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節能型窯爐在結構設計和制造上要注意什么?

節能型窯爐在結構設計和制造上要注意什么?

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耐火隔熱保溫材料的選擇與使用影響能耗

從技術性來說,窯爐的節能效果,除了與各耐火保溫材料的型號、產地有差別而有關聯之外,還與不同類型的耐火保溫材料的搭配使用有關。
 

1、高溫耐火磚、隔熱磚的選擇與使用位置

通常陶瓷行業的窯爐,都是高溫型的居多,但因不同的產品,其配方溫度與燒成工藝的不同,其最高燒成溫度是有所差別的。而所用的耐火材料中的耐火磚,同樣有其不同配方(比如說鋁含量),和不同的前期燒成溫度。當耐火磚里的鋁含量不足,或前期的燒成溫度不夠,會使耐火磚的重燒線收縮度增大,隨著溫度的不斷升高或燒成時間增長,耐火磚收縮后形成灰縫加大,也就會影響到窯爐的密封性,讓窯爐后期的能耗增大,窯墻窯頂或窯底表面散熱溫度會很高。
 
在陶瓷輥道窯行業,主要耐火磚分為輕質莫來石的JM28系列、JM26系列、JM23系列和重質堇青莫來石、重質高鋁等等系列。輕質莫來石質的標號越高,其耐火度越高,同樣的產品燒成制度下,重燒后線收縮度越小。所以,不同的燒成溫度要求下,要嚴格選擇好對應標號的輕質莫來石磚,甚至應該選擇標號高一級的磚,比如早期從意大利進口的100米左右長的窯爐,用了近20年后,其內的莫來石磚都還處于比較完好的狀態,保溫隔熱性能也比較好。
 
從耐火度的影響來看,雖然重質莫來石磚(比如燒嘴磚、多孔磚等、過橋磚等)的耐火度高,但其熱導性強,相同條件下的傳導散熱量較輕質磚的傳導散熱量要大得多,所以,窯爐的高溫區如果用太多的重質材料,是不利于節能控制的。從導熱系數的角度看,同樣耐火度的材料,其比重越大,強度會相應增大,但同樣其導熱散熱能力增強,對能耗控制來說,又是不利的。
 
隔熱保溫磚,主要分為兩類,一類是高鋁聚輕球磚,另一類是輕質漂珠磚、輕質硅藻土磚、輕質粘土磚。根據相關生產經驗,輕質粘土磚的使用溫度應低于850℃,高鋁聚輕球磚的使用溫度應低于1200℃,否則長時間的高溫狀態,其重燒線收縮,會導致保溫磚的體積和外觀尺寸變小,從而灰縫增大,進而窯體的保溫隔熱性能下降,能耗開始增大。
 

2、高溫耐火隔熱纖維板、纖維氈、纖維毯、纖維棉、纖維泡沫的選擇與使用位置

陶瓷輥道窯上用的傳統耐火纖維制品,根據其比重,分為五大類,一是纖維板、二是纖維氈,三是纖維毯,四是纖維棉,五是纖維泡沫;根據耐火度和實際高溫使用粉化度情況,又通常分為含鋯系列、高鋁系列、高純系列、標準系列、普通系列。正是因為耐火保溫纖維制品的多樣性,所以一條窯的節能效果,與選擇的纖維制品及其組合搭配使用位置是有相當關系的。
 

3、高溫耐火泥粉、高溫粘結劑的選擇與使用位置

耐火泥粉和高溫粘結劑,是填補耐火磚之間灰縫的耐火材料,是保證高溫狀態下耐火磚砌體整體穩固和密封的關鍵材料。但是,磚與磚之間灰縫里的耐火泥和粘結劑高溫狀態下造成燒流,灰縫間開始出現間隙,很多單位曾因沒重視這點導致窯體外竄火,嚴重的導致耐火磚脫落、坍塌。
 

4、新型納米保溫隔熱板的使用

新型納米保溫隔熱板,在同樣密度的隔熱材料之間比較,以其明顯的低導熱性起到更好的隔熱保溫作用,目前是陶瓷行業窯墻設計和施工中極為推廣使用的節能環保材料之一。但該材料價格相對高昂,許多窯爐公司和陶瓷企業不易接受,所以推廣范圍并不大。

 

