窑压与能耗关系探讨
刘向东
摘 要：本文通过改变窑炉排烟抽力、助燃风量等方式，探讨陶瓷辊道窑天然气消耗量与窑压的关系，为节能控制奠定理论基础。
关键词：窑压；排烟；助燃风量；天然气；燃耗
1 前言
陶瓷制品在烧制过程中，窑炉内压力（以下简称窑压）的大小直接决定了窑炉内气流流向、窑炉断面温差、窑炉烧成气氛，并进一步影响到烧制产品的产量、质量、色泽等。本文以一条能耗较大的窑炉为例，对这条窑炉的预热带及烧成区进行了窑压测试并计算原始的能耗数据，与之后的能耗进行对比实验。研究发现，窑炉能耗与窑压关系紧密，通过改变窑压曲线后，能耗下降比较明显，达到10%以上。
2 实验过程
2.1实验说明
实验所选窑炉为一条烧制二次布料微粉砖的辊道窑，窑炉内宽为2.5 m，窑长170 m，实验时窑炉日均产量在6000~6100 m3，产量波动幅度在1%以内，烧成温度面温在1210~1211 ℃，底温在1230~1231 ℃。
实验测试的主要参数是窑压，窑压采用数字式微压计，通过热电偶检测口插入窑内检测。窑炉产量数据则是通过压机冲压数减去压机工序及釉线损耗后计算得到，天然气使用量则通过装在窑炉供气管路上的流量计抄表得到。测温区指仪表房中热电偶对应的区域，长度指相对于窑头开始的窑炉长度数。
本次试验共测试三天数据，第一天是未调试前的原始数据，第二天主要是调整排烟，通过减小总的排烟风机变频，由原来的50 Hz调整至43 Hz来改变窑压，第三天则是通过减少助燃风量，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%左右。
2.2实验测试数据表及曲线图
这三天窑炉的不同测温区、长度方向、窑炉面枪区及窑炉底枪区窑压情况见表1和图1。
结合表1和图1可以看出，实验前，即第一天窑炉面枪区的零压位位于第H19和H21之间，预热带负压最大值为-32 Pa，烧成区最大正压位于第H33~H35区，压力为11 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉面枪区的零压位基本不变，还是位于H19和H21之间，预热带负压最大值为-26 Pa，烧成区最大正压有所后移，位于第H35区，压力提高较为显著，从第一天的11 Pa提高到22 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及对预热带各支喷枪助燃风闸略微加大后，窑炉面枪区的零压位明显后移，预热带负压减小，烧成区最大正压区不变，还是第H35区，但压力已经从22 Pa下降为19 Pa。
表2和图2是窑炉底枪区窑压变化情况。结合表2及图2可以看出，实验前，即第一天，窑炉底枪区的零压位位于第H22，预热带负压最大值为-49 Pa，烧成区最大正压位于第H36区，压力为6 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉底枪区的零压位不变，还是位于H22区，预热带负压最大值为-40 Pa，烧成区最大正压还是第H36区，压力提高较为显著，从第一天的6 Pa提高到15 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及略微加大预热带喷枪助燃风闸后，窑炉底枪区的零压位略微发生前移，从H22区前移至H22与H20之间，预热带负压减小，最大负压由-40 Pa变成-43 Pa，烧成区最大正压区前移，由第H36区移至H30区，最大压力从15 Pa下降为11 Pa。
表3是这三天的产量与能耗数据。从表3可以看出，这三天的窑炉产量基本一致，波动幅度在1%以内，最高烧成温度面温之间与底温之间的差值在1 ℃左右，这种温度及产量变化对能耗影响可忽略。变化最大的是单位燃耗，由第一天的3.68 M3/ m2下降到第三天的3.28 M3/m2，下降幅度达到10.87%。
从以上实验数据可以计算出，在实验第二天，把排烟风机变频由50 Hz下降至43 Hz时，窑炉预热带负压变小，高温区正压降低，燃耗下降率为6.79%。在第三天，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%后，相对第二天而言，预热带负压略有增大，高温区正压减小，燃耗下降率为4.37%。
3 实验分析
