【保温材料】节能减排 窑炉这颗心脏该如何起搏？

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    节能减排 窑炉这颗心脏该如何起搏？

5月21日“ 2014雾霾背景下窑炉暨节能技术高峰论坛”，中国建筑卫生陶瓷协会常务副会长秘书长缪斌为陶瓷行业敲响了节能减排的警钟。缪斌指出，如果明年1月1日起《新环保法》严格执行，节能减排将关系到行业的兴衰和企业的存亡。

同样，华南理工大学教授曾令可从国际节能减排形势、国家相关政策到陶瓷行业节能情况，指出目前陶瓷行业面临的严峻形势。曾令可说：“陶瓷行业在生产过程中，30%～40%的余热没有得到合理利用，而其中能耗重要环节在窑炉。作为陶业的“心脏”，窑炉占陶瓷生产总能耗的60%～70%。”

陶业节能减排在窑炉，而窑炉技术的革新，则要从窑炉结构的优化、烧成技术的创新、合理选用喷枪、余热回收利用、大范围采用自动控制技术，以及研发更先进的保温材料和涂层技术等方面入手。

系统性优化促进窑炉革新

5月24日，广州工业展最后一天。广东摩德娜科技股份有限公司(以下简称摩德娜)商务总监吴俊良仍然周旋在客户中间，分身乏术。

“很抱歉，实在太忙了，这几天都在接待客户。”好不容易坐下来接受采访的吴俊良说，“窑炉节能应该是整个系统的不断优化，从各个方面进行节能挖掘，哪怕每个点前进1%，整个系统就能前进5%都不止了。”

“窑炉节能一直是我们主要的竞争力，特别是窑炉宽体化方面。”吴俊良最后介绍。

从2003年到现今，摩德娜致力于陶瓷窑炉已经11年，在宽体窑技术方面，已经可以和最早在中国推出宽体窑的萨克米公司角力，而且摩德娜可以把窑炉做得更长，产量更大。到2010年，摩德娜在亚洲市场占有率，已经超过了萨克米。

摩德娜的宽体窑，抛光砖已经做到了3.15m，瓷片窑炉3.5米，以提高产能来降低单位能耗。与普通窑炉相比来说，能够节能18%～19%左右。吴俊良认为，窑炉节能在宽体化方面还能进一步提升，而前提是，需要其他行业材料的技术配套成熟。

“窑炉发展到现在，不是说某一方面就能带来很大的节能效果，而是窑炉方方面面的改进。”吴俊良认为，在保温性能不变的情况下，如采用一些新型质优轻质材料，让窑墙做得更薄，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。

“以前窑墙保温就是通过加砖加厚的形式，厚度要做到455mm，现在我们选用新型的保温材料，能把窑墙厚度做到405 mm，甚至是385 mm都足够了。”广东科达洁能股份有限公司(以下简称科达)整线事业部新型窑炉部经理潘建环说，窑墙薄体化后，可以增加内宽，因为在目前的状态下，辊棒的长度是有限的，一般只能做到4.7m左右，不能太长。

目前陶瓷窑炉保温材料，常用的是轻质陶瓷纤维和纳米板。轻质陶瓷纤维质量轻，导热系数小，蓄热量为砖砌式炉衬的1/30～1/10。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。纳米板能抑制热传导、对流和辐射，具有超低导热系数，隔热保温性能是传统材料的3至4倍。

金刚企业集团最新研发推出的纳米泡沫高温隔热砖，其最高使用温度为1600℃，重烧线变化率小于或等于0.3，导热系数仅0.3，这为窑炉保温性能的进一步提升，提供了更宽阔的空间。同样，该公司gf98型超高温陶瓷辊棒，能做到4.8m，耐火度高达1800℃，也为窑炉的宽体化发展提供了可能。

广东中鹏热能科技有限公司(以下简称中鹏)董事长兼高级工程师万鹏，也同样对新型保温材料的前景看好。这次中鹏展出的内宽3.2m nd型新方向窑炉，采用了多重保温层设计，里层是多孔的轻质耐火砖，能够承受1250℃～1300℃高温，在轻质耐火砖外，就包有高温耐火陶瓷纤维和纳米板。

“我们的窑炉在高温情况下，手放在窑炉外壁上，不会觉得烫。”万鹏介绍说，高品质的耐火保温材料，配以特殊的窑墙结构设计，能让窑炉外侧温度小于60℃，这样更大程度地降低了窑炉因散热而流失的能耗损失。

除新型保温材料外，新型节能枪也是提升窑炉节能效果的不二法门。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。据潘建环介绍，宽体窑如果使用统一的火焰长度，是没办法控温的，因此科达通过长短喷枪来调节窑炉温度的均匀性。

“宽体窑常见的问题是中间温度偏低，现在的喷枪喷射速度，多数还不能覆盖到那么宽范围。”万鹏说，中鹏通过收窄的高速喷嘴的改造，能保证空气和燃气充分快速混合，在很短的时间内达到燃点，产生强大的冲击力，这样能把高温的燃气喷射得比较远，从而使窑内的温度均匀。

而摩德娜则改进了喷嘴的材料，使用碳化硅材料做的喷嘴，可以把助燃风温度提高到1200度。“以前的喷嘴是用不锈钢做的，抵御不了这么高的温度，用碳化硅材料做成的，就能提高枪嘴的耐高温性能。”吴俊良说，喷嘴改造后的新型节能枪，在现有的窑炉上也可以进行改造，一个烧嘴旁边可以放四支小的节能枪，可以提高窑炉内燃气燃烧的效率。

