蜂窩陶瓷在焚燒爐的應用

曾光龍（南通新世紀機電有限公司，廣東 東莞 523000）

蜂窩陶瓷在焚燒爐的應用

曾光龍
（南通新世紀機電有限公司，廣東 東莞 523000）

“蜂窩陶瓷”具有許多小孔，把焚燒爐燃燒過程產生的熱量蓄存在“蜂窩陶瓷”中，當這些“蜂窩陶瓷”蓄聚相當多的熱量，并達到或超過有機廢氣的著火點時，即使燃燒機不點火，也能把有機廢氣燃燒起來，因此，“蓄熱式” 廢氣焚燒爐特別省能源。防止“蜂窩陶瓷”中的小孔被粘堵，是提高RTO焚燒爐熱效率，提高焚燒爐安全生產的重要措施。蜂窩陶瓷磚的結構的改進，對于防止“蜂窩陶瓷”中的小孔被粘堵，提高RTO焚燒爐的熱效率，起到非常良好的作用。

蜂窩陶瓷；蓄熱式焚燒爐

覆銅板制造中采用廢氣焚燒爐來處理有機廢氣是當前比較有效和比較經濟做法：第一，有機廢氣在高溫下被徹底氧化分解為對環(huán)境沒有污染的水和二氧化碳排放；第二，焚燒爐產生熱量被回收給設備用熱，不需要增加鍋爐等其他供熱設備；第三，如果有機廢氣比較充分，焚燒爐僅以有機廢氣為燃料就能維持焚燒爐連續(xù)生產，不需要補充燃料，非常經濟。因此焚燒爐使用越來越得到用戶重視！

當前覆銅板生產是采用濕法生產，膠水中含有30%～40%有機溶劑?；脑谏夏z機浸膠烘干過程，這些溶劑揮發(fā)到空氣中，對環(huán)境造成很大的污染。將這些含有大量有機溶劑的廢氣送人到廢氣焚燒爐中，把它燒掉。由于焚燒爐的爐膛具有很高的溫度，可以將這些有機廢氣徹底氧化分解為對環(huán)境沒有污染的水和二氧化碳排放，焚燒爐產生熱量又回受給上膠機供熱，因此焚燒爐是很經濟的環(huán)保設備。

1 傳統(tǒng)的廢氣焚燒爐

早期廢氣焚燒爐是直燃式，這種焚燒爐通常有兩種結構：一種是燃燒室與爐膛是聯(lián)在一起；一種是燃燒室與爐膛之間隔一道墻［圖1（A）和圖1（B）］；這種焚燒爐的燃燒室和爐膛都是空的。廢氣在燃燒室與燃燒機噴出火焰一起燃燒，然后進入爐膛繼續(xù)氧化燃燒。由于爐膛是空的，廢氣在這里停留時間很短，大部分的廢氣還來不及進一步燃燒，就被排走，有機廢氣的熱值得不到充分利用，因此這種焚燒爐的燃料消耗很大。通?！耙粚σ弧保ㄒ慌_焚燒爐對一臺上膠機）其燃料消耗按柴油計算的話，柴油消耗耗量在80kg/小時左右。

圖1 直燃式焚燒爐示意圖

由于這種焚燒爐的燃料消耗太大，所以人們研究出了RTO焚燒爐。

2 RTO 廢氣焚燒爐

RTO焚燒爐，也被稱為“蓄熱式”焚燒爐。這種焚燒爐在爐膛中安裝了相當數(shù)量的蓄熱材料。由于陶瓷類物質具有耐高溫及蓄熱效果都好等優(yōu)點，被廣泛用來作為RTO焚燒爐的蓄熱材料。這些陶瓷材料被做成許多的小孔，就像蜂窩一樣，增加其表面積，增加蓄熱效果。所以這些陶瓷材料被稱為“蜂窩陶瓷”。

RTO焚燒爐在使用過程，“蜂窩陶瓷”的這許多小孔，能夠把焚燒爐燃燒過程產生的熱量蓄存在“蜂窩陶瓷”中，當這些“蜂窩陶瓷”蓄聚相當多的熱量，達到織熱的狀態(tài)，并達到或超過有機廢氣的著火點時，即使燃燒機不點火，也能把有機廢氣燃燒起來，因此，“蓄熱式” 廢氣焚燒爐就特別省能源。

當前比較常見的RTO廢氣焚燒爐有雙塔式（圖2）與單塔式（圖3）。單塔式RTO廢氣焚燒爐底部有一個轉閥，依靠轉閥的不停轉動來分配爐膛內熱氣體流經蜂窩陶瓷路徑，以在一定時間內將蜂窩陶瓷全部加熱，以減少燃料消耗，因此單塔式RTO廢氣焚燒爐也稱為轉閥式RTO廢氣焚燒爐。

