林 娜，祝成翀，劉翰承，王國建，吳耀星

（景德鎮(zhèn)市市場和質(zhì)量監(jiān)督管理綜合檢驗檢測中心，景德鎮(zhèn)，333000）

0 引言

在環(huán)境資源越來越緊張的今天，國家對用能單位能源利用情況的核查，以及用能權(quán)有償使用和交易制度的推進(jìn)，使得能效較低的陶瓷生產(chǎn)企業(yè)感到用能壓力很大。

陶瓷生產(chǎn)是個高能耗的行業(yè)。陶瓷燒成能耗的高低與窯爐結(jié)構(gòu)、窯體材料、燒成技術(shù)密切相關(guān)。近些年來，隨著窯爐新材料、新技術(shù)、新工藝的采用，陶瓷燒成的能耗已有不同程度的降低。陶瓷工業(yè)的能耗中約有 61% 用于燒成工序，而燒成工序又以陶瓷窯爐為主要能耗設(shè)備。

在陶瓷行業(yè)中，使用較多的主要窯型有：隧道窯、輥道窯及梭式窯三大類[1]。相對于另外兩種窯型，輥道窯具有產(chǎn)量大、能耗低、自動化程度高、勞動強(qiáng)度低、操作方便的優(yōu)點顯得尤為突出。

然而，很多投產(chǎn)十幾年的輥道窯受到當(dāng)年制造技術(shù)水平及配套設(shè)備性能的限制，熱效率明顯偏低。但由于早期資金的投入較大，只要成本核算后，還能承受其中的經(jīng)濟(jì)損失，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)仍然就繼續(xù)使用。主觀上，企業(yè)偏重于產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益，政府職能部門更側(cè)重于環(huán)境資源的合理利用和節(jié)能減排。那么，怎樣兼顧兩者，是新建或改造，還是繼續(xù)使用多年前投產(chǎn)的窯爐？對于企業(yè)來說，這種選擇都顯得意義非常。顯然，不同時期投產(chǎn)的窯爐，它們的熱效率、能耗也不同，該如何客觀評價氣燒輥道窯正常運(yùn)行的實際用能狀況，是值得陶瓷行業(yè)能源有效利用的研究者們分析探討的。

本文選定景德鎮(zhèn)地區(qū)的陶瓷工業(yè)氣燒輥道窯為研究對象，以其熱平衡測試為基礎(chǔ)，從燒成工藝等角度，結(jié)合其實際的用能現(xiàn)狀，開展了能效和節(jié)能評價的相關(guān)研究。

1 窯爐的熱平衡測試

為掌握景德鎮(zhèn)地區(qū)的氣燒輥道窯正常運(yùn)行的熱工數(shù)據(jù)，摸清其能耗及各種熱損等用能情況，本文參照國標(biāo)GB/T23459-2009《陶瓷工業(yè)窯爐熱平衡熱效率測定與計算方法》，針對景德鎮(zhèn)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的氣燒輥道窯進(jìn)行了熱平衡測試，獲得了窯爐熱效率等相關(guān)的測算數(shù)據(jù)。

熱平衡測試是一種很有效地了解窯爐熱能平衡情況的方法，但企業(yè)很少重視它，因為購置檢測儀器，還有測試人員的培訓(xùn)，都需要投入一定的資金。還有企業(yè)認(rèn)為測不測都一樣，該消耗的還是要消耗，只要核算成本之后有利潤就行，當(dāng)然也有企業(yè)根本就不知道熱平衡測試是怎么一回事的。所以，許多企業(yè)對投產(chǎn)的窯爐各系統(tǒng)運(yùn)行的能耗情況基本上是一筆糊涂賬。 通過對景德鎮(zhèn)陶瓷企業(yè)的十幾條氣燒陶瓷輥道窯進(jìn)行熱平衡測試，選取工況較為穩(wěn)定的幾條典型陶瓷氣燒輥道窯的檢測數(shù)據(jù)作為本文論述的依據(jù)。其中所測窯爐的能源利用情況反映了運(yùn)行正常、生產(chǎn)代表性產(chǎn)品（瓷磚、日用瓷）的燃?xì)猓ㄌ烊粴狻⒚簹猓┹伒栏G燒成（素?zé)?、釉燒）的實際現(xiàn)狀，與能耗相關(guān)的熱工數(shù)據(jù)也能夠客觀地體現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)不同產(chǎn)品的熱能利用水平。

