高效节能型燃烧器在陶瓷工业上的推广应用

1、第35卷第6期1999年12月中国陶瓷CHINA CERAMICSVol. 35No. 6Dec. 1999高效节能型燃烧器在陶瓷工业上的推广应用李岩清1李光道1吴道君2亢凤琪2(1. 邯郸陶瓷集团有限责任公司056200; 2北京神雾科技有限公司100083摘要:主要介绍了目前我国陶瓷行业的窑炉用燃烧器的应用出现的问题及解决措施, 并列举了典型范例。关键词:燃烧器; 气泡雾化; 节能降耗; 推广; 应用中图分类号:TQ17416+5文献标识码:B 文章编号:1001-9642(1999 06-0026-04技术的著名青年专家, 对燃油和燃气的陶瓷窑炉燃烧器进行了深入细致的研究, 发现我国目前

2、各种引进和国内自行设计的燃烧器往往都存在一些弊端, 影响正常使用。针对燃油燃烧器的弊端发明了具有国际先进水平的气泡雾化原理燃烧新技术, 研制了WDH TCC 型系列燃气燃烧器, 它们具有以下特点:2. 1WDH TC 型燃油燃烧器的特点吴道洪博士对燃油的压力雾化、机械雾化和气动雾化燃烧器优缺点进行深入的研究后, 开发了以气泡雾化为原理的WDH -TC 型系列燃油燃烧器, 克服了传统雾化原理燃烧器的弊端。具有以下特点:(1 压力雾化、气动雾化燃烧器的实质是靠克服燃油的粘度使燃油雾化。而气泡雾化比燃烧器主要是克服燃油的表面张力来实现雾化。然而, 我国所用燃油粘度不断增大, 但表面张力变化并不大。因

3、此, 这种燃烧器特别适合烧我国粘度大、含脂高的重质油。(2 由于气泡的表面膜远小于油柱或油膜的厚度, 因而所需雾化介质能量小。故与气动雾化燃烧器相比, 雾化风压和风量小得多, 有显著的节电效果。并雾化质量不受燃油的粘度影响, 受燃油流量的变化影响也很小。(3 油雾颗粒极细, 索太尔平均直径SMD 20m , 油雾颗粒尺寸均匀, 尺寸分布指数N >2, 燃烧完全, 燃烧效率高达99. 5%。对比压力雾化、机械雾化和气动雾化燃烧器, 重油平均节油在15%以上, 柴油平均节油在8%以上。(4 由于采用了气泡雾化原理, 喷嘴的油孔和雾化气孔尺寸均较大, 因而很好地解决了喷嘴的堵塞问题。(5 燃烧

4、充分, 不冒黑烟, 燃烧产物中污染物小, 低于国家环保局规定的各项指标。1前言窑炉是陶瓷工业的心脏, 是节能降耗, 提高产品质量和档次的关键设备。近年来, 国内外陶瓷市场竞争日趋激烈, 陶瓷企业为了生存和发展, 把节能降耗, 提高产品质量和档次作为首要任务。因此, 窑炉倍受陶瓷企业决策者所重视。自改革开放以来, 我国从意大利、美国、德国、日本、英国、西班牙等国家引进先进的隧道窑, 辊道窑和梭式窑。在消化吸收国外窑炉先进经验的基础上, 结合我国国情创造性科学地设计窑炉结构, 选用优质轻型耐火材料、隔热材料。采用最新的电脑监控技术等方法来改善窑炉的热工性能, 减少窑体的蓄热和散热, 从而减小窑内温

5、差, 实现快速烧成、提高优等品率和产量, 达到节能降耗之目的, 取得可喜的成果。使我国陶瓷窑炉的技术装备水平大大缩短了与世界先进国家的差距。但是, 直接影响窑炉节能、降耗、产品质量和档次的燃烧器往往被人们所忽视。目前, 国外引进的和国内自己设计的燃烧器往往存在以下通病:燃烧不完全、易结焦、堵塞, 既浪费了燃料, 又污染了环境; 对燃料适应性差, 火焰不稳定, 易脱火、回火, 直接影响产品烧成质量; 要求雾化风压高、风量大、电能消耗大; 负荷调节范围太小, 很难适应陶瓷烧成工艺的要求等。为了加快陶瓷窑炉现代化进程, 就很有必要加强陶瓷窑炉燃烧器的开发研究工作。2高效节能燃烧器的特点北京神雾科技有

