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陶瓷窑炉节能技术措施浅析

发布日期:2017-03-21    浏览次数:206

    现代建筑卫生陶瓷行业使用的窑炉,具有许多先进、有效的技术特点。其措施主要表现在:1.洁净高热效能源提升了烧成效率;2.采用了全自动化控制高速喷嘴;3.大量采用轻质隔热耐材;4、普遍流行低温快烧方式等四个方面。

    1. 洁净能源提升了烧成热效

    目前,建筑卫生陶瓷产品的烧成,清洁高热效能源已成为陶瓷烧成燃料的主流。纵观国内外陶瓷烧成史,适宜于陶瓷烧成的能源种类很多,曾经有固体燃料、液体燃料及气体燃料等。它们有木柴、煤炭、重油、轻质油、电力、天然气、液化石油气等等。随着历史前进,烧成技术不断提高,有的能源地位上升,有的则被淘汰出局。例如,用于传统陶瓷制品烧成的木柴与煤炭等固体燃料,由于热效低及对环境污染严重等原因,在建筑卫生陶瓷生产方面已经基本完成了其历史使命。重油与液化石油气热值高,便于低温快速烧成,尤其是液化石油气在新兴建筑卫生陶瓷行业成为最受青睐的能源种类。由于液化石油气热值高,燃气内杂质含量少,且容易快速升温与降温,非常方便于陶瓷的低温快烧工艺。

    明焰裸烧方法是近10几年来建筑卫生陶瓷烧成最引人注目的成果。其特点就是采用了清洁能源。明焰裸烧方法作为最先进的烧成方法在窑温的均匀性、窑容积、生产强度和单位耗能方面均表现出最佳效果,成为现代建筑卫生陶瓷烧成的首选窑型,因此能在很短的时间内推广普及。明焰裸烧方式窑温均匀性高,这是由于此种烧成方式的产品垛阻力小、窑内压力降低、预热带负压低,因此漏入冷空气少。因而取得了很好节能效果。产品实物质量也大大提高。采用明焰裸烧烧成方式时,窑容积生产强度最高,由于产品不需要装入匣钵内,避免了间接传热造成的浪费性热消耗。又由于产品是直接裸露于焰气中,非常利于快速传热烧成。由于窑温均匀,传热迅速,窑具与产品重量比小,明焰裸烧的烧成时间大大低于明焰装匣烧方法。明焰裸烧由于不使用匣钵,增加了产品的装载密度。

    2.采用了全自动化控制高速喷嘴

    清洁能源的使用,有利于等温高效均匀燃烧喷嘴的革新与推广,其中的利好是极大地降低了能源消耗。新型全自动化控制高速喷嘴由于强力的喷燃系统,可以降低窑内温差,迅速提高窑温,实现快速等温烧成效率。因此,陶瓷窑炉的节能今后将取决于新型全自动化控制高速喷嘴的不断改进。传统的窑炉如隔焰露烧窑由于其加热方式仅为固体间产品柱的辐射传热,而不能形成剧烈的热搅动与热循环,因此降低了烧成热效。此外,其窑内的窑温均匀性也很差,窑温均匀性低直接导致产品烧成温度不一及废品率增加。 采用了全自动化控制高速喷嘴之后, 由于烧嘴的喷射作用,窑炉内的气流强烈循环、热焰剧烈扰动,对于均匀和平衡窑内温度非常有利。现在许多新型窑炉在预热带都设置了高速调温喷嘴,更加有利于直接减少窑内预热带上下的温差,很早即开始保证窑内的低温差烧成。极大地提升了烧成的节能效果。

    3.采用轻质隔热保温材料

    轻质隔热窑炉的先进性表现在按照模数设计成轻型装配式外型,然后再以耐高温轻质隔热耐火材料进行严密的砌筑。窑炉的内衬采用了耐高温的陶瓷毡,外加陶瓷棉或其他隔热保温板,总厚度为450毫米。内衬为轻质高铝砖,中间及其外侧也都采用了陶瓷棉,总厚度达到600毫米。窑墙的外表为金属板,这种设计与制作保证了窑炉的耐高温实用性与节能性。由于陶瓷纤维热稳定性好,在高温烧成中不变形、不熔融,又由于其导热率低、蓄热少、密度小、重量轻,因此具有明显的节能效果。

    轻质隔热窑炉的窑顶采用Z型纤维预制块组合吊挂,减轻了窑体重量,增加了保温隔热效果。在设置喷嘴和急冷风部位的窑顶加设有金属换热器(占窑顶面积的65%以上),用以预热助燃空气及急冷风。窑墙则采用浇注捣打成型的U型耐火材料砌块(高铝、粘土质),砌块内填充有耐火纤维棉,外面采用耐火材料纤维毡或硅钙板,U型砌块与外部钢架相连接,这种结构比较稳定,热稳定性好且节能效果高。据计算,当窑内壁温度达到1250℃时,窑外壁温度仅为50℃左右,说明窑体的密封性极好。窑车上的耐火材料也全部采用了耐火纤维材料,这同样降低了热能的无谓消耗。