2 能耗影響因素及其量化評價參數(shù)

由于陶瓷窯爐是一個非常復(fù)雜的燒成工藝系統(tǒng)，評價其用能情況時需要考慮的因素很多，如燒成質(zhì)量、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)靈活性、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、自動化水平等等，而考量這些影響因子又具有一定的模糊性，綜合評價起來確實很難進(jìn)行精準(zhǔn)的度量。現(xiàn)有關(guān)于能效的標(biāo)準(zhǔn)中單位產(chǎn)品燒成能耗能夠反映陶瓷生產(chǎn)企業(yè)投產(chǎn)的窯爐用能水平，但評價窯爐性能優(yōu)劣的參數(shù)還跟窯體材料、燒成操作控制有關(guān)，并與窯爐運(yùn)行中實際的排煙、抽熱、散熱等情況密切相關(guān)。

陶瓷窯爐的節(jié)能水平取決于窯型、窯體結(jié)構(gòu)及其各系統(tǒng)運(yùn)行的平衡。用單位產(chǎn)品能耗來評價陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的用能狀況是比較合理的，而單位產(chǎn)品熱耗也能反映窯爐的熱能利用情況。不過，僅僅用單位產(chǎn)品的熱耗/能耗較難全面評價窯爐本身的性能差異與節(jié)能水平。還需要有熱效率、余熱利用率、排煙熱損占比、窯體散熱占比、電耗占比、空氣過剩系數(shù)等參數(shù)來用于容積不同、窯體結(jié)構(gòu)/材料、燃燒設(shè)備/技術(shù)、燒成技術(shù)、自控技術(shù)、燒成產(chǎn)品各異的氣燒輥道窯之間的用能評價比較。

輥道窯是陶瓷工業(yè)中使用最普遍的連續(xù)式燒成的熱工設(shè)備，對于陶瓷企業(yè)常態(tài)化的能效管理，這類重點用能設(shè)備的節(jié)能問題是個系統(tǒng)工程問題，需要綜合考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、燃?xì)饽芎暮碗娫茨芎?，以期找到最佳?jié)能（低能耗）的平衡點。

影響輥道窯能耗的因素有：窯爐結(jié)構(gòu)、窯體材料、燒嘴性能、燒成技術(shù)、余熱回收利用技術(shù)、自動化控制程度、輔助動力設(shè)備的調(diào)控等等。用能評價指標(biāo)的選定應(yīng)以影響窯爐能耗的關(guān)鍵參數(shù)為主，已涉及或覆蓋的并納入計算的因子盡量不要重復(fù)，同時也要考慮檢測時的相對便捷，能夠通過測量、計算獲得具體數(shù)據(jù)的量化指標(biāo)。下面分別就影響輥道窯能耗的因素及其相應(yīng)的能夠?qū)ζ淞炕挠绊懸蜃佑枰苑治觯⑵錈崞胶鉁y試中可以測算的幾個關(guān)鍵參數(shù)選作用能評價指標(biāo)。

2.1 窯爐結(jié)構(gòu)與窯體材料

窯爐結(jié)構(gòu)對節(jié)能性能的影響，體現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，窯長、窯內(nèi)寬的增加、窯內(nèi)高的減少，會相應(yīng)減少單位制品熱耗和窯墻散熱損失。此外，窯爐三帶的合理分段、擋火板、擋火墻的組合型式及其調(diào)控方式，還有風(fēng)煙道的布置方式、排煙管道的尺寸都能直接影響到輥道窯的運(yùn)行能耗。如：窯爐在設(shè)計時就會考慮其長度與產(chǎn)能的關(guān)系；窯爐較長, 有利于控制產(chǎn)品出窯溫度、抽熱風(fēng)量和排煙風(fēng)量，相應(yīng)減少排煙熱損和冷卻帶抽熱支出。在對景德鎮(zhèn)地區(qū)輥道窯的熱平衡測試中發(fā)現(xiàn)，排煙熱損占到總輸入熱量的25%～30%；窯體表面散熱占到總輸入熱量的20%～23%。

