(diào)整是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，每一個(gè)風(fēng)機(jī)、燒嘴、燃料質(zhì)量及壓力、進(jìn)出車(chē)、裝車(chē)方式等每一個(gè)部分及環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)隧道窯產(chǎn)生影響。每增加一個(gè)影響因素，總的影響組合將呈指數(shù)形式增加。所以，如果確實(shí)沒(méi)有必要，盡量減少風(fēng)機(jī)數(shù)量等的影響因素個(gè)數(shù)。
部分產(chǎn)品隧道窯的急冷風(fēng)機(jī)如直接結(jié)合鎂質(zhì)產(chǎn)品，其急冷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)是不應(yīng)該的。有的設(shè)計(jì)單位從節(jié)能方面考慮設(shè)計(jì)了此類風(fēng)機(jī)，但它會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生致命的影響，因?yàn)槿珂V質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量本質(zhì)來(lái)說(shuō)不是燒出來(lái)的，而是冷卻出來(lái)的，在高燒成溫度到1450℃這區(qū)間，是直接結(jié)合率形成的關(guān)鍵區(qū)域。節(jié)能的前提是保證優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，不能單方強(qiáng)調(diào)節(jié)能而忽視對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
助燃風(fēng)機(jī)位置及管道的選擇是隧道窯節(jié)能的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。助燃風(fēng)空氣帶進(jìn)的熱量約占隧道窯熱收入部分的10%，助燃風(fēng)每提高100℃，可以節(jié)省燃料消耗約5%。常規(guī)的耐熱風(fēng)機(jī)可以承受500℃的高溫正常使用，所以助燃風(fēng)風(fēng)溫設(shè)計(jì)成400～450℃是比較合適的，而目前大部分隧道窯設(shè)計(jì)中都難以達(dá)到。
助燃風(fēng)的另一種設(shè)計(jì)是通過(guò)燒成帶內(nèi)墻通道進(jìn)行預(yù)熱，據(jù)報(bào)道這種方式的設(shè)計(jì)能將風(fēng)濕提高到1000℃，不過(guò)這種方式對(duì)燒成帶窯墻結(jié)構(gòu)有較高的要求。目前還有一種提高助燃風(fēng)的設(shè)計(jì)是將同一對(duì)燒嘴設(shè)計(jì)成交換燃燒的方式；同一時(shí)間只用其中一個(gè)燒嘴，另一個(gè)燒嘴作為排煙通道，高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)時(shí)對(duì)蓄熱材料進(jìn)行加熱，一段時(shí)間交換燃燒燒嘴后，經(jīng)加熱的蓄熱材料可以對(duì)通過(guò)的風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。
風(fēng)機(jī)裝變頻器是很有必要的。變頻器的節(jié)能公式如公式1：公式1:E%＝{1－(H/50)3}×95%(E%為變頻器節(jié)省電量的百分比；H為正常使用時(shí)的變頻數(shù)值)根據(jù)上面公式，可以說(shuō)只要風(fēng)機(jī)不是全開(kāi)狀態(tài)，加裝變頻器就有重大的節(jié)電意義。
隧道窯的操作
操作水平是隧道窯節(jié)能的實(shí)現(xiàn)手段，而作為此工段的管理者，要求的綜合能力水平應(yīng)是相當(dāng)高的，它要求對(duì)熱工知識(shí)、窯爐結(jié)構(gòu)、氣體動(dòng)力學(xué)、不同產(chǎn)品的工藝過(guò)程要求、管理水平等綜合知識(shí)與能力有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)。而國(guó)內(nèi)目前的專業(yè)畢業(yè)學(xué)生中愿意從事此工作的很少，普通工人又沒(méi)有這種綜合能力，這是我國(guó)隧道窯綜合能耗較高的一個(gè)制約因素。
1、溫度制度
溫度制度包括高燒成溫度及保溫時(shí)間，合理的冷卻制度。高溫度及溫度點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)于耐火材料生產(chǎn)者基本都知道，而次高溫點(diǎn)往往被忽視。高溫點(diǎn)個(gè)數(shù)及合理的次高溫點(diǎn)分布是保證溫度穩(wěn)定及推車(chē)速度的重要節(jié)點(diǎn)。
控制好空氣過(guò)剩系數(shù)，盡量用較小的過(guò)剩系數(shù)維持正常的生產(chǎn)。廢氣特別是如發(fā)生爐煤氣中氮?dú)夂投趸嫉葻o(wú)效組分氣體占近60%，有效可燃?xì)怏w約占40%左右,這些廢氣會(huì)帶走大量的熱，約占39.65%。
2、壓力制度