6、限公司吴道洪博士是我国研究燃烧收稿日期:1999-07-02作者简介:李岩清(1938- , 男, 高级工程师, 邯郸陶瓷集团有限责任公司总工程师, 一直从事陶瓷新产品的开发和生产及技术管理工作, 发表论文数十篇。第35卷第6期李岩清等高效节能型燃烧器在陶瓷工业上的推广应用27(6 燃烧器的调节范围大, 流量调节幅度达到16以WDH -TCFC 型燃气脉冲高速燃烧器以及控制系统。上。(7 根据用户需要, 可设计火焰长度、火焰锥角以及用户的要求设计低速燃烧器(<60m/s 到高速燃烧器(>120m/s 。(8 助燃风预热温度可在20500之间。(9 WDH -TCA 型系列柴油燃烧器

7、, 适用于柴油种类是从-10#、0#到+5#、+10#、+20#柴油。而WDH -TCB 型系列重油燃烧器, 适用于重油、渣油、混合油、焦油到沥青油等。2. 2WDH -TCC 型燃气燃烧器的特点燃气半预混湍流掺混式燃烧器, 除了具有传统半预混燃烧器的优点外, 还具有以下特点:(1 利用特殊的湍流掺混原理, 在克服了回火现象的情况下, 达到了完全预混燃烧器所具有的优点。燃烧完全, 燃烧效率在99. 5%以上。燃烧产物中污染物小, 低于国家环保所规定的各项指标。平均节气在5%以上。并可燃烧天燃气、液化气、未净化的煤气等, 只需简单地更换喷嘴即可。(2 根据用户需要助燃风温度可在20500以内;

8、喷射速度由低速(<60m/s 到高速(>120m/s 以及火焰长度、火焰锥角、火焰形状均可进行设计。2. 3WDH -TCE 型调温燃烧器的特点WDH -TCE 型高速调温燃烧器分WDH -TCEA 型柴油高速调温燃烧器与WDH -TCEC 型燃气高速调温燃烧器, 适用于间歇窑。具有以下特点:(1 可以保证窑内温度在501800范围内任意调节, 充分满足间歇窑的陶瓷烧成工艺要求。(2 低温状态下不回火、不脱火, 依然可以保证燃烧烟气喷出速度在100m/s 以上。沿火焰方向5m 内温差小于±5。(3 保留了WDH -TCA 和WDH -TCC 型燃烧器的优点。2. 4WDH

9、 -TCF 型脉冲燃烧器的特点在大容量的梭式窑和宽断面隧道窑采用高速调温燃烧器虽然可以较好地解决窑内温差, 但是, 由于高速调温燃烧器喷出的高速烟气对窑内气体产生的抽吸作用, 使得窑内气流形成涡流, 而涡流中心的气体是比较静止的, 所以温差仍然很大。近几年国外窑炉公司为进一步解决温差问题, 成功地开发了脉冲式燃烧器, 它是通过控制烧嘴燃料供应开和断, 使得窑内气体的运动呈现不稳定状态, 而避免窑内的气体形成涡流, 从而实现温度的均匀性。我国燃烧技术专家吴道洪博士利用具有国际先进水平的气泡雾化燃油技术和半预混湍流掺混燃气燃烧技术成功的开发了WDH -TCF 型脉冲高速燃烧器系列产品。其中有WDH

10、 -TCFA 型柴油脉冲高速燃烧器和神雾脉冲燃烧系统具有传热效率高、窑内温度及气氛均匀, 控制精度高、造价低等优点。对提高大容量的梭式窑和宽断面隧道窑的产品质量, 降低能耗、减少污染等方面将发挥更大的作用。3燃烧器的选择原则燃烧器是窑炉的核心部件, 直接影响产品质量和企业的经济效益。故燃烧器的正确选择对陶瓷企业来说是至关重要的, 应引起足够的重视。3. 1燃烧器应与燃料相匹配因地制宜, 从实际出发根据陶瓷产品档次, 烧成工艺和窑炉结构来正确选择合适的燃料。选定前, 还要对各种类型的燃料进行对比, 全面分析, 综合的经济核算, 尤其是要特别注重投入和回报的关系问题。对产品要求档次高, 采用明焰裸