景德鎮(zhèn)地區(qū)的一些早期投產(chǎn)的陶瓷窯爐,由于當(dāng)年企業(yè)為節(jié)省投資,減少了用料或使用了劣質(zhì)廉價的材料,墻體薄弱、密封性也差,致使窯體散熱嚴(yán)重,窯爐能耗較高。如果使用涂層技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，可在窯內(nèi)壁耐材上噴涂熱輻射涂料以提高窯壁輻射率，既能減少陶瓷纖維粉化脫落，還能增強(qiáng)窯內(nèi)傳熱，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。這還體現(xiàn)在素?zé)G能充分利用余熱提高助燃風(fēng)溫度，釉燒窯則要考慮直接抽冷卻帶熱風(fēng)助燃可能帶入的纖維粉塵對產(chǎn)品釉面質(zhì)量的影響。盡管，對于陶瓷工業(yè)窯爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與燒成性能來說，還沒有專門對素?zé)c釉燒進(jìn)行區(qū)分限定的要求。

窯體和窯具的耐材的輕質(zhì)性、絕熱性直接影響窯體和窯具蓄散熱的高低。因為需要墊板或棚架等窯具的輥道窯，具隨著制品在窯爐中被加熱/冷卻，會消耗/釋放很多熱能，隨產(chǎn)品出窯而降低熱效。據(jù)有關(guān)資料顯示, 使用纖維耐材可以節(jié)能,從總能耗的20.6%下降到9.02%,節(jié)能達(dá)到16.67%[2]。

可見，窯爐結(jié)構(gòu)和隔熱保溫材料直接關(guān)系到窯體表面散熱損失的大小，窯體材料決定了窯爐是否保溫，窯體表面溫度反映了窯體的散熱情況。因此，可以選擇窯體散熱占比或窯體（分段、分區(qū)）表面溫度來用于評價氣燒輥道窯用能情況的參考指標(biāo)。

2.2 燃燒系統(tǒng)與燒成技術(shù)

在窯爐工況穩(wěn)定的情況下，控制好燃?xì)馊紵鳌⑷細(xì)夤苈?、助燃空氣管路、助燃風(fēng)機(jī)等，調(diào)節(jié)合適的空燃比，使得預(yù)熱帶、燒成帶區(qū)域的關(guān)鍵位置的空氣系數(shù)合理，可以提高制品燒成效果，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。這就要通過燒成技術(shù)控制好燃燒系統(tǒng)，應(yīng)用燃燒節(jié)能控制技術(shù)（有高溫空氣燃燒技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)、脈沖燃燒和受控脈動控制技術(shù)等等），采用較低空氣過剩系數(shù)的燃燒方式。

為了節(jié)能，從冷卻帶抽熱風(fēng)助燃，如果與環(huán)境空氣混合配溫后作為助燃風(fēng)至燒嘴時，溫度在100℃左右；如果直接送至燒嘴，其溫度則在300℃附近，這都需要高溫?zé)臁６細(xì)鉄斓母邷匦阅?、最佳燃燒點、空燃比直接影響輥道窯的能耗和煙氣含氧量。所以，對窯爐燃燒狀態(tài)的監(jiān)控，就要通過操作使燃燒系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，這反映在窯爐燃燒系統(tǒng)的配置和燒成技術(shù)的應(yīng)用上，如燒嘴性能的優(yōu)劣、燃燒器是否節(jié)能等等，如果采用調(diào)溫高速燒嘴或脈沖比例燒嘴，均可提高熱效。有資料顯示，高速燒嘴噴出的氣體流速比傳統(tǒng)燒嘴大很多，能強(qiáng)化氣體與制品之間的傳熱，一般可節(jié)約燃料 25% ～30%[1]。

