窯爐節能技術改造項目可行性研究分析報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 型的丘陵地形，地勢比較平坦，高差約2米。工業園為入園企業提供已平整的建設廠地。 地震、洪澇等自然災害資料根據《中國地震動參數區劃圖》（GB183062000），黎川地區的區域地震動峰值加速度＜（對應抗震設防烈度六度），工程建筑不考慮抗震設防。工業園區建設廠址標高可防二十年一遇的洪水，該廠址無洪水淹沒的歷史記錄。 工程地質、水文地質及氣象條件園區地層自上而下分別為：，，粉質粘土層厚度約1m。地質結構相對簡單，地基土層層位較穩定，地下水對鋼筋混凝土一般無腐蝕，工程地質條件較好。黎川屬中亞熱帶濕潤性氣候，四季分別，溫和濕潤，年平均溫度為1718℃，年平均降水量1751毫米，年平均無霜期278天，年平均日照時間1776小時。 交通運輸條件本項目廠址所在地交通運輸條件良好。京福高速公路穿XX縣境而過，陶瓷工業園距京福高速公路黎川出口僅3公里，為企業原材料運入和產品運出提供了極為便利的運輸條件。XX縣距省會南昌200余公里，距福建省會福州300多公里，距鷹廈鐵路光澤站60多公里，正在開工建設的向蒲鐵路也有望在黎川設立貨運站。XX縣內已有多家物流運輸公司，運力充足，服務良好。第五章 技術方案、設備方案和工程方案 技術方案本項目為日用陶瓷窯爐技術改造，因此只涉及陶瓷生產燒成、干燥及烤花工序的技術方案選擇，其它工序的生產技術方案仍按企業現在運行的確定，本技改項目的技術方案的選擇確定不影響企業全廠生產技術方案的運行。 生產方法及工藝流程的比選企業原用燒成窯爐及燒成工藝和干燥及烤花設備企業原用于燒成產品的設備為燃煤隧道窯，燒成燃料為煙煤（洗精煤）；由于煙煤在燃燒時所產生的煙塵不允許直接與產品接觸，必須用耐火材料（匣缽）將火焰和煙塵與產品隔離；由人工操作加煙煤入窯體燃燒爐膛，煙煤在燃燒爐膛產生的火焰即熱量經匣缽組成的隔焰設施隔離煙塵后，熱量再通過已被火焰燒烤成高溫的窯體和匣缽輻射傳導給產品燒制 。因此，燃煤隧道窯煤耗很高，熱能利用率不足20%，煙塵排放污染大。其主要特點有以下幾個方面：⑴窯爐能耗很高。由于燒成產品所需的熱能完全靠窯體和匣缽的高溫輻射傳導，匣缽耐火材料的重量是產品的34倍，因而大部分熱量被匣缽所吸收而浪費。⑵窯爐運行周期短，由于煙煤燃燒時產生大量的煙塵附著在窯爐燃燒室和窯體上，影響窯爐運行時的傳熱效應。因此，窯爐每三到四個月必須停火清理窯體燃燒室和煙道，每停火一次將浪費燃煤（洗精煤）76噸/座窯；同時頻繁停火升溫，損害窯爐結構的穩定，縮短窯爐的使用壽命，增加窯爐修理費用。⑶由于窯爐為直接燃燒煙煤，產品隔焰燒成，煙氣中夾雜大量沒有完全燃燒的煤粉而污濁，其熱量無法利用作為干燥熱源，只能由煙囪抽拉排出窯體，且對環境造成影響。⑷燃煤隔焰輥道窯操作勞動強度大，工作環境差，車間溫度高且灰塵大，生產較難管理，產品燒成合格率低。 企業原用于干燥和烤花產品的設備為燃煤隔焰干燥烘房和燃煤隔焰烤花窯。由于燒成窯爐煙氣及熱風均被煙塵污染，所含的熱量無法利用為干燥熱源，因此干燥窯只好采用直接燃燒原煤產生熱量，產品干燥也必須隔焰完成。