窑炉及其分类节能措施

窑炉及其分类

英文名称：kiln;furnace;oven

用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。

其种类甚多：

按煅烧物料品种可分为陶瓷用窑炉、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑等。前者按操作方法可分为连续窑(隧道窑)、半连续窑和间歇窑。

按热原可分为火焰窑和电热窑。

按热源面向坯体状况可分为明焰窑、隔焰窑和半隔焰窑。

按坯体运载工具可分为有窑车窑、推板窑、辊底窑(辊道窑)、输送带窑，步进梁式窑和气垫窑等。

按通道数目可分为单通道窑、双通道窑和多通道窑。

一般大型窑炉燃料多为重油，轻柴油或煤气、天然气。

窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备，输送设备等四部分组成。

电窑多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热元件。其结构较为简单，操作方便。

此外，还有多种气氛窑、电瓷窑炉等。

窑炉结构是否合理，选型是否正确，直接关系到产品的质量，产量和能量消耗的高低等，是陶瓷生产中的关键设备。

生产陶瓷的一个重要过程是烧成，烧成是在窑炉中进行的。陶瓷生产的窑炉有连续式的（隧道窑）也有间隙式的（倒焰窑），不管是隧道窑还是倒焰窑，其热效率都比较低。效率低的原因除了燃烧损失、散热损失等原因外，重要的一点是排烟损失。烧成隧道窑废气带走的热量损失约占总热量的20%～40%，而倒焰窑废气带走的热量约占燃料消耗量的30%～50%。因之回收窑尾废气的热量加以利用是提高窑炉效率的关键。国内隧道窑排烟温度一般在200～300℃，也有高达400℃，个别倒焰窑的排烟温度可高达560℃。一方面窑炉排烟带走大量余热，另一方面为了干燥坯件，一些工厂又另外建造窑炉或锅炉产生热风和蒸汽以满足烘干坯件的要求。采用热管换热器来回收烟气中的余热加热空气作为烘干坯件的热源，可以取得较好的节能效果。

一、隧道窑烟道气余热利用

隧道窑余热回收主要用以加热空气作为烘干坯件的热源，也可作为助燃空气以提高窑炉本身的热效率，两者的选择可依据各工厂具体情况而定。

二、电瓷厂隧道窑冷却带余热利用

将电瓷厂隧道窑冷却带400℃～450℃的废气抽出通过热管换热器换热，烟气温度降至300℃，再返回窑炉中烧成带作为气氛膜风使用。被加热的新鲜空气送入烘房，干燥电瓷坯件。

三、倒焰窑烟道气余热利用

某厂倒焰窑排烟温度为564℃，实测该窑炉热效率仅为23%，由于坯件入窑前需要预热烘干，因之需再建一个烘干窑，以煤作为燃料，燃烧的烟气作为烘干热源。根据计算，如将560℃烟气降到160℃排空，将新鲜空气加热到60～120℃，其热量足够烘干坯件所用。

陶瓷窑炉污染分析

我国是陶瓷生产大国，日用瓷和建筑卫生陶瓷的产量均居世界第一。据有关资料显示，2003年建筑陶瓷产量达30亿平方米，占全世界总产量的40%；卫生陶瓷6000万~6500万件，全国有陶瓷厂上万家，拥有大小窑炉几万条，消耗能源4000万~5000万吨标准煤。然而，我国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均能源可采储量2000年石油为2.6吨、天然气为1074立方米、煤炭为90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%，远远低于世界的平均水平。而陶瓷行业是一个高能耗的行业，能耗占陶瓷生产成本的30%~40%，陶瓷的高能耗必然带来高污染，故全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重。广东省内除佛山地区外，其他地区，如深圳、东莞、清远、潮州等地及全国各主要瓷区已出现不少有关陶瓷厂烟囱废气污染而造成附近农民果树及农作物枯死失收等纠纷。另外，窑炉废气易造成酸雨，广东每年因酸雨损失多达40亿元。因此，节能降耗减少陶瓷窑炉污染是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。

窑炉结构不合理造成热污染据报道，我国共有建筑卫生陶瓷厂3000多家，有大小窑炉上万座，年耗标准煤近500万吨。而能源的利用率仅是美国的一半，即28%~30%.这些窑炉中，很大部分仍是砖砌式窑墙结构，窑墙厚。早期的隧道窑，窑墙厚达1~2米，由于大都是重质耐火砖，导热系数大，故窑墙外表面温度高，有的高达300~400℃，不但造成了热损失，降低了窑炉的热效率，还造成严重热污染。如车间窑炉旁温度高达几十摄氏度，造成车间环境恶劣，严重影响窑炉操作工人的身体健康。现在很多辊道窑，辊棒日夜辊动，使填塞的保温棉辊成孔洞漏热，特别是正压操作，火焰从孔洞两边喷出，辊棒附近温度高达300~400℃，对周围环境造成严重热污染。还有便是大多数的梭式窑，由于结构及烟气的排出没有经过余热回收，大多数的梭式窑尾气在600~860℃，不但大量的热从不锈钢板所弯制的烟囱排出，

而且由于烟囱外壁的辐射对流把大量的热散失在车间周围引发热污染。由于热耗增加，故要多消耗大量的燃料，燃料在燃烧过程中会产生更多的废气，污染环境。

保温材料和保温方式不合理不同的窑墙结构、保温材料，其保温效果完全不同，窑墙外表面的温度也不同。利用轻质保温材料或陶瓷纤维，可大大地增强保温性能，使窑外壁的散热量大大减少，原因是纤维的导热系数一般只有传统耐火砖的1/6，容重在100~600千克/立方米，是传统耐火砖的1/25，而蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/30~1/10，如实用温度在1300~1500℃的新型SX系列电阻炉，使用莫来石纤维，不但可以减少炉壁厚度，大大减轻窑炉重量，加快窑炉升温速度，空炉升温至1500℃，升温时间仅为传统电炉的1/18，即少于20分钟即可。大大减少窑外壁的散热量，节能率可达30%左右。在连续式窑炉高温部位粘贴莫来石纤维，节油率达28.7%.全纤维5立方米梭式窑每窑次耗气量为170千克左右，比原砖混结构窑炉，每次可节气60千克左右。故现代的轻质窑墙或全纤维质窑墙保温性能都很好，窑外壁温度可降到30~60℃，大大提高了窑炉的热效率，减少窑墙的热污染。同时，由于保温性能好，减少热损失，从而减少燃料的损耗，实际上是减少了废气污染。

燃料和燃烧方式不同形成的污染物不同（一）以煤为燃料我国是煤炭储量大国，同时也是世界上最大的煤炭消费国，耗煤量占世界总耗煤量的1/4，2000年煤产量达14.5亿吨，这么多煤炭，大部分都作为燃料烧掉，故煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源。目前我国大气中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx（粉尘）和50%的NOx均来自煤的燃烧，其中煤炭燃烧后排放出的温室气体CO2占我国全部矿物燃料燃烧排放出的CO2的85%，而我国每年的CO2的排放量已排名世界第二位（13.6%）。陶瓷窑炉使用燃料多种多样，而煤占燃料总消耗量的2/3，由于燃煤窑炉建造费用和燃料成本低，煤炭资源丰富，分布广泛，可就地取材，所以对大、中、小陶瓷企业，特别是乡镇企业，仍有很大的吸引力。据资料统计，目前仅在日用陶瓷、建筑卫生陶瓷生产企业中就有3000余座燃煤窑炉，达到窑炉总数的70%.据计算，烧天然气的CO2排放量比烧煤炭少45%左右，烧石油比烧煤炭少