2.2.1 燒成操作控制與排煙、助燃

窯爐燒成制度的控制受到窯爐結(jié)構(gòu)和燒成系統(tǒng)、管道系統(tǒng)配置的制約，如燃燒器的性能、送燃、排煙、抽熱各風(fēng)機(jī)工頻的調(diào)節(jié)，風(fēng)管直徑的大小，送風(fēng)口、排煙口、抽熱口位置的設(shè)置等等，都能影響到窯爐能效的高低。當(dāng)窯爐燒成帶的助燃風(fēng)量不足時，則燃?xì)馊紵煌耆?，煙氣含氧量低，可燃?xì)怏w含量偏高，這是燃?xì)馕茨芡耆紵?；?dāng)窯內(nèi)燒成帶中煙氣含氧量高、空氣過剩系數(shù)較大時，則是因為過量的空氣進(jìn)入燃燒系統(tǒng)，而此時為了維持窯內(nèi)原有的溫度，需要加大燃?xì)饬髁窟M(jìn)入燃燒系統(tǒng)，同時還要增大窯爐預(yù)熱帶的負(fù)壓來加大排煙量，這將導(dǎo)致排煙熱損與燃?xì)庀牡脑黾?。所以，氧化燒成的輥道窯應(yīng)采用富氧、熱風(fēng)助燃的燃燒方式，這樣因為氧濃度的增加，煙氣量會下降，變頻風(fēng)機(jī)降頻，從而減少了排煙熱損和電耗。

造成排煙熱損偏高的原因有很多，在對景德鎮(zhèn)地區(qū)輥道窯的熱平衡測試中看到：對于窯爐燒成的操作控制，司爐者通常是僅憑經(jīng)驗調(diào)節(jié)助燃風(fēng)量、煙氣流量來穩(wěn)定燒成制度，以維持窯爐的正常運(yùn)行。但有時因提供坯體干燥的熱源不足，需要加大排煙量；也有因超產(chǎn)（超過窯爐原設(shè)計時的產(chǎn)量）而提高走磚輥速，在加大燃?xì)饬髁康臅r侯并沒有相應(yīng)調(diào)節(jié)助燃風(fēng)量和助燃風(fēng)機(jī)總閘的開度；或者為控制窯內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)燃燒器以加長火焰急燒、加大助燃風(fēng)量和排煙量，使燒成帶隨零壓位前移，同時也增大了排煙溫度，而這種燒成控制的調(diào)節(jié)，致使離窯煙氣溫度過高、排煙熱損劇增。尤其是對于采用分散排煙方式的輥道窯，加大排煙量會使排煙口附近的煙氣行程變短，高溫?zé)煔庠陬A(yù)熱帶中傳熱給坯體的時間過少，結(jié)果導(dǎo)致被抽出的煙氣溫度過高、能耗增加。

由上可見，調(diào)節(jié)好燃燒器，控制窯內(nèi)燃燒呈最佳狀態(tài)；強(qiáng)化窯體密封以減少入窯的冷風(fēng)量；調(diào)節(jié)合適的助燃風(fēng)量、排煙量和抽熱風(fēng)量，控制好零壓位、窯頭負(fù)壓，均可以降低熱耗。

2.2.2 空氣過剩系數(shù)

空氣過剩系數(shù)通常以燃料燃燒的實際空氣量與理論空氣量之比來衡量過剩空氣量的多少，它對窯爐燃燒工況及熱效率有著重要的影響，直接影響窯爐的熱損失，空氣系數(shù)過大或偏小，都會降低窯爐的熱效率?？諝膺^剩系數(shù)偏大，煙氣中的氮氧化物、氧含量過高，會降低火焰溫度，增大煙氣量，排煙熱損增加。景德鎮(zhèn)地區(qū)的氣燒輥道窯排煙處的空氣過剩系數(shù)普遍偏大，一是，因為企業(yè)沒有相關(guān)的檢測儀器；二是，只要窯爐運(yùn)行正常，沒有影響產(chǎn)品質(zhì)量，能耗沒有超出預(yù)算太多，成本核算還能承受，也就沒有從節(jié)能的角度去考慮該如何控制好合理的空氣過剩系數(shù)。如果企業(yè)重視調(diào)節(jié)空氣過剩系數(shù),控制好空燃比，則可大大減少排煙量,節(jié)能降耗。

配風(fēng)、漏風(fēng)（體現(xiàn)在窯體的密封性）等對窯內(nèi)的空氣過剩系數(shù)會有影響，控制不當(dāng)或密封性太差都會使窯爐內(nèi)部煙氣含氧量過大或空氣過剩系數(shù)偏大。而窯爐不同部位空氣過剩系數(shù)的控制更能反映燃燒技術(shù)、燃燒控制對窯爐節(jié)能效果的影響，如富氧/純氧燃燒、助燃風(fēng)加熱明顯會使空氣系數(shù)較低，因為這種燃燒方式下的煙氣量會隨著氧氣濃度的增加而下降，鼓風(fēng)或引風(fēng)量也減少，而達(dá)到節(jié)能減排的目的[3]。

