宽体辊道窑的发展势在必行
摘要：近年来针对宽体辊道窑的讨论愈演愈烈，宽体辊道窑的发展是陶瓷行业的必然，但其存在的技术难题也不容忽视。本文将从陶瓷行业当前的节能形势出发，通过分析宽体辊道窑中存在的技术难题、相应的解决方法和宽体窑的节能效果，为促进宽体窑的快速发展添砖加瓦。
关键词：宽体辊道窑；技术进步；节能；动态温度
1引言
我国在2009年哥本哈根世界气候大会上承诺，到2020年单位国内生产总值的二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%；同时，我国“十二五”规划纲要中明确指出，我国建筑卫生陶瓷单位工业增加值能耗降低20%，生产过程中产生的固体废弃物利用率要达70%以上。对于广东产区企业来说，具有更大的节能减排压力，因为广东省自主划定的单位生产总值能耗到2015年需下降到0.477tce/万元，比2010年下降18%；广东省十二五自定节能目标应下降20%，比全国万元GDP能耗下降16%还要高。另外，纲要中还指出，到2015年化学需求量控制在170.1万吨、氨氮排放量控制在20.39万吨、氮氧排放量控制在109.9万吨，比2010年要分别下降12%、13.3%和16.9%。这将使我国陶瓷行业面临着更加严峻的节能减排形势，特别是对陶瓷窑炉的技术升级提出了更高的要求。
陶瓷行业总能耗中70%～80%左右是在烧成过程，故陶瓷窑炉节能是关键，陶瓷高能耗是阻碍行业发展的最大屏障。
2理论和实践的支持
宽体辊道窑的出现，可以说给我国陶瓷窑炉的节能减排提供了一个行之有效的方法。所谓宽体辊道窑，是指内宽在3m以上的辊道窑。
2.1 辊道窑的产量与结构的关系
G=V×k×g/t=L×W×H×k×g/t（1）
其中：k-产品合格率，g-体积装窑密度，t-烧成时间。
虽然宽体辊道窑在我国最近几年才刚刚出现，但是其具有高产量、高效率和低能耗的特点，使得越来越多的陶瓷企业采用宽体辊道窑。由公式（1）可知，当窑炉长度L一定的情况下，窑内宽W和内高H与产量成正比；宽度不变只增加内高时，窑外墙的散热面积相应地增加而单位时间内的制品产量并没有增加。因此，单位制品的热耗增大且随着窑高的增加容易引起气体的分层，加大窑高度方向上的温差。若保持窑高不变，增加窑内宽度，虽然窑外墙的散热面积也会增大，但同时窑炉单位时间制品的产量也相应地增加且比窑墙散热损失增加得更快。所以，增加窑内宽度来增加产量是一种行之有效的途径。
2.2 辊道窑能耗的影响因素
窑炉燃耗量与产量成正比，而单位产品的燃耗量取决于总燃耗量与总产量的比值，故增大窑宽、窑长，可大幅度增加产量，能够降低单位产品的燃耗费，辊道窑的能耗也会大幅度降低。
2.3 辊道窑烧成带的拱顶结构应用
早期辊道窑的窑顶都是平顶结构，有利于吊顶，施工方便。采用拱顶结构，其特点主要有：拱顶部位燃烧空间增大，可增加截面中间部位辐射层的厚度，增加传热能力；拱顶弧面有利于界面中部获得更多辐射传热，可更有效地克服平窑顶存在的界面热气流死角，大大改善截面的温度均匀性。另外，辊道窑烧成带处的传热方式以辐射为主，占总传热的80%，辐射传热的关键是温度和辐射层厚度，拱顶结构可增加辐射层厚度及温度均匀性。
如果在高温带采用拱顶，而预热带和冷却带采用平顶结构，这样更有利于窑内热气流的搅拌，有利减少温差。
2.4 生产实践证明
广东摩德娜机械科技股份有限公司近两年推出的MFS-3000型宽体辊道窑，内宽为3050mm、长度可达330m。与传统2500mm内宽的窑炉相比，该窑可以每排进4块600mm×600mm砖或每排进3块800mm×800mm砖。在窑长和烧成周期相同的情况下，产量可以分别提高25%和33.3%，大大提高了产能和效率。同时由于窑宽的增加，节省了窑炉所占场地，如日产18000m2的800mm×800mm微粉砖，普通窑炉的长度达400m，而采用节能式宽体窑则只需280m，综合省地达20%左右。
佛山中窑窑业有限公司和科达机电等单位都大量建造宽体辊道窑，而且技术非常成熟。实践证明：窑宽为3m的辊道窑较窑宽为2.5m的辊道窑烧800mm×800mm砖，同等长度下产量提高50%；同等产量下，窑长可缩短1/3，一次投资、占地面积可大幅减少，能耗可降低10%以上。
3宽体辊道窑存在的问题及解决方法
宽体窑虽然在能耗低、产量大、节能明显等方面具有较大的优势，但是宽体窑目前的技术还不是很成熟，有的厂家制品的成品率还是相对较低，而且还有很多技术性的问题有待解决。然而随着烧成技术、燃烧系统、保温材料、自动检测及控制技术、余热利用等技术的不断发展和完善，宽体窑会被越来越多的企业所青睐。
3.1 采用合理烧嘴解决窑炉宽度上的断面温差
在燃烧控制方面，采用长、短火焰烧嘴科学合理配置，实现温度在窑内的均匀分布，达到减少断面温差且节能的目的。为最大限度地减少断面温差，可采用新型、高效、节能烧嘴，解决宽体窑的烧嘴技术，实现窑内断面温差精确控制。如蒙娜丽莎、启迪和我课题组共同开发的二次预混式燃烧器，火焰长、空气过剩系数可精确控制，可有效地解决断面温差，节能效率可达9%以上。还有中窑采用的仿“汉索夫型”高速等温烧嘴、摩德娜的MLC-07水煤气预混式高速烧嘴、科达的调温烧嘴及欣星陶瓷热能机械厂的FS-2115烧嘴等都成功地应用于宽辊道窑的烧成，均能有效地解决宽体窑的断面温差。
3.2 窑顶混合结构技术
由于在高温段采用拱顶结构更有利于传热，故宽体辊道窑炉的烧成带宜采用拱顶结构；而在预热带和冷却带宜采用平顶结构，这样不但有利于减少低温段的气体分层、加强高温段的热辐射强度，还可以加强热气体在窑内的搅拌作用，减少温差的产生。
3.3 闸板和挡火墙的合理设置
通过大量的实践，大家都清楚地认识到，闸板和挡火墙在陶瓷辊道窑炉内的作用。合理地设置闸板和挡火墙在窑长方向上位置及闸板、挡火墙的结构形式，对窑炉温度的分段控制、强制窑内热气流的流向、减少窑炉内上下温差及断面温差等方面都具有非常大的作用。