節(jié)能型耐火材料隧道窯的設(shè)計與操作
瀏覽次數(shù)：1625 發(fā)布日期：2017年3月18日
耐火材料行業(yè)的節(jié)能對我們能源總消耗的降低，企業(yè)的利潤保證，空氣質(zhì)量的提高有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，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，應(yīng)是降低燃料的消耗。重點從設(shè)計與操作兩方面探討我國耐火材料隧道窯的節(jié)能。
隧道窯的設(shè)計
1、測量儀表的設(shè)計
合理的測量方案是很有必要的。這包含合理的測量溫度計間距及位置、必要的壓力測量儀器、合適位置的光學(xué)測量預(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)墻測溫對溫度控制帶來方便。
對于耐火材料生產(chǎn)過程的操作人員來說，標(biāo)準(zhǔn)的溫度測量顯得沒有必要，我們只需找出磚垛實際溫度與儀表系統(tǒng)顯示的溫度的差距規(guī)律即可，而實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，一定要知道這個差距并制定合適于儀表顯示的溫度曲線，因為作為半工半農(nóng)的隧道窯溫度控制工人來說，他們更習(xí)慣于儀表顯示系統(tǒng)。而光學(xué)測溫系統(tǒng)作為一種補充手段，間隔地或出現(xiàn)異常情況時是必要的。
2、隧道窯拱頂?shù)脑O(shè)計
中低溫隧道窯拱頂部分盡量設(shè)計成平拱，高溫隧道窯難以設(shè)計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。我國耐火材料隧道窯常見的拱頂結(jié)構(gòu)為單心拱或三心拱，這種設(shè)計窯爐上部的空間利用率很低，并且由于上部空間過大，會出現(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)機及助燃風(fēng)的設(shè)計
常見隧道窯中，一般有十幾個見機（含備用風(fēng)機），種類有排煙風(fēng)機，氣幕風(fēng)機、攪拌風(fēng)機、助燃風(fēng)機、急冷風(fēng)機、余熱風(fēng)機、冷卻風(fēng)機、車下風(fēng)機及干燥洞排潮風(fēng)機等。隧道窯的調(diào)整是一個復(fù)雜的過程，每一個風(fēng)機、燒嘴、燃料質(zhì)量及壓力、進出車、裝車方式等每一個部分及環(huán)節(jié)都會對隧道窯產(chǎn)生影響。每增加一個影響因素，總的影響組合將呈指數(shù)形式增加。所以，如果確實沒有必要，盡量減少風(fēng)機數(shù)量等的影響因素個數(shù)。
部分產(chǎn)品隧道窯的急冷風(fēng)機如直接結(jié)合鎂質(zhì)產(chǎn)品，其急冷風(fēng)機的設(shè)計是不應(yīng)該的。有的設(shè)計單位從節(jié)能方面考慮設(shè)計了此類風(fēng)機，但它會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生致命的影響，因為如鎂質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量本質(zhì)來說不是燒出來的，而是冷卻出來的，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，不能單方強調(diào)節(jié)能而忽視對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
助燃風(fēng)機位置及管道的選擇是隧道窯節(jié)能的一個關(guān)鍵點。助燃風(fēng)空氣帶進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)機可以承受500℃的高溫正常使用，所以助燃風(fēng)風(fēng)溫設(shè)計成400～450℃是比較合適的，而目前大部分隧道窯設(shè)計中都難以達(dá)到。
助燃風(fēng)的另一種設(shè)計是通過燒成帶內(nèi)墻通道進行預(yù)熱，據(jù)報道這種方式的設(shè)計能將風(fēng)濕提高到1000℃，不過這種方式對燒成帶窯墻結(jié)構(gòu)有較高的要求。目前還有一種提高助燃風(fēng)的設(shè)計是將同一對燒嘴設(shè)計成交換燃燒的方式；同一時間只用其中一個燒嘴，另一個燒嘴作為排煙通道，高溫?zé)煔饨?jīng)過時對蓄熱材料進行加熱，一段時間交換燃燒燒嘴后，經(jīng)加熱的蓄熱材料可以對通過的風(fēng)進行預(yù)熱。
