美国ＳＤ卫生瓷隧道窑的节能探讨

檀　强

摘要美国SD燃气卫生瓷隧道窑以其独特的结构、连续的运行方式及特殊的材料选取方式，为窑炉节能开拓了更深层的途径。

关键词 卫生瓷，隧道窑，节能，车衬，窑具

1引 言

唐山陶瓷集团卫生瓷厂于前些年引进一条年产50万件卫生瓷的美国SD公司生产的燃气宽断面节能型隧道窑。该窑炉经过几年的使用，无论在生产操作、热工制度，还是使用寿命上都居于同类窑炉的领先水平，尤其热工制度方面更为显著：能耗低，单位产品热耗仅为5024kJ/kg瓷（目前，国内燃煤气的卫生瓷隧道窑能耗一般为8300～10467kJ/kg瓷）；温差小，烧成温差在5℃左右；快速烧成，烧成周期11h。

针对上述特点，我们对该窑进行了消化吸收，设计出卫生瓷年产量为50万件的隧道窑。笔者有幸参与了窑炉主体的设计工作，在设计中发现美国SD宽断面燃气隧道窑在节能方面具有独到之处，在此作一粗略探讨。

2窑炉的设计

2.1 窑车车衬

该窑车车衬采用全耐火纤维结构，纤维厚度为200mm，选用同一材质。窑车蓄热少，隔热性能好，窑车车衬与产品质量比为0.587:1，而传统窑炉该比值一般为3～4。典型窑车车衬指标的对比见表1。

由表1可知，采用全耐火纤维车衬节能效果显著。

笔者建议：根据工艺需要，确定长期承受的烧成温度为1220℃，同时考虑到车衬的热震稳定性要求，车衬应选用莫来石质纤维毡，而采用该耐火纤维投资太大（单价：14万元／吨），通过多次试验和车衬温度分布情况来分析，设计中采用车衬表面为50mm的莫来石质纤维毡，下部为200mm硅酸铝纤维毡（单价：0.6万元／吨）。

2.2 窑具布置方式

窑车尺寸：长×宽（m×m）：1.27×2.95

每辆窑车车衬上有3排（9个）立柱，沿窑宽方向布置3条氮化硅质横梁，横梁采用空心截面，尺寸为50mm×40mm×7mm。产品垫板、方梁选用氮化硅质，支架、方柱选用堇青石－莫来石质。

窑具与制品重量比为0.627:1，而传统窑炉该比值为2～3.5:1，窑具重量的减少，降低了蓄热，节约了能源。在本设计中仍采用这种形式。

2.3 曲封与车衬的结合

由于窑车车衬采用全纤维结构，车衬与窑墙曲封之间为紧密结合形式，几乎无缝隙，而车衬之间为纤维相接，结合严密，窑车车衬形成一封闭屏障，阻碍窑内热介质向车下溢出，减少热损耗。

2.4 气幕的设置

减少预热带截面上下温差是实现快速烧成的关键。美国SD 窑炉在预热带顶部分布有13组排管式搅动气幕，每组分别为4个耐火材料管，按窑断面均匀分布，每个瓷管上设有扇形狭缝，开口方向与制品运行方向相反，高压自然风由狭缝打入窑内，一方面解决了预热带上部温度高的问题，同时高速气流搅动窑内热介质，进一步均化了窑内温度。预热带温差为30℃，可缩短烧成周期，进而节约了能源。

2.5 窑炉结构

窑炉采用平吊顶形式、扁平宽断面的结构，窑宽2.9m，有效高度0.76m，这种结构减少了窑炉内的几何压头，截面温差小，同时单窑产量大，因此非常节能。

2.6 小流量、多烧嘴的布置形式

窑炉断面宽，采用小流量、多数目的高速烧嘴布置于预热带、烧成带，上下交错设置于窑两侧，高速热介质在窑内横、纵向形成气流环，使制品均匀预热，进行升温及理化反应。可缩短生产周期，产品质量稳定，节约了能耗。该窑炉共设有38个烧嘴，分别是预热带10个，烧成带28个。

2.7 产品的运行方式

美国SD窑炉，推车机为液压双缸连续顶车形式，推车机进行双杠交替工作，窑车在窑内连续运行，速度衡定、平稳，避免了单杠顶车制品在窑内过短时间滞留，窑内瞬间温度及压力场发生波动等弊病，热工制度稳定、自控方便，进一步节约了能源。

2.8 窑炉材质的选用

窑炉全部采用保温隔热材料进行砌筑，窑体内衬选用轻质莫来石质、轻质堇青石质砌体，窑墙、窑顶厚度根据工艺要求适当调整，外部选用耐火纤维保温，窑墙厚550mm，烧成带窑墙壁表面温度小于50℃，窑项小于90℃。窑体单位产品热损耗仅为传统窑炉的三分之一。2.9 余热利用

窑炉由冷却带抽出的热风部分用于窑前坯体的干燥，由于坯体的进一步干燥，能保证坯体较快地由预热带进入烧成带，从而缩短了烧成周期，节约了能源；另外一部分热风与自然风混合后作窑尾冷却介质，该系统可实现自动控制，确保介质温度保持衡定，避免制品过冷风惊。

此外，窑炉的热工制度及机械运转也皆采用自动控制，为窑炉进一步节能提供了保障。

3结 语

综上所述，经测算，该窑炉热效率大于40%，单位产品烧成能耗为4541～5024kJ/kg，为目前国内引进卫生陶瓷隧道窑的最好水平。

该窑炉按产品能耗9000kJ/kg瓷、窑炉年产量50万件、单位产品13kg；燃料为城市煤气（低位热值为3800×4.1868kJ/m3标准），按0.9元/m3计算，每年可节能2.33×1010kJ，仅能源这项就为企业每年节约燃料费用130.9万元。同时，由于窑炉控制精度及热工制度完美，使产品质量得以提高，企业效益得到进一步提高。