11、烧工艺, 首选的燃料是天然气、液化气, 其次才是轻柴油、柴油。然后才是城市煤气和发生炉煤气。对隔焰窑和明焰烧成窑, 可用重油、渣油等液体燃料和煤炭等固体燃料。根据确定的燃料种类来选择燃烧器种类和型号。3. 2燃烧器应与窑炉结构、烧成工艺相匹配3. 2. 1隔焰窑由于隔焰窑的燃烧器火焰不直接与产品接触, 因此, 可选用WDH -TCB 型系列中低速气泡雾化燃油燃烧器。不但可使用价格便宜的重油、渣油、混合油、焦油和沥青油等液体燃料, 而且还节能, 不易结焦堵塞、好维护、操作方便等优点。或者选用WDH -TCC 型中采用半预混湍流掺混技术的低速燃气燃烧器, 可用未净化的煤气为燃烧, 也是一种好的选择

12、。3. 2. 2明焰无匣裸烧隧道窑和辊道窑由于明焰无匣裸烧, 燃烧器的火焰直接与产品接触。因此, 对燃烧器的要求特别高。若以轻柴油或柴油为燃料, 可选用以气泡雾化为原理的WDH -TCA 型柴油燃烧器系列。若以天然气、液化气、净化煤气为燃料, 可选用半预浊湍流掺混燃气燃烧器WDH -TCC 型系列。以上两个系列燃烧器, 使用效果都很好, 完全能满足明焰无匣裸烧工艺的要求。喷射速度可根据窑炉宽度需要进行设计, 从低速到高速都可以设计。同时, 火焰长度、火焰锥角、火焰形状及火焰气氛均可根据用户需要进行严格设计。3. 2. 3明焰无匣裸烧梭式窑大断面明焰无匣裸烧梭式窑, 可选用WDH -TCE 型高

13、速调温燃烧器, 即具有高速功能, 又具有调温功能。根据燃料不同, 可选用燃油的以气泡雾化为原理的高速调温燃烧器或可选用燃气以半预混湍流掺混高速调温燃28中国陶瓷1999年第6期烧器。其喷出的高温气流的喷射速度高达120m/s 以上。沿喷出方向5m 范围内温差小于±5, 可以根据烧成工艺要求, 实现501800范围内任意调节。如果该窑断面特别大, 在采用高速调温燃烧器仍然不能满足烧成工艺的要求, 可选用WDH -TCF 型系列脉冲高速燃烧器, 一定能满足要求。3. 3选择燃烧器应对各类燃烧器进行经济分析选择燃烧器首先要考虑到, 使用可靠调节灵活, 技术性能对产品质量有保证, 节能降耗和

14、环保指标先进的基础上, 预选几个类型的燃烧器和供应商。对燃烧器与其配套的燃烧系统的投入、维护费用、节能降耗、提高产品质量和产量等进行全面综合经济分析, 然后从中择优, 选定燃烧型号和供应商。3. 4使用WDH -TCA 型燃烧器的经济分析山东潍坊华翔建材有限公司, 由意大利引进一条96米辊道窑, 以轻柴油为燃料, 生产彩釉墙地砖。由于该窑燃烧器易结焦堵塞, 常冒黑烟, 使烧成制度不稳定, 直接影响产品质量和产量的提高。98年用北京神雾公司WDH -TCA 气泡雾化燃油燃油器进行了更换, 其结果大为改观。实践证明更换后的燃烧器不结焦不堵塞, 不冒烟, 烧成制度很稳定。使该窑产量提高25%, 产品

15、质量优级器率由70%提高到90%, 油耗由原来的650kcal/kg 产品降低到500kcal/kg 产品, 取得了很好的效果。我们对其更换前后进行对比, 进行全面的剖析, 主要数据见附表1#。附表1#(Table 1#名称提高产品销售额产品品种日产量产品平均单价年销售额提高产品质量增效益产品优级品率优级产品单价年优级品价与平均价差额燃油种类节约燃油增效益和换燃油种类增效益燃料热值日耗柴油油单价产品单重单位产品能耗燃烧器投资燃烧器牌号燃烧器数量燃烧器单价更换前400×400mm 彩釉砖4000m 2/日15元/m 21980万元/年70%17. 5元/m2更换后相同5000m 2/日