風(fēng)機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為正常使用時的變頻數(shù)值)根據(jù)上面公式，可以說只要風(fēng)機不是全開狀態(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，它要求對熱工知識、窯爐結(jié)構(gòu)、氣體動力學(xué)、不同產(chǎn)品的工藝過程要求、管理水平等綜合知識與能力有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識。而國內(nèi)目前的專業(yè)畢業(yè)學(xué)生中愿意從事此工作的很少，普通工人又沒有這種綜合能力，這是我國隧道窯綜合能耗較高的一個制約因素。
1、溫度制度
溫度制度包括高燒成溫度及保溫時間，合理的冷卻制度。高溫度及溫度點個數(shù)對于耐火材料生產(chǎn)者基本都知道，而次高溫點往往被忽視。高溫點個數(shù)及合理的次高溫點分布是保證溫度穩(wěn)定及推車速度的重要節(jié)點。
控制好空氣過剩系數(shù)，盡量用較小的過剩系數(shù)維持正常的生產(chǎn)。廢氣特別是如發(fā)生爐煤氣中氮氣和二氧化碳等無效組分氣體占近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。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)需要加快進車速度進行大抽力操作時，需要同時調(diào)整排煙風(fēng)機與冷卻風(fēng)機并保持零壓位不變。
在燒成帶之后基本上都有抽熱風(fēng)到干燥處的風(fēng)機，此風(fēng)機要開啟到合理程度。此處是隧道窯的弱壓區(qū)，若抽力過大溫度很容易出現(xiàn)前低后高，這種情況在生產(chǎn)硅磚時是很嚴(yán)重的問題。
3、裝車及進出車制度
“三分裝，七分燒”是耐火材料工作者對裝磚要求的經(jīng)驗總結(jié)，我們在實際裝磚過程中要做到實處，通過合理的磚縫、火道來調(diào)氣流與熱量的分布。
穩(wěn)定的進車速度，進出車速度是保證窯內(nèi)溫度穩(wěn)定的重要手段。特別是出車時當(dāng)后窯門提起，由于冷卻風(fēng)機是向窯內(nèi)鼓風(fēng)的正壓風(fēng)機，當(dāng)出車時，風(fēng)機壓力難以正常維持到燒成帶，這時很可能出現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象。
冷卻風(fēng)機有三大功能：維持整個隧道窯的正壓，對燒成制品的逐步冷卻及提供二次風(fēng)（有的叫三次風(fēng)）。提供部分氧氣這個能力很察明被忽視，而正是這一點對燒成帶與預(yù)熱帶交接部位溫度影響巨大。具體操作過程中要到出車迅速，窯尾不留空車位。
4、前后車間有效的配合
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，可以說穩(wěn)定是節(jié)能的前提條件。而半成品供給能力是對成型車間，原料供應(yīng)車間及機械設(shè)備管理水平的考驗。現(xiàn)實中企業(yè)管理者較多的是重成型，弱燒成。
成品檢選車間及時的檢選及過程中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題反饋，有利于燒成車間及時對問題進行處理，避免更大問題的產(chǎn)生。
5、其它方面
溫度控制人員或車間管理者要適時繪制整個隧道窯的溫度曲線及壓力曲線，對整個隧道窯的情況及變化趨勢進行了解。隧道窯的能耗水平是設(shè)計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)利潤空間甚至產(chǎn)品競爭力的一個重要節(jié)點。做到低能耗需要管理者及操作人員付出長期的精心的努力。當(dāng)我們對隧道窯的設(shè)計思想、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。
適時進行光學(xué)測溫并及時進行調(diào)整是保證合格率的有效手段，個人認(rèn)為局部溫度短時間內(nèi)相差不是太大時沒有必要進行調(diào)整，因為每一車的裝車情況難以保證嚴(yán)格的一致，頻繁的調(diào)整反而對制品不利。當(dāng)必需調(diào)整時提倡及時、微量的調(diào)整，特別是對見機需要較大調(diào)整時，可以分成幾次進行，每一次調(diào)整后進行觀察，達(dá)到預(yù)期效果穩(wěn)定后再進行下一次調(diào)整。做好風(fēng)機等設(shè)備的保養(yǎng)及衛(wèi)生工作。如冷卻風(fēng)機是鼓風(fēng)的，風(fēng)網(wǎng)衛(wèi)生要特別注意。筆者曾觀察過清除很少量冷卻風(fēng)機風(fēng)網(wǎng)垃圾后，對隧道窯的影響在第七天才較明顯地顯示出來。
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