根据窑炉烧成原理，由于天然气在燃烧过程中，总有一部份燃料未能完全燃烧，尤其是靠近窑头的预热带处喷枪，当窑炉排烟量加大，天然气在窑内停留时间缩短，不能燃烧的部份增多，造成浪费的燃料也增多；反之，窑炉排烟适当调小后（注意，过小反而不利于制品的氧化），天然气在窑内停留时间相对较长，燃烧更加充分。此外，排烟减小后，烟气温度下降，烟气带走的热量损失变小，也利于节约燃料。所以，窑炉排烟越小窑炉越节能。另一方面，天然气需足够的助燃风才能确保其充分燃烧，但如果助燃风过多，氧气含量过剩严重，多余的氧气（包括空气中的氮气）通过风机外排时会带走大量热量，造成燃料的浪费。从这一点上来说，控制好助燃风量，即控制好过氧系数对节能非常有利，可以借助烟气分析仪测试烟气中氧气、一氧化碳浓度来分析氧气是否过量或不足，为窑炉调试提供依据。
4 结论
对于使用天然气的辊道窑炉而言，窑压的大小对燃耗的影响是较大的，在调试窑炉时，应在确保产品质量前提下，适当降低烧成区助燃风量（预热带风量可略微加大），减少总的排烟量有利于节约燃料的使用量，提高窑炉热利用率。体现在窑压曲线上，不管是面枪区还是底枪区，预热带的负压值不能太大，烧成区的正压不应过低或过高，才能达到最佳节能效果。
需注意的是，本次试验简单验证窑压与节能之间存在的关系，为行业提供一种节能思路，但不能为了节能而盲目地把助燃风降低或调小排烟。因为窑炉调试是一个系统工程，控制窑压的主要手段除了排烟、助燃风外还有闸板、挡火墙、抽热风量、冷却风量等。窑压的大小与所烧制产品配方也存在较大关系，控制不好极易出现黑心、针孔、变形甚至后期变形等缺陷。
摘 要：本文通过改变窑炉排烟抽力、助燃风量等方式，探讨陶瓷辊道窑天然气消耗量与窑压的关系，为节能控制奠定理论基础。
关键词：窑压；排烟；助燃风量；天然气；燃耗
1 前言
陶瓷制品在烧制过程中，窑炉内压力（以下简称窑压）的大小直接决定了窑炉内气流流向、窑炉断面温差、窑炉烧成气氛，并进一步影响到烧制产品的产量、质量、色泽等。本文以一条能耗较大的窑炉为例，对这条窑炉的预热带及烧成区进行了窑压测试并计算原始的能耗数据，与之后的能耗进行对比实验。研究发现，窑炉能耗与窑压关系紧密，通过改变窑压曲线后，能耗下降比较明显，达到10%以上。
2 实验过程
2.1实验说明
实验所选窑炉为一条烧制二次布料微粉砖的辊道窑，窑炉内宽为2.5 m，窑长170 m，实验时窑炉日均产量在6000~6100 m3，产量波动幅度在1%以内，烧成温度面温在1210~1211 ℃，底温在1230~1231 ℃。
实验测试的主要参数是窑压，窑压采用数字式微压计，通过热电偶检测口插入窑内检测。窑炉产量数据则是通过压机冲压数减去压机工序及釉线损耗后计算得到，天然气使用量则通过装在窑炉供气管路上的流量计抄表得到。测温区指仪表房中热电偶对应的区域，长度指相对于窑头开始的窑炉长度数。
本次试验共测试三天数据，第一天是未调试前的原始数据，第二天主要是调整排烟，通过减小总的排烟风机变频，由原来的50 Hz调整至43 Hz来改变窑压，第三天则是通过减少助燃风量，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%左右。
2.2实验测试数据表及曲线图
这三天窑炉的不同测温区、长度方向、窑炉面枪区及窑炉底枪区窑压情况见表1和图1。
结合表1和图1可以看出，实验前，即第一天窑炉面枪区的零压位位于第H19和H21之间，预热带负压最大值为-32 Pa，烧成区最大正压位于第H33~H35区，压力为11 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉面枪区的零压位基本不变，还是位于H19和H21之间，预热带负压最大值为-26 Pa，烧成区最大正压有所后移，位于第H35区，压力提高较为显著，从第一天的11 Pa提高到22 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及对预热带各支喷枪助燃风闸略微加大后，窑炉面枪区的零压位明显后移，预热带负压减小，烧成区最大正压区不变，还是第H35区，但压力已经从22 Pa下降为19 Pa。