使用燃煤烤花窯爐和燒成窯爐同樣的原因，產品也只能采用隔焰烤制，煤耗很高，熱能利用率很低。因此燃煤隔焰干燥烘房和燃煤隔焰烤花窯耗能及其他弊病與燒成窯爐大體相同，只不過程度較輕一些。本項目技術改造采用燒成窯爐及燒成工藝和干燥及烤花設備本項目技術改造的重點為，采用寬截面節能燃氣隧道窯、節能燃氣輥道烤花窯以及窯爐余熱利用干燥設施，選擇清潔氣體燃料天然氣和明焰裸裝燒成工藝等，與企業原用的燃煤隧道窯匣裝隔焰燒成工藝及燃煤輥道窯隔焰烤花工藝相比，有以下方面明顯不同：⑴由于采用清潔燃料天然氣，可實現明焰無匣裸燒技術，熱利用率大幅提高；而原燒成或烤花時受制于燃料必須將產品置入匣缽中或耐火板隔焰空間中，產品隔著匣缽或耐火板受熱，匣缽或耐火板吸收大量熱量，熱利用率相對很低。⑵改造后窯爐為裝配式結構布置緊湊，窯體全部為輕質耐火材料及絕熱保溫材料填充，實現了窯爐輕型化且保溫隔熱效果良好；而原用燃煤隧道窯占地面積較大，為現場砌筑式，不能采用輕質耐火材料等，保溫隔熱效果相對較差。⑶，；從節能角度看，窯內高度越低越好，窯內寬度增加，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。⑷技改后，隧道窯燒成周期（）比原燃煤隧道窯燒成周期（1314小時）大為縮短，可顯著減少能耗。⑸技改后由于采用清潔氣體燃料，可最大程度地利用余熱，燒成窯爐排出煙氣和冷卻抽出熱風可用于加熱燃燒空氣和送去干燥工序為干燥熱源。根據窯爐熱平衡測定數據，這部分抽排出的熱量占窯爐總能耗的5060%，大部分送往干燥工序，可完全滿足烘干制品需求能耗，綜合節能效果非常顯著。⑹技改后熱工控制（窯溫、壓力、氣氛）實現計算機全自動控制，窯爐的調節控制更加精確，窯內溫度分布均勻，燒成區截面溫差小，對節省燃料，穩定工藝操作和提高燒成質量都十分有利。⑺技改后，配合采用骨質瓷生產工藝新技術，有效地降低了產品燒成溫度、縮短了產品燒成周期，對降低窯爐燒成能耗也起了積極的作用。〔8〕技改后燒成工藝先進可靠，窯爐運行穩定可控，自動化程度高，對產品質量的提高也作出了顯著的貢獻。 推薦的技術方案⑴本技改項目的推薦技術方案根據上述生產方法及工藝流程的比選，本項目窯爐技改的技術方案為：選擇新型裝配式結構寬截面節能隧道窯、節能輥道烤花窯和窯爐余熱利用干燥烘房，采用清潔氣體燃料天然氣，實行無匣裸裝明焰燒成工藝及烤花工藝和利用窯爐余熱為干燥熱源工藝。燒成及烤花工序主要技術參數：燒成溫度：12801300℃燒成周期：燒成能耗：3000千卡/千克瓷烤花能耗：380千卡/千克瓷⑵企業現行生產技術方案概述a、主要生產工藝流程① 原料加工處理流程即硬質、軟質原料共同球磨的流程瓷土、長石高嶺土石英精選精選煅燒精選精選 粗碎粗碎粗碎配 料球 磨過篩除鐵壓 濾粗 練陳 腐真練送成型車間間②成型流程鏈干機或烘房干燥鏈干機干燥脫模鏈干機帶模干燥滾壓泥料 脫模帶模干燥滾壓泥料 檢驗存放取釉外釉內釉修坯③燒成流程入庫分級出窯燒成進窯裝坯吹灰 ④彩繪烤花流程貼花烤花陰干進窯出窯 分級包裝入庫出廠 日用瓷一般采用滾壓、等靜壓、刀壓及注漿成型方式。如采用滾壓與鏈干機相配合，其產品從滾壓到半成品，經隧道窯快速燒成到白瓷入庫只需24小時；采用注漿生產工藝，生產周期略長一些。