1、 輥道陶瓷窯節(jié)能改造方案目錄1 陶瓷行業(yè)能耗現狀簡介11.1陶瓷工業(yè)能耗的現狀11.2 建筑陶瓷行業(yè)能耗狀況21.3 XX建筑陶瓷行業(yè)能耗現狀21.3.1 窯爐基本情況21.3.2噴霧干燥塔狀況32陶瓷工業(yè)的節(jié)能技術42.1陶瓷原料加工過程中的節(jié)能42.1.1陶瓷原料的粉碎加工42.1.2陶瓷原料的細加工42.1.3陶瓷原料的其他節(jié)能52.2陶瓷成型過程中的節(jié)能52.2.1 大噸位壓磚機62.2.2高中壓注漿成型62.2.3等靜壓成型62.3陶瓷干燥過程中的節(jié)能72.4燒成技術72.4.1采用低溫快燒技術82.4.2采用裸裝明焰燒成技術82.4.3采用潔凈液體和氣體燃料82.4.4采用可替代的

2、低價燃料92.4.5采用先進的燃燒設備92.4.6采用一次燒成102.5 窯爐結構102.5.1窯型向輥道化發(fā)展102.5.2采用高效、輕質保溫耐火材料及新型涂料112.5.3改善窯體結構112.5.4窯車窯具材料輕型化122.5.5輥子的散熱122.6 窯爐余熱的利用132.7 加強窯體密封性和窯內壓力制度132.8 采用自控技術142.9 其他節(jié)能技術142.9.1新型雙層雙溫窯爐142.9.2微波輔助燒結技術153 輥道陶瓷窯簡介153.1燃燒狀況153.2 配風控制狀況163.3輥道窯工作系統(tǒng)163.3.1 輥道窯窯體主要結構163.3.2 排煙系統(tǒng)及預熱帶調節(jié)183.3.3 多點供熱

3、與燒嘴布置193.3.4 冷卻系統(tǒng)與余熱利用203.3.5傳動系統(tǒng)與其它203.3.6 輥道窯三帶比例設置213.3.7 管路系統(tǒng)233.3.8 輥道窯溫度制度253.3.9 輥道窯壓力制度283.3.10 輥道窯氣氛制度294 節(jié)能方案設計304.1 采用DME作為燃料304.1.1 二甲醚的性質314.1.2 二甲醚與液化石油氣的效益對比334.1.3二甲醚與天然氣的效益對比334.2 改進保溫措施，減少散熱損失344.3 干燥系統(tǒng)的節(jié)能344.3.1 噴霧干燥設備的節(jié)能措施344.3.2 少空氣快速干燥器374.4 陶瓷燒成節(jié)能技術394.4.1高溫空氣燃燒技術394.4.2 高速燃燒器

4、技術434.4.3 增加預混設施464.4.4 采用兩級微機控制系統(tǒng)504.4.5 熱風助燃及富氧燃燒技術611 陶瓷行業(yè)能耗現狀簡介改革開放以來，我國建筑陶瓷產量一直高居世界首位，1998年陶瓷磚產量占世界總產量的34.5，衛(wèi)生瓷占世界總產量的23.4%。2004年我國日用瓷、建筑瓷和衛(wèi)生瓷產量均位居世界第一，其中日用瓷產量高達130億件，約占世界總產量的60；建筑瓷磚年產量約為30億m2，產量約占世界總產量的50，按2024kg/ m2計算，則每年消耗泥料和石料60007000萬噸；按每平方米消耗燃油1.41.5計算，每年消耗燃油高達4.24.5億升。最近幾年面對能源價格居高不下，就陶瓷生

5、產而言，節(jié)能降耗將是陶瓷生產的大勢所趨，也是陶瓷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。1.1陶瓷工業(yè)能耗的現狀目前，我國陶瓷工業(yè)的能源利用率與國外相比，差距較大，發(fā)達國家的能源利用率一般高達50以上，美國達57，而我國僅達到2830。雖然我國陶瓷產量在世界上遙遙領先，但總體上存在產品檔次低、能耗高、資源消耗大、綜合利用率低、生產效率低等問題。在陶瓷工業(yè)的一般工藝流程中，能耗主要體現在原料的加工、成型、干燥與燒成這四部分。其中干燥和燒成工序，兩者的能耗約占80。據有關報道，陶瓷工業(yè)能耗中約60用于燒成工序，約20用于干燥工序。在建筑衛(wèi)生陶瓷方面，國內外能耗存在著一定的差距。日用陶瓷燒成能耗狀況：燃煤隧道窯為

6、4181654361KJ/Kg瓷；折合1.421.85kg標準煤kg瓷；燃油隧道窯為3345345998 KJ/Kg瓷；折合1.141.57kg標準煤/kg瓷；燃氣隧道窯為2927139725 KJ/Kg瓷；折合1.001.35kg標準煤/kg瓷。而國外窯爐以氣體燃料為主，燒成能耗為1254525090 KJ/Kg瓷，折合0.430.86kg標準煤/kg瓷；燒成能耗只有我國的一半左右。1.2 建筑陶瓷行業(yè)能耗狀況 建筑陶瓷是一個能耗較大的工業(yè)行業(yè)。目前，全國有建筑陶瓷連續(xù)燒成窯爐3000余座，其中大中型窯有約18002300座，生產能力較小的窯8001000座。與其配套的噴霧干燥塔略少于窯爐的

7、數量。據統(tǒng)計，建筑陶瓷廠噴霧干燥的能耗一般為窯爐能耗的1/22/3。建筑陶瓷行業(yè)消耗的熱能中，主要集中于干燥和燒成工序，它們的能耗占整個企業(yè)能耗的80%以上。據報道，英國陶瓷工業(yè)的能耗中，約有61%用于燒成工序，干燥工序能耗約20%。如何降低陶瓷工業(yè)的能耗，特別是熱工設備的能耗，提高能源利用率，是擺在建筑陶瓷行業(yè)面前的迫切任務。1.3 XX建筑陶瓷行業(yè)能耗現狀1.3.1 窯爐基本情況建筑陶瓷生產廠的典型數據：生產外墻磚企業(yè)的產品單位燒成熱耗在2200KJ/kg6000KJ/kg；生產仿古磚企業(yè)的產品單位燒成熱耗在2000KJ/kg3000KJ/kg；生產拋光磚的產品單位燒成熱耗在2200KJ/

8、kg3300KJ/kg。髙的單位燒成熱耗值主要是由以下原因造成的：（1）各個企業(yè)產品品種不同和對產品質量的要求不同，有的產品需要二次燒成。（2）窯爐結構和工藝制度不合理。（3）燃燒器燃燒狀況差，化學不完全燃燒損失大。（4）窯爐排煙損失大。（5）產品出窯溫度和排煙溫度偏高。（6）窯體散熱損失較大。（7）部分窯爐使用墊板。1.3.2噴霧干燥塔狀況噴霧干燥塔的產品干粉單位熱耗在2000KJ/kg4000KJ/kg；髙的熱耗值主要是由以下原因造成的：（1）制漿工藝未嚴格控制，對外加劑的選擇和質量控制不嚴格，造成進入噴霧塔泥漿水分偏高。（2）噴霧塔結構不合理，如塔身較短、內徑較小、噴槍與塔體不匹配，造成

9、大量物料互相粘連和粘壁。降低了塔的產量，增加了熱耗。（3）噴霧塔所使用的各種材料特別是保溫隔熱材料低劣，使用時間稍長，發(fā)生變形和收縮，造成塔體散熱損失比較大。（4）操作工藝不合理，對進塔風溫、排風溫度、塔內壓力、噴漿壓力和噴片孔大小之間的相互影響關系不了解，工藝參數選擇不夠優(yōu)化，造成干粉單位熱耗偏高。2陶瓷工業(yè)的節(jié)能技術2.1陶瓷原料加工過程中的節(jié)能原料加工部分的能耗在整個陶瓷生產過程中占很大的比例，原料加工電耗占49，裝機容量占72，因此節(jié)能潛力較大。陶瓷原料的粉碎加工原始陶瓷原料主要是由硬質原料和軟質原料組成。對陶瓷原料的粉碎加工主要體現在對于硬質原料的加工。首先應逐步減少噪音大、能耗高、

10、難以除塵的粗、中料的粉碎加工，如：粗顎式破碎機、細顎式破碎機、旋磨機等，改用質量穩(wěn)定且能夠及時供應的原料粉料進廠。其次，積極推進陶瓷原料的標準化、商品化和系列化生產，供給符合陶瓷工業(yè)需求的粉料；提高粉碎設備利用率，減少對原料車間的重復建設，有利于減少工廠原料的儲備，節(jié)約場地的投資和減少城市粉塵、噪音污染。陶瓷原料的細加工工業(yè)上廣泛使用間歇式球磨機作為細磨設備，其內襯如果采用橡膠襯，既可以減小球磨機的負荷，又增加了球磨機的有效容積，產量可以提高3050，單位產品電耗降低1030。如果采用氧化鋁襯則可提高球磨效率、縮短球磨周期。為了提高球磨機的效率，根據工藝配方不同向泥漿中加入高效減水劑、助磨劑并

11、制定合理的料、球、水比例。在磨球的選擇上應有合理的大、中、小級配成不同形狀的磨球級配。在球磨時，采用氧化鋁球，既可縮短球磨時間，又可節(jié)電35左右。國外普遍采用連續(xù)式、大噸位球磨機進行細磨，產量可提高10倍以上，電耗可降低80。由于可以連續(xù)生產，不需要停機，比間歇式球磨機節(jié)省能耗1530；并易制濃漿，使后面的噴霧干燥過程節(jié)約能量，節(jié)省能耗2030。與小噸位球磨機相比，大噸位球磨機可以節(jié)省能耗1030。另外，國內外不少球磨機采用變頻器改變電流頻率來調速，有可能縮短球磨周期1525，從而減少電耗。陶瓷原料的其他節(jié)能噴霧干燥制粉時，降低泥漿的含水量，提高熱風的溫度，加大進塔泥漿量，降低廢氣溫度，產量可

12、提高近1倍，能耗下降30。另外，料漿池采用間歇式攪拌，一天可節(jié)電135kwh，年節(jié)電4.5萬kwh。2.2陶瓷成型過程中的節(jié)能陶瓷成型種類繁多，不同的陶瓷成型有不同的成型方法，和日用陶瓷節(jié)能方面做一簡要分析。2.2.1 大噸位壓磚機對于建筑陶瓷，在選擇壓磚機上，應選用大噸位、寬間距的壓機，實現一機一窯，因為大噸位壓磚機壓力大，產量大，壓制的磚坯質量好，合格率高。在同等條件下，電耗可減少30以上。目前，國產液壓壓磚機的最大噸位已經達到8000，各種噸位的大型壓機也已廣泛應用于國內陶瓷企業(yè)，節(jié)能效果顯著。高中壓注漿成型對于衛(wèi)生陶瓷可采用高中壓注漿成型技術，將傳統(tǒng)石膏模依靠毛細管濾吸水成型機理變?yōu)槎?/p>