窯爐、干燥窯的配套設備選型影響能耗

一條整線窯爐節能情況,除了自身結構的設計,還與其配套設備選擇的節能效率有關。窯爐公司自己不生產風機、變頻器、電機等電器元件,統統是采購來使用,而這些又是分別有不同的能效等級,主要是影響到電耗情況。
 

1、節能型風機與電機

風機,尤其是大功率的風機,其功率越大,其實際有效使用效能比例反而下降,也就是相對電能利用率會下降。而窯爐越長越大,選擇的風機功率也得相應增大才能得以配套,同時也存在該類型的風機電能浪費的隱患,尤其是在風機管路設計不合理時更為明顯。目前窯爐行業的風機上配套的電機和家用電器一樣,國家強制執行能效標識,所以在為窯爐選擇風機配套的電機時,應該盡量使用能效等級好的產品。
 

2、窯爐風機的選型與合理搭配

從生產實踐中看,窯爐風機的電能能耗與風機電機的能效有關外,還與窯爐風機的選型與搭配有直接關系。比如窯爐上的排煙風機和抽熱風機,可選用的有Y8或Y9系列的高壓力型鍋爐引風機,也有Y4或Y5系列的大流量型鍋爐引風機。從生產實際出發,如果風機輸送熱風的管路很遠,并且風壓風速得以保障,比如說送到較遠距離的干燥設備上或其它余熱利用或者熱風脫硫加工處理等等,如果選擇表面看起來相對省電的大流量型的風機,結果熱風輸送不了,達不到生產工藝指標要求,這樣不但省不了電,反而生產損失更大。但如果直接排空到廠房外,沿程順暢,又有煙囪自然形成的“抽力”,則風機選擇大流量型,在長期使用中就相對要省電一些了。
 
風機的搭配合理也很有關系。有些企業以為只要采用變頻器控制,什么風機都是越大越好,其實這不正確。首先,各種風機都有各自工作職能,給風、抽風各不相同,“給的”不夠,“抽的”過大,那就意味著抽風機在隱性浪費電(風機通電存在線損,變頻器存在熱能電能自身損失,風機越大,對應的電纜也就越大,對應的變頻器也就越大)。

 

3、變頻器的使用

變頻器在窯爐上廣泛使用,是顯著的節電措施。比如早期窯爐的風閘板,采用手動調閘開大關小的方式來控制風機開度,這樣既操作不便,同時浪費電能,很多時候操作人員通過閘板調節多次都難以達到所要求的工藝控制參數時,往往缺乏耐性而不重視電能的浪費。同時,對數據管理也增大了難度,在窯爐上難以建立電能消耗指標的數據考核,無考核,就難以發揮節能的主觀能動性。小型變頻器配上擺線針傳動電機或齒輪減速機來替代傳統的無級調速機,省電也自然是情理之中的。

 

4、齒輪減速機的運用

齒輪減速機是用來替代傳統擺線針的趨勢,因為齒輪減速機的波箱內完全斜齒輪嚙合所產生的扭力,比起擺線針電機波箱內的行星摩擦片產生的扭力要大而且穩定,所以如果需要同樣的驅動力,齒輪減速機的電機功率選擇就可以略小于擺線針電機的功率選擇,這樣的節電也就顯而易見了。
 

窯爐干燥窯的施工精度影響能耗

1、框架結構的尺寸精度

窯爐的砌筑體是建立在框架結構基礎上的,如果框架精度事先沒有制作好,存在精度誤差,極易造成砌筑體的密封性、緊湊性、穩固性存在隱患,進而直接影響到窯爐的能耗。
 

2、膨脹縫的設計與技術

因為窯體由框架結構和耐火保溫材料砌體兩部分組成,但鋼材與耐火磚的熱脹冷縮率存在很大差別,為保證窯體不易被破壞,對砌箱需進行膨脹縫設計。從節能的角度來說,通常膨脹縫設計講究一定的技術控制參數,比如每隔多長設計一道?每道縫寬度多少?留縫方法與位置?縫內填充棉毯散棉的溫度梯度和數量等等。
 

3、灰縫的設計與技術

窯爐的灰縫,直接影響到窯體的密封性,也就影響到窯爐的節能效果。灰縫設計采用錯縫比直縫,在節能效果上更為合理。
 

4、曲封的設計與技術

窯體的轉角位,采用曲封式結構設計,大大提高了窯體的密封性和極大地吸收了因熱脹冷縮而產生的破壞應力,保證了窯體的穩固性,進而影響到窯爐的能效。

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