壓力制度控制中重要的是零壓位的穩(wěn)定，這是窯內(nèi)正、負(fù)壓力區(qū)域的分界點(diǎn)。理想的燒成帶要維持微正壓，具體數(shù)值根據(jù)不同隧道窯的設(shè)計(jì)有所不同。當(dāng)調(diào)試到合理的正、負(fù)壓力大小后，盡量維持不變。而當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)需要加快進(jìn)車(chē)速度進(jìn)行大抽力操作時(shí)，需要同時(shí)調(diào)整排煙風(fēng)機(jī)與冷卻風(fēng)機(jī)并保持零壓位不變。
在燒成帶之后基本上都有抽熱風(fēng)到干燥處的風(fēng)機(jī)，此風(fēng)機(jī)要開(kāi)啟到合理程度。此處是隧道窯的弱壓區(qū)，若抽力過(guò)大溫度很容易出現(xiàn)前低后高，這種情況在生產(chǎn)硅磚時(shí)是很?chē)?yán)重的問(wèn)題。
3、裝車(chē)及進(jìn)出車(chē)制度
“三分裝，七分燒”是耐火材料工作者對(duì)裝磚要求的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們?cè)趯?shí)際裝磚過(guò)程中要做到實(shí)處，通過(guò)合理的磚縫、火道來(lái)調(diào)氣流與熱量的分布。
穩(wěn)定的進(jìn)車(chē)速度，進(jìn)出車(chē)速度是保證窯內(nèi)溫度穩(wěn)定的重要手段。特別是出車(chē)時(shí)當(dāng)后窯門(mén)提起，由于冷卻風(fēng)機(jī)是向窯內(nèi)鼓風(fēng)的正壓風(fēng)機(jī)，當(dāng)出車(chē)時(shí)，風(fēng)機(jī)壓力難以正常維持到燒成帶，這時(shí)很可能出現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象。
冷卻風(fēng)機(jī)有三大功能：維持整個(gè)隧道窯的正壓，對(duì)燒成制品的逐步冷卻及提供二次風(fēng)（有的叫三次風(fēng)）。提供部分氧氣這個(gè)能力很察明被忽視，而正是這一點(diǎn)對(duì)燒成帶與預(yù)熱帶交接部位溫度影響巨大。具體操作過(guò)程中要到出車(chē)迅速，窯尾不留空車(chē)位。
4、前后車(chē)間有效的配合
隧道窯能耗的高低是耐火材料生產(chǎn)企業(yè)綜合管理水平的一個(gè)集中反應(yīng)，較低的能耗需要穩(wěn)定充足的半成品供給能力，可以說(shuō)穩(wěn)定是節(jié)能的前提條件。而半成品供給能力是對(duì)成型車(chē)間，原料供應(yīng)車(chē)間及機(jī)械設(shè)備管理水平的考驗(yàn)?，F(xiàn)實(shí)中企業(yè)管理者較多的是重成型，弱燒成。
成品檢選車(chē)間及時(shí)的檢選及過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題反饋，有利于燒成車(chē)間及時(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理，避免更大問(wèn)題的產(chǎn)生。
5、其它方面
溫度控制人員或車(chē)間管理者要適時(shí)繪制整個(gè)隧道窯的溫度曲線及壓力曲線，對(duì)整個(gè)隧道窯的情況及變化趨勢(shì)進(jìn)行了解。隧道窯的能耗水平是設(shè)計(jì)合理性及耐火材料生產(chǎn)企業(yè)管理水平的綜合反應(yīng)，也是企業(yè)利潤(rùn)空間甚至產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。做到低能耗需要管理者及操作人員付出長(zhǎng)期的精心的努力。當(dāng)我們對(duì)隧道窯的設(shè)計(jì)思想、窯爐特性、操作要求及產(chǎn)品的工藝特性都有較好的了解認(rèn)識(shí)后，嚴(yán)格按各崗位的要求操作，是可以達(dá)到低能耗、高產(chǎn)量、優(yōu)質(zhì)量的要求的。
適時(shí)進(jìn)行光學(xué)測(cè)溫并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整是保證合格率的有效手段，個(gè)人認(rèn)為局部溫度短時(shí)間內(nèi)相差不是太大時(shí)沒(méi)有必要進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槊恳卉?chē)的裝車(chē)情況難以保證嚴(yán)格的一致，頻繁的調(diào)整反而對(duì)制品不利。當(dāng)必需調(diào)整時(shí)提倡及時(shí)、微量的調(diào)整，特別是對(duì)見(jiàn)機(jī)需要較大調(diào)整時(shí)，可以分成幾次進(jìn)行，每一次調(diào)整后進(jìn)行觀察，達(dá)到預(yù)期效果穩(wěn)定后再進(jìn)行下一次調(diào)整。做好風(fēng)機(jī)等設(shè)備的保養(yǎng)及衛(wèi)生工作。如冷卻風(fēng)機(jī)是鼓風(fēng)的，風(fēng)網(wǎng)衛(wèi)生要特別注意。筆者曾觀察過(guò)清除很少量冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)垃圾后，對(duì)隧道窯的影響在第七天才較明顯地顯示出來(lái)。
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