浅析陶瓷窑炉喷枪改进与节能探讨

浅析陶瓷窑炉喷枪改进与节能探讨

简景杰

广东佛山528000

摘要：陶瓷高能耗是阻碍行业发展的一大屏障，陶企要实现节能减排，达到降耗的目的，需从耗能大户——窑炉设备的改造做起。文章从传统窑炉喷枪的的运用及节能烧嘴的设计改良进行了探讨，介绍了一种新型高效节能烧嘴的应用，有效实现了生产的节能减排，可指导节能生产。

关键词：陶瓷；节能；窑炉节能

我国是陶瓷生产大国，日用陶瓷产量居世界第一，然而，一直以来，陶瓷企业都被列为高能耗、高污染的产业，其能耗占整个生产成本的30～40%。随着我国工业化进程速度的不断加速，大气与水的污染日渐加剧，陶瓷工业要获得可持续发展，必须在节能减排这个环节上做好文章。其中，陶瓷行业总能耗中70％～80％是在干燥、烧成过程，而喷枪的节能与否是很大程度上决定着烧成过程总能耗的多与少，故陶瓷窑炉烧嘴的节能是关键。

1目前陶瓷企业窑炉喷枪的现状

我国是日用及建筑陶瓷生产大国，据不完全统计，目前我国建筑陶瓷4000多条生产线，喷枪都是采用仿汉索夫结构，从80年代引进一直沿用到现在，早期对我国推出行业的发展有作不可磨灭的功绩，随着新技术、新工艺的应用已经不再适合现代窑炉的发展，高品质、大产量的宽体窑，再加上先天不足如动能省耗大、混合不均匀、空燃比大等。近期有萨克米推出的烧嘴以及我国一些公司推出的二次预混燃烧烧嘴等等。

随着《京都议定书》签订，近年来，各地方政府陆续颁布环保政策，提高环保门槛要求各个陶瓷产区和陶瓷工业园纷纷要求陶瓷企业升级转型，把节能减排放在重中之重，国家也派出了督察组进行监督，对不达标的企业采用整改、关、停等办法，也对当地政府不作为、履行不作为，进行问责。

2节能烧嘴的特点及优势

传统的烧嘴助燃风与外套结构采用垂直结构，这种结构最大的缺点是阻力大、动能省耗厉害，有用功减小，由于输出功率减小空气与煤气混合减弱，燃烧也不干净。积碳、结焦、堵枪经常发生，主要表现在下枪中前温，火焰偏短很容易产生断面温差，为了解决断面温差，往往增加助燃风的压力，这样能耗随之上升。也有一些陶瓷厂技术人员为了解决断面温差加长碳化硅套，这只能说暂时解决了断面温差，时间长了碳化硅与窑墙处发生断裂，对你正常生产产生隐患，主要表现在面枪。

二次预混烧嘴，在燃烧效率上有所提高，在解决断面温差时，操作人员把枪芯往炉膛里塞，枪芯过于靠近炉膛内侧枪头很容易烧毁，枪芯温度过高再加上能源里混有氧气产生亚燃烧容易积碳堵塞，落脏随之而来，增加了窑炉操作工人工作量，同时也为生产厂家带来损失，损失最大的表现在釉面砖。在各个产区了解他们又渐渐的用回原来的旧喷枪。节能效果相对于旧喷枪节能在5%左右视窑炉状况而定，但是缺点太多不可取。

3烧嘴改进后的节能量、排放降低效果

工作原理：新型节能喷枪采用螺旋加速器原理设计助燃风与喷枪外套形成夹角，减小了空气阻力，增加了输出功率，增加了有用功，相应增加了位移（S）也是我们常说的射程。

S=Vot+1/2at2S～代表位移Vo～代表初始速度

a～代表加速度t～代表单位时间

a＝ω2×Rω～代表角速度R～代表半径

我们把初始速度产生的位移叫初始位移，由加速度产生的位移叫加速位移，总位移由初始位移与加速位移之和。

通过常规走近前沿科技独自研发新型节能喷枪，采用螺旋加速器原理、最优的燃烧技术（涡轮增压）优化空气动力（龙卷风）及（倍流技术）来提高初始速度，同时让助燃风在外套内高速旋转提高角速度，煤气与空气充分混合燃烧，体积迅速膨胀形成涡轮增压喷射而出，经过多次实践喷出火焰有效长度二米以上（煤制气）图2，能有效解决窑内温差，提高产品品质，节能在10%左右。