圖2 雙塔式RTO焚燒爐

圖3 單塔式RTO焚燒爐

節(jié)能效果比較突出的RTO廢氣焚燒爐，在穩(wěn)定生產過程其燃料消耗可以達到零油耗（即只燃燒有機廢氣，不需要燃燒燃料）。有些廠則采用每米半固化片消耗多少燃料來表示，如對于每小時燃料消耗在（10～15）kg/h，一臺RTO廢氣焚燒爐帶動3臺上膠機來計算。如果上膠機平均生產速度為18 m/min，那么三臺上膠機每小時半固化片生產量為3240 m/h，平均每米半固化片燃料消耗為（3～4.5）g/m，燃料消耗非常低。

3 “蜂窩陶瓷”的粘堵問題

在覆銅板，絕緣材料生產用的RTO焚燒爐，傳統(tǒng)的“蜂窩陶瓷”磚規(guī)格有150 mm×150 mm×150 mm、150 mm×150 mm×300 mm，孔數(shù)：25×25、40×40、50×50、60×60等，它的孔徑從0.5 mm ～ 4 mm。蜂窩陶瓷磚的截面孔主要為正方形，且孔道是相互平行的直通道結構（傳統(tǒng)蜂窩陶瓷磚結構見圖4）。

圖4 傳統(tǒng)蜂窩陶瓷磚結構

“蜂窩陶瓷”的小孔越小，其表面積越大，蓄存的熱量越多，但廢氣流動阻力也越大，膠液中的一些低分子物很容易沉積在這些小孔上，產生“堵孔”現(xiàn)象。當“蜂窩陶瓷”部分小孔被低分子物堵塞，出現(xiàn)“堵孔”時，廢氣流動速度就會減緩，進入焚燒爐的有機廢氣量減少，導致焚燒爐燃料消耗量明顯上升。如原來每小時燃料消耗（10～15）kg/h焚燒爐，此時燃料消耗可上升到（30～40）kg/h甚至更高，RTO焚燒爐出現(xiàn)粘堵情況。

產生蜂窩陶瓷“堵孔”主要原因為：第一，由于RTO焚燒爐的蓄熱效果與爐膛中擺放蜂窩陶瓷磚數(shù)量有關。蜂窩陶瓷擺放的數(shù)量越多，其蓄熱效果就越好。當前RTO焚燒爐的“蜂窩陶瓷”都是立式擺放，多數(shù)焚燒爐都采用4層蜂窩陶瓷，每塊蜂窩陶瓷磚的高度為300 mm，其總高度達到1200 mm。通常上層蜂窩陶瓷的溫度比較高，低分子樹脂在這里為氣態(tài)，不會產生沉積。但下層蜂窩陶瓷的溫度比較低。低分子樹脂這這里可能是液態(tài)甚至固態(tài)，因此低分子樹脂很容易沉積在這里而出現(xiàn)“堵孔”；第二，膠液中經常添加了一定數(shù)量填料，部分填料會隨有機廢氣流動，當它們到達“蜂窩陶瓷”時，蜂窩陶瓷上小孔的攔截作用，這些填料就會沉積在“蜂窩陶瓷”小孔處，造成“堵孔”。

當蜂窩陶瓷出現(xiàn)“堵孔”時，不僅增加了燃料消耗，并且由于廢氣流動量降低，上膠機產生的有機廢氣沒有及時全部排出，使生產線潛在一定安全隱患。

4 解決蜂窩陶瓷“堵孔”方法

有些用戶采用提高蜂窩陶瓷的溫度，特別是提高蜂窩陶瓷下層溫度來減少蜂窩陶瓷的“堵孔”現(xiàn)象。但由于直立擺放蜂窩陶瓷總高度達到1200 mm，其下層溫度偏低現(xiàn)象無法徹底解決，所以采用提高下層蜂窩陶瓷溫度來降低蜂窩陶瓷“堵孔”問題，只能起到減緩蜂窩陶瓷“堵孔”時間，無法從根本上解決蜂窩陶瓷“堵孔”問題。

由于蜂窩陶瓷的“堵孔”危害性很大，除用戶非常重視之外，也引起設備制造商，“蜂窩陶瓷”制造廠家的高度重視。如有些設備廠家在蜂窩陶瓷下層放入部分瓷環(huán)，以降低蜂窩陶瓷高度（最下面一層為瓷環(huán)，上面三層為每塊磚高度為300 mm蜂窩陶瓷，以降低蜂窩陶瓷總高度），由于瓷環(huán)孔排列是無序的，不會出現(xiàn)粘堵問題，但瓷環(huán)強度比較低，容易被壓碎，因此這種辦法沒有得到進一步推廣。

曾經有一同行向筆者介紹了他們采用 “餅干型蜂窩陶瓷磚”方法。他們在平板型的陶瓷上壓一些比較寬的溝槽，當他們擺放到一起時，這些溝槽就是廢氣通道。由于這些溝槽比較大，就不會出現(xiàn)粘堵。將它們放在蜂窩陶瓷磚最下層，可以解決瓷環(huán)強度比較低，容易被壓碎問題。但由于其孔徑比較大，蜂窩陶瓷的表面積減少了，降低了蜂窩陶瓷蓄熱能力，因此這種“餅干型蜂窩陶瓷磚”使用也沒有得到推廣。