13、孔塑料模壓濾排水機理，使衛(wèi)生瓷成型次數由天/次提高到1030min/次，模具壽命達2萬次以上，可節(jié)省模具干燥和加熱工作環(huán)境所需的熱能。2.2.3等靜壓成型當前日用陶瓷成型工藝有滾壓成型、注漿成型、塑壓成型、等靜壓成型、高壓注漿、微波注漿成型和激光快速成型，其中后半部分具有較大的發(fā)展和應用前景。從效率、節(jié)能和成熟程度來考慮，應該采用等靜壓成型，其具有瓷質結構均勻致密、質量高、工序簡單、無雜質、抗彎強度高、可成型復雜型、尺寸精確、生產周期短、耗能低等優(yōu)點。等靜壓成型的最大特點是：產量大、質量好、坯體規(guī)整度好、品質規(guī)格一致、取消了石膏模和干燥工序、能適應于多種產品的生產等。2.3陶瓷干燥過程中的節(jié)能

14、據報道，選用英國CDS公司推出的空氣快速干燥器，用于日用陶瓷，干燥周期可縮短4683，平均節(jié)能50。至于臥式快速輥道干燥、超熱間斷熱空氣干燥、衛(wèi)生陶瓷干燥、高頻干燥、微波干燥、紅外線干燥和快速干燥等節(jié)能技術，在實際生產應用中干燥效果也較為顯著。其中微波干燥技術備受關注。微波干燥中微波可以穿透至物料內部，使內外同時受熱，蒸發(fā)時間比常規(guī)加熱大大縮短，可以最大限度的加快干燥速度，極大地提高生產效率。由此而節(jié)約了大量的能源消耗，且微波能源利用率高，對設備及環(huán)境不加熱，僅對物料本身加熱，運行成本比傳統(tǒng)干燥低。通過傳統(tǒng)干燥與微波干燥在時間與能耗方面的對比，從中可以看出微波干燥的優(yōu)越性。在相同的功率下，傳統(tǒng)

15、干燥時間是微波干燥的3032倍，能耗為2.5倍，而生產能力則約為一半。2.4燒成技術窯爐是陶瓷企業(yè)最關鍵的熱工設備，也是耗能最大的設備，占60左右。但是窯爐設備能耗的水平，主要取決于窯爐的結構與燒成技術，其中窯爐的結構是根本，燒成技術是保證；兩者相互依存，缺一不可；只有使兩者合理的搭配才能既保證窯爐燒成質量的提高，又減少能源消耗。采用低溫快燒技術在陶瓷生產中，燒成溫度越高，能耗就越高。據熱平衡計算，若燒成溫度降低100，則單位產品熱耗可降低10以上，且燒成時間縮短10，產量增加10，熱耗降低4。因此，在陶瓷行業(yè)中，應用低溫快燒技術，不但可以增加產量，節(jié)約能耗，而且還可以降低成本。因而在我國正進

16、一步研究采用新原料，如珍珠巖、絹云母、石英片巖等配制燒結溫度低的坯料，?；瘻囟鹊偷挠粤希倪M現有生產工藝技術，建造新型窯爐，以實現低溫快燒技術，降低能耗。采用裸裝明焰燒成技術目前，我國陶瓷窯爐燒成方式主要有：缽裝明焰、裸裝隔焰和裸裝明焰。采用潔凈液體和氣體燃料 采用潔凈的液體、氣體燃料，不僅是裸裝明焰快速燒成的保證，而且可以提高陶瓷的質量，大大節(jié)約能源，更重要的是可以減少對環(huán)境的污染。采用潔凈氣體作為燃料，節(jié)能降耗明顯。采用可替代的低價燃料究竟采用哪種氣體燃料使用最經濟，更符合我國國情，其又最適用于裸裝明焰燒成方式。據報道，我國是世界上煤炭儲量非常豐富的國家，已探明的儲量預計可使用500年以上

17、。在能源日益趨于緊張的今天，采用低價燃料顯得尤為重要。在單位產品燃料費用中，燒煤高達1.197元/kg產品：重油0.138元/kg產品；發(fā)生爐冷煤氣0.0997元/kg產品。因此，應大力發(fā)展發(fā)生爐冷煤氣。其不僅價格低廉，而且燃燒效率高，燃料消耗低。二甲醚DME是以煤為原料生產的一種新型潔凈能源，其特點主要體現在燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程中無殘液，無黑煙，成本低，節(jié)能顯著等優(yōu)勢以及具備比液化石油氣LPG更多的優(yōu)點，取代液化石油氣作為民用及工業(yè)用燃料已成可能。在陶瓷行業(yè)使用DME替代LPG、天然氣、重油及半水煤氣作為燃料，最大的優(yōu)點是DME不含硫，燒成的陶瓷釉面光潔，質量能上一個大臺階，再就是

18、其價格低廉（詳見實施方案替代燃料篇）。采用先進的燃燒設備 采用高速燒嘴提高氣體流速，是強化氣體與制品之間傳熱的有效措施，一般可比傳統(tǒng)燒嘴節(jié)約燃料2530。目前高速燒嘴朝著高效節(jié)能低污染發(fā)展，如高效節(jié)能環(huán)保型蓄熱式燒嘴，此燒嘴優(yōu)勢在于當其中一個燒嘴工作時，另一個為排煙道，并蓄熱，以待其工作時，預熱空氣，其可以節(jié)約燃料2040，減少廢氣的排放溫度，達到節(jié)能高效低污染效果。 對于燒重油的窯爐，則可采用重油乳化燃燒技術，使重油燃燒更加完全，通過乳化器的作用后，把水和重油充分乳化混合，成油包水的微小霧滴，噴入窯內產生“微爆效應”，起到二次霧化的作用，增大了油和水的接觸面積，使混合更加均勻，且燃燒需要的空

19、氣量減少，基本消除了化學不完全燃燒，有利于提高燃燒溫度及火焰輻射強度，摻水率1315，節(jié)油率可達810。采用一次燒成 近年來，我國不少陶瓷企業(yè)在釉面磚、玉石磚、水晶磚、滲花磚、大顆粒和微粉磚的陶瓷工藝和燒成技術上取得重大突破，實現了一次燒成新工藝，減少了素燒工序，燒成的綜合能耗和電耗下降30以上，大大節(jié)約了廠房和設備投資，而且大幅度提高了產品質量。2.5 窯爐結構窯型向輥道化發(fā)展 在陶瓷工業(yè)中，使用較多的主要窯爐有：隧道窯、輥道窯和梭式窯三大類。其中，輥道窯具有產量大、質量好、能耗低、自動化程度高、操作方便、勞動強度低、占地面積小等優(yōu)點，是當今陶瓷窯爐的發(fā)展方向。采用高效、輕質保溫耐火材料及新

20、型涂料 常見的保溫材料有重質耐火磚、輕質保溫磚、莫來石輕質磚、高鋁輕質磚和輕質陶瓷纖維等。合理的選擇保溫材料對節(jié)能降耗產生了很大的影響。如輕質陶瓷纖維與重質耐火磚相比：質量輕、導熱系數小、重量只有輕質材料的1/6、容重為傳統(tǒng)耐火磚的1/25、蓄熱量僅為磚砌式爐襯的1/301/10、窯外壁溫度降到3060。纖維節(jié)能方面，從總能耗的20.6下降到9.02，節(jié)能達到16.67。 另外，為了提高陶瓷纖維抗粉化能力，又增加窯爐內傳熱效率，節(jié)能降耗。可使用多功能涂層材料，如熱輻射涂料HRC。在高溫階段，將其涂在窯壁耐火材料上，材料的輻射率由0.7升為0.96，可節(jié)能138.3MJ/m2h；而在低溫階段涂上

21、HRC后，窯壁輻射率從0.7升為0.97，可節(jié)能4547Kcal/m2h。改善窯體結構 隨著窯內高的增加，單位制品熱耗和窯墻散熱量也增加。如當輥道窯窯高由0.2升高至1.2時，熱耗增加4.43，窯墻散熱升高33.2，故從節(jié)能的角度講，窯內高度越低越好；隨著窯內寬度增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。如當輥道窯窯內寬從1.2增大到2.4，單位制品熱耗減少2.9，窯墻散熱降低25，故在一定范圍內，窯越寬越好；當窯內寬和窯內高一定的情況下，隨著窯長的增加，單位制品的熱耗和窯頭煙氣帶走的熱量均有所減少。如當輥道窯的窯長由50增加到100時，單位制品熱耗降低1，窯頭煙氣帶走熱量減少13.9。窯車窯具材料輕

22、型化 采用輕質耐火材料制作窯車和窯具對節(jié)能具有重大的意義。產品與窯具的重量比越小，其熱耗越低。窯車應使用低蓄熱、容重小、強度高、隔熱性能好的材料來制備。至于窯車車襯材質的選取，據報道，輕質磚、輕質磚與硅酸鋁耐火纖維和全硅酸鋁耐火纖維做車襯時，產品熱耗是傳統(tǒng)重質耐火磚做車襯時的91、79.685.8和59.166.3。輥子的散熱 輥子是輥道窯的一個重要組成部分，分布在沿窯長的不同溫度區(qū)間。受溫度的影響，輥棒分別采用鋼輥和瓷輥。輥棒向外散熱主要是通過其兩端各伸出窯墻約0.1米的輥端。由于輥道窯中使用的輥棒數量之多（通?？蛇_1000多根），以至于其能耗增加。通過對輥道窯長80米，輥棒兩端各伸出窯墻0

23、.11米，共有1327根輥子進行數值計算，其中800高溫區(qū)采用瓷輥，其余采用鋼輥。 隨著溫度的升高，瓷輥的散熱損失變化比較平緩，而鋼輥的熱量散失則幾乎呈線性增加。計算表明，輥子兩端通過導熱過程所散失的熱量約占窯爐總供給熱量的，因此，其具備節(jié)能潛力。2.6 窯爐余熱的利用 衡量一座窯爐是否先進的一個重要標準就是有沒有較好的利用余熱。據窯爐熱平衡測定數據顯示，僅煙氣帶走的熱量和抽熱風帶出的熱量占總能耗的6075。若能利用蓄熱式燃燒技術將明焰隧道窯的余熱預熱空氣供助燃，不但可改善燃料燃燒，提高燃燒溫度，而且可降低燃耗7。 余熱利用在國外受到重視，視其為陶瓷工業(yè)節(jié)能的主要環(huán)節(jié)。國外對煙氣帶走的熱量和冷

24、卻物料消耗的熱量（約占總窯爐耗能的5060）這一部分數量可觀的余熱利用較好。目前，國外將余熱主要用于干燥和加熱燃燒空氣?，F在歐洲陶瓷企業(yè)普遍采用在窯爐上安裝附加余熱利用裝置，進行余熱的再回收利用。對于排煙廢熱的余熱利用，亦采用換熱器進行能量收集與輸送到所需場所。其綜合節(jié)能的效果使熱效利用達到8090。2.7 加強窯體密封性和窯內壓力制度加強窯體密封，窯體與窯車之間、窯車之間的嚴密性，降低窯頭負壓、保證燒成帶處于微正壓，減少冷空氣進入窯內，從而減少排煙量，降低熱耗。經計算，煙道匯總出的空氣過剩系數由減少到時，當其他條件不變的情況下，煙氣帶走熱量從30降為18，節(jié)能12。2.8 采用自控技術采用自

