發布時間：2020-07-27所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:陶瓷窯作為陶瓷生產的核心裝置，其熱力系統結構對于陶瓷業來說起著舉足輕重的作用，陶瓷窯本身在運行時會放出大量熱量，同時會對自然環境帶來干擾。因此，本文從陶瓷窯的設計現狀入手，著重研究陶瓷窯的自身結構，優化陶瓷窯的熱力系統，最終實現陶瓷窯
摘要:陶瓷窯作為陶瓷生產的核心裝置，其熱力系統結構對于陶瓷業來說起著舉足輕重的作用，陶瓷窯本身在運行時會放出大量熱量，同時會對自然環境帶來干擾。因此，本文從陶瓷窯的設計現狀入手，著重研究陶瓷窯的自身結構，優化陶瓷窯的熱力系統，最終實現陶瓷窯的高效節能性能。
關鍵詞：陶瓷窯;熱力系統結構;優化設計
1陶瓷窯的設計現狀
我國的陶瓷事業和窯爐設計事業不斷進步優化，為了提升我國的陶瓷水平，加強陶瓷的質量，以陶瓷窯的設計改革為突破口，具體通過改變陶瓷窯爐溫差和降低窯爐能量消耗來展開，如此一來，也能最大程度節約我國的資源，提升陶瓷事業收益。陶瓷窯爐溫差和降低窯爐能量消耗都和陶瓷窯的熱力系統結構緊密關聯，伴隨著我國的經濟水平的逐步提高，陶瓷產品也變得更加多樣化，這就對陶瓷企業帶來了更大的挑戰。對陶瓷窯熱力系統結構進行更新的時候，需要充分考慮我國陶瓷事業的實際狀況，高效采取新的科技手段和理論指導，在高科技部門的積極協助下，最終研制出符合我國陶瓷生產的燃燒設備。
2陶瓷窯爐結構的優化要點
2.1陶瓷窯爐內高的優化
為了實現陶瓷產品的高質量，同時有效減少能量消耗，對陶瓷窯爐內高的設計是越低越好。陶瓷窯爐的內高越低，單位空間內陶瓷的熱消耗就相對減少，陶瓷窯爐內墻的散熱也會對應減少。通常窯爐內高從1.3m降低到0.3m時，陶瓷產品的熱消耗就能減少4.45%，陶瓷窯爐內墻的散熱可減少33.3%。相反，若陶瓷窯爐內高增加，會加大窯爐的空間，窯爐內的熱氣會上、下分層，引發較大的窯爐溫差。
2.2陶瓷窯爐內寬的優化
陶瓷窯爐內寬越大，單位空間內陶瓷的熱消耗和窯爐內墻的散熱也會對應減少。通過對大量相關數據進行分析得出，一般窯爐內高從1.3m增加到0.3m時，陶瓷產品的熱消耗就能減少2.93%，陶瓷窯爐內墻的散熱可減少25.3%，也就是說，陶瓷窯爐內寬的增加，在一定程度上提升了陶瓷產品質量。但對于陶瓷窯爐內寬的增加，不能越寬越好，要符合一定的限制范圍。分析陶瓷窯爐內寬增加會節能的原因，主要是:陶瓷窯爐內寬越大，窯爐內拱上下的間距會變大，會加大燃料的放入量，同時在該過程中燃料的煙氣不會增加，煙氣的流速會變緩，保障窯爐內熱氣交換充分均勻。正是因為煙氣流速變緩，窯爐內的阻力變弱，風機的反壓變小，最終導致煙氣帶走的熱量減少，實現了窯爐燃燒的節能目標。
2.3陶瓷窯爐長度的優化
在對陶瓷窯爐長度進行優化的前提，一定是要確保陶瓷窯爐的內高和內寬保持不變，隨著陶瓷窯爐長度的增加，單位空間內陶瓷的熱消耗和窯爐內煙氣帶走的熱量會對應減少。通常情況下，當陶瓷窯爐的長度從55m延長至100m時，陶瓷產品的熱消耗就能減少1.03%，窯爐內煙氣帶走的熱量會減少14.1%。
2.4陶瓷拱頂和平頂結構的優化
陶瓷窯爐的類型有很多種，本文重點論述輥道窯，對于輥道窯來說，在早期進行預熱帶、燒成帶以及冷卻帶設計時，優先選取平頂或者拱頂的結構類型，其中余熱帶選取平頂的原因在于其吊頂操作十分簡便，且施工過程不復雜;燒成帶選取拱頂結構主要是由于該類型結構能夠有效增加燒成帶的面積，加大窯爐空間，同時減弱窯爐內煙氣的流速，為燃料二次燃燒提供機會。
3陶瓷窯爐熱力系統及其優化措施
3.1高溫空氣燃燒技術
