美國sd寬斷面節(jié)能型隧道窯節(jié)能設計

美國sd寬斷面節(jié)能型隧道窯節(jié)能設計

1循環(huán)燒磚工藝唐山陶瓷集團的衛(wèi)生瓷廠從美國sd公司生產(chǎn)健康瓷20萬噸、節(jié)能式爐的源頭開始。該窯爐經(jīng)過幾年的使用,無論在生產(chǎn)操作、熱工制度,還是使用壽命上都居于同類窯爐的領先水平,尤其熱工制度方面更為顯著:能耗低,單位產(chǎn)品熱耗僅為5024kJ/kg瓷(目前,國內(nèi)燃煤氣的衛(wèi)生瓷隧道窯能耗一般為8300～10467kJ/kg瓷);溫差小,燒成溫差在5℃左右;快速燒成,燒成周期11h。針對上述特點,我們對該窯進行了消化吸收,設計出衛(wèi)生瓷年產(chǎn)量為50萬件的隧道窯。筆者有幸參與了窯爐主體的設計工作,在設計中發(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。2主爐的設計2.1統(tǒng)爐內(nèi)最大模型為54該窯車車襯采用全耐火纖維結(jié)構(gòu),纖維厚度為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0.587:1,而傳統(tǒng)窯爐該比值一般為3～4。典型窯車車襯指標的對比見表1。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,確定長期承受的燒成溫度為1220℃,同時考慮到車襯的熱震穩(wěn)定性要求,車襯應選用莫來石質(zhì)纖維氈,而采用該耐火纖維投資太大(單價:14萬元/噸),通過多次試驗和車襯溫度分布情況來分析,設計中采用車襯表面為50mm的莫來石質(zhì)纖維氈,下部為200mm硅酸鋁纖維氈(單價:0.6萬元/噸)。2.2工藝的寬方向設計窯車尺寸:長×寬(m×m):1.27×2.95每輛窯車車襯上有3排(9個)立柱,沿窯寬方向布置3條氮化硅質(zhì)橫梁,橫梁采用空心截面,尺寸為50mm×40mm×7mm。產(chǎn)品墊板、方梁選用氮化硅質(zhì),支架、方柱選用堇青石-莫來石質(zhì)。窯具與制品重量比為0.627:1,而傳統(tǒng)窯爐該比值為2～3.5:1,窯具重量的減少,降低了蓄熱,節(jié)約了能源。在本設計中仍采用這種形式。2.3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)合形式,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,減少熱損耗。2.4高壓自然風回爐內(nèi)溫度減少預熱帶截面上下溫差是實現(xiàn)快速燒成的關(guān)鍵。美國SD窯爐在預熱帶頂部分布有13組排管式攪動氣幕,每組分別為4個耐火材料管,按窯斷面均勻分布,每個瓷管上設有扇形狹縫,開口方向與制品運行方向相反,高壓自然風由狹縫打入窯內(nèi),一方面解決了預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。預熱帶溫差為30℃,可縮短燒成周期,進而節(jié)約了能源。2.5窯寬2.9m,有效高度為65m窯爐采用平吊頂形式、扁平寬斷面的結(jié)構(gòu),窯寬2.9m,有效高度0.76m,這種結(jié)構(gòu)減少了窯爐內(nèi)的幾何壓頭,截面溫差小,同時單窯產(chǎn)量大,因此非常節(jié)能。2.6熱反應時間窯爐斷面寬,采用小流量、多數(shù)目的高速燒嘴布置于預熱帶、燒成帶,上下交錯設置于窯兩側(cè),高速熱介質(zhì)在窯內(nèi)橫、縱向形成氣流環(huán),使制品均勻預熱,進行升溫及理化反應?？煽s短生產(chǎn)周期,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,節(jié)約了能耗。該窯爐共設有38個燒嘴,分別是預熱帶10個,燒成帶28個。2.7運行快速增長,節(jié)約了能源美國SD窯爐,推車機為液壓雙缸連續(xù)頂車形式,推車機進行雙杠交替工作,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)過短時間滯留,窯內(nèi)瞬間溫度及壓力場發(fā)生波動等弊病,熱工制度穩(wěn)定、自控方便,進一步節(jié)約了能源。2.8質(zhì)7窯墻厚度窯爐全部采用保溫隔熱材料進行砌筑,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℃,窯項小于90℃。窯體單位產(chǎn)品熱損耗僅為傳統(tǒng)窯爐的三分之一。2.9節(jié)約能源,提高自動控制窯爐由冷卻帶抽出的熱風部分用于窯前坯體的干燥,由于坯體的進一步干燥,能保證坯體較快地由預熱帶進入燒成帶,從而縮短了燒成周期,節(jié)約了能源;另外一部分熱風與自然風混合后作窯尾冷卻介質(zhì),該系統(tǒng)可實現(xiàn)自動控制,確保介質(zhì)溫度保持衡定,避免制品過冷風驚。此外,窯爐的熱工制度及機械運轉(zhuǎn)也皆采用自動控制,為窯爐進一步節(jié)能提供了保障。3項目單位產(chǎn)品能耗綜上所述,經(jīng)測算,該窯爐熱效率大于40%,單位產(chǎn)品燒成能耗為4541～5024kJ/kg,為目前國內(nèi)引進衛(wèi)生陶瓷隧道窯的最好水平。該窯爐按產(chǎn)品能耗9000kJ/kg瓷、窯爐年產(chǎn)量50萬件、單位產(chǎn)品13kg;燃料為城市煤氣(低位熱值為3800×4.1868kJ/m3標準