25、控技術是目前國外普遍采用的有效節(jié)能方法，它主要用在窯爐的自動控制。因而使窯爐的調節(jié)控制更加精確，對節(jié)省能源、穩(wěn)定工藝操作和提高燒成質量十分有利，同時還為窯爐燒成的最優(yōu)化，提供了可靠的數據。計算表明，在排出煙氣中每增加可燃成分1，則燃料損失要增加3，如果能夠采用微機自動控制或儀表-微機控制系統(tǒng)，則可節(jié)能510。當今先進的自控可以通過高級專家系統(tǒng)來實現，可以通過在線的外部參數（溫度、濕度、壓力、氣氛等）測量來引導操作向最大的節(jié)能方向進行，降低能耗以上。在國外，如日本礙子公司的窯爐均設置有先進的自動點火、熄火測知、窯內壓力監(jiān)測、地震監(jiān)測、窯內氧濃度監(jiān)測、氣體泄漏監(jiān)測、瓷輥損折監(jiān)測及噴嘴用電偶記錄儀等

26、一系列監(jiān)測儀器。從而保證了窯爐的省力、節(jié)能、快速燒成，其可節(jié)能1030。在國內尚未達到。2.9 其他節(jié)能技術新型雙層雙溫窯爐雙層雙溫窯爐是一種新型節(jié)能窯爐，其結構特點是窯爐從單層單溫發(fā)展為雙層雙溫。其上下兩層溫度均采用PID單獨控制，兩層之間采用結晶碳化硅作橫梁并用高保溫性能的耐火材料做隔熱層。特殊的設計能有效防止上下兩層串溫，同時又能使有效的熱量共享。與單層窯爐能耗相比，雙層雙溫窯爐低于其150250大卡/kg瓷，即最少可以節(jié)省能耗30。微波輔助燒結技術微波輔助燒結技術是通過電磁場直接對物體內部加熱，而不像傳統(tǒng)方法，熱能是通過物體表面間接傳入物體內部，故熱效率很高，一般從微波能轉換成熱能的效

27、率可達8090，燒結時間短，因此可以大大降低能耗達到節(jié)能效果。例如A1203的燒結，傳統(tǒng)方法需加熱幾個小時而微波法僅需分鐘。據報道，英國某公司有一種新型的陶瓷窯爐生產與制造技術，該窯爐最大的特點在于：它不僅采用了當今世界上微波燒結陶瓷的最新技術，而且采用了傳統(tǒng)的氣體燒成技術。它在傳統(tǒng)窯爐中把微波能和氣體燃燒輻射熱有機結合起來，這樣既解決微波燒成不容易控制的問題，又解決了傳統(tǒng)窯爐燒成周期長，能耗大等問題。據介紹這種窯爐適用于高技術陶瓷及其他各種陶瓷的燒成，達到快速燒成，減少能耗，降低成本的目的。3 輥道陶瓷窯簡介3.1燃燒狀況現華南地區(qū)大部分輥道窯采用水煤氣、重油或LPG作為燃料，燃燒型式為引射

28、式擴散燃燒（如圖1所示），燃氣與助燃空氣在燒嘴前端混合進入燃燒室燃燒。3.2 配風控制狀況傳統(tǒng)的輥道窯燃燒設備只是通過鼓風機的變頻來調節(jié)助燃空氣的總供給量，調節(jié)精度低，信號延時久。不能根據生產用氣的實時情況準確調節(jié)助燃空氣的供給量。使得燃氣大部分時候處于不完全燃燒或過剩空氣系數過高的狀態(tài)，極大的降低了燃燒設備的熱效率，造成能源的浪費。圖1 擴散燃燒示意圖3.3輥道窯工作系統(tǒng)輥道窯最初是由意大利引進，后來國產化，都采用液化氣、煤氣、輕柴油等清潔燃料，明焰裸燒。明焰裸燒輥道窯產量高，質量佳，燒成周期短，燒成熱耗低, 是目前建陶行業(yè)使用最多的輥道窯類型, 也是輥道窯發(fā)展的重要方向。3.3.1 輥道窯

29、窯體主要結構目前先進輥道窯都是標準化系列化設計制造。輥道窯窯體分節(jié)（每節(jié)長約22.2米）按模數設計，預制組裝，窯體的預制組裝件采用金屬框架結構，框架使用金屬方管兼作風管，結構緊湊，窯體外部采用鋼板包裝，堅固美觀，內襯大量使用輕質隔熱耐火磚與陶瓷纖維，不僅減少了窯體的重量, 而且減少了窯體的散熱損失，輥道窯窯頂結構多采用平頂或拱頂結構，拱頂結構簡單，造價低，懸掛式平頂吊裝結構施工復雜，造價高, 但平頂吊裝結構可以減少窯體的承重，增加窯爐的壽命，也特別適合裝配運輸，易于組裝，而且可以減少窯內氣體分層，使窯內溫度分布較均勻，因此平頂吊裝結構是輥道窯窯頂結構的發(fā)展方向，一些輥道窯不僅窯頂采用吊裝結構，

30、而且輥子上部的窯墻也采用吊裝方式，這給輥子傳動部門的設計、安裝、調試都帶來了方便。近十年來輥道窯窯體不斷朝著大型化的方向發(fā)展, 表現之一是輥道窯窯長的增加, 窯長增加使燒成的產量增加, 使燒成制度沿窯長方向的變化較平緩, 易于控制調節(jié), 同時也削弱了外界環(huán)境氣候等因素變化對窯爐燒成的影響，有利于提高產品的質量，但窯長的增加則明顯地增加一次性投資，80年代初的輥道窯多數長約5070米, 而目前引進的或國產的輥道窯大多長約70250米；表現之二是窯寬的增加，窯寬的增加，從節(jié)能的角度來看則意味著窯爐單位體積的表面積減小，也就是單位產量的窯爐外表面散熱減少，從投資的角度來看則表明單位產量窯爐的一次性投

31、資減小，80年代初國產輥道窯一般有效內寬小于1.2米, 而目前輥道窯的有效內寬普遍在1.51.8米, 一些已超過2.5米，當然窯寬的增加則提高了對燃燒系統(tǒng)、輥棒、傳動系統(tǒng)等方面的要求, 特別是對輥棒的要求；表現之三是多層輥道窯的增加, 主要是雙層輥道窯, 多層輥道窯節(jié)省面積, 產量大, 可減低單位制品熱耗, 但多層輥道窯操作結構復雜, 部分結構材料性能要求高, 各層之間的相互牽扯影響干擾較多。3.3.2 排煙系統(tǒng)及預熱帶調節(jié)一般來講，輥道窯多采用窯頭集中排煙或半集中排煙。典型的集中排煙是窯頭處輥道上、下方側墻開設兩對排煙口，這種集中排煙的方法使煙氣能夠被充分利用來加熱制品, 不過這種集中排煙方

32、法如果沒有與預熱帶的其它調節(jié)方法如擋火墻、閘板、調溫風管等配合使用的話, 極易造成窯頭溫度過高（300以上或更高）, 要求入窯坯體充分干燥, 或使預熱帶溫度曲線調節(jié)困難, 所以許多輥道窯與集中排煙配合使用有若干條調溫風管（類似于預熱帶設置的攪拌氣幕, 但主要作用不在于攪拌, 對氣流噴射速度沒有特別要求, 一般風管較粗, 使用中有利用冷卻帶余熱后的熱空氣的, 也有直接利用環(huán)境空氣的）。半集中排煙方法是在輥道窯窯頭前面幾節(jié)窯體的輥道上下側墻設有多對排煙口（一般為四對）, 或是在預熱帶的窯頂再另設數個排煙口。一般來講, 這種半集中排煙方法對煙氣的熱利用率比較低, 而對于預熱帶的調節(jié)作用也不大, 一般

33、仍需與預熱帶的其它調節(jié)方法如閘板、擋火墻和調溫風管配合使用, 因此怎樣設置閘板、擋火墻或調溫風管是預熱帶設計及研究的重要課題。目前使用中輥道窯一般在接近第一對燒嘴處開始設置擋火墻, 然后在整個預熱帶再設置12道擋火墻；一般在預熱帶的中部設有數組調溫風管, 這些調溫風管上均裝有可調節(jié)開度的閥門；一般來講，這些閘板、擋火墻和調溫風管不僅可以強化預熱帶內煙氣與產品間的換熱, 而且也可以增加預熱帶溫度曲線的可調性, 當然也加重了排煙的負擔。3.3.3 多點供熱與燒嘴布置目前使用中的輥道窯, 大都是使用中、低壓燒嘴, 這主要是輥道窯的窯寬相對寬體隧道窯和大型梭式窯的窯寬較窄, 沒有必要過分追求燒嘴的高速

34、。燒嘴的布置主要遵守多點供熱正調節(jié)的原則, 使傳統(tǒng)的燒成帶與預熱帶的界限越來越模糊, 但目前布置的燒嘴實際使用中均有相當一部分燒嘴沒有啟用, 因此燒嘴的合理布置對于節(jié)省投資、便于調節(jié)是個重要課題。目前使用中的輥道窯燒嘴布置主要有兩種方式，一種是在輥道上下均勻等距布置燒嘴俗稱面槍與底槍, 間距約為1米, 兩側燒嘴相互交錯, 橫向交錯攪動窯內氣流, 使制品得到均勻燒成；另一種方式是輥道上下上疏下密布置, 面槍與底槍呈“品”字型結構,兩側仍是相互交錯。這兩種燒嘴布置方式一般都是48支燒嘴為一控制組, 且為減小預熱帶的溫差, 在接近低溫方向多布置12組底槍。目前的輥道窯應將這兩種燒嘴布置方式結合起來,

35、 即在燃燒帶開始布置12組底槍, 然后按“品” 字型布置底槍與面槍, 在最高溫度段再均勻等距布置一組底槍與面槍。輥道窯目前與燒嘴配合使用的燃燒室主要有兩種，一種是薄壁套筒式燃燒室，材質為重結晶碳化硅等；一種是由大件磷酸鹽質免燒磚制成的燒嘴磚構成。顯然前者對于完全燃燒和避免產品污染等都是有益的, 價格也貴。輥道窯燃燒使用的助燃空氣, 有些使用冷卻帶緩冷段的熱風, 有些直接使用車間空氣。3.3.4 冷卻系統(tǒng)與余熱利用冷卻系統(tǒng)主要由急冷、緩冷和低溫區(qū)三部分組成。一般的冷卻系統(tǒng)由直接側墻鼓風急冷、抽走熱風進行緩冷、低溫區(qū)使用軸流風機冷卻。隨著窯寬的增加, 一些輥道窯為了更有效的均勻急冷, 已放棄了簡單

