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4大新技术引领陶瓷窑炉走进绿色环保新道路

2012-3-1

陶瓷窑炉节能减排绿色环保新技术

烧成技术

·众所周知,燃料的燃烧过程是一个氧化过程,在这一氧化过程中,伴随着大量热量的产生。参与燃烧的全部燃料在助燃空气充足的条件下,完全被氧化,叫完全燃烧。显然,在燃料完全燃烧的条件下,所生产的烟气中没有诸如一氧化碳、甲烷、氢气、硫磺蒸汽等可烧成分。现代陶瓷窑炉一般都选用气体燃料,因为气体燃料燃烧完全,热利用率高,有利于自动控制温度。与燃料完全燃烧不同的一种情况是燃料的不完全燃烧。所谓燃料不完全燃烧,就是指参加燃烧的燃料,未能充分发挥其内容的热量。不完全燃烧情况是烟气中含有可燃气体又可称为气体不完全燃烧,它是因为燃烧必需的空气量不足,导致燃料进行化学反应的氧气量不够,化学反应不完全,碳的燃烧反应只进行了一部分造成的。可见燃料的燃烧是否完全直接关系到燃气用量的大小。

·采用新型烧嘴:等温烧嘴,脉冲烧嘴,高速烧嘴、高温辐射烧嘴等。窑炉中的烧嘴是燃料燃烧的关键设备,也是决定窑炉横断面温度是否均匀的重要设备,结构不好会造成火焰不稳定,产品出现变形和色差。一个好的烧嘴能在助燃空气过剩系数较低的情况下,燃烧充分,火焰稳定,易于调节,能达到节能目的。

·合理选择空气过剩系数。在陶瓷窑炉热平衡支出项目中,出窑烟气带走热量所占比例很大,一般在20%以上,而影响其大小的主要因素为排烟温度和烟气过剩空气系数。烟气温度提高,将使烟气带走热量显著上升;烟气过剩空气系数增大,将使烟气量上升,吸收大量燃料燃烧热,并使火焰温度下降,影响制品烧成,提高热耗。当空气系数过低时,燃料不完全燃烧一方面热损失增大,燃料消耗量增大;另一方面也使得燃气火焰温度降低,影响窑内气氛,对烧成产品不利,造成产品质量缺陷。

·提高助燃风的温度。将助燃风预热到一定的温度有助于节能。据测算,助燃风达到150℃时,可节能4%。另外也使燃烧速度加快,稳定燃烧过程,提高燃烧效率,促进完全燃烧。而将冷却带的余热风作为助燃风使用,即可实现能量的回收利用,达到节能目的。

·合理布设烧嘴。合理的烧嘴布置能使得窑内热烟气在小局部形成循环,从而使得窑炉断面温差减小,做到精确烧成,提高产品质量。

·富氧燃烧技术。增加空气中氧的含量,可减少助燃空气量,一方面有利于燃烧,提高燃烧温度和燃烧效率,也提高了火焰辐射能力;另一方面减少了烟气量,从而减少烟气带走的热量。同时助燃风机与排烟风机的工作功率也相应降低,减少投资及生产用电。


微波辅助烧成技术

·微波辅助气体烧成技术(MAGF)是一种较实用、合理的环保型洁净新烧成技术。

·微波辅助干燥技术与传统加热干燥技术相结合。传统干燥方法是物料与热风相结合排出水分,如在干燥过程中引入微波能量,可以大大提高干燥速率和产品质量,且避免传统干燥方法干燥陶瓷坯体时出现的不均匀,易开裂等现象。陶瓷坯体的微波辅助干燥一方面利用了传统对流或传导方法排出水分的优点,同时弥补了传统加热方法的供热不足而导致干燥周期长、干燥不均匀的弱点,今后微波辅助干燥技术将成为我国陶瓷坯体干燥的一个研究方向。

·采用微波烧成技术可使毛坯在烧制过程中温度升高均匀,防止制品变形和色彩不均等现象,并减少CO、CO2、SO2及NOx等废气产生,产品的机械性能亦有所改善。热效率可以提高40%~50%。

·在国内,微波烧成技术在高性能陶瓷及电瓷烧成中有所尝试,但在日用陶瓷、建筑陶瓷上仍是空白。

·在国外,这类MAGF技术已成功地在各种耐火材料、日用陶瓷及卫生陶瓷烧成中得到应用,并已从实验室阶段走向了小规模生产。

保温技术

·国内窑炉所用窑体材料大多导热系数大,保温隔热性能差,因此造成窑体散热损失大,且有些档次质量低的轻质隔热材料重烧线收缩大,长期使用后使窑体产生裂缝,势必造成热量损失。如采用一些新型质优轻质材料,既可保证窑体的密封性,延长窑炉使用寿命,又可减少窑体散热。

·耐火砖:采用质量更轻、热容更小、导热系数小的轻质保温砖、轻质高铝砖、轻质莫来石砖等轻质耐火材料。

·保温棉:轻质陶瓷纤维,质量轻,导热系数小,重量只有轻质材料的1/6,容重为传统耐火砖的1/25,蓄热量为砖砌式炉衬的1/30~1/10。窑外壁温度降到30℃~60℃。采用轻质陶瓷纤维能让窑体散热总能耗的20%以上下降到10%以内,节能达到10%以上。

·采用更为合理的窑体砌筑技术,合理搭配保温材料,窑体结构设计时确定劳动保护及保温工程效果,必需使窑体外表面温度在允许限度以下;确定各层材料交界面温度,检查选用材料是否可行;选用适宜材料及经济厚度,以保证年热损失费用与窑体保温工程投资的年分摊费用之和为最小值。在同一表面积情况下,窑体散热损失的大小与窑炉表面温度成正比关系,所以应该尽量降低窑体外壁温度使之更加节能。


涂层技术

·涂层技术范围很广,其中红外辐射涂层和多功能涂层在窑炉中的应用最值得关注。

·红外涂层加热工艺简单、成本较低、红外发射率高,具有显著的节能效果。

·能有效保护窑墙,防止窑内落脏,纤维粉化。

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