16、15元/m 22475万元/年90%17. 54元/m2更换前后对比更换后年增加产量33万m 2年增加销售额495万元2. 31万元/年0#柴油10000K cal/kg 4. 68吨/日2100元/吨400×400/18Kg/m 2650K cal/kg 产品371. 25万元/年0#+10#柴油10000K cal/kg 4. 5吨/日1900元/吨更换后由产量和质量提高增加优级品率增效140. 25万元/年更换后年节燃油445. 5吨, 折算油费93. 56万元。更换后换燃油种类节油费38. 61万元相同500K cal/kg 产品意大利132套3500元/套北京神雾相同180

17、0元/套更换国产北京神雾公司燃烧器, 节省投资22. 44万元通过对附表1#全面分析, 证实WDH -TCA 型燃烧器具有以下优点:(1 WDH -TCA 型燃烧器不结焦不堵塞, 不冒黑烟, 燃烧完全; 调节灵活方便, 烧成制度稳定, 缩短了该窑的烧成周期; 年提高产量33万m 2, 增加销售额495万元。(2 该燃烧器操作方便可靠, 有利于提高产品质量, 优级品率由原来的70%提高到90%, 由优级品的提高年增经济效益140. 25万元。(3 该燃烧器利用气泡雾化原理, 燃油雾化好, 完全燃烧。年节燃油为445. 5吨, 节约燃料费93. 56万元。(4 气泡雾化原理燃油燃烧器选择燃油品种范

18、围宽, #由0到+10#均可, 可按用户需要灵活选用, 由燃油差价年可节燃油费也达38. 61万元之多。(5 WDH -TCA 型燃烧器与意大利引进的同类设备相比, 投资可少22. 44万元。燃烧系统雾化风是利用厂里压机的空压机余量供雾化风。因此, 燃烧系统投资和耗电都无法对比。但根据我们了解, 采用WDH -TCA 型燃烧器的燃烧系统其投资和电耗均不会比其他的高。(6 采用WDH -TCA 型燃烧器, 燃烧完全, 节燃料油23%, 每天少排放烟气就达1. 5万M 3, 大大改善了大气质量。(7 引进窑炉其燃烧器的维修, 备品备件价格昂贵又不方便, 很有必要更换为国产WDH -TC 型燃烧器以

19、代替进口。这样既节省了投资, 又方便了用户。第35卷第6期李岩清等高效节能型燃烧器在陶瓷工业上的推广应用29综上所述, 更换国产WDH -TCA 型燃烧器后, 增加了产量、提高了产品质量、降低了油耗、节约了投资、改善了大气质量, 经济效益可观和社会效益显著。因此, 很有必要加大力度推广应用。4高效节能型燃烧器在陶瓷工业的应用WDH -TC 系列陶瓷窑炉高效节能型燃烧器是一项具有九十年代国际先进水平的燃烧器, 是我国专门从事喷雾燃烧技术研究的吴道洪博士的发明专利。该项成果已被国家经贸委列为“九五”国家重点新技术推广项目; 被国家建材局列为国家重点新技术推广示范项目; 被国家科委列为九六年国家级新

20、产品;96年6月国家科委成果办向全国企业发文推广此节能降耗产品。集科研、生产、销售为一体的北京神雾科技有限公司自从推出WDH -TC 系列陶瓷窑炉高效节能型燃烧器以来, 已在全国建陶、卫生洁具、电瓷、日用陶瓷以及特种陶瓷等几百家陶瓷企业的隧道窑、辊道窑和梭式窑等窑炉上得到广泛的应用。在节能降耗、降低产品的次品提高产品质量和档次等方面取得了非常满意的结果, 为这些企业带来显著经济效益和社会效益。为了满足陶瓷窑炉不断发展的需要, 该公司对现有的燃烧器进行改进和完善, 同时又开发出一批新产品。现已发展成为WDH -TCA 型系列柴油燃烧器、WDH -TCB 型系列重渣油燃烧器、WDH -TCC 型系

21、列燃气燃烧器、WDH -TCD 型系列油气联烧燃烧器、WDH -TCE 型系列高速调温燃烧器和WDH -TCF 型系列脉冲高速燃烧器等六大类九个系列产品。完全能满足陶瓷行业各类窑炉的发展需要。EXTEN D APPL ICATION IN CERAMIC IN D USTR Y OF HIGN -EFFICIEN LY ENERG Y -SAVING BURNERL I yanqi ng L I Guangdao W U Daoj un KA N G Fengqi(1. Haidian Ceramic Group Co. ,056200; 21Beijing Shenwu Technology Development Co. ,Ltd 1000831122Abstract :This paper mainly presents the problems and