空氣過剩系數(shù)控制的是否合理，取決于窯爐型式、燃料種類、燃燒方式等因素，使用熱值不同的氣體燃料、生產(chǎn)燒成工藝不同的陶瓷產(chǎn)品，空氣過剩系數(shù)應(yīng)按燒成時段分段控制比較合理。經(jīng)過測試對比，空氣過剩系數(shù)控制在1.1～1.3的范圍內(nèi)的氣燒輥道窯排煙熱損較低。

空氣過剩系數(shù)能夠控制在合適的范圍，說明窯爐處于最佳燃燒狀態(tài)，同時其燃燒系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)及其相關(guān)管路系統(tǒng)的配置也相應(yīng)合理。因為煙氣含氧量過大就有可能是燒嘴性能欠佳、助燃風(fēng)管與槍嘴不匹配、助燃風(fēng)機(jī)布置不合理、調(diào)節(jié)方式不合理等等。

2.3 余熱回收利用

從景德鎮(zhèn)地區(qū)的輥道窯熱平衡測試的數(shù)據(jù)來看,多數(shù)窯爐排煙余熱和冷卻帶抽熱之和占窯爐輸入熱量的50%以上。是否采用煙氣余熱回收技術(shù)和助燃風(fēng)加熱技術(shù)可以說明窯爐的余熱利用情況。景德鎮(zhèn)的多數(shù)輥道窯是利用煙氣和冷卻帶抽熱干燥坯體。這部分余熱除了干燥坯體之外, 剩余的都是對空排放，熱能浪費(fèi)較大。其實，排煙余熱和冷卻帶抽熱是可以通過換熱回收、加熱助燃風(fēng)、預(yù)熱坯體、緩冷產(chǎn)品，干燥坯體、泥漿及模具等等來實現(xiàn)余熱的回收利用的。有資料顯示，排煙余熱及緩冷換熱回收用于干燥坯體，急冷抽熱風(fēng)用于助燃，可使輥道窯的熱效率達(dá)到 85%以上[4]。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，這些都需要相應(yīng)的余熱利用技術(shù)，窯爐的節(jié)能改造因其實際情況而有不同的選擇，也有未能達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果的情況[5]。原因是多方面的，有的是節(jié)能改造后，燒成控制很難實現(xiàn)窯爐各段之間的壓力平衡，司爐者操作非常困難。也有因窯爐投產(chǎn)有些年頭了，而且又改造了多次，雖然窯爐冷卻帶余熱風(fēng)純凈無雜質(zhì)，不含水分，亦不含CO2、N2等阻礙燃燒的氣體，用作助燃風(fēng)簡單、合適，但因纖維老化，仍用抽熱風(fēng)助燃，結(jié)果造成了釉面缺陷，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3.1 排煙余熱

在對景德鎮(zhèn)地區(qū)輥道窯的熱平衡測試中發(fā)現(xiàn)，不少企業(yè)在窯爐余熱利用方面，沒有進(jìn)行合理的能源管理安排，也并未對余熱利用率進(jìn)行過測算；以致不能及時利用煙氣余熱干燥，而是在需要對坯體干燥時，開大排煙風(fēng)機(jī)閘門，造成排煙熱損的增加。這樣隨意加大排煙量送去干燥窯得不償失, 而是應(yīng)該盡量利用冷卻帶抽熱去干燥才合理。因為在輥道窯的燒成工況穩(wěn)定時，冷卻帶抽熱是持續(xù)進(jìn)行的，而排煙量的非正常加大，勢必造成窯內(nèi)溫度、壓力的波動，打破原有的平衡狀態(tài)；同時也增加了排煙熱損。

窯爐煙氣因含有部分未完全燃燒的燃?xì)饨M分、坯體受熱蒸發(fā)的水汽及其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生的有機(jī)物氣體而比較臟, 一般情況下可直接用于干燥坯體；也可通過換熱器，將經(jīng)煙氣換熱獲得的潔凈熱空氣予以利用。

排煙余熱的回收利用，通常是煙氣經(jīng)過管道直接被送至輥道干燥窯或輥道窯預(yù)熱前段加熱坯體；或經(jīng)過熱管換熱器加熱空氣，用于噴霧塔漿料干燥制粉、或鍋爐生產(chǎn)蒸汽、或加熱助燃空氣和燃?xì)?、或發(fā)電和供暖等等。