表2和图2是窑炉底枪区窑压变化情况。结合表2及图2可以看出，实验前，即第一天，窑炉底枪区的零压位位于第H22，预热带负压最大值为-49 Pa，烧成区最大正压位于第H36区，压力为6 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉底枪区的零压位不变，还是位于H22区，预热带负压最大值为-40 Pa，烧成区最大正压还是第H36区，压力提高较为显著，从第一天的6 Pa提高到15 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及略微加大预热带喷枪助燃风闸后，窑炉底枪区的零压位略微发生前移，从H22区前移至H22与H20之间，预热带负压减小，最大负压由-40 Pa变成-43 Pa，烧成区最大正压区前移，由第H36区移至H30区，最大压力从15 Pa下降为11 Pa。
表3是这三天的产量与能耗数据。从表3可以看出，这三天的窑炉产量基本一致，波动幅度在1%以内，最高烧成温度面温之间与底温之间的差值在1 ℃左右，这种温度及产量变化对能耗影响可忽略。变化最大的是单位燃耗，由第一天的3.68 M3/ m2下降到第三天的3.28 M3/m2，下降幅度达到10.87%。
从以上实验数据可以计算出，在实验第二天，把排烟风机变频由50 Hz下降至43 Hz时，窑炉预热带负压变小，高温区正压降低，燃耗下降率为6.79%。在第三天，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%后，相对第二天而言，预热带负压略有增大，高温区正压减小，燃耗下降率为4.37%。
3 实验分析
根据窑炉烧成原理，由于天然气在燃烧过程中，总有一部份燃料未能完全燃烧，尤其是靠近窑头的预热带处喷枪，当窑炉排烟量加大，天然气在窑内停留时间缩短，不能燃烧的部份增多，造成浪费的燃料也增多；反之，窑炉排烟适当调小后（注意，过小反而不利于制品的氧化），天然气在窑内停留时间相对较长，燃烧更加充分。此外，排烟减小后，烟气温度下降，烟气带走的热量损失变小，也利于节约燃料。所以，窑炉排烟越小窑炉越节能。另一方面，天然气需足够的助燃风才能确保其充分燃烧，但如果助燃风过多，氧气含量过剩严重，多余的氧气（包括空气中的氮气）通过风机外排时会带走大量热量，造成燃料的浪费。从这一点上来说，控制好助燃风量，即控制好过氧系数对节能非常有利，可以借助烟气分析仪测试烟气中氧气、一氧化碳浓度来分析氧气是否过量或不足，为窑炉调试提供依据。
4 结论
对于使用天然气的辊道窑炉而言，窑压的大小对燃耗的影响是较大的，在调试窑炉时，应在确保产品质量前提下，适当降低烧成区助燃风量（预热带风量可略微加大），减少总的排烟量有利于节约燃料的使用量，提高窑炉热利用率。体现在窑压曲线上，不管是面枪区还是底枪区，预热带的负压值不能太大，烧成区的正压不应过低或过高，才能达到最佳节能效果。
需注意的是，本次试验简单验证窑压与节能之间存在的关系，为行业提供一种节能思路，但不能为了节能而盲目地把助燃风降低或调小排烟。因为窑炉调试是一个系统工程，控制窑压的主要手段除了排烟、助燃风外还有闸板、挡火墙、抽热风量、冷却风量等。窑压的大小与所烧制产品配方也存在较大关系，控制不好极易出现黑心、针孔、变形甚至后期变形等缺陷。
摘 要：本文通过改变窑炉排烟抽力、助燃风量等方式，探讨陶瓷辊道窑天然气消耗量与窑压的关系，为节能控制奠定理论基础。
关键词：窑压；排烟；助燃风量；天然气；燃耗
1 前言
陶瓷制品在烧制过程中，窑炉内压力（以下简称窑压）的大小直接决定了窑炉内气流流向、窑炉断面温差、窑炉烧成气氛，并进一步影响到烧制产品的产量、质量、色泽等。本文以一条能耗较大的窑炉为例，对这条窑炉的预热带及烧成区进行了窑压测试并计算原始的能耗数据，与之后的能耗进行对比实验。研究发现，窑炉能耗与窑压关系紧密，通过改变窑压曲线后，能耗下降比较明显，达到10%以上。
2 实验过程
2.1实验说明
实验所选窑炉为一条烧制二次布料微粉砖的辊道窑，窑炉内宽为2.5 m，窑长170 m，实验时窑炉日均产量在6000~6100 m3，产量波动幅度在1%以内，烧成温度面温在1210~1211 ℃，底温在1230~1231 ℃。
实验测试的主要参数是窑压，窑压采用数字式微压计，通过热电偶检测口插入窑内检测。窑炉产量数据则是通过压机冲压数减去压机工序及釉线损耗后计算得到，天然气使用量则通过装在窑炉供气管路上的流量计抄表得到。测温区指仪表房中热电偶对应的区域，长度指相对于窑头开始的窑炉长度数。
