目前,鑒于整個世界性的能源緊張形勢,國家已經(jīng)指定了多項節(jié)能減排法規(guī)。因此,陶瓷企業(yè)節(jié)能降耗的任務(wù)勢在必行。據(jù)有關(guān)資料介紹,目前我國建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的燃料消耗,大約占總生產(chǎn)成本的30%~40%。如何采取措施,降低生產(chǎn)中的能源消耗、提高產(chǎn)品市場的競爭力已成為急待解決的問題。間歇式梭式窯爐,由于結(jié)構(gòu)簡單、建造費(fèi)用低、窯內(nèi)溫差小及節(jié)能效率高等特點(diǎn),正在成為國內(nèi)外中小型陶瓷企業(yè)的首選爐型,得到大規(guī)模普采用,F(xiàn)在許多建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)使用了先進(jìn)的梭式窯窯爐,進(jìn)行產(chǎn)品燒成。現(xiàn)就梭式窯窯爐的結(jié)構(gòu)、以及裝燒操作方法等幾個方面,淺談一些節(jié)能的措施與方案。
1.良好的窯爐結(jié)構(gòu)
陶瓷燒成使用的窯爐,它的結(jié)構(gòu)是否合理,不但直接涉及到燃料消耗,而且同產(chǎn)品的質(zhì)量有密切關(guān)系。一座內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理的梭式型窯爐,如果能夠?qū)崿F(xiàn)氣流順暢循環(huán),窯內(nèi)壓力適當(dāng),將大大延長窯爐的壽命。現(xiàn)在,陶建筑衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)所用的窯爐,它的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn),顯示出更加合理化的特點(diǎn)。如新型的節(jié)能型梭式窯爐,視窯爐容積大小,在窯內(nèi)同一水平面交錯布設(shè)四條或六條噴射式高速火道,用液化石油氣作燃料的梭式窯,其燃燒室已由窯的墻外移到墻內(nèi)制品旁,改變了燃燒窯的結(jié)構(gòu),有利于高速噴射下火焰直接進(jìn)入窯內(nèi),打破傳統(tǒng)陶瓷窯爐以自然流動為主的工作狀態(tài),利用壓力造成高速氣流的引射作用,使氣流再循環(huán),形成率流,強(qiáng)化煙氣對流傳熱過程,使窯內(nèi)溫度均勻上升,使制品出現(xiàn)快速、均勻的加熱,大大地節(jié)約了燃料,取得明顯的節(jié)能效果。
其次,選擇窯爐時,窯爐的結(jié)構(gòu)要有合理的尺寸。因?yàn)楦G爐的尺寸大,單位產(chǎn)品占有的散熱面積小、熱耗小。如果窯爐的尺寸過大,窯內(nèi)溫度不易均勻,燒成時間長,熱耗增大。再者,若產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝燒方法不變窯的長、寬、高比例不同的同樣容積窯爐,其燒成時間和燃料消耗大不相同。依據(jù)實(shí)際測算,若梭式窯的高度增高50mm,則上下溫差加大30℃、燒成時間增加并小時,燃料消耗每窯次增加5-8%。反之,同樣容積,若窯的長、寬增加,高度降低,燒成效果不會出現(xiàn)上述的情況。所以,在進(jìn)行窯爐設(shè)計時,在不影響燒成產(chǎn)品品種、生產(chǎn)規(guī)格等條件下,窯的長、寬尺寸可適當(dāng)增加,其高度應(yīng)偏低為宜。這樣既可減少窯內(nèi)上下溫差,又能縮短燒成時間,達(dá)到節(jié)約燃料的目的。
2.提高窯爐的密封性