    澳大利亚通用公司(简称澳通公司)的纤维吊顶节能窑炉,具有窑体宽、装载能力大、烧成周期短等特点。该窑炉的有效宽度达到2.65米,由于烧成批量大且烧成效率高,满负荷烧成时可以使窑炉的总体能耗大为减少。目前,此类窑炉在我国经过引进与吸收消化,已成为国内许多地方的主要窑型之一。

    4.普遍推行了低温快烧技术措施

    目前,建筑卫生陶瓷产品越来越多采用了低温快烧技术。近10年来。陶瓷釉面砖的烧成温度从1180℃~1200℃降低到现在的1050℃~1100℃左右。卫生瓷烧成温度已经从过去的1300℃降低到了现在的1150℃~1200℃左右。根据陶瓷热工学计算原理,越是高温烧成时,能源消耗越多。据此,从1200℃烧成到1300℃时,耗费的能源大约是产品烧成总能耗的约40%左右。这样看来,节能效果就非常明显。低温快烧方法除了节能外,还可以缩短生产周期,节约人力物力。

    推行低温快烧技术,除了对窑炉有特别技术要求外,还必须研制与开发出更好的适宜于低温快烧的陶瓷原料。目前,此类原料有硅灰石原料、珍珠岩原料、透辉石原料、叶蜡石原料等。国外为了降低烧成温度与降低产品的成本,则大量使用了含铁量较多的红土原料、紫砂原料等,也有使用工业废料制作瓷砖坯体的。此类原料生产的产品经过优质釉色覆盖后,仍然有不菲的卖价。在利用劣质原料生产优质瓷砖方面,恕我直言,我国许多陶企做的还远远不够。

    科技进步在推动着建筑卫生陶瓷工业的发展,产品烧成节能工作越来越重要。这就需要继续提升新型窑炉设计水平,积极研制开发新型高效节能耐火材料,不断推广低温快烧技术等方面的工作,使陶企的节能技术不断登上新台阶。

    3.采用轻质隔热保温材料

    轻质隔热窑炉的先进性表现在按照模数设计成轻型装配式外型,然后再以耐高温轻质隔热耐火材料进行严密的砌筑。窑炉的内衬采用了耐高温的陶瓷毡,外加陶瓷棉或其他隔热保温板,总厚度为450毫米。内衬为轻质高铝砖,中间及其外侧也都采用了陶瓷棉,总厚度达到600毫米。窑墙的外表为金属板,这种设计与制作保证了窑炉的耐高温实用性与节能性。由于陶瓷纤维热稳定性好,在高温烧成中不变形、不熔融,又由于其导热率低、蓄热少、密度小、重量轻,因此具有明显的节能效果。

    轻质隔热窑炉的窑顶采用Z型纤维预制块组合吊挂,减轻了窑体重量,增加了保温隔热效果。在设置喷嘴和急冷风部位的窑顶加设有金属换热器(占窑顶面积的65%以上),用以预热助燃空气及急冷风。窑墙则采用浇注捣打成型的U型耐火材料砌块(高铝、粘土质),砌块内填充有耐火纤维棉,外面采用耐火材料纤维毡或硅钙板,U型砌块与外部钢架相连接,这种结构比较稳定,热稳定性好且节能效果高。据计算,当窑内壁温度达到1250℃时,窑外壁温度仅为50℃左右,说明窑体的密封性极好。窑车上的耐火材料也全部采用了耐火纤维材料,这同样降低了热能的无谓消耗。

    澳大利亚通用公司(简称澳通公司)的纤维吊顶节能窑炉,具有窑体宽、装载能力大、烧成周期短等特点。该窑炉的有效宽度达到2.65米,由于烧成批量大且烧成效率高,满负荷烧成时可以使窑炉的总体能耗大为减少。目前,此类窑炉在我国经过引进与吸收消化,已成为国内许多地方的主要窑型之一。

    4.普遍推行了低温快烧技术措施

    目前,建筑卫生陶瓷产品越来越多采用了低温快烧技术。近10年来。陶瓷釉面砖的烧成温度从1180℃~1200℃降低到现在的1050℃~1100℃左右。卫生瓷烧成温度已经从过去的1300℃降低到了现在的1150℃~1200℃左右。根据陶瓷热工学计算原理,越是高温烧成时,能源消耗越多。据此,从1200℃烧成到1300℃时,耗费的能源大约是产品烧成总能耗的约40%左右。这样看来,节能效果就非常明显。低温快烧方法除了节能外,还可以缩短生产周期,节约人力物力。

    推行低温快烧技术,除了对窑炉有特别技术要求外,还必须研制与开发出更好的适宜于低温快烧的陶瓷原料。目前,此类原料有硅灰石原料、珍珠岩原料、透辉石原料、叶蜡石原料等。国外为了降低烧成温度与降低产品的成本,则大量使用了含铁量较多的红土原料、紫砂原料等,也有使用工业废料制作瓷砖坯体的。此类原料生产的产品经过优质釉色覆盖后,仍然有不菲的卖价。在利用劣质原料生产优质瓷砖方面,恕我直言,我国许多陶企做的还远远不够。

     科技进步在推动着建筑卫生陶瓷工业的发展,产品烧成节能工作越来越重要。这就需要继续提升新型窑炉设计水平,积极研制开发新型高效节能耐火材料,不断推广低温快烧技术等方面的工作,使陶企的节能技术不断登上新台阶。

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