36、的側墻鼓風急冷方法, 而是在急冷段沿窯寬方向，在輥道上下布有急冷風管, 這些風管上開有許多小孔, 鼓入的急冷風與制品表面垂直, 使制品腹背受到均勻有效的急冷。緩冷部分除了采用簡單從窯內抽走熱風的方法外, 尚有不少輥道窯采用間壁冷卻, 輥道窯緩冷段間壁冷卻大多使用金屬管作間壁, 金屬管有沿窯內壁布設, 也有沿窯寬方向布設, 沿窯寬方向布設金屬管的間壁，冷卻均勻穩(wěn)定易調節(jié), 便于余熱的再利用；有些輥道窯將低溫區(qū)與緩冷區(qū)之間敞開一段, 便于觀察并加快冷卻, 也增加了對車間環(huán)境的影響。一般引進輥道窯不太注意冷卻帶的余熱利用, 許多熱氣體被直接排空, 國產輥道窯比較注意余熱的再利用, 有用于預熱帶調溫、

37、燃燒帶助燃, 或抽往干燥系統(tǒng)干燥坯體。3.3.5傳動系統(tǒng)與其它 輥道窯的傳動系統(tǒng)主要有鏈傳動、鏈輪摩擦傳動、螺旋齒輪傳動等。螺旋齒輪傳動平穩(wěn)精確, 但對齒輪的精度要求也高。風機一機多用在引進輥道窯上較多, 已有使用一臺風機供應雙層輥道窯的助燃、急冷與緩冷用風, 一臺風機各支管設有七個閘板。3.3.6 輥道窯三帶比例設置 設計時，輥道窯預熱帶長度約占窯體總長1/3以上，如圖2所示。圖2 輥道窯預熱帶示意圖預熱帶設置了分散排煙系統(tǒng)，從通道底部經過窯的一側匯合于窯頂，排煙孔均設閘板進行調整，采用分散排煙可降低局部排煙造成的溫差，有利于制品的快速干燥。并在該帶設置高速攪拌調溫及阻氣系統(tǒng)。除在通道下部交

38、錯均勻設置燃燒器外，通道上部設置攪拌調溫系統(tǒng)，利用窯尾部的熱風進行攪拌，再設兩道阻氣系統(tǒng)，使窯內產生橫向射流作用，帶動窯內氣體產生渦旋運動，達到充分攪拌均勻的目的，從而制品獲得均勻快速地加熱，滿足制品的快速燒成。接近燒成帶均勻設置燃燒器。燒成帶長約占窯體總長的1/5，參看圖3。在該帶兩側通道上下均勻交錯設置燃燒器。圖3 輥道窯燒成帶示意圖冷卻帶長度大約是燒成帶的2倍，占窯體總長的40以上，包括急冷、緩冷和尾部冷卻帶，如圖4所示。急冷段長度占該段長度的20%以下，在該段兩側上下交錯均勻設置高速噴咀，以直接冷卻的方式高速噴入通道內形成渦漩運動，以增強換熱效率，均勻窯內氣體溫度，達到均勻快速冷卻的目

39、的，可調節(jié)控制該段急冷要求。 在該帶尾部設置了排熱孔，排出的熱風用作攪拌調溫及阻氣系統(tǒng)。緩冷段與尾部冷卻段頂部設置多處排熱孔，匯合于總管，該段熱風送往干燥窯，用作制品的干燥熱源，排熱孔均設閘板調整，并在該帶上下通道兩側均勻設置緩冷風孔用以調整產品在緩冷過程中所需的最佳曲線。圖4 輥道窯冷卻帶示意圖 圖5 輥道窯排煙管路示意圖3.3.7 管路系統(tǒng) 節(jié)能型輥道窯管道系統(tǒng)設排煙管路（圖5）、助燃風管路、急冷風管路（圖6）、抽熱風管路（從緩冷段與直冷段抽冷卻風到燒成帶助燃空氣，見圖7、圖8）及窯尾軸流冷卻風機。其中，排煙風機2臺（1開1備），急冷風機2臺（1開1備），助燃風機2臺（1開1備），抽熱風機

40、2臺（1開1備），軸流風機6臺。所有風機裝有減震裝置，高壓風機裝有消聲過濾裝置，全窯風機管道系統(tǒng)按設計要求造型和工藝布置，助燃風、抽熱風管道采用耐熱不銹鋼制作，其余均為A3卷管制作。風機除軸流風機外均采用變頻控制。熱風機均安裝有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，設配溫風口。同時排風機出口還接有金屬煙囪，高出房屋頂3米以上。窯外熱風管道均設計為保溫處理，保溫采用硅酸鹽毯包裹，外面使用0.3mm 鋁板裝飾，保溫效果好，即節(jié)能又實用美觀。 圖6 輥道窯急冷風管示意圖 圖7輥道窯緩冷風管示意圖 圖8輥道窯直冷風管示意圖3.3.8 輥道窯溫度制度溫度制度以溫度曲線表示，它表明在燒成過程中溫度隨時間的變化關系。溫度曲線一般

41、分為四個階段，即由預熱升溫、 最高焙燒溫度、保溫時間和冷卻曲線所組成。溫度曲線應根據制品在焙燒過程中的物理化學反應特性、原料質量、泥料成分、窯爐結構和窯內溫度分布的均勻性等各方面因素等綜合確定，燒成制度曲線見圖9。（1）溫度的監(jiān)測輥道窯的溫度監(jiān)測主要是依靠沿窯長方向裝在窯頂或窯側的熱電偶所反映的溫度數據。由傳熱學的原理我們應該明白, 在預熱帶熱電偶測得的溫度高于制品溫度, 但要小于煙氣的溫度；燒成帶與預熱帶相似, 但是溫差較小, 且熱電偶測得的溫度較為接近制品的溫度；在冷卻帶與燒成帶相反,熱電偶測得的溫度小于制品的溫度而大于煙氣的溫度。圖9 輥道窯燒成制度曲線預熱帶溫度的監(jiān)測要控制好該帶的溫度

42、主要要控制3個關鍵溫度點, 即窯頭溫度、預熱帶中部溫度（約500處）及預熱帶末端（約900處）。窯頭溫度過高, 易使坯體炸裂；預熱帶末端溫度點的位置反映了坯體的預熱效果, 并間接反映了坯體和燒成帶停留的時間。預熱帶中部溫度則是預熱帶溫度的最關鍵點, 若太前則窯頭升溫過急易造成坯體在蒸發(fā)期造成開裂的缺陷，若太后說明窯頭溫度偏低, 使得在預熱后部不得不快速升溫, 一方面可能在573晶型轉化處產生坯體炸裂；另一方面使氧化階段時間減少, 容易產生黑心、針孔、氣泡等缺陷。 燒成帶溫度的監(jiān)測 燒成帶溫度的監(jiān)測主要是確定燒成帶的最高溫度和高溫區(qū)間長度即制品在高溫下停留的時間，燒成帶的最高溫度是成瓷的最高溫度

43、點, 它影響到產品的生燒與過燒, 高溫區(qū)的長度影響到保溫時間的長短, 從而也影響到產品的質量。 冷卻帶溫度的監(jiān)測 冷卻帶溫度的監(jiān)測主要是急冷后的溫度（約800處）、冷卻帶中部溫度（約500處）及出窯前的溫度, 急冷后的溫度是判斷急冷好壞的依據；冷卻帶中部溫度點附近是制品發(fā)生石英晶型轉化點, 這是制品產生風裂的危險區(qū), 其前后溫度變化應平緩；出窯前溫度是判斷快冷的效果, 如果出窯溫度過高, 出窯后仍可能發(fā)生驚裂, 同時也不利于后道工序操作。 （2）溫度的控制預熱帶溫度的控制預熱帶溫度的控制一般可通過調節(jié)排煙總閘、排煙支閘的開度及安裝在預熱帶的燒嘴開度來調整。但是調節(jié)排煙總閘對窯內的壓力制度影響較

44、大, 只有當整個預熱帶溫度偏低偏高, 才適當調整排煙總閘開度大小。入窯溫度一般控制在150300, 太高太低均不好, 排煙支閘板開度窯頭至窯尾由小至大, 窯頭排煙支閘板不宜開得太大, 因為這樣會造成冷風大量吸人, 輥下閘板的開度較輥上大, 加大輥下抽力可克服幾何壓頭造成輥上輥下溫度的偏差。此外還可以調節(jié)攪拌風來控制預熱帶的溫度。燒成帶溫度的控制燒成帶溫度的控制主要是控制燃料與助燃空氣的供應量及燃料與空氣的混合程度, 要控制兩側的燒嘴噴出火焰的長度一致, 且恰好在窯中央部分交接, 以免產生水平溫差。如果火焰較長造成中間溫度過高, 此時宜開大助燃風, 反之當火焰過短, 則窯爐中央溫度低, 此時可減

45、少助燃風量。另外擋火嘴和擋火磚也是調節(jié)局部火位溫度的有效方法。冷卻帶溫度的控制冷卻帶溫度主要是控制急冷風量、窯尾快冷風的風壓與風量以及抽熱風的風量。急冷區(qū)要注意后段的急冷風管的開度比前段的稍小, 以免制品發(fā)生風裂, 緩冷區(qū)主要是控制各抽熱風口閥門的開度, 使晶型轉化段降溫平緩, 一般抽熱風支閥由窯尾至窯頭開度由大至小, 以保證降溫速度緩慢, 窯尾冷風管的開度也是由窯尾至窯頭由大至小保證制品出窯溫度不至太高。3.3.9 輥道窯壓力制度 （1）壓力的監(jiān)測 輥道窯內的壓力一般不高, 窯壓的測量由微壓計分別安裝在預熱帶、燒成帶、冷卻帶三個關鍵點，以供操作參考。 （2）壓力的控制壓力本身對制品的燒成影響

46、不是很大, 它只是對窯內的溫度、氣氛有很大的影響。輥道窯是中空窯, 氣體在窯內流動的壓頭損失很小, 有人測量表明每米壓降才1Pa, 壓力控制較為容易。壓力制度的控制主要是通過調整煙閘板開度來穩(wěn)定預熱帶和燒成帶之間零壓面的穩(wěn)定, 使預熱帶在微負壓下操作, 以利于水氣和坯體的氧化分解產生的反應氣體的排除, 氣體在窯內預熱帶運行的壓差在1mmH2O。燒成帶則控制在零壓的微正壓下操作, 以阻止繼續(xù)排氣而產生的氣孔, 經驗表明輥下零壓位、輥上零壓位推后有利于操作。另外保持燒成帶與冷卻帶交界劃分的兩段進出風基本平衡, 也是維持窯內冷卻帶較易劃分的重要手段。在冷卻帶要求抽熱風量稍小于急冷風，有少量進人燒成帶