在天然气使用方面成绩沛然，某陶瓷厂更换新型节能喷枪前、后数据对比节能10.26%，同时烟气中的氮氧化合物、氧含量都降低，符合国家标准。改造后烟气中的氮氧化合物32.29mg/m3＜180mg/m3，氧含量14.96%＜17%，二氧化硫25.38mg/m3＜50mg/m3，烟尘5.41mg/m3＜30mg/m3（折算浓度、后面为国家标准），改造前氮氧化合物57mg/m3，氧含量17.25%.该厂成功申报政府的节能减排基金。

新型节能喷枪广泛适用于天然气、石油气、焦化气、瓦斯气及其他混合气体。

4节能理念

2CO＋O2＝2CO2＋Q（热量）煤制气为代表

我国是一个煤炭资源丰富，富煤、贫油、小气的典型代表国家，陶瓷行业90%以上的企业采用发生炉煤气，产生了大量的氮氧化合物、二氧化硫和尘埃。政府强行采用断煤用气，实践证明不可取，如北京，在换气过程中发现现在的雾霾还要严重，产生雾霾的最尅祸首是氮氧化合物，产生氮氧化合物的原因是与温度发生关系，温度越高所产生的氮氧化合物越多。

通常新型节能喷枪从以下几个方面来解决：

（1）提高燃烧效率

由于新型节能喷枪采用螺旋加速器原理设计，给助燃风提供了足够的动能，助燃风与煤气充分混合燃烧干净，烟气中的一氧化碳几乎为零。

（2）减小空气过剩系数、提高空气利用率

烧嘴在燃烧过程当中过量的空气会吸收热量，过小则燃烧不干净，应优化设计结构，让混合气体形成涡流在烧嘴里燃烧并减小空气流量以达到或接近理论值。

（3）优化结构减小空气阻力、降低喷口温度、减小氮氧化物的生成。

明福团队经过不断测试和摸索，注重每个细节，减小空气阻力，延迟混合燃烧时间，增加喷口速度，降低气帽温度，延长喷枪的使用寿命，让烧嘴燃烧室蓄热降低，同时降低了氮氧化合物的产生和烟气中氧含量排放以达到环保要求。

改进后新型节能喷枪无论在火焰的长度、燃烧效率、使用寿命、烟气排放都明显好过旧的喷枪。

下面是每吨煤所产生的废气

每吨煤可以产生2.6吨的CO2

每吨煤可以产生24公斤的SO2

每吨煤可以产生7公斤的NOx

每吨煤可以产生0.486公斤的C

据不完全统计，我国建筑陶瓷企业有4000多条生产线90%以上为煤制气，就有3600条生产线，每条生产线按耗煤80T计，每年耗煤288000吨煤。按10%的节约率计，则每年可以节约28800吨标煤，减小各种废气排放量如下：

每吨煤可以产生2.6吨的CO2×28800T＝74880吨

每吨煤可以产生24公斤的SO2×28800T＝691.2吨

每吨煤可以产生7公斤的NOx×28800T＝201.6吨

每吨煤可以产生0.486公斤的C×28800T＝14吨

在同类喷枪里减小了30～40%的氮氧化合物，提高空气质量、减小雾霾，真正做到了清洁化生产。

5结束语

综上，陶瓷产业是高能耗、高污染行业，节能减排是陶瓷产业的大势所趋。为了适应陶瓷窑炉向高效、节能、环保、智能型方向发展，陶瓷行业也迎来了春天，各种新工艺、新配方、新设备成出不穷，如大风量低功率风机、低温快烧工艺、余热利用系统、节能喷枪的改进、窑体的保温系统、无酚水系统、连续球磨、干化制粉等等。文章针对陶瓷行业窑炉烧成过程造成的高能耗、高污染等问题，对节能喷枪的应用进行了研究，节能效果分析表明，所涉及的喷嘴节能效果显著，可在实际生产中推广使用。但从有陶瓷窑炉开始，行业内就不断地改造、讨论、设计、完善陶瓷窑炉，目前看来，陶瓷窑炉的节能空间仍然很大，希望各方能够继续努力，使陶瓷窑炉的节能效果提高的新的高度。

参考文献：

[1]潘雄.新型辊道窑节能减排技术应用探讨[J].佛山陶瓷，2014，24（5）：45-47.

[2]柳丹，谭映山，张桂华.适用于内墙砖烧成的宽体辊道窑的设计[J].佛山陶瓷，2014，24（5）：35-37.