筆者最近到福建省寧德俊杰瓷業(yè)有限公司進行考察時，發(fā)現(xiàn)他們在蜂窩陶瓷的結構上做了許多的改進：

（1）整體槽孔型蜂窩陶瓷磚。

整體槽孔型蜂窩陶瓷磚保留了傳統(tǒng)蜂窩陶瓷磚結構，即“蜂窩陶瓷”磚規(guī)格仍為150 mm×150 mm× 150 mm、150 mm×150 mm×300 mm，孔數(shù)：25×25、40×40、50×50、60×60等，孔徑從0.5 mm ～ 4 mm結構，磚的截面仍為正方形。但他們將蜂窩陶瓷磚分成五個單元（單元數(shù)視生產工藝需要或用戶需要來確定）。由于每個單元的孔側向是互相聯(lián)通的（圖5），在使用過程中，即使蜂窩陶瓷磚的一些孔被粘堵，氣流可以通過側向向其他方向流動，不會影響到廢氣在整個蜂窩陶瓷的流通量，比較有效地解決了蜂窩陶瓷的堵孔問題。

此外，傳統(tǒng)型蜂窩陶瓷磚在安裝時上下磚的孔必須對得很正，才能保證廢氣正常流通，設備安裝要求很高。特別是在使用了一段時間以后，部分蜂窩陶瓷出現(xiàn)的碎裂，需要更換，要保證補充進去的蜂窩陶瓷的孔必須與原來蜂窩陶瓷孔對正，其操作難度更加大，增加了維護費用。

圖5 整體槽孔型蜂窩陶瓷

采用整體槽孔型蜂窩陶瓷磚，則在安裝時以及維修過程補充新的蜂窩陶瓷進去，即使孔與孔沒有對正，由于其側向也互相聯(lián)通，所以即使上下磚的孔沒有對正，也不會影響到氣流流通。大大減少了設備安裝難度以及大大減少了設備維護費用很高問題。

即采用整體槽孔型蜂窩陶瓷可以大大降低RTO焚燒爐安裝成本與降低RTO焚燒爐維護費用……。

（2）分層式蜂窩陶瓷。

在整體槽孔型蜂窩陶瓷基礎上研制了分層式蜂窩陶瓷（圖6）。即在整體槽孔型蜂窩陶瓷側面開有若干槽，增加了氣體在塔內的橫向擴散。它適合于填料量比較多場合，部分填料會被排到側向槽，改善RTO使用過程中的填料堵塞問題，提高了RTO焚燒爐熱效率。

圖6 分層式蜂窩陶瓷

（3）組合式蜂窩陶瓷

針對于上面提到的所謂餅干式蜂窩陶瓷存在問題，該公司將其發(fā)展為組合式蜂窩陶瓷磚（圖7）。它在保持整體槽孔型蜂窩陶瓷磚所具有的側向聯(lián)通，不容易出現(xiàn)堵孔特點基礎上，也改變了傳統(tǒng)蜂窩陶瓷磚尺寸為150 mm×150 mm這一模式。讓該產品尺寸具有可以按用戶需求，組合成各種規(guī)格模塊，提高其安裝與維護方便性。

圖7 組合式蜂窩陶瓷

4 蜂窩陶瓷材質要求

由于RTO廢氣焚燒爐爐膛的溫度高達850℃ ～950 ℃，因此要求這些“蜂窩陶瓷”必須有足夠高的使用溫度，和比較好的尺寸穩(wěn)定性，在高低溫變換過程不會出現(xiàn)開裂……。

由于含鋁質陶瓷材料具有較好的耐熱性、蓄熱性，堇清石，莫來石除了具有優(yōu)良耐熱性、蓄熱性之外，并且具有很好的尺寸穩(wěn)定性。所以高端“蜂窩陶瓷”通常采用高鋁石，堇清石，莫來石等材料制造。

圖9 使玻璃纖維均勻分布的玻璃布

7 總結

以上，針對最近的印制電路板，以積層法為中心，進行了概略綜述。盡管各種各樣的意見都有，但作者從技術開發(fā)角度強調，制品在提供用戶之后，具有十分的可靠性必不可少。因此，具有可靠性的技術開發(fā)極為重要，而確?？煽啃缘闹圃祗w制是企業(yè)的立身之本。

The application of honeycomb ceramic in the incinerator

FANG Ke-hong XU Ying

Honeycomb ceramic has many holes， and can store the heat during burning process in incinerator by these holes. When Honeycomb ceramic store enough heat to hot state that reach or over ignition point of organic exhaust，it can burn organic exhaust even without ignition， so this kind incinerator can conserve huge energy. Preventing hole block of honeycomb ceramic， this is an important measure to improve the heat efficiency and safety. By improving the honeycomb ceramic structure to prevent hole block， it is very useful to increase heat efficiency of RTO incinerator.

Honeycomb Ceramic； RTO Incinerator

TN41

：A

：1009-0096（2015）10-0045-04