47、作二次助燃風,確保燒成帶充分氧化氣氛, 提高熱利用率, 還可杜絕煙氣倒流造成煙氣熏缺陷?？傊? 排煙閘的開度、噴嘴的開度、急冷風管的開度、抽熱風閥開度及風量分配是壓力制度控制的主要手段。3.3.10 輥道窯氣氛制度 （1）氣氛的監(jiān)測 窯內氣氛的測量比較困難, 目前窯爐上還沒有有效的直接監(jiān)測儀器, 對于氣氛的分析可用奧氏氣體分析儀測量煙氣的氣氛。建陶行業(yè)很少去應用。 （2）氣氛的控制 輥道窯燒制建陶制品一般為全氧化氣氛燒成,主要是調節(jié)好空氣與燃料的配比, 供給過余的空氣, 保證燃燒完全, 窯內不出現冒煙, 有時氣燒窯內因煤氣熱值波動時會出現瞬間還原氣氛, 要及時加以調整。4 節(jié)能方案設計根據最近

48、走訪的幾家建筑用地板磚生產企業(yè)輥道窯的使用情況，設計如下節(jié)能方案。4.1 采用DME作為燃料XX省地板磚生產企業(yè)的輥道窯大部分是使用重油、LPG、半水煤氣及天然氣作為燃料。隨著低碳經濟和節(jié)能減排工作的不斷深入，重油將逐漸退出陶瓷行業(yè)的舞臺；半水煤氣的主要優(yōu)勢是價格便宜，企業(yè)容易接受，但是半水煤氣的生產裝置煤炭氣化裝置，屬于易燃易爆裝置，半水煤氣是由氫氣和一氧化碳組成的，極易發(fā)生安全事故，因此，政府已經叫停了陶瓷企業(yè)興建半水煤氣裝置建設；隨著西氣東輸二期工程貫通的臨近，清潔燃料天然氣給陶瓷行業(yè)帶來了希望，有條件的企業(yè)將燃料紛紛更換成了天然氣，然而天然氣需要管道輸送，給天然氣的普及使用帶來了極大的

49、運輸難度；LPG應該算作是最早被陶瓷行業(yè)認可的較清潔的氣體燃料，隨著我國乃至XX省石化企業(yè)突飛猛進的發(fā)展，LPG的供應能力不斷增強，同時，XX沿海地區(qū)LPG的進口量也在急劇增長，這給陶瓷行業(yè)帶來了極大的便利，然而，隨著石油價格的不斷攀升，石油加工深度的不斷深入，LPG作為乙烯原料的經濟價值遠遠大于作為燃料的價值，因此，國內石化企業(yè)LPG的銷售量也在不斷的縮減。陶瓷行業(yè)使用的以上燃料，對陶瓷行業(yè)的發(fā)展水平提升了一個臺階，然而，就陶瓷產品質量而言，由于以上燃料都不同程度的含有硫，對陶瓷釉面質量的提高造成了影響，因此，選擇一種不含硫、價格低得清潔燃料是具有歷史意義的。近幾年嶄露頭角的高效清潔燃料二甲

50、醚（DME）作為陶瓷行業(yè)的燃料是符合節(jié)能減排、減低成本、保護環(huán)境的基本國策的。4.1.1 二甲醚的性質二甲醚分子式為C2H60，分子量46.07，含氧量高達34.8%。二甲醚是一種比較惰性的非腐蝕性有機物，其主要的理化性質見表1。在常溫、常壓下二甲醚是一種無色易燃有輕微醚香味的氣體，在空氣中的允許濃度為40010-6。它具有與液化石油氣（LPG）相似的特性。二甲醚具有一般醚類的性質，二甲醚對金屬無腐蝕性，不刺激人體皮膚，不致癌，對大氣臭氧層無破壞作用，在對流層中易于降解，長期暴露于空氣中，不會形成過氧化物。所以，二甲醚是一種優(yōu)良的綠色化工產品。二甲醚與其它燃料特性比較見表1。 表1 二甲醚的理

51、化性質項目性質化學式CH3OCH3正常沸點/0C-24.9閃點/0C-41自燃溫度/0C235臨界溫度/0C127熔點/0C-141.5飽和蒸氣壓（200C）/Mpa0.51臨界壓力/ Mpa5.37臨界密度/kg/L0.2174熱值/kj/kg28410氣化潛熱（-200C）/KJ/kg460空氣中爆炸極限/%317對水的相對密度0.66對空氣的相對密度1.62液態(tài)密度（200C）/kg/L0.67表2是二甲醚與其它燃料特性的比較。從表中數據可知，在同等溫度條件下，二甲醚的飽和蒸氣壓低于液化石油氣，其存儲、運輸、使用等均比液化石油氣安全。二甲醚在空氣中的爆炸下限比液化石油氣高一倍，因此，在使

52、用過程中，二甲醚作為燃料比液化石油氣安全。雖然二甲醚的熱值比液化石油氣低，但由于二甲醚自身含氧，在燃燒過程中所需空氣量遠低于液化石油氣，從而使得二甲醚的預混氣熱值和理論燃燒溫度都高于液化石油氣，燃燒效率高，因此，二甲醚對液化石油氣的替代比應為1.2：1。表2 二甲醚與其它燃料的特性比較 項 目 DME LPG 天然氣相對分子量 46 4456 16液態(tài)密度 Kg/m3 667 501 445沸點 -24.9 -42.0 -162.0自燃溫度 235 470 650低熱值 KJ/m3 64686 91960 34750氣化潛熱 KJ/Kg 486 426 510動力黏度（20）MPas 0.15

53、 0.15飽和蒸汽壓(20) MPa 0.511 0.370爆炸極限 3.417.0 2.19.4 4.715.04.1.2 二甲醚與液化石油氣的效益對比1.2）=517.73元，節(jié)約燃料費用達到11%。如果以目前價格計算，LPG出庫價格在6300元/噸，DME出庫價格為4300元/噸，改為DME以后，可節(jié)約（6300-43001.2）=1140元，節(jié)約燃料費用達到18.1%。 LPG改造為DME，原來所有的設備、管道及管件均不用更換，只需要將原來的丁腈密封材料更換為耐DME負溶脹作用的材料即可。4.1.3二甲醚與天然氣的效益對比現在以液化天然氣（LNG）作為與DME比較的基礎，DME的低熱值

54、為64686KJ/m3，LNG的低熱值為34750KJ/m3，目前LNG的供貨價格為5670元/噸（4.2元/m3），要達到34750KJ的熱量，需要0.865kg DME，價值3.72元，改為DME以后，原來每燒1m3天然氣，就可以節(jié)約（4.2-3.72）=0.48元，費用節(jié)省率為11%。要以DME替換LNG或天然氣，要增加DME儲存、卸車及氣化系統(tǒng)的投資，管道系統(tǒng)可以通用。根據我們在陶寶陶藝制品廠的燃燒結果，二甲醚與液化石油氣相比，替代比為（1.11.2）：1，按目前液化石油氣6500元/噸，DME按照4500元/噸計算，節(jié)約燃料費用率為16.923.8%，每噸可節(jié)約燃料費用1100155

55、0元。4.2 改進保溫措施，減少散熱損失增加保溫，減少散熱損失是最簡單也是最直接的節(jié)能措施。現在，XX省內的輥道窯爐腔外表溫度大都在60以上，有的甚至達到80。如果采取增加保溫層厚度或者使用新型保溫材料等措施，使爐墻溫度降低到40左右，既改善了員工的工作環(huán)境，又可以降低散熱損失達3%左右，投資不大，效果卻是明顯的。4.3 干燥系統(tǒng)的節(jié)能 陶瓷干燥工序占總能耗的20%，因此，干燥系統(tǒng)的節(jié)能也是很重要的。4.3.1 噴霧干燥設備的節(jié)能措施 （1）提高干燥器的進風溫度，降低排風溫度 在保證產品質量的前提下，盡可能采用較高的氣體進風溫度。因為，使用的氣體溫度越高，干燥器的熱效率越高。提高干燥器的進口空

56、氣溫度，可以提高干燥器的理論熱效率，實際熱效率亦是如此。 （2）提高陶瓷泥漿的濃度及溫度 陶瓷泥漿的濃度越大，其含水率越低,生產單位成品干粉所需蒸發(fā)的水分就越少，即所需的熱量就越少。所以，增加陶瓷泥漿的濃度或降低其含水率，能減少噴霧干燥制粉的熱量消耗。但是增加陶瓷泥漿的濃度，又會影響到泥漿的流動性和粘度,不利于霧化?？梢酝ㄟ^加入陶瓷添加劑?？商岣吣酀{的流動性，降低其粘度，改善霧化性能，有利于干燥速度的提高，降低了單位粉料的耗能量，達到了節(jié)能的效果。（3）提高陶瓷泥漿的溫度通過采用余熱或廢熱干燥泥漿等方式提高泥漿的溫度，能有效地降低泥漿的粘度，改善泥漿的霧化性能及預防泥漿堵塞噴嘴等。同時提高溫度

57、后，陶瓷泥漿在噴霧干燥器內不需經過預熱階段，就能直接蒸發(fā)水分，從而降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗。（4）排出熱風的循環(huán)利用在陶瓷泥漿經噴霧干燥器制備為粉料的生產過程中，離開干燥器的熱風（廢氣）通常經除塵后，直接排入大氣中，大約損失噴霧干燥制粉生產工序總熱量消耗的1020%。當離開干燥的熱風（廢氣）溫度較高時，其熱量損失就更大了。若熱風離開干燥器溫度高于100時，采用部分廢氣循環(huán)利用技術（如廢氣量的50%作為循環(huán)利用），噴霧干燥器可以節(jié)約燃料消耗15%左右，甚至更高。（5）利用熱交換器回收廢氣余熱在陶瓷生產工藝中，大量的熱風直接排放于大氣中，例如窯爐的廢氣排放，干燥塔的廢氣排放等。通過熱交換器將這

58、些熱風利用于對進入熱風爐的配送冷風進行預熱，可減少熱風爐的能源消耗。由于板式換熱器的散熱面積大，換熱效率高，目前國內外噴霧干燥器通常都是利用空氣液體空氣型板式換熱器回收廢氣余熱。例如，約90的離塔熱風通過板式換熱器后,廢氣可以冷卻到45，排入大氣中，配送冷風將被加熱到65，此時可節(jié)約熱風爐的能源消耗25%左右。 （6）采用較好的塔體保溫層 一般干燥器損失熱量為330%，在對干燥器散熱量進行測定的基礎上，采用較好的塔體保溫層，可利用內囊式塔體和外殼體抽真空隔絕的方法杜絕熱傳遞，減少熱損失，節(jié)約能源消耗。（7）防止產品的過度干燥應嚴格地控制在所要求的含水量范圍內，避免造成產品的過度干燥而增加能量消