高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃亢艽?，窯爐排煙熱量占總輸入熱量的百分比, 因窯爐燒成產(chǎn)品及其燒成制度的不同而差異很大。排煙余熱利用越少，排煙熱損就越大。經(jīng)測算，氣燒輥道窯的排煙余熱回收利用得好，其利用率可達(dá)80%以上。

2.3.2 冷卻帶抽熱與產(chǎn)品出窯溫度

輥道窯冷卻帶換熱后的熱空氣被抽取至噴霧干燥塔、干燥窯作為干燥介質(zhì)，此換熱風(fēng)潔凈、溫度高, 還可用作助燃風(fēng)、攪拌風(fēng)等等。經(jīng)測算，景德鎮(zhèn)地區(qū)的輥道窯冷卻帶余熱占窯爐總輸入熱量的16%～30%。如果利用冷卻帶抽取的220～320℃熱空氣用于助燃，可降低熱耗2～8%[1]。

冷卻帶抽熱風(fēng)量直接影響產(chǎn)品的出窯溫度和窯爐的熱效率。在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適當(dāng)加大冷卻風(fēng)量或抽熱風(fēng)量, 可降低產(chǎn)品出窯溫度，可增加回收余熱。有研究資料表明，當(dāng)產(chǎn)量超過窯爐原設(shè)計值時，調(diào)節(jié)抽熱風(fēng)機(jī)風(fēng)閘的開度，如果冷卻帶抽熱系統(tǒng)仍不能滿足抽熱量的需要，產(chǎn)品出窯溫度依然會高，產(chǎn)品因此帶出的熱量會增多，熱能浪費(fèi)更大。如果是由于窯爐冷卻帶長度不足而導(dǎo)致抽熱不夠，使產(chǎn)品出窯溫度較高,此時企業(yè)若未適當(dāng)加大產(chǎn)量, 僅依靠加大排煙來維持窯爐的正常運(yùn)行, 毫無疑問這將增加能耗, 造成不必要的浪費(fèi)[2]。

雖然從冷卻帶抽取熱風(fēng)供給助燃風(fēng), 是簡單、易行、有效的，但在窯爐節(jié)能改造的實際應(yīng)用中，還是受到了一些客觀限制。例如，較長的有前、后二級助燃的輥道窯，由于早年投產(chǎn)時配置的送風(fēng)主管和燒嘴支管的管徑都較小，助燃風(fēng)壓力、風(fēng)管、燒嘴結(jié)構(gòu)不適合輸送密度低、容積大的熱風(fēng)，如果仍將冷卻帶抽熱風(fēng)送去助燃，會使窯內(nèi)橫向溫差增大，影響燒成質(zhì)量。

也有企業(yè)對2010年以前建成投產(chǎn)的窯爐進(jìn)行節(jié)能改造時，對于釉面磚素?zé)伒栏G采用冷卻帶抽熱風(fēng)送去助燃；而對于釉燒輥道窯則不用冷卻帶抽熱風(fēng)助燃，原因是窯壁窯頂耐材、膨脹縫纖維粉化脫落的粉塵被抽熱風(fēng)帶至燒成帶，造成產(chǎn)品釉面質(zhì)量缺陷。

因此，將冷卻后的抽熱風(fēng)用于助燃，既能回收產(chǎn)品冷卻余熱，又提供助燃風(fēng)溫，達(dá)到節(jié)能目的。

2.3.3 余熱利用率

回收的余熱得到有效利用，可提高窯爐的熱效率。余熱利用率是衡量窯爐是否節(jié)能的重要指標(biāo)之一。

輥道窯冷卻帶抽出的熱風(fēng)主要用于干燥和加熱助燃空氣，利用冷卻帶抽熱風(fēng)助燃時，可通過熱管換熱器將高溫?zé)煔庥酂釗Q熱回收，用于助燃空氣加熱，從而實現(xiàn)對余熱的梯級利用，以提高余熱利用率。