因此成型車間無需存入大量坯體，并可減少坯體二次污染。本項目的絕大部分產品采用滾壓成型，少量異型產品采用注漿成型。b、主要原輔材料、燃料及水、電等消耗定額表51 主要原輔材料、燃料及水、電等消耗定額序號名稱單位產品消耗定額單位數量一原輔材料1坯料Kg2釉料Kg3石膏粉Kg4硅板g二燃料及動力1天然氣M32水Kg3電度注：單位產品為本項目的標準件產品（ / 標準件產品）。 主要設備方案 主要設備選擇本技改項目主要的設備為日用陶瓷窯爐，根據已確定的技改技術方案，應采用新型裝配式結構寬截面節能燃氣隧道窯。近年來，隨著國外先進窯爐技術和裝備的不斷引進，國產化裝配式結構寬截面隧道窯已具備運行穩定可靠、燒成質量高、節能效果好、自控程度高和建設周期短等優點，在國內日用陶瓷行業已廣泛推廣使用。國產化裝配式結構寬截面燃氣隧道窯，是在吸收了國外先進的日用瓷燒成隧道窯制造技術的基礎上，推出了適合我國日用瓷行業燒成特點的裝配式結構寬截面燃氣隧道窯，因此近年來國產燃氣隧道窯在日用陶瓷行業使用已非常成熟可靠。所以，在綜合考慮本項目產品方案及年產量的基礎上，擬選擇國產新型裝配式結構寬截面節能燃氣隧道窯（52米長度規格的窯爐）。本項目選擇的國產新型裝配式結構寬截面節能隧道窯不僅適宜燒制杯、碗、盤、碟等中西式餐、茶、咖啡具的大宗類產品，也可燒制異型類產品，選擇的窯爐可滿足本項目生產的產品品種多規格的產品方案。單座52米隧道窯年生產能力為1775萬件日用瓷合格品，選用5座52米隧道窯可滿足本項目的生產規模需求。此款窯爐可實行明焰裸燒等先進燒成工藝，窯內溫度、壓力、氣氛控制穩定且自動化程度高，產品燒成合格率在95%左右，對生產高中檔日用瓷的質量有保證。此款窯爐熱利用率高，保溫絕熱效果好，節能效果十分顯著，窯爐能耗僅為原燃煤隧道窯的25%左右。窯爐采用清潔燃料天然氣，窯爐排放的煙氣對大氣影響符合有關排放標準。此款窯爐及窯車、窯具使用壽命長，一般運行57年才需進行大修，雖然一次性投資較大，但從運行成本和壽命周期等綜合考慮，投資回報率仍遠高于老式燃煤隧道窯。 新型裝配式結構寬截面節能隧道窯技術參數及結構功能①主要技術參數a、窯型：新型寬截面節能燃氣隧道窯b、焙燒產品及產量： 單座年產1775萬件高中檔日用瓷。 c、窯長：52m，其中：，占總長30%；，占總長32%；,占總長38%。 d、窯內寬： ，窯內高：， ，窯車尺寸：長寬=e、設計溫度： 1320℃ f、燒成溫度： 12801300℃ g、燃料： 天然氣（Q≥8500千卡/m3） h、燒成周期： i、窯內容車數：34輛 j、窯車裝載量： 600640件／車 k、進車速度：1516分鐘／輛 l、坯體入窯水分： ≤1% m、產品出窯溫度： ≤60℃ n、燒成能耗：3000千卡/千克瓷 ②窯爐結構及功能A、窯體結構 a、全窯采用輕型裝配式吊頂結構型式，用方形莫來石堇青石質耐火薄板，中有孔，用莫來石堇青石質耐火銷釘穿吊在金屬梁上，薄板上鋪以300mm厚耐火纖維毯。b、“大三帶小九段”的設計構思——按照現代窯爐的設計思想，全窯延長度方向分為氣封氣幕段、排煙段、預熱段、預燒段、燒成段、急冷段、間冷段、緩冷段，直冷段的“大三帶小九段”的窯體結構，功能齊全，調節靈敏。 