59、耗。 （8）安裝電磁自動振動裝置，防止物料粘壁等。物料粘壁不僅造成被迫停產檢修，增加維修成本，并且在重新點火生產中又浪費了大量的能源。4.3.2 少空氣快速干燥器 在陶瓷行業(yè)生產中，因其產品的不同所采用的工藝技術及裝備有所不同。陶瓷的原料制備可分為濕法制備、干法制備；成形可分為注漿成形、可塑擠壓成形和半干壓成形。傳統(tǒng)干燥設備由于熱風與產品熱交換時間短即排出，造成產品干燥能耗高、干燥周期長、干燥不均，最終導致產品局部收縮不均而開裂。尤其是對衛(wèi)生陶瓷和高壓電瓷這類干燥周期特別長的大件產品，造成干燥開裂現象尤為嚴重。隨著陶瓷技術裝備的發(fā)展，近年來國外推出了少空氣快速干燥器，我國一些衛(wèi)生陶瓷生產企業(yè)引

60、進該設備并已取得了較好的效果。該設備大大降低了干燥能耗和干燥周期，提高了產品的干燥合格率。 （1）設備適應范圍和干燥原理 適用范圍 少空氣快速干燥器主要適用于衛(wèi)生陶瓷、電瓷和日用陶瓷等可塑和注漿成形產品坯體的干燥。該設備不受單件產品尺寸大小的限制，對于坯體厚度在1040mm，水分含量在20以下的產品都適用，干燥后坯體水分可降至0.4l 。少空氣快速干燥最大的特點是能耗低，干燥周期短，坯體干燥十分均勻，不會因干燥不均而造成坯體開裂等現象。少空氣快速干燥器的熱源配置有熱風發(fā)生系統(tǒng)，其采用的燃料為柴油、石油、煤氣和天然氣。整個干燥系統(tǒng)運行采用全自動控制。 干燥原理 生坯內含水有3種：a 化學結合水，

61、是坯料物質結構的一部分；b吸附水，是坯料顆粒所構成的毛細管中吸附的水分；c游離水，游離于坯料顆粒間，基本符合水的一般物理性質。 生坯干燥時游離水極易排出，隨著周圍環(huán)境溫度和濕度的不同，吸附水有一部分在干燥過程中排出，干燥后生坯吸附水的含量取決于坯料的組成和環(huán)境條件。在干燥過程中生坯水分排出可分為兩個方面：一方面由坯體表面蒸發(fā)水分擴散到周圍介質中的為外擴散；另一方面由坯體內部水分轉移到表面的為內擴散。內外擴散是傳質過程，需要吸收能量。干燥過程可分為：預熱階段、等速恒溫干燥階段和降速干燥階段。最終達到干燥效果。 少空氣節(jié)能快速干燥器的干燥原理是：由熱風爐或窯爐的余熱通過干燥器的外循環(huán)系統(tǒng)對干燥器進

62、行供熱操作，外循環(huán)的熱風又通過干燥器的內循環(huán)系統(tǒng)最終送到干燥器的箱體內，對坯體進行加熱、干燥。在合理的干燥制度下，通過干燥器的排放管道間斷地對外排放濕空氣或進行坯體的冷卻，干燥原理如圖10所示。 圖10少空氣干燥原理圖少空氣節(jié)能快速干燥器較傳統(tǒng)干燥器節(jié)能效果明顯。根據已經得到的數據顯示，少空氣干燥器的能耗是傳統(tǒng)干燥器的1/31/4，所以對企業(yè)節(jié)能降耗、降低成本有相當顯著的效果。少空氣節(jié)能快速干燥器的干燥周期較傳統(tǒng)干燥方式對比有較大程度的縮短。數據顯示，少空氣干燥器的干燥周期是傳統(tǒng)干燥器的1/41/5，由于干燥周期的變化，干燥室的數量可以大幅度的減少。少空氣節(jié)能快速干燥器的操作方式靈活、運行可靠

63、。由于其配置了溫度檢測功能，并有全自動控制系統(tǒng)進行全周期的控制，完全可以實現無人化作業(yè)。在更換產品品種時，只需要相應調整干燥的程序。4.4 陶瓷燒成節(jié)能技術4.4.1高溫空氣燃燒技術 （1）高溫空氣燃燒技術原理 高溫空氣燃燒技術是最新發(fā)展起來的先進燃燒技術，具有高效節(jié)能和超低NOx排放等多種優(yōu)點，又被稱為環(huán)境協(xié)調型燃燒技術。該技術自問世起，立刻受到了西方發(fā)達國家的高度重視，其在加熱工業(yè)中的應用得到迅速推廣，取得了舉世矚目的節(jié)能環(huán)保效益，其中最具代表性的是蓄熱式加熱爐技術的應用和發(fā)展。圖11為工作原理示意圖，噴口對稱布置在爐子兩側，兩側的噴口交替進行噴氣和排煙。圖11 蓄熱式燃燒工作原理示意圖

64、在A狀態(tài)下鼓風機的空氣經換向系統(tǒng)分別進入右側通道,而后由下向上通過蓄熱室。被蓄熱體預熱后的空氣從右側通道(或燒嘴)噴出并與燃料混合燃燒。燃燒產物對物料或爐體進行加熱后進入左側通道(或燒嘴)，在左側蓄熱室內進行熱交換將大部分熱傳給蓄熱體后，以180以下的溫度進入換向系統(tǒng)，經排煙機排入大氣。經過半個換向周期以后控制系統(tǒng)發(fā)出指令，換向機構動作，空氣換向或空氣、煤氣同時換向。將系統(tǒng)變?yōu)锽 狀態(tài)。此時空氣從左側通道(或燒嘴)噴口噴出并與燃料混合燃燒，這時右側噴口(或燒嘴)作為煙道。在排煙機的作用下，使高溫煙氣通過蓄熱體后低溫排出，一個換向周期完成。單預熱助燃空氣時只有空氣經過蓄熱室預熱，同時預熱助燃空氣

65、和煤氣燃料時，另有一套和以上原理相同的蓄熱系統(tǒng)作為煤氣預熱。當助燃空氣通過一個燒嘴內的蓄熱體進行蓄熱時，另一個燒嘴充當排煙的角色，排出的煙氣同時加熱該燒嘴內的蓄熱體。也就是當常溫空氣由換向閥進入蓄熱室后，在經過陶瓷蜂窩蓄熱體時被加熱，在極短時間內常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度（一般比爐膛溫度低50100，這還取決于蓄熱體的蓄熱容量和蓄熱速率），然后此高溫空氣以相當高的速度噴入爐膛，進而抽引周圍爐內的氣體形成一股含氧量大大低于21%的稀薄貧氧高溫氣流，同時往稀薄高溫空氣附近注入燃料（燃油或燃氣）。這樣燃料即可在貧氧（221%）狀態(tài)下實現燃燒，經過一定時間后爐膛內燃燒產生的煙氣經過另一個蓄熱室排入大

66、氣，爐膛內高溫熱煙氣通過蓄熱體時將高溫煙氣的熱量存在蓄熱體內，然后以高于露點溫度1020的低溫排出煙氣。（2）高溫空氣燃燒技術的特點高溫預熱空氣燃燒如前所述，陶瓷窯節(jié)能技術的研究和改進方向都是以回收廢氣中的顯熱，提高進入爐窯的空氣溫度達到提高熱效率的目的。預熱空氣溫度越高，節(jié)能效果越顯著。傳統(tǒng)燃燒具有從火焰?zhèn)鞑ブ猩傻撵o態(tài)火焰，且具有局部熾熱點，爐內溫度分布不均。高溫預熱燃燒技術中預熱空氣溫度一般在800以上，甚至接近爐內溫度達到1000以上，在這種狀態(tài)下，會帶來以下一系列結果：a 燃燒溫度的極大提高。按照國內學者提出的工業(yè)爐應當實現“高爐溫、煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”的所謂“三高一低”理

67、論，燃燒溫度的極大提高有利于實現加熱爐的工藝要求，但同時將大大提高NOx的生成與排放。b 只要燃料混合物進入可燃范圍，就可以保證穩(wěn)定的燃燒。c 燃料的蒸發(fā)、裂解、自燃等燃燒的全過程都得以加速進行。d 空氣溫度接近爐內溫度，大大改善全爐溫度分布，使之趨于均勻。e 可用燃料熱值范圍的適應性擴大。f 提高了化學反應速率和燃燒效率，強化了爐內輻射換熱比例，使單位面積熱強度增加，裝置尺寸可以縮小。（2）貧氧燃燒的火焰特征傳統(tǒng)燃燒方法當火焰溫度增加時，熱力NOx的生成量急劇上升。為了降低高溫燃燒帶來的高NOx排放，降低燃燒空間中氧的濃度，創(chuàng)造貧氧燃燒條件是比較經濟有效的方式。圖12是低NOx燒嘴的工作原理

68、圖。 圖12 低NOx燒嘴的工作原理圖超低NOx蜂窩狀蓄熱式燒嘴的原理是燃料分一次燃料和二次燃料兩路供入爐內。一次燃料比二次燃料少得多，一次燃料的燃燒屬于富氧燃燒，在高溫條件下會很快完成，在流經優(yōu)化設計的噴口后，會形成高速煙氣射流和周圍的卷吸回流流動，大量燃料則通過二次燃料通路射入含氧量低于15%的高溫煙氣中，這時燃料的燃燒不存在傳統(tǒng)擴散火焰中的局部熾熱高溫區(qū)。這樣就從根本上抑制了NOx的生成，而大大降低NOx的排放。在實際應用中，一次燃料在富氧條件下進行，屬于高溫擴散燃燒，必然導致大量的NOx生成。因此，一次燃料比例不能過高，但為了滿足二次燃料燃燒的貧氧條件，一次燃料量亦不能過低。顯然，燃燒

69、時一次燃料和二次燃料的調節(jié)有一個最佳值。由上述分析可知，影響NOx生成的主要因素包括：一次燃料和二次燃料的比值、燃燒器出口速度、燃燒器出口直徑和二次燃料噴嘴節(jié)圓直徑的比率等。為了保證二次燃料形成超低NOx燃燒，必須在設計供給通道時，考慮燃料在空間的擴散、與爐氣的混合和射流角度及深度。相應幾何參數等的獲得主要是通過實驗再輔以必要的數值模擬技術加以確定。蓄熱式加熱爐能獲得很好的流場、溫度場和濃度場分布，能滿足高效、優(yōu)質、低耗和環(huán)保的加熱工作需要。 對生產現場的工藝操作參數的優(yōu)化也具有非常重要的意義。4.4.2 高速燃燒器技術 （1）高速燃燒器的原理高速燃燒器是高速管式加熱裝置的核心部件。它既是燃氣

70、和空氣混合的場所，又是預混后燃氣燃燒場所。高速燃燒器有兩個作用,一是燃氣在非常高的熱強度下燃燒,二是高溫煙氣以非常高的流速(200300m/s)的速度噴出燃燒室,從而增加爐內對流作用。高速燃燒器相當于一個鼓風式燃燒器在其出口增設一個帶有煙氣噴嘴的燃燒室。燃氣和空氣在燃燒室內進行強烈的混合和燃燒，完全燃燒的高溫煙氣以非常高的流速噴進窯內與產品進行強烈的對流換熱。（2）高速燃燒器的優(yōu)缺點高速燃燒器與普通燃燒器相比有下列主要特點:優(yōu)點:燃燒室的容積熱強度非常高,可達17104Kw/m3，除火道式燃燒室外,不需要另設燃燒室。 煙氣在火道內劇烈膨脹以及火道出口設有煙氣噴口,所以煙氣出口速度非常高,可達2