如果余熱在輸送管路上的熱損較大、余熱回收后的二次余熱利用不大時，則余熱利用率不高。

有資料顯示，未將冷卻帶換熱的高溫余熱回收，而是經(jīng)過配溫（調(diào)節(jié)部分抽熱空氣與部分常溫燃?xì)饣旌嫌糜谔岣咧紲囟龋┖蟮闹硷L(fēng)溫僅在 70℃～150℃之間，余熱利用率只有 40%～50%[4]。排煙熱損與排煙溫度、排煙量的大小正相關(guān)，雖然煙氣溫度可以間接反映排煙熱損的高低，但不是衡量排煙熱損的唯一參數(shù)。一般情況下，司爐工會控制窯爐冷卻風(fēng)量，確保產(chǎn)品不會因出窯溫度過高而出現(xiàn)質(zhì)量問題。所以，冷卻帶抽熱量的高低直接影響到產(chǎn)品的出窯溫度。

由上分析，可以采用排煙熱損占比或煙氣溫度、空氣過剩系數(shù)或煙氣含氧量、產(chǎn)品出窯溫度或余熱利用率作為評價氣燒輥道窯用能情況的參考指標(biāo)。

2.4 自動化控制程度與輔助設(shè)備調(diào)控

自動控制技術(shù)能提高窯爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)窯內(nèi)工況，如自動控制過?？諝庀禂?shù)，使窯內(nèi)燃燒始終處于最佳燃燒狀態(tài)，可降低能耗。因為燃燒狀態(tài)監(jiān)控儀表，能以實時的監(jiān)測(如：窯內(nèi)壓力、窯內(nèi)煙氣成份、燃燒空氣系數(shù)、助燃風(fēng)壓力、排煙壓力等)數(shù)據(jù)指導(dǎo)燒成控制，為操作人員控制窯內(nèi)燃燒的最佳狀況提供科學(xué)依據(jù)。

窯爐燒成時的實際產(chǎn)量與原設(shè)計產(chǎn)量的差異對窯爐能耗的影響較大。而且，即使規(guī)格相同的窯型，在燒成產(chǎn)品不同時，能耗也會因燒成周期等因素的差異而不同。景德鎮(zhèn)地區(qū)的一些老式輥道窯的燒成控制，都是靠司爐者憑經(jīng)驗操作，少有實時的熱工監(jiān)測數(shù)據(jù)參考調(diào)控。如，通過肉眼觀火色的經(jīng)驗方式進(jìn)行助燃風(fēng)量的控制等等。

輥道窯的輥子傳動系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)等其他輔助系統(tǒng)都需要消耗電能，輔助動力設(shè)備如窯爐配備的風(fēng)機(jī)、傳動裝置及其他重要機(jī)電設(shè)備的調(diào)控是否變頻，都決定了其節(jié)能與否。

窯爐電耗反映了窯爐進(jìn)、出風(fēng)所配風(fēng)機(jī)的耗電情況，如排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、抽熱風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)等等的耗電大小。窯爐各擋板、擋墻、管路的設(shè)置、各閘板開度的調(diào)節(jié)，都會影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電流、阻力及風(fēng)量，進(jìn)而影響電耗的高低。

通過計算電耗占比，可以掌握配套風(fēng)機(jī)與實際運(yùn)行風(fēng)量、風(fēng)壓和負(fù)荷的匹配情況，也就是說，風(fēng)機(jī)的選型是否合理，其額定功率是否高于實際運(yùn)行功率很多，以致于電耗的額外增加。還有，排煙風(fēng)機(jī)電耗的增加是否因排煙量的增大而導(dǎo)致的。顯然，降低各風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電流、選擇高效節(jié)能風(fēng)機(jī)均可降低電耗。

綜上所述，影響輥道窯能耗的各因素綜合決定了窯爐熱效的高低。此外，天然氣燒成比其它熱值較低的燃?xì)猓ㄈ缑簹獾龋傻臒崂寐室?，無墊板燒成比帶墊板燒成的能耗會低。

故此，可以選用窯體散熱占比或窯體表面溫度、排煙熱損占比或煙氣溫度、電耗占比、空氣過剩系數(shù)或煙氣含氧量、熱效率、余熱利用率或產(chǎn)品出窯溫度作為氣燒輥道窯用能情況的綜合評價指標(biāo)。