眾所周知。建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐的密封性能好壞,直接影響燃料消耗的大小。窯爐砌筑時用輕質(zhì)泡沫隔熱磚和硅酸鋁耐火纖維氈的蓄熱量僅為耐火磚的10%左右。采用上述隔熱保溫材料砌筑窯墻、窯頂,窯的保溫性能好,高溫階段外表鐵板燃燒室處,經(jīng)WREA-890M表面溫度計實(shí)測,溫度僅50~80℃,可使燃料消耗減少10~15%。而采用了輕質(zhì)泡沫隔熱磚和硅酸鋁耐火纖維氈砌筑的梭式窯爐,雖然說一次性的工程費(fèi)用較多,但由于顯著的節(jié)能效果,在投產(chǎn)之后幾個月內(nèi),即可收回建造時的成本費(fèi)用。
陶瓷梭式窯的窯車與窯體密封為曲折封閉和砂封結(jié)構(gòu),窯車的接頭、周邊、窯內(nèi)的周邊與窯體接觸處,用30mm厚硅酸鋁耐火纖維氈粘貼,有效阻止了窯內(nèi)煙氣升溫與冷空氣滲入,增加窯的密封性能,縮小窯爐的上下溫差,減少熱損失,縮短高火保溫時間,促進(jìn)燃料消耗的減低力度。
3.推廣低溫?zé)?/p>
建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度,因?yàn)榕饔耘浞健⑸a(chǎn)工藝、窯爐結(jié)構(gòu)、燒成制度等沿用舊的傳統(tǒng)習(xí)慣,長期以來燒成溫度一直在1200—1250℃以上,F(xiàn)在完全可以通過使用低溫?zé)傻奶沾稍辖档统山ㄖl(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度。一切依據(jù)理論計算,陶瓷制品在高溫中燒成時,溫度每升高100℃時,就必須增加10~15%的燃料消耗。而且,由于高溫?zé),也會?yán)重影響窯爐的壽命與使用的窯具的次數(shù)。
4.制定合理操作方案
建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的燒成,應(yīng)該根據(jù)坯、釉的特性、窯爐結(jié)構(gòu)、燃料種類等制定合理的燒成制度與操作方案。在燒成時,應(yīng)注意掌握好氧化焰、還原焰、中性焰三個燒成階段。因各種不同火焰要求,溫度氣氛不一,燃料用量不同。若過早燒還原焰或燃料用量過大,不僅會造成產(chǎn)品煙薰等缺陷,而且造成不必要的燃料浪費(fèi)。因此,在實(shí)施產(chǎn)品燒成的操作方面,應(yīng)根據(jù)窯爐結(jié)構(gòu)、窯內(nèi)溫差情況以及制品的大小、厚薄、干濕、燒結(jié)溫度范圍的要求、高火保溫時間等因素,決定各階段的燃料用量,具體操作應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
(1)在點(diǎn)火~1050℃的階段,應(yīng)為氧化階段,升溫速度應(yīng)該以210℃/小時為宜。在此階段的燃料用量由小到大,控制全氧化燒成,從觀火孔觀察不應(yīng)有一氧化碳,窯內(nèi)火焰應(yīng)該呈現(xiàn)完全清亮狀態(tài),升溫時間4.5~5小時。
(2)在1050℃~1360℃階段,應(yīng)為還原焰階段。這時,燃料的用量控制在現(xiàn)火孔觀察有250~300mm長火焰(液化石油氣窯火焰稍短),說明窯內(nèi)還原氣氛足夠。在窯頂溫度達(dá)到1250℃以上時,可轉(zhuǎn)為高火保溫。高火保溫時,采用較高溫度下(即燒結(jié)范圍上限)短時間燒成,可以節(jié)約燃料。一般還原時間2~2.5小時,高火保溫時間半小時,即可達(dá)到燒成產(chǎn)品的要求。
5.實(shí)現(xiàn)快速燒成
目前,在實(shí)現(xiàn)快速燒成時,必須需要解決兩個方面的問題。第一,應(yīng)該研制出適應(yīng)快速燒成的陶瓷坯、釉配方,以保證在短時間內(nèi)坯、釉物化反應(yīng)完全;第二,采用結(jié)構(gòu)合理、上下溫差小的梭式窯燒成,以保證熱量迅速傳遞,制品均勻受熱與冷卻,可以避免在燒成過程產(chǎn)生廢次品。梭式窯爐由于坯體燒成過程是在同一空間的不同時間進(jìn)行,其燒成制度隨時間的變化而變化。了解陶瓷制品燒成過程的物化變化,結(jié)合窯內(nèi)溫度均勻、溫差不大于5℃等窯爐情況,掌握好三個燒成階段,才能實(shí)現(xiàn)快燒。比如,要求坯體入窯水分<3%,在500℃以前提高氣體流速,加強(qiáng)窯內(nèi)通風(fēng),有利于結(jié)晶水的排除、分解,縮短燒成時間。高火保溫后,可以強(qiáng)化冷卻。升溫和冷卻速度直接影響燒成周期,燒成周期的縮短不僅能提高窯爐的生產(chǎn)率,而且能節(jié)省燃料,從而達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的。