71、00300m/s。爐內氣氛容易調節(jié)成氧化性或還原性，可在較高的過?？諝庀禂迪鹿ぷ鳌Ｘ摵烧{節(jié)范圍大，調節(jié)比可達1：50?？梢允褂酶邷仡A熱空氣，因此能以低熱值燃氣獲得高燃燒溫度。由于燃燒反應在火道內瞬時完成，故在惰性氣氛的爐內也不會滅火。節(jié)省燃料。由于燃燒效率高、爐內氣體的強制循環(huán)及攪拌效果好、除火道外不另設燃燒室、爐內氣氛容易調節(jié)等因素，所以可以節(jié)省燃料1025%。缺點：需要較高的燃氣、空氣壓力，耗電較多。燃燒室要求特殊的耐高溫耐沖刷的材料。工作噪聲較大，需要采取相應的消聲措施。 （3）高速燃燒器的構造空氣燃氣圖13 高速燃燒器構造圖1空氣孔；2燃氣分配室；3燃氣孔；4點火針；5燃氣入口；6空氣

72、入口；7第一段燃燒室；8螺旋狀縫隙孔；9第二段燃燒室；10燃燒室縮口；11冷卻燃燒室縮口用空氣入口；12噴頭；13冷卻空氣出口4.4.3 增加預混設施對于不想投入大量資金進行節(jié)能改造的企業(yè)，可以采用預混式燃燒技術，使空氣和燃氣得到充分混合，使燃燒在最合適的過?？諝庀禂倒r下工作，達到節(jié)能的目的。這是一種把燃燒所需的助燃空氣預先混入燃氣，在穩(wěn)定的燃氣與空氣的混合比例下，減少了排出的煙氣量，使煙氣中的NOx、CO排放量降低，可以使熱效率隨著負荷降低保持不變或略有提高，尤其對于大負荷窯爐在低于額定負荷下能維持高效率。（1）預混式二次燃燒技術原理：預混式二次燃燒系統(tǒng)是由混氣管、燃氣與鼓風管路、燃燒體和

73、自動控制四大部件構成，其主要機理是根據火焰?zhèn)鳠帷崃康妮椛浜蛯α鳌煔獾睦靡约拔矬w對熱量的吸收等因素之間的相互關系，采用可燃氣體與空氣進行預混后再高速噴射燃燒產生紫紅色外焰短火焰的方法，短火焰在爐膛中受噴射的推力沿著爐腔與火道形成旋流噴射，使熱輻射能量及煙氣在爐膛中螺旋式推進，延長熱能量在爐膛中停留的時間，降低排煙速度和排煙溫度，減少排煙濃度和煙氣中的含氧量，該燃燒系統(tǒng)助燃空氣系數可控制在1.051.15系數之間，節(jié)能效果十分明顯，節(jié)氣率可達10%25%，具有很好的經濟效益和環(huán)境效益。（2）預混式燃燒節(jié)能改造內容針對目前我國陶瓷窯爐的燃燒設備在使用過程中的高能耗高排放的技術難題，利用較低的技

74、術改造成本，在不改變原有陶瓷窯爐主體結構的基礎上，實現優(yōu)秀的節(jié)能減排效果。采用自主研發(fā)的漩流燃燒器，產生二次漩流，大大提高燃燒效率，節(jié)省能耗；利用自主研發(fā)的防爆無阻尼氣體流量傳感器、物體傳感器、電控閥門、漩流燃燒器等構成系統(tǒng)全面的中央控制系統(tǒng)，實現對燃氣和空氣的自動配比和精確控制，性能安全穩(wěn)定。改造完成后預期實現的技術指標是陶瓷窯爐降低能耗達到10以上，排放尾氣中的CO含量降至100ppm以下。通過改造可以實現減低能耗和減少有害氣體的排放，達到 “節(jié)能減排、利國利民”的宗旨。（3）燃氣預混燃燒系統(tǒng)的種類燃氣混合器的種類燃氣完全燃燒所需的全部空氣在混合器中完全混合，這種混合器有3種類型：空氣壓力

75、引射型、燃氣壓力引射型以及燃氣與空氣壓送型。A、空氣壓力引射型利用空氣的壓力引射燃氣，制得混合氣。燃氣通過零壓閥調整到與大氣壓相當的壓力供給混合器?；旌蠚饬髁客ㄟ^空氣進行調節(jié)，流量調節(jié)比一般為1：4左右。B、燃氣壓力引射型利用燃氣的壓力引射空氣，在一定范圍內，燃氣與空氣按恒定比例變化，實行混合氣流量的調節(jié)。這種混合器適用于混合氣壓力較低以及燃氣供應壓力較高的場合。C、燃氣與空氣壓送型燃氣和空氣按給定的比例在混合器中混合，燃氣和空氣壓力相同或相近，混合比通過節(jié)流閥調節(jié)。這種混合器適合于混合氣壓力較高以及大容量的場合，混合氣流量的調節(jié)幅度大。（4）燃氣預混燃燒系統(tǒng)的類型根據燃氣混合器與風機的相對位

76、置來區(qū)分，燃氣預混燃燒系統(tǒng)的類型可以分為兩類。一類是混合器位于風機的上游，這種混合氣屬于空氣壓力引射型，混合氣流量調節(jié)比可以達到1：5，一臺混合器與一臺風機構成一套混合氣供氣系統(tǒng)，設計中通常采用一套使用，一套備用的方式，因此整個燃燒系統(tǒng)燃燒能力調節(jié)比可達1：10。這類燃燒系統(tǒng)特別適用于燃燒能力在1.2105kJ/h以上的熱工設備加熱系統(tǒng)。另一類燃氣預混燃燒系統(tǒng)，混合器位于風機的下游，風機后的燃氣混合器的類型可選用三種類型中的任一種類型，燃燒能力一般小于1.6105kJh，但也有個別系統(tǒng)的燃燒能力大于4105kJh。風機后的混合器可以選用一臺混合器，也可選用多臺混合器。但這類單臺混合器預混燃燒系

77、統(tǒng)燃燒能力調節(jié)比小，有時難于滿足生產工藝對溫度的要求。（5）燃氣預混燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設計設計原始資料的收集燃氣預混燃燒系統(tǒng)設計之前必須收集大量與設計有關的原始資料作為施工圖設計和設備選型的設計依據。原始資料應包括燃氣的物理和化學性能指標，燃氣供應的動力條件，正常燃燒能力以及燃燒能力調節(jié)比，生產工藝對燃燒工況的要求等內容。最佳工藝方案的確定根據收集到的設計原始資料進行設計計算，制定出不同的設計工藝方案，然后進行充分的比較論證。根據燃氣供應條件和生產工藝對燃燒系統(tǒng)的要求，篩選出最佳工藝方案。為了客觀地評價最佳工藝方案的先進性和可靠性，必須體現下列幾點：A、 燃燒能力具有較大的調節(jié)范圍，調節(jié)比必須大于

78、生產工藝要求值；B、 管路布置簡單合理；C、 系統(tǒng)運行安全可靠，防爆安全措施齊全；D、 操作和維護簡單方便；E、 設備投資省。主要設備的選型A、風機風機風量的確定與整個系統(tǒng)的燃燒能力與調節(jié)比直接相關，風機壓力的確定可參考管路與設備的阻力計算以及生產測定數據。如果風機壓力較低，壓力在14 kPa以下可以采用單級高壓離心風機；如果風機壓力較高，壓力在14 kPa以上可以選用2臺單級高壓離心風機串聯(lián)，或選用多級離心風機，或選用羅茨風機。B、混合器混合器的設計或選型應充分考慮以下幾個因素：a、混合氣的生產能力及調節(jié)比；b、 混合氣的壓力參數c、燃料和助燃風供應的動力條件；d、 燃燒器運行動力條件?；旌?/p>

79、器是整個燃氣預混燃燒系統(tǒng)的核心設備之一，混合氣的流量調節(jié)比是系統(tǒng)設計水平高低的重要判據。C、燃燒器燃燒器結構的設計或選型應考慮回火防爆因素。不合理的結構容易產生回火。根據燃燒空間爐壓、溫度以及溫度分布的均勻性要求確定燃燒器的數量、布置和結構。根據生產工藝要求確定燃燒器的燃燒能力與調節(jié)比，值得注意的是混合氣進入燃燒器之前應控制一定的背壓，防止發(fā)生回火爆炸。D、安全防爆設施高水平的燃氣預混燃燒系統(tǒng)應該配備完善的安全防爆設施，混合氣管路的進口和出口之問應設置阻火器，止回閥或單向闐以及防爆器，燃氣供應管路上應設置快速切斷閥。在非正常工況及時切斷燃氣氣源，避免事故的發(fā)生和擴大。對關鍵部位的壓力參數，設置

80、壓力開關、壓力上限和下限。超過正常工作壓力范圍及時發(fā)出報警和響應動作，確保安全生產。4.4.4 采用兩級微機控制系統(tǒng)窯爐是建材工業(yè)中能耗最大的設備，約占整個生產過程設備總能耗的6080%，據統(tǒng)計，我國現有輥道窯除了有60多條是從國外引進外，其余都是國內自己設計建造的，能耗高、自動化水平較低、產品質量不穩(wěn)定，缺乏市場競爭能力。國家十分重視，把窯爐作為傳統(tǒng)工業(yè)微電子技術改造的突破口，應用先進的計算機技術改造窯爐設備。（1）系統(tǒng)的總體結構及硬件配置輥道窯兩級微機控制系統(tǒng)總體結構及硬件配置框圖如圖14所示。系統(tǒng)由上下位機兩級組成，上位機對工藝生產過程進行監(jiān)督和管理，下位機為過程控制級，對窯過程參數進行

81、實時控制;上下位機的通信采用RS232C標準通信卡，進行異種機型的通信。圖15是一臺兩層輥道窯的圖片。上位機作為生產管理級的上位機是采用星河0520型微機系統(tǒng)，其以XH0520CH作為主機，配備有640450高分辨率的彩色顯示器及M1724型24針打印機各一臺，主機內存640K，硬盤容量20M，并配有兩個360K軟盤驅動器。圖14 系統(tǒng)總體結構及硬件配置圖下位機下位機主要完成DDC功能，故選用性能穩(wěn)定、無故障時間長、電源功能較好的紫金l型微機系統(tǒng)，其CPU為6502芯片，主機內存64K，另配一塊128KRAM內存擴充卡、一塊16路入/1路出的12位A/D、D/A轉換卡、一塊16路入/l6路出的