3 陶瓷工業(yè)氣燒輥道窯的用能評價方法

由于陶瓷窯爐燒成系統(tǒng)的復(fù)雜性及燒成工藝的特點，需要綜合考慮氣燒輥道窯能效的影響因素，選擇可以評價其用能情況的參數(shù)，還應(yīng)確定這些參數(shù)的指標(biāo)范圍，這就要制定氣燒輥道窯用能評價的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。采用多級評價窯爐能耗的方法，從燒成工藝與燃燒技術(shù)的成熟度、窯爐結(jié)構(gòu)的合理性、余熱的回收利用、輔助動力設(shè)備與自動化控制程度等多維角度，確定氣燒輥道窯用能評價參數(shù)指標(biāo)的參考范圍。即通過陶瓷行業(yè)現(xiàn)有氣燒輥道窯的運(yùn)行現(xiàn)場能效檢測與新型窯爐的節(jié)能測試驗證，相應(yīng)給出多級測評的分等量化指標(biāo)的參考范圍，確定其能效水平。按窯型規(guī)格的不同，在測算周期內(nèi)就能效、煙氣排放溫度、散熱損失等參數(shù)的限額范圍指標(biāo)，進(jìn)行分型評價，如節(jié)能型、普通型、淘汰型等等。必要時，附加細(xì)化的陶瓷窯爐規(guī)格、燒制產(chǎn)品種類等分類、分檔，所對應(yīng)參數(shù)的限額范圍指標(biāo)，以更好地對應(yīng)其能耗等級與節(jié)能效果的評價。

4 結(jié)語

本文根據(jù)陶瓷工業(yè)窯爐的燒成工藝與用能特點，通過分析景德鎮(zhèn)地區(qū)氣燒輥道窯的熱效率和熱能利用水平，重點研究了與其能耗的影響因素相對應(yīng)的可量化的用能節(jié)能評價參數(shù)，提出較為客觀的用能評價的參考指標(biāo)；但本文僅總結(jié)了景德鎮(zhèn)地區(qū)陶瓷工業(yè)窯爐中已測試的氣燒輥道窯的使用現(xiàn)狀，積累的熱工數(shù)據(jù)樣本量還不夠充分，將在后續(xù)的研究工作中擴(kuò)大熱平衡測試窯爐的范圍，以進(jìn)一步完善窯爐能源計量和降低熱耗的相關(guān)研究工作。

4.1 陶瓷工業(yè)氣燒輥道窯用能評價的意義

陶瓷工業(yè)氣燒輥道窯的用能評價旨在鼓勵企業(yè)采用先進(jìn)的燒成控制技術(shù),配置高效的節(jié)能設(shè)備,最大限度地提高陶瓷窯爐的熱效率，達(dá)到預(yù)期的節(jié)能目標(biāo)，而不是一味地考慮成本投入的短期回收，忽視環(huán)境資源最大化的有效利用；還有助于提升陶瓷行業(yè)能源的高效利用，為企業(yè)窯爐的改造升級提供思路和方向；同時，促進(jìn)窯爐耐材的性能提高以及窯爐的總體性能標(biāo)定與升級換代、各式節(jié)能環(huán)保的新型窯爐的推廣應(yīng)用、低能效高廢氣排放量的老式窯爐的淘汰,從而形成窯爐趨向化的節(jié)能預(yù)期。

4.2 建議

從陶瓷企業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)窯爐能耗與污染的可控性、窯型與窯體結(jié)構(gòu)、耐熱、絕熱材料的選擇、燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化、排煙系統(tǒng)的控制、熱能（排煙余熱、冷卻換熱、表面散熱）利用、自動化程度等多維角度，制定陶瓷工業(yè)氣燒輥道窯能效評估和節(jié)能潛力分析等用能評價相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)，這對陶瓷企業(yè)強(qiáng)化窯爐的節(jié)能意識, 加強(qiáng)能源管理，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，具有積極的推動作用。此外，還能促使窯爐制造企業(yè)和窯爐使用者更加關(guān)注窯爐的熱效率,有利于窯爐的節(jié)能改造與新型窯爐的推廣應(yīng)用，為企業(yè)窯爐的能源計量管理、政府職能部門的環(huán)境資源監(jiān)察提供技術(shù)支持。也就是說，企業(yè)進(jìn)行窯爐技術(shù)改造與節(jié)能管理時，可參照此標(biāo)準(zhǔn)對相應(yīng)的指標(biāo)參量進(jìn)行實際測量計算與評估。