热回收利用，同样是各大窑炉企业努力的一个方向。目前大多数窑炉企业通常是利用助燃风系统，将冷却带的余热循环利用。据测算，当助燃风达到150℃时，可节能4%。

而西蒂·贝恩特集团(以下简称西蒂)经过改造后以适合中国市场的全新双层窑，又将双层窑的节能概念重新拉回行业人士的视野。据佛山市贝恩特先锋陶瓷机械有限公司销售助理赖艺香介绍，西蒂最新的双层窑炉，拥有两个完全独立的空间，可以同时烧制两种不同周期不同温度的产品，甚至可将其中一层关闭，而不对窑炉的结构产生影响。该窑炉能够使用的温度范围为850℃-1250℃，可以实现窑炉气体燃料(天然气或者液化石油气)以及/或者液体燃料(柴油或煤油)双燃料共同使用;实现燃气管道模块化，分为低温回收系统、中温回收系统、和高温回收系统，分别回收在120℃、230℃、300℃左右三个区间的热量，可降低20%的能源消耗量。

此外，西蒂还向中国市场传达一个重要信息：西蒂将和科达合作，在高明新建“绿色环保工厂”。它是一个创新的节能机构，拥有高品质的意大利技术和设备。

“西蒂不是说推出双层窑，怎么没见在工业展上展出来呢?”吴俊良问。在他看来，双层窑炉比普通单层窑节能很多，一是省地方，二是散热量也会减少，至少少了一个窑顶。

“双层窑在国外市场会比较好，在国内可能还需要一段时间吧。”吴俊良说。

移动终端化实现窑炉智能

5月23日，广东中窑窑业股份有限公司(以下简称中窑窑业)展厅。谭映山拿出手机，为前来参观的人员，演示他们最新推出的移动终端远程控制系统，引起了多方关注。

谭映山是中窑窑业的技术副总，他介绍说，如果窑炉出现温度过高、风机跳闸等情况，移动终端远程控制系统，就会及时发短信到技术人员的手机上。

“技术人员不可能时时刻刻待在车间，在生产车间的人，也不可能保证每一个人的水平都有那么高，面对这个问题，我们就可以通过远程控制系统来控制窑炉。”谭映山说。

据了解，中窑窑业成立于1997年，是专业制造窑炉设备的生产厂家，长期致力于新型节能环保窑炉的研究和开发。移动终端远程控制系统，是中窑窑业今年3月份自主研发出来的，可以通过手机或电脑在线读取窑炉的数据，如温度报表、压力报表、产量报表等，同时可以调整窑炉的温度、气氛和产量等参数，远程操作窑炉。

目前，该套系统还没有正式投入生产。

其实早在2006年，窑炉的控制方法，已经开始由90年代人工手动调节控制，转向智能化控制。现在，智能化控制已经进入窑炉的各个操作环节，能将整条窑炉生产线形象实时地呈现在画面上，能方便、及时监视窑炉运行的基本情况。使用自动监控技术，是目前国外普遍采用的有效节能方法，它主要用于窑炉的自动控制系统，使窑炉的调节控制更加精准，对节能降耗、稳定工艺操作和提高烧成质量，有着重要的意义。

“窑炉要节能，就是要控制燃烧室里的氧含量，这是最核心的问题。氧气控制好了，燃烧效果就好，自然就节能了。”谭映山以移动终端远程控制系统集成的在线氧含量分析系统为例，如果窑炉里氧气多了，造成里面的空气量偏多，吹入的助燃风就多，那么排走的烟气也会增多。假如氧少了的话，就燃烧不充分，煤耗就大，造成燃烧效果不好。该系统能精确控制烧成带的氧气含量，让燃料充分燃烧的热量，与维护烧成温度所需的热量相等。谭映山透露说，在线氧含量分析系统已经在一些企业上线试用，至少可以节能10%以上。

“智能化这块，软件方面可以编得更精细一点，对燃气压力稳定性的控制方面可以做得更好，以保证生产的稳定性，这对节能是非常有帮助的。”吴俊良说，如果燃气压力不稳定，就会出现空窑，压力波动很大，窑炉温度不稳定，那么对砖的优等率会有影响，这样就会造成很大的能源浪费。摩德娜在智能化控制方面，也拥有独特的空窑管理系统。

“我们可以采取自动应答来调节窑炉各项参数，空五分钟和空十分钟，采取的措施都不一样。”吴俊良说，空窑管理系统可以根据窑炉的情况，各种控制仪表能自动应答，让火力和风力慢慢减下来，因为窑炉里砖多和砖少，火力是不一样的，砖少一些，火力也相应要减小一些。

而科达自主研发的工控机操作系统，也同样已经实现了人性化的人机对话功能。据潘建环介绍说，科达工控机操作系统，可以一键修改烧成曲线和烧成周期，实时显示每小时、每日、每月的燃料消耗情况。生产过程中，采用最佳烧成曲线，可以大大减少能耗，降低有害气体的排放，节约生产成本，最终达到节能减排，提高生产效率的目的。“这种一键式操作，对转产很方便，也很快捷，不会出差错。”在潘建环看来，智能化操作系统相比人工操作而言，能够通过精确的参数控制，来达到节能效果。

　　目前，很多陶企业在不同程度上都实现了智能化控制，但人的解放还是停留在控制室里面，人离不开电脑，活动范围受限。作为第一个吃螃蟹的企业，中窑窑业的远程控制系统，让智能化控制进入移动终端，更进一步解放了人的活动范围，让辊道窑在低碳节能和智能化方面实现重大突破。

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