82、8位A/D、D/A卡及時鐘卡等。在所配置的A/D、D/A卡中，12位卡用于被控溫度、壓力信號的轉換，以提高轉換精度，而8位卡則用于控制信號的輸出轉換以及一些只需顯示而不需控制的過程變量的轉換。 圖15 雙層輥道陶瓷窯 接口裝置 接口裝置l/V轉換及V/l轉換的作用是把由DDZ型溫度變送器送來的010mA標準信號轉換成適合于A/D轉換輸入的電壓信號，以及實現列D/A輸出的電壓信號轉換成010mA電流信號。本系統(tǒng)配有兩組I/V轉換器，其中一組的轉換范圍是把010mA轉換成09V，以適應12位A/D卡；另一組的轉換范圍是把010mA轉換成-5+5V，以適應8位A/D卡。而V/I轉換器則實現把8位D/

83、A卡的-5+5V信號轉換成010mA信號。 常規(guī)儀表盤 作為后備，系統(tǒng)還有兩塊21001100框架式儀表盤。盤上安裝有11個窯爐溫度指示表，5個窯內壓力指示表，以及燃氣溫度、壓力指示表。還有相應控制回路的自動手動切換及手操器，并配有兩臺多點聲光報警儀，作為參數越限報警用。系統(tǒng)還設計了一臺專用的mV/mA變送轉換器，實現8路信號的轉換，其輸入信號是一些只作為顯示、精度要求較低、無須配用標準溫度變送器的窯爐溫度熱電偶的變送信號(mV)，輸出為010mA標準信號。 （2）過程控制級 過程控制級由下位機、各種轉換單元、顯示儀、手操器、報警器及執(zhí)行機構所組成。根據氣燒輥道窯的結構特點及工藝要求，在窯上共

84、設計了6個溫度調節(jié)系統(tǒng)及一個窯壓控制系統(tǒng)，燃氣系統(tǒng)設計了一個氣壓調節(jié)系統(tǒng)及氣溫調節(jié)系統(tǒng)。在這9個控制回路中有4個單回路控制系統(tǒng)(氣壓、氣溫、窯壓、預干燥帶)，有一個串級調節(jié)系統(tǒng)(頂窯)，3個窯溫爐溫智能模糊串級調節(jié)系統(tǒng)，一個靜態(tài)解藕控制系統(tǒng)。下面就串級、模糊及解禍系統(tǒng)進行簡單介紹。 頂爐的窯溫爐溫PID串級調節(jié)系統(tǒng) 窯溫是燒成帶的主要控制指標，是產品質量好壞的關鍵之一，由于頂爐和窯道之間設有隔焰板，從爐膛出來的高溫煙氣直接進入窯內，所以爐溫對窯溫的影響是較快的。但由于噴咀的結構及燃氣種類、質量的不同等因素經常會引起頂爐爐溫的波動，進而影響到窯溫的穩(wěn)定，故采用如圖16所示的窯溫爐溫串級調節(jié)系統(tǒng)。

85、該系統(tǒng)的目的是使主變量(窯溫)穩(wěn)定，較好地克服進入副回路的各種干擾(諸如氣壓波動、噴咀瞬間堵塞、氣質變化等)，使干擾還未影響到窯溫前就獲得調節(jié)，另外，由于設置了主調節(jié)器，使得干擾影響到窯溫后，主調節(jié)器亦能通過調整爐溫給定值實現對窯溫的校正。圖16頂爐的窯溫一爐溫PID串級控制系統(tǒng)框圖 窯溫爐溫模糊PID串級調節(jié)系統(tǒng) 由于輥道窯是馬弗式或半馬弗式窯爐，燃氣燃燒產生的熱量由下火道經過碳化硅馬弗板再傳到窯道，故爐溫對窯溫的影響非常緩慢，爐溫窯溫關系嚴重的非線性及時變性，它們產生的高溫煙氣進入同一煙道內，如采用一般的控制系統(tǒng)，其控制效果不理想。經過長期研究，采用可以總結人們操作經驗的模糊控制算法，系統(tǒng)

86、結構仍然采用串級形式，把模糊控制算法(兼有一定的智能判斷)引進到主調節(jié)器里，用以對付復雜的窯爐特性而副調節(jié)器仍用PID算法系統(tǒng)結構如圖17所示。圖17窯溫爐溫模糊PID串級調節(jié)系統(tǒng) 急冷溫度抽熱風溫度的解耦PID控制系統(tǒng)制品從燒成帶進入冷卻帶時，要求其溫度有一個急冷過程，以保證制品的質量，而在冷卻帶制品要求均勻冷卻，故冷卻帶需要保持一定的溫度梯度，由于急冷風量的調節(jié)與抽熱風量的調節(jié)互相關聯(lián)，急冷風量的變化，必然會引起抽熱風量的變化，抽熱風量蝶閥的開度變化影響窯內壓力分布，最終也會影響急冷溫度，為了消除兩個系統(tǒng)間關聯(lián)，設計了靜態(tài)解藕系統(tǒng)，系統(tǒng)結構如圖18所示。圖18靜態(tài)解藕PID控制系統(tǒng)結構框圖

87、 軟件功能及程序結構 本級功能是實現直接數字控制及人機對話管理，其包括如下內容：屏幕畫面顯示、管理；上下位機定時通信；實現智能模糊PID串級中的模糊主調節(jié)器算法；實現對噴咀極限狀態(tài)的判斷及報警；實現操作人員對控制系統(tǒng)的了解及干預，實現所有普通控制系統(tǒng)的算法控制。實現對其它10個溫度及2個壓力的檢測。 整個控制程序采用模塊結構，每個模塊完成一個獨立的任務。人機對話程序(含高級控制程序)作為主程序，總體循環(huán)運行，而基本控制程序則在時鐘卡的定時控制下以中斷方式運行。 （3）生產管理級 作為控制用的下位機是容量較小的八位機，由于控制功能較多，內存開銷大，無法進行復雜的管理，為了提高工廠的管理水平及圖形

88、顯示質量，選用XH一0520CH作為上位機，對生產過程進行監(jiān)督管理。 主要管理功能 為了適應工藝要求及工廠管理的需要，本系統(tǒng)設計了七大功能： A、隨機改變燒成產品的編號，以便調出數據庫中有關編號的各工藝參數； B、實時溫度測量值隨機打印及各種產品給定值參數查詢； C、窯爐結構工藝參數、預熱帶、燒成帶、冷卻帶及燃氣系統(tǒng)工藝檢測控制流程圖顯示； D、實時窯爐熱平衡、熱效率計算； E、生產工藝參數的維護，包括各種參數的輸入、修改及增刪等； F、表頭打印及隨機溫度給定值打??； G、生產中異常工況數據的查詢及打印。 為了減少工人的勞動強度，提高數據的真實性，設計由機器每隔半小時(時間間隔可任定)打印一次

89、各測量點溫度的實測值。為了加強生產管理及考核各班的操作水平，當主要的操作參數偏差士5稱為生產中的異常工況，當出現異常工況時，每隔一定時間間隔，在軟盤上記錄一次出現異常工況時各參數值，并以音樂形式作為報警，以提醒注意操作。見圖19。 管理軟件總體結構 本系統(tǒng)總體程序設計采用模塊化結構，由一個主程序及七個大子程序所組成。整體結構如圖20所示。每個子程序都完成一個或多個特定的功能，層次清晰、結構分明，功能選擇采用F1一F8功能鍵，利用鍵控陷阱進行轉向，完成各子菜單的功能任務后轉回主菜單。輥道窯兩級微機系統(tǒng)集控制和管理于一體，硬件配置合理，可靠性高，功能較強，適合一般工人操作，本系統(tǒng)在輥道窯上首次開發(fā)

90、了窯溫與爐溫的“智能模糊串級”控制系統(tǒng)及靜態(tài)解藕控制系統(tǒng)，大大地提高了窯爐的控制精度。產品合格率可達98%，一級品率為85%，燃料消耗下降近20%，單耗達到1020kcal/kg產品，節(jié)能效果十分顯著。圖19 下位機軟件執(zhí)行過程框圖圖6上位機管理軟件總體結構框圖4.4.5 熱風助燃及富氧燃燒技術 熱風助燃及富氧燃燒技術是采用高達300度的熱風作助燃空氣，在必要時利用分子膜篩過濾空氣中氮分子以提高助燃風氧氣含量（氧含量高達30%），從而改善燃料燃燒初始溫度，加快燃料燃燒速度，大大降低燃料用量，達到節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染的目的。 利用窯爐冷卻帶余熱或排煙廢氣中余熱，合理回收并用耐熱風機及風管引入燃

91、燒系統(tǒng)，用高溫熱空氣增加氧含量（即富氧燃燒）。實踐證明，該技術在輥道窯上改造應用達到以下效果：大大改善燃料燃燒效果，減少助燃風用量，大幅減少廢氣排放，廢氣帶走的熱量也大幅減少，從而達到節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染的效果；可減少窯爐橫向溫差，燃燒充分，有利于產品質量提高；減少產品色差，減少針孔，提高釉面光結度、平整度等效果；減少冷卻壓力，減少風裂現象。 節(jié)能效果達到10%以上，有的可達到20%以上。該技術若對現有輥道窯進行改造，每條窯爐僅需2030萬元左右，但能為廠家?guī)砻磕?00萬元以上的節(jié)能效果。陶瓷行業(yè)的節(jié)能潛力是很大的，要針對各企業(yè)設備及產品的不同，分別進行節(jié)能設計和改造，不能千篇一律，要有針

92、對性。附件一：2009年1月份至2010年2月份華南地區(qū)液化石油氣及二甲醚價格均價變化分析液化石油氣華南地區(qū)國產氣華南地區(qū)進口氣進口氣均價LPG均價(國產&進口)二甲醚廣州地區(qū)珠海地區(qū)深圳地區(qū)日期月均價月均價月均價月均價月均價月均價月均價Jan-093758.394037.13827.424170.97 4011.83 3948.47 2286.53Feb-093681.434010.713908.934321.43 4080.36 3980.63 2445.67Mar-093654.843825.81 3672.58 4067.74 3855.38 3805.24 2890.23Apr-09

93、36043633.33 3590.00 3746.67 3656.67 3643.50 3234.89May-093363.873461.29 3403.23 3477.42 3447.31 3426.45 2989Jun-0937433848.33 3758.33 3874.00 3826.89 3805.92 3107.56Jul-093829.354077.42 3954.84 4150.00 4060.75 4002.90 3337.45Aug-094517.744732.26 4603.23 4762.90 4699.46 4654.03 3577.45Sep-0948585176.

94、67 4930.00 5186.675097.78 5037.84 3788.9Oct-094939.685366.13 4988.06 5366.13 5240.11 5165.00 4305.48Nov-095713.675966.67 5763.67 5978.33 5902.89 5855.59 4350Dec-095872.96538.71 5938.71 6467.74 6315.05 6204.52 4350Jan-106184.846545.16 6370.32 6696.77 6537.42 6449.27 4335.19Feb-105431.796239.29 6002.86 6314.29 6185.48 5997.06 4333.93平均值4510.964818.494622.304898.654779.814712.603523.73