本次试验共测试三天数据，第一天是未调试前的原始数据，第二天主要是调整排烟，通过减小总的排烟风机变频，由原来的50 Hz调整至43 Hz来改变窑压，第三天则是通过减少助燃风量，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%左右。
2.2实验测试数据表及曲线图
这三天窑炉的不同测温区、长度方向、窑炉面枪区及窑炉底枪区窑压情况见表1和图1。
结合表1和图1可以看出，实验前，即第一天窑炉面枪区的零压位位于第H19和H21之间，预热带负压最大值为-32 Pa，烧成区最大正压位于第H33~H35区，压力为11 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉面枪区的零压位基本不变，还是位于H19和H21之间，预热带负压最大值为-26 Pa，烧成区最大正压有所后移，位于第H35区，压力提高较为显著，从第一天的11 Pa提高到22 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及对预热带各支喷枪助燃风闸略微加大后，窑炉面枪区的零压位明显后移，预热带负压减小，烧成区最大正压区不变，还是第H35区，但压力已经从22 Pa下降为19 Pa。
表2和图2是窑炉底枪区窑压变化情况。结合表2及图2可以看出，实验前，即第一天，窑炉底枪区的零压位位于第H22，预热带负压最大值为-49 Pa，烧成区最大正压位于第H36区，压力为6 Pa。第二天，即对排烟抽力减小后，窑炉底枪区的零压位不变，还是位于H22区，预热带负压最大值为-40 Pa，烧成区最大正压还是第H36区，压力提高较为显著，从第一天的6 Pa提高到15 Pa。调试后的第三天，即通过减少总的助燃风机变频及略微加大预热带喷枪助燃风闸后，窑炉底枪区的零压位略微发生前移，从H22区前移至H22与H20之间，预热带负压减小，最大负压由-40 Pa变成-43 Pa，烧成区最大正压区前移，由第H36区移至H30区，最大压力从15 Pa下降为11 Pa。
表3是这三天的产量与能耗数据。从表3可以看出，这三天的窑炉产量基本一致，波动幅度在1%以内，最高烧成温度面温之间与底温之间的差值在1 ℃左右，这种温度及产量变化对能耗影响可忽略。变化最大的是单位燃耗，由第一天的3.68 M3/ m2下降到第三天的3.28 M3/m2，下降幅度达到10.87%。
从以上实验数据可以计算出，在实验第二天，把排烟风机变频由50 Hz下降至43 Hz时，窑炉预热带负压变小，高温区正压降低，燃耗下降率为6.79%。在第三天，助燃风机变频由40 Hz下降为36 Hz，但略微加大预热带的喷枪助燃风闸开度，加大量在10%后，相对第二天而言，预热带负压略有增大，高温区正压减小，燃耗下降率为4.37%。
3 实验分析
根据窑炉烧成原理，由于天然气在燃烧过程中，总有一部份燃料未能完全燃烧，尤其是靠近窑头的预热带处喷枪，当窑炉排烟量加大，天然气在窑内停留时间缩短，不能燃烧的部份增多，造成浪费的燃料也增多；反之，窑炉排烟适当调小后（注意，过小反而不利于制品的氧化），天然气在窑内停留时间相对较长，燃烧更加充分。此外，排烟减小后，烟气温度下降，烟气带走的热量损失变小，也利于节约燃料。所以，窑炉排烟越小窑炉越节能。另一方面，天然气需足够的助燃风才能确保其充分燃烧，但如果助燃风过多，氧气含量过剩严重，多余的氧气（包括空气中的氮气）通过风机外排时会带走大量热量，造成燃料的浪费。从这一点上来说，控制好助燃风量，即控制好过氧系数对节能非常有利，可以借助烟气分析仪测试烟气中氧气、一氧化碳浓度来分析氧气是否过量或不足，为窑炉调试提供依据。
4 结论
对于使用天然气的辊道窑炉而言，窑压的大小对燃耗的影响是较大的，在调试窑炉时，应在确保产品质量前提下，适当降低烧成区助燃风量（预热带风量可略微加大），减少总的排烟量有利于节约燃料的使用量，提高窑炉热利用率。体现在窑压曲线上，不管是面枪区还是底枪区，预热带的负压值不能太大，烧成区的正压不应过低或过高，才能达到最佳节能效果。
需注意的是，本次试验简单验证窑压与节能之间存在的关系，为行业提供一种节能思路，但不能为了节能而盲目地把助燃风降低或调小排烟。因为窑炉调试是一个系统工程，控制窑压的主要手段除了排烟、助燃风外还有闸板、挡火墙、抽热风量、冷却风量等。窑压的大小与所烧制产品配方也存在较大关系，控制不好极易出现黑心、针孔、变形甚至后期变形等缺陷。