c、窯爐內襯及保溫層全部采用優質低蓄熱、高熱阻輕質耐火保溫材料，內襯采用氣硬性膠泥砌筑。燒成帶窯墻內側面貼一層工作溫度為1400℃的多晶莫來石纖維，可直接接觸火焰，耐老化不收縮且隔熱效果良好。窯爐內表面涂刷高溫涂料，既提高了窯體的整體性和氣密性，又減少了熱損失和杜絕了落臟現象，窯爐高溫區外表最高溫度低于60℃。 d、氣封氣幕段——在窯頭設置不銹鋼循環封閉氣幕，能有效地防止窯外冷風的竄入和窯內熱氣流逸出，從而保證窯內壓力和溫度的穩定。 e、排煙段、預熱段——設置頂吹風裝置，由布置在頂部的若干吹風管逆煙氣方向攪動氣流，可將斷面溫差控制在30℃以下，以縮短燒成周期。提高產品產量和質量，節約能耗。 f、預燒段——設有15對自動點火燒咀，對該區的溫度進行自動補償，從而可克服該區域內溫度梯度跨度不穩定的現象。g、燒成段——設有30對等溫燒嘴，成品字型交錯布置，采用空燃比例技術與PID儀表相結合的控制方式，靈活調節各組燒咀的工作狀況，達到最佳的燃燒效果，提高產品的檔次和節約能源。 h、急冷段——設有30對密集的高速冷風吹入管，運用變頻技術對急冷溫度進行自動控制，以有效地提高急冷效果。 i、緩冷段——采用導熱快的堇青石板作為頂部間接急冷壁，使制品快速均勻冷卻，該部分余熱抽出可作為坯體干燥熱源。在該區域側墻上部布置密集的小孔徑的高速吹風管，對制品進行進一步直接、均勻緩慢地冷卻。 j、直冷段——采用直接吹風方式，以達到進一步降低產品出窯溫度的目的，產品出窯溫度可控制在60℃以下。 k、在窯尾設置的封閉氣幕既能對產品進行最終冷卻，又能保證窯內整個系統的平衡。 B、窯車 窯車金屬車架為輕型鋼焊接結構。車襯為半承重型，車襯厚240mm，周圍有兩層輕質莫來石堇青石質圍磚，上層體積密度1270kg/m3,下層體積密度1100kg/.m3。兩層圍磚之間為縱橫排列的金字塔形凹凸咬合，不用耐火泥，砌合更換十分方便。圍磚以內填以耐火纖維毯1800mm厚，底面有60mm輕質蛭石澆注料。圍磚上表面鋪有50mm厚耐火纖維毯。菱形中空帶縫有莫來石堇青石質立柱共20個，其中14個為短立柱用于圍磚上支撐，中部6個長立柱（435mm長）直接放置在金屬車架底盤上。立柱頂面都放有方形帽，帽上放置莫來石堇青石質硅板。車襯平均體積密度為536kg/m3。 C、自動控制系統 a、自動控制工藝根據工藝要求共設定了45個測點，其中溫度測點30點，其中燃燒室溫度18點，窯內溫度12點，用熱電偶檢測，補償導線傳送信號；壓力12點，控制、檢測分別選用微差壓變送器（DBC110）和霍爾變送器（YSH1/3）煙氣含氧量1點，采用Z0113型智能氧化鋯分析儀檢測顯示，并送STD工控機；燃氣溫度檢測1點；耗氣量1點在STD工控機中進行累積。 產品工藝要求窯的溫度、壓力分布，空氣過剩系數a的值的控制技術指標為：爐溫 950℃1300℃；1＃～4＃燃燒室為給定值177。12℃；5＃～7＃燃燒室為給定值177。10℃；8＃～11＃燃燒室為給定值177。7℃；窯溫 燒成帶主偶度為目標值177。4℃；窯壓 燒成帶兩端壓力為給定值的177。；煙氣含氧量控制在6～8％；供氣溫度為給定值