高溫空氣燃燒技術作為一種新型燃燒技術，其具備高效節能特征，該技術在陶瓷窯爐熱力系統的操作過程中，會大大降低二氧化氮、一氧化氮等氮氧化物的排放。高溫空氣燃燒技術的操作原理主要通過兩個燒嘴發揮作用，1號燒嘴在運行的時候，2號燒嘴專門負責1號燒嘴過程中出現的高溫及延期問題，在一定程度上減緩煙氣的流速。兩個燒嘴的交替作業，會有效回收余熱，滿足高溫預熱和節約能耗的要求。
現如今，我國陶瓷企業對該技術進行了研究試驗，從研究成效分析，對高溫燃燒煙氣進行適當稀釋，會降低含氧量。與此同時，通過調整燃料和空氣的進入通道也會有效減低氮氧化物的排放。燃料進入陶瓷窯爐之后，會和爐內的空氣混合均勻，在高溫高氧的條件下，陶瓷產品會充分燃料，并對應生成氮氧化物，對燃燒開始階段的空氣燃料進行適當控制，同時借助混合煙氣的方式，使得高溫煙氣的濃度降低，進一步降低氮氧化物的生成量。對比于傳統的陶瓷窯熱力系統，高溫空氣燃燒技術能夠有效控制氮氧化物的生成量，并且起到節能效果。
3.2脈沖控制技術
在陶瓷窯熱力系統之中，脈沖控制技術的作用是為了優化陶瓷窯爐的燃燒裝置，同時實現提高燃燒效率的目的。在使用脈沖控制技術時，有一定的約束條件，必須是在脈沖峰值階段和脈沖谷值階段才能操作。其中，脈沖峰值指的是陶瓷窯熱力系統的額定供應強度，脈沖谷值則指的是陶瓷窯熱力系統的最低供應強度。在脈沖峰值和脈沖谷值都正常運行的基礎上，有效控制調整二者的比例關系，進而高效控制窯爐內的供熱量。當脈沖峰值和脈沖谷值的運行時間比為1:5時，就能給予設備25%的供熱量;當二者的運行時間比為1:3時，就能給予設備52%的供熱量;當二者的運行時間比為1:1時，能夠實現設備的不間斷燃燒，實現完全供熱的目標。給予脈沖控制技術的燃燒熱力系統，若燒嘴的供熱負荷低，就不需要借助其他外來技術，可直接實現和保障窯爐內部溫度的均勻性，同時其運行過程會獲取較高的傳熱系數，解決了在排放多余空氣時帶走的熱量問題，節約了操作成本，避免了燃料浪費。
除此之外，對于脈沖控制技術來說，其普遍使用獨立調整來精確控制燃燒的空氣系數，改變了傳統熱力控制系統通過調整燃料噴入速率、穩定以及供熱強度等方式控制空氣系數。利用傳統的熱力控制系統，若陶瓷窯爐內部溫度沒有達到有機物的燃燒溫度，利用多余空氣調節的方式不能夠加入較多的調溫空氣，無法保障陶瓷窯爐內溫度分布的均勻性。為了解決以上問題，引進了脈沖控制技術，該技術通過調整空氣系數，就能直接確保窯爐內部溫度分布均勻，實現了高效節能的燃燒效果。
3.3受控脈動燃燒技術
除了以上兩種優化陶瓷窯熱力系統結構的燃燒技術之外，國家在不斷發展的基礎上，又研制出了受控脈動燃燒技術，該技術的操作機理是通過適當調整燃燒設備的燃氣和助燃氣的含量，在相關設備的協助下保障燃氣和燃料的周期性平衡，進而高效避免出現窯爐內部熄火現象的出現。受控脈動燃燒技術之所以被廣泛應用，主要取決于兩方面因素:一是受控脈動燃燒技術可大大抑制氮氧化物和一氧化碳的生成，極力保護自然環境不受污染;二是受控脈動燃燒技術能夠起到高效的傳熱作用，對優化陶瓷窯爐的熱力系統有促進作用，同時也滿足節能要求。
4.結束語
時代在進步，科技在發展，在科技不斷進步的大背景下，我國的陶瓷事業得到了顯著性進步，陶瓷產品的種類和制作方式變得更加多樣化，但同時在生產陶瓷制品的時候伴隨著污染環境、燃料浪費等問題，為了解決這一系列問題，首要措施就是更改優化陶瓷窯熱力系統結構，在不影響陶瓷制品質量的基礎上實現節能目的，我國分別通過高溫空氣燃燒技術、脈沖控制技術以及受控脈動燃燒技術對熱力系統結構進行優化分析，以便其他類似事業借鑒學習。——論文作者：靳景偉 邢雙喜 賴國勝 曹坤
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