【技术】关于陶瓷窑炉节能问题的答疑

 答:这两个问题虽然不尽相同，但都是围绕陶瓷窑炉节能问题。窑炉节能问题是系统工程，需要综合考虑产品的质量、产量、燃气能耗和电源能耗，切实做到能效管理工作常态化。

与A先生进一步探讨，了解到该厂以天然气为燃料，去年订单多，窑车装钵密度高，烟气含氧量并不高；今年产业形势不好，订单少了，由于减产，匣钵没有装满，烟气含氧量增高。调小助燃风机，烟气含氧量合格，但是天然气使用量却增高了。

换句话说，产量降低了，烟气含氧量保持不变，就需要降低风机助燃风量，增大燃气消耗量。多余的空气来源可能有三个途径：一是装钵密度降低，抽湿空气阻力降低，热风更容易从隧道窑高温烧成段被抽出；二是由于装钵密度降低，排烟空气阻力降低，隧道窑高温燃烧段烟气更容易被抽出；三是由于装钵密度降低，空气阻力降低，窑炉压力制度发生变化，零压面被破坏，窑头窑尾气封无法实现有效密封，窑车与窑体之间的砂封也容易被破坏，窑头、窑尾和底部冷风会进入窑炉隧道内。一条窑炉，无论是隧道窑或者辊道窑，一旦压力平衡被打破，就无法保证压力制度，也就无法保证温度制度，燃气与过风及助燃风机进风之间的平衡也将打破。因此，要想解决烟气含氧量超标、能耗超标问题，首先应解决窑炉密封问题，譬如调节气封压力，维护好窑炉砂封，适当调节窑底风量风压，然后在稳定零压面的基础上，调整燃气与助燃风、排烟风、抽湿风的平衡，从而保证烟气含氧量合理和燃气消耗降低及综合能耗降低。节能是个系统工程，任何问题的发生都是打破了某种平衡，或者说没有达到最佳节能的平衡点而已。

A先生说的标准是指《陶瓷工业污染物排放标准》（GB25464-2010），其中第4.2.7规定“喷雾干燥塔、窑炉基准空气过量系数为1.7，实测的喷雾干燥塔、窑炉的污染物排放浓度，应换算为基准空气过量系数排放浓度，并以此作为判定是否达标的依据”。2014年12月22日，环保部发布关于国家污染物排放标准《陶瓷工业污染物排放标准》修改单公告，公告将第4.2.7条修改为“喷雾干燥塔、窑炉烟气基准含氧量为18%，实测的喷雾干燥塔、窑炉的污染物排放浓度，应换算为基准含氧量排放浓度，并以此作为判定是否达标的依据”。由于抽湿和排潮量多少会受零压面变化影响而发生变化，同时由于零压面变化而导致窑头、窑尾、窑底过风，这些变化会导致烟气氧含量升高和天然气使用量增加。

笔者认为B先生的大胆尝试值得肯定，但是离最佳平衡点仍然有距离。一是没有分析衡量燃气燃烧状况的烟气成分，无法判断去年烧正压燃气过量情况，更无法掌握今年烧负压助燃风过量情况，尤其是没有烟气含氧量这个基准数据。此外，负压烧成并不可取，它会打破整个窑炉零压面平衡，温度的均匀性也将破坏，这将无法保证产品的质量，由于该厂生产小规格外墙砖，产品质量没有因为规格大和吸水率低而受到影响，这算是侥幸。

那么，如何节能呢？如何系统地节能呢？节能需要经得起时间、空间的考验，需要经得起全方位全过程统计核算的考验，更要有应对各种不稳定因素突发事件的考验。笔者认为未来窑炉节能需要做足以下九方面的工作：

（1） 绝热有效。即选用优质绝热耐材和采用优良的窑炉设计技术降低窑体散热，保证热是用来对产品加热的，不会对生产车间造成热辐射、热危害和生产过程的热损耗。

（2） 密封到位。零压位也只是为了保证窑炉密封，窑炉的密封需要在窑体设计、密封设计、闸板设计、产品温度制度等方面做出科学合理的设计。

（3） 减少物料，单位产品物料少了，需要的热也就少了，生产周期也就缩短了，也就不需要那么多助燃风和燃气，以及机电电耗。

（4） 减少空气。这个途径很多，譬如全氧燃烧技术，高温空气燃烧技术，减少不参与燃烧，或者说不必要参与燃烧的空气成分。空气中的氮气参与燃烧会产生有害物质，还需要耗能；空气中的二氧化碳被加热，被排放不仅耗能，而且会产生温室效应；空气中的惰性气体虽然不会产生化学反应，不会产生温室效应，但它也会带走热量。高温燃烧技术，充分利用助燃空气温度越高、燃气燃烧耗氧量越低的原理，减少烟气含氧量，减少由于含氧量增高而发生的氮气硝化反应。全氧燃烧技术和高温空气燃烧技术在材料、工艺和技术方面还有许多内容去做，目前在隧道窑和辊道窑方面应用还有待研究。

（5） 高效运转。提高隧道窑车的装钵率，提高陶瓷辊道窑的码砖密度，提高设备运转率和降低设备空转率也是节能的有效途径，尤其是在技术装备没有太大突破的状态下，加强生产计划管理、设备管理和生产管理尤显重要。

（6） 余热利用。要将不得不产生的余热吃干榨净，余热可以用来给助燃风加热、给坯体预热、实现产品缓冷，用来干燥坯体和干燥泥浆。

（7） 节能烧嘴。燃烧器是陶瓷窑炉的关键设备，不同的烧嘴，其最佳燃烧点、助燃空气与燃气比不同，也就会影响烟气含氧量和能耗。

（8） 先进装备。国家在建材工业提升方面已经指出，在能源上必须煤改气、煤改电，也就是说天然气陶瓷窑炉和电窑炉已经是未来陶瓷行业的必走道路，新的天然气窑炉和电窑炉应该在节能、环保上做足底子，做足文章，吃透节能技术路径。笔者希望建材装备企业借助这次产业提升机会，彻底打破传统思维，彻头彻尾改变目前被动局面。

（9） 智能装备。A先生和B先生都遇到了一个同样的问题，就是窑炉操作无法实现与窑炉动态的及时有效调整。A先生工厂订单少了,装钵率变化了，气封压力、抽烟风力、助燃风量、窑底平衡风压、以及烟气成分变化无法与烧嘴微调形成联动智能转变，人工调整周期长、漏洞多，找到平衡点困难，从而造成很多损失。B先生工厂,在辊道窑正压、负压烧制之间摇摆,没有找到平衡点和最佳的低能耗点,更缺乏对烟气的分析。至于负压烧制比正压烧制节能,其实并无定论，犹如夜晚在一条没有人迹和路标的道上行走,左边走走,右边走走而已,无论如何都无法走出迷茫,更无法和高效智能节能装备的卫星导航、坐高铁飞机相比。智能时代的到来，陶瓷工业装备应该利用智能技术和物联网技术有所作为，有所突破，笔者期待中。

节能也是一本管理经，针对不同的企业，做好生产管理和能源管理，提高窑炉能源管理水平，也是当前必做的课程。