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耐火材料行業動態

做好這幾點能大大提高耐火磚隧道窯的熱效率

  耐火制品企業是高耗能企業,而隧道窯是耐火制品生產過程中的主要耗能設備。近年來,盡管對隧道窯的控制以及結構都作了大量改進,但國內隧道窯與國外相比,在設計和生產中仍然存在較大差距。最為突出的問題是能耗高、燒損大和產品質量不穩定。因此,加強隧道窯在設計和運行等方面的研究對提高我國耐材行業的整體水平,并最終提高整個耐材行業在國際上的競爭力都有著重要的現實意義。
  對耐火隧道窯進行熱平衡測試了解它的能量利用情況,再結合該爐窯的熱工操作、窯體結構和生產管理方面的具體情況,可以從中得到有價值的節能經驗或找出更好的節能措施,因而對隧道窯進行熱平衡測定是很有必要的。
  一耐火隧道窯熱工測試方法
  為保證測試數據的準確和可靠,耐火隧道窯熱工測試安排在正常生產工況期間,并保證設備連續運行、生產操作連續穩定后進行測試。根據一個焙燒周期的實際測定結果進行熱平衡計算。
  1.1隧道窯技術參數
  以某耐火材料公司高鋁磚隧道窯為測試對象。
  1.2隧道窯測試依據和目的
  測試依據是《中華人民共和國國家標準》之GB/T23459-2009《陶瓷工業窯爐熱平衡、熱效率測定與計算方法》及原冶金部《耐火工業隧道窯熱平衡測定與計算方法暫行規定》。
  測試目的是對隧道窯熱工性能進行評價,定量分析隧道窯熱量利用現狀,確定其熱效率及經濟指標,為下一步隧道窯的節能改造提供依據和參考。
  1.3隧道窯熱工測試參數及其測試方法
  隧道窯各部分外表面溫度、窯車鋼結構及耐火磚溫度由紅外熱像儀測得;去干燥的煙氣成分和溫度、排煙的氣體成分和溫度由煙氣分析儀測得;高鋁磚出窯溫度由多支熱電偶與數據記錄儀相結合測得;環境溫度和濕度由數顯溫濕度計測得;環境風速由熱線風速儀測得;各管道煙氣流速由畢托管與數顯微壓計相結合測得;窯體及爐門尺寸、各管道直徑用米尺現場測量;燃料消耗量現場記錄數據;窯車及耐火磚質量、燃料成分及溫度、高鋁磚含水量由廠方提供;孔洞輻射溫度由高溫紅外熱像儀測得;一、二次風量由熱線風速計現場測得。測試數據經過處理和計算可以得到高鋁磚隧道窯熱平衡狀況。
  二熱工測試結果及節能分析
  從熱平衡測試來看,該隧道窯系統運行安全、平穩、可靠,各項技術性能指標較為穩定。出窯制品溫度低,說明冷卻進行的很徹底,有效地降低了窯車及成品帶出的顯熱損失。
  根據測試數據,可得出高鋁磚隧道窯的熱效率為17%左右,與國內同期窯相比熱能利用狀況較好。但與近年來先進的隧道窯相比,仍有一定的差距。其中燃燒不充分、煙氣余熱損失、散熱損失大、窯車及襯磚帶走熱是影響隧道窯熱效率的主要因素。
  (1)燃燒不充分
  在爐子運行中正確控制燃料量與空氣量的配比,是合理組織燃燒過程的關鍵。在保證燃料完全燃燒的前提下,助燃空氣量越少,其燃燒效果就越好。
  實際操作過程中,操作人員對空氣系數設置在理論上是合理的,一般不超過1.10。但在測試過程中,利用煙氣分析儀測得煙氣中O2含量大于10%,說明燒嘴的設計不是十分合理,導致發生爐煤氣和助燃空氣之間混合不均勻,影響燃燒效果。
  可以通過燒嘴結構優化,改善發生爐煤氣和助燃空氣混合狀態,實現充分燃燒。
  (2)排煙熱損失
  通過測試可知排煙熱損失約占熱支出的70%,雖然大部分煙氣通過管道輸送到干燥窯進行利用,但仍有部分排空。排煙熱損失是隧道窯熱效率不高的主要原因,且其排煙溫度近200℃。
  有效利用煙氣余熱是減少熱損失最直接、最有效的辦法。建議更換高效余熱回收裝置回收及利用富裕高溫煙氣顯熱,通過提高其利用水平來提高理論燃燒溫度,進而提高隧道窯的全系統熱效率;還可以通過更換燃料種類如天然氣等,使改造投產后煙氣產生量大量減少,進而減少排煙熱損失,可節能30%以上。
  (3)表面散熱損失
  窯體表面散熱損失較大。燒成帶部分外表面平均溫度為130℃,特別是孔洞附近表面及內部襯磚損壞部位溫度高達200℃以上,大大超過了國標GB/T24565-2009《隧道窯節能監測》中小于等于70℃的規定。建議在隧道窯外表面上鋪設50mm保溫石棉氈,將窯外表面溫度降低到80℃左右,可以節能8%以上。增強爐體的保溫和對熱風管道采取相應的保溫是提高熱效率的有效措施。
  (4)窯車及襯磚帶走熱量
  窯車及襯磚帶走熱是指窯車和襯磚蓄熱量,占總熱支出的6.04%。建議在滿足窯車承載強度的前提下,減少襯磚的數量。
  (5)車下風熱損失
  車下風是為了冷卻臺車,延長其使用壽命,向臺車下部通入的冷卻風,一般車下風溫度為150°C左右。這部分熱損失只占總熱支出的1.53%,且該損失為工藝要求,所以在節能工作中可以不予考慮。
  三結論
  從測試結果看,高鋁磚隧道窯熱效率為17%左右,與國內同期窯相比熱能利用狀況較好。但與近年來先進的隧道窯相比,仍有一定的差距。影響隧道窯熱效率的主要因素為燃燒不充分、散熱損失大和煙氣余熱損失。其中通過燒嘴結構優化可以改善燃燒不充分的影響;更換高效高溫煙氣余熱回收裝置和更換燃料種類(如天然氣)可以減少排煙熱損失;增強爐體和熱風管道保溫能夠降低表面散熱損失;減少襯磚的數量可以減少襯磚蓄熱量。采取上述節能措施,可以提高隧道窯熱效率50%以上。車下風熱損失是工藝要求,可以不予考慮。


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