6.推廣無匣燒成
過去,燒成建筑衛(wèi)生搪瓷產(chǎn)品,許多企業(yè)采用了匣缽裝燒制品的方法,由于匣缽本身的重量比制品還要大上數(shù)倍,而且其導(dǎo)熱性不良,傳熱速度緩慢,吸熱和散熱大。匣體的存在不但占去裝窯空間,而且使火焰不能把熱量直接輻射給制品,增大了燃料消耗,延長燒成時間。目前,建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的燒成,一般均已取消了匣體,而采用了無匣裝燒、明焰裸燒的方法。根據(jù)有關(guān)測試,無匣裝燒比有匣裝燒需燒成時間可以縮短一小時,而且每窯次燃料消耗量節(jié)省15%左右,F(xiàn)在,旁邊采用的碳化硅棚板具有良好的熱傳導(dǎo)性,已經(jīng)成為建筑衛(wèi)生陶瓷燒成用梭式窯的最理想的窯具。
另外,應(yīng)該研究產(chǎn)品燒成時的裝窯密度問題。產(chǎn)品裝得過于密時,可以減少單位熱耗,但裝窯太密時,會直接導(dǎo)致窯內(nèi)氣流阻力大,不利于通風(fēng),窯內(nèi)溫度不均勻。坯體與坯體空隙最小距離應(yīng)控制在5mm左右。裝坯時以棚板支柱結(jié)構(gòu)明焰裸燒,每塊棚板由三根支柱支撐。上下棚板保持平、直、穩(wěn),均勻排列,每層的制品盡量做到高度基本一致,形狀大小不一。全車裝坯,應(yīng)以最矮小的坯體裝在中間位置;坯體高,用立柱長的放在最下部或最上部,這樣,有利于保持坯體在高溫氣流下獲得熱量平衡,從而縮短燒成時間,減少燃料消耗;還有,放在棚板上的產(chǎn)品坯體,在裝坯時適當(dāng)碼密,防止氣流過快被煙囪抽走,以提高熱的利用率。
7.加強(qiáng)余熱回收利用
在陶瓷燒成時,加強(qiáng)余熱回收利用、降低離窯煙氣溫度、減少漏氣、減少離窯煙氣的空氣過剩系數(shù),是節(jié)能工作的一項重要措施。在防止急冷造成制品炸裂的條件下,可在窯頂拱磚面上埋設(shè)1.5英寸直徑鍍鋅管,抽出熱風(fēng),用于干燥坯體或預(yù)熱助燃空氣。另外,溫度降至150~200℃時,在制品不出現(xiàn)冷驚的前提下,打開窯門,緩慢分二三次將成品推出窯體至窯外軌道上,再將已裝好坯體的窯車推進(jìn)窯內(nèi),窯門與窯墻用手輪緊固之。半小時后,才點(diǎn)火燒窯,這樣,可使坯體干透,前期升溫速度可適當(dāng)加快,利用了余熱,縮短燒成時間,節(jié)約燃耗。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),如果制品、裝碼方法不變的情況下,熱窯比冷窯,每窯次可節(jié)約10~15%燃料費(fèi)用,是毫無疑問的。
總之,建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品燒成使用的梭式窯,是近年來大力推廣的一種新型間歇式窯爐。它的優(yōu)點(diǎn)是資金投資小,周轉(zhuǎn)快,操作掌握靈活、方便,大大改善了操作者的勞動條件。又適合多品種、小批量的生產(chǎn)方式。因此,目前已經(jīng)成為國內(nèi)外許多中、小型建筑衛(wèi)生陶瓷燒成廠很受歡迎的窯爐設(shè)備。梭式窯的節(jié)能措施需要多方面、綜合性地考慮,至于采用那種措施最佳,則應(yīng)明確各個陶瓷企業(yè)的使用條件和要求,還要盡量與其它措施相互配合,以期達(dá)到節(jié)能的效果。