【技术】陶瓷烧成中的节能技术

4余热回收利用技术

采用先进的烟气余热回收技术，降低陶瓷窑炉排烟热损失是实现工业窑炉节能的主要途径。当前国内外烟气余热利用主要用于干燥、烘干制品和生产的其他环节。采用换热器回收烟气余热来预热助燃空气和燃料，具有降低排烟热损失、节约燃料和提高燃料燃烧效率、改善炉内热工过程的双重效果。一般认为:空气预热温度每提高100℃，即可节约燃料5%。

(1)在换热器中用烟气余热加热助燃空气和煤气

烟气余热加热助燃空气和煤气在日用瓷、卫生瓷、工艺美术瓷都可应用，窑头废烟气热交换结构图如图1所示。

利用烟囱排放的废热气循环进入热交换器进行热交换处理，干净并被加热的空气作为预热带的热气幕或助燃风，部分作为干燥窑热风，废烟气中的废物和水份在热交换器中因为温度降低而沉积被消化，使烟囱的废热气温度降低排量减少。

(2)设置预热段或辊道干燥窑，用烟气余热干燥湿坯：建筑陶瓷常用。

(3)设置余热锅炉，用烟气余热生产蒸汽;电瓷、日用瓷、美术瓷。

(4)加热空气作为烘干坯件的热源：日用瓷、美术瓷、卫生瓷。

(a)日用陶瓷辊道窑中应用

日用陶瓷辊道窑冷却带采用平顶结构，窑体尾部在740℃的阶段之后，铺满无缝不锈钢管，在管内鼓入冷空气，通过不锈钢管壁的热交换，吸收窑尾热气，被加热后的热风分三条管路输送至坯体烘干线，用以烘干进窑前的陶瓷湿坯体。

(b)卫生陶瓷烧成中应用

卫生陶瓷烧成中，在冷却带结构处理方面，除了采取延长冷却段比例外，还在冷却带的窑体内层墙和内层顶部采用耐热金属波纹板，将窑炉内腔和窑车制品隔离，形成马福式窑墙(如图2所示)，由于截面大、且车速快，从烧成段带入冷却段的热量大，若得不到很好冷却，会造成出窑产品温度过高易产生产品风裂，如果冷却得太快，即鼓冷风量太大，不符合烧成产品的冷却曲线要求，则会产生炸裂等缺陷。所以，一方面需延长冷却带长度，即延长了降温周期，另一方面，要尽量减少鼓入的冷风对烧成产品的影响，故在冷却段相当一部分长度采用耐热波纹板做成的内金属墙的马福壁板，把烧成的产品连窑车一起包封起耒，波纹板和窑内壁形成一空腔，冷却风在空腔内流动，通过波纹板间接冷却烧成后的制品，既提高了热交换效率，加快了降温速度，又有利于提高推车速度，减少冷却风对坯体的直接影响。

(5)利用烟气余热发电和供暖：电瓷、卫生瓷

(6)利用冷却带余热作为喷雾塔干燥热源可取代原有的热风炉：建筑陶瓷

5先进的燃烧器是关键

喷嘴使用时的温度控制容易出现偏差。由于高温火焰流因浮力而上升，形成窑内温度上高下低，使热电偶检测到的温度偏高，故造成热电偶所连接的仪表显示温度与窑内制品实际温度发生很大的偏差。采用新型高速喷嘴或脉冲烧成技术，可以使窑内温度变得均匀，减小了窑内上下温差，不但能缩短烧成周期，降低能耗，而且可以提高制品的烧成效果。特别对于宽断面的窑炉，采用脉冲比例烧嘴或高速烧嘴;对于烧成用水煤气的宽断面辊道窑，采用我们研制的二次预混式烧嘴，不但可以减小窑断面温差，而且可以节约能源10%左右。

6选用高效的保温材料和涂层技术

窑体热损失主要分为蓄热损失与散热损失。对于间歇式窑炉来说两者均存在，但连续式窑炉仅存在散热损失。减少热损失的主要措施是加强窑体的有效保温。并且在保证窑墙外表温度尽可能低的情况下，选用最合理最经济的材料以取得最薄的窑墙结构。高性能保温材料或绝热材料在陶瓷窑炉上的应用，将使陶瓷窑炉的窑墙结构发生革命性的变化，不但可以减少窑墙的蓄散热，而且可以大大地减薄窑壁的厚度，使窑壁的结构简单化。

采用纳米保温棉的导热系数为0.036w/(m・k)，比常用的保温棉0.15w/(m・k)小近3倍，窑墙可减薄75mm，窑炉外表温度下降5℃，可达到1:4的效果。

另外，为了提高陶瓷纤维抗粉化能力，增加窑炉内传热效率，节能降耗，可使用多功能涂层材料，如热辐射涂料。在高温阶段，将其涂在窑内壁的耐火材料上，材料的辐射率由0.7提高到0.96，可节能138.3MJ/h;而在低温阶段涂上该涂料后，窑内壁辐射率从0.7提高到0.97，可节能19.0MJ/h。

7计算机模拟和智能控制技术

通过计算机对陶瓷制品的烧成过程进行模拟，可以对窑炉结构，烧嘴结构进行优化。利用计算机对在不同烧成制度、窑炉保温性能等条件下的窑内传热过程情况进行模拟，可以找出它们对窑内传热过程影响的定量关系。加强对陶瓷烧成过程的精确控制，利用智能模糊控制及计算机一体化控制技术做到有的放矢，可以大大提高生产效率，减少能源的消耗和浪费，而且可以达到控制有害气体排放的目的。在陶瓷窑炉中采用多变量模糊控制技术，为现场操作工人的操作起到了较好的指导作用，同时为生产车间的管理提供了科学的手段，大大加强了车间生产管理水平，还能够降低窑炉的燃料消耗，提高产品质量和合格率，给企业带来显著的经济效益。按生产实践证明，理想的控制系统可以节能5%～10%。