陈水福　潘建环

摘 要：本文简述了超宽体低热值燃气节能型辊道窑的技术特点，并就其技术参数与主要系统类型等进行了深入分析，期望能为在节能减排的大环境下选择合理的窑炉设备提供一些帮助。

关键词：超宽体;低热值;燃气节能型;辊道窑;工艺技术

1 前言

石油价格的不断提升使得人类的环保意识也在不断提升，这就使得窑炉的诸多用户对生产厂家提出了更多的要求。厂家应在原辊道窑的基础上进行持续创新，保证其符合当下节能降耗的大环境要求，使得经过创新后的辊道窑与国家政策要求下的节能环保口号相符，并保证其能够在实际应用时满足用户的基本需求。

2 超宽体低热值燃气节能型辊道窑的技术特点

由于这一辊道窑具有节能减排的应用优势，使得其在强化燃烧空间科学性、提高燃烧过程合理性以及稳定性的同时，保证了材料在窑中处于充分燃烧状态，不仅节省了大量燃料，也减少了不良气体的排放量。再加上针对其系统控制进行了自动强化，该类辊道窑无论是操控水平还是管理水平都获得了极大的发展，自动化水平也有了明显提升。

2.1拱形结构使燃烧空间具有合理性

虽然原版的辊道窑由于其平顶结构使得其具有诸多应用优势，例如横截面温差较小，尤其是在烧嘴射程合理且窑体不宽的情况下这种特征将会更加明显。但为了满足更多需求，窑体加宽已经成为了必然趋势，对应的烧成速度也就之间加快，在燃料热值极低的情况下原本的平顶结构已经不能凸显出原本的优势，反而会影响横截面温度的均一性。在这种环境下显示出横截面中间温度相较于两边温度要低得多[1]。那么想要改善此种情况，保证截面温度均一，首先要使截面中部的温度升高。在经过多次实验后，发现能够在隧道窑拱顶热量分布原理基础上通过改变原本的平顶结构，使其变为拱顶结构后，其横截面温度相较以往有了极大变化。由于拱顶部位燃烧空间被明显扩大，这样一来界面中間的部位热力值将会更高，其存在的拱顶弧面有利于热辐射传导以及热值增加。再加上原本的截面热气流死角在如此的窑顶结构下被消除，因此有效保证了截面的温度均一性。在对拱顶结构进行深入研究后，其在保证应用效果的基础上主要解决了以下的两个问题：

第一是拱顶高度的合适范围。经过不断试验，最终发现辊道窑的突起高度应控制在300～400mm之间才能获得最佳的控制效果。在经过试验后发现，在保证高度的同时，控制其拱顶弧度为60度时能够起到最佳效果。

第二是保证拱顶结构的安全性。拱顶力学特性下不仅应有向下重力，同时横向分力也由两边拱脚承受。当冷热态进行转换，无论是冷收缩还是热膨胀，应力都会在此种条件下被强化，尤其是在具有跨度大、温度高特征的宽体窑下，这种应力表现更为明显，再加上辊棒的传动过程，其产生的震动在结合应力的作用下，同样会影响拱顶的安全性。为了最大程度的避免拱顶结构安全问题出现，应结合实际的辊道窑应用需求确定合适的拱弧形，这样一来无论是拱脚砖还是楔型砖都将呈现出吻合特性。在砌筑辊道窑时选择的粘结剂应具有耐高温特性。

2.2PLC系统与PID相结合表现出强大功能

本项目最终选取的方便应用的方案应具有执行精准、操作方便以及结构简单的特性，而PLC系统与PID相结合的方案，通过大量的试验验证后发现其表现出的多种特征均与期望设计值相吻合。应用这一系统不仅大大满足了变量多输入输出信号的自控需求，即使在信号控制庞杂阶段，无论是制造成本、运行管理还是日常操作均符合预期要求。这一系统主要有以下几个部分组成：

控制辊道窑温度的综控系统（PID）具有自动控制功能，在328m的辊道窑中布设了56组回路，其中每个独立的调节系统均包含热电偶、燃料控制阀、电动执行器以及温度控制表等[2];多点连锁控制是辊道窑压力系统的主要控制方案，其想要达到急冷段温度控制目标需要依靠其中的急冷风机与单独的PID控制系统，包括助燃、尾冷以及排烟等功能均由变频器实现;控制辊道窑的传动电机需要依靠以PLC为主的控制系统;辊道窑全过程监视需要依靠其中的上位管理微机，通过模拟板实现工况管理，例如风机状态等均能在此系统下实时显示。

这一系统在实际应用过程中显示出多种优势，主要体现在三个方面：

第一是由于其中所包含的多个独立系统，因此系统的掌控性较强。系统会根据周围的情况启动判断辊道窑状态，实现自动调节功能。再加上其中的多个系统控制模块使得信号传输效率高，很快的就能够达到预定温度，不仅时间较短，对其进行深入控制后表现出的精确度也较高;第二是其抵抗周围不良因素干扰的能力较强，能够自动判别干扰类型并及时制定应对方案，以对偏移数据进行自动校正;第三是由于该系统中的状态显示与监控设备较多，辊道窑中无论是状态还是故障，都会以表格或是图像的方式呈现给管理人员。全生产过程的情况均会记录并储存在综控系统中，即使在有故障出现时也能够即使报警，将不确定因素所带来的风险降到最低[3]。呈现出的大量实时数据也为辊道窑的操作人员以及技术人员对辊道窑的状态以及事故分析提供了基础的数据条件，一旦操作者自身有违规操作，也能在系统的纠正下给予及时帮助。

2.3在余热风管系统的协助下实现余热的充分利用

充分利用辊道窑的余热是优化辊道窑的主要目标，而最为常见的就是在其墙壁结构中埋设热风管，用以最大程度的提高热风温度;在辊道窑的实际生产环节，窑头出现的烟气也将成为干燥窑的重要热源，充分发挥其应用效果;利用其中的余热能够直接烘干成品，避免了资源浪费。当前所应用的窑炉想要利用余热通常是通过以上几种方式，但在利用的过程中由于余热的特殊性也出现了不少问题。以烟气为例，窑中产生的烟气虽然具有烘干效果，但由于其产生环境较为特殊因此表现出了湿气重、刺激性强的特征，限制了其后续使用条件。为避免烟气利用环节不良现象的出现，在干燥窑中添加了具密封与抽湿使用特性的装置，最大程度的降低了刺激性气体的产出;而通过在窑顶采用吊瓷质砖，既避免了落脏现象的出现，也起到了耐腐蚀的作用;再加上风管保温应用了珍珠岩浆料，大大提高了风管的保温效果;在原本热风管系统的基础上，干燥窑热风不仅能够灵活调节窑头湿热烟气，也能够按照不同部分的实际需要将余热供给到各个不为重，在充分利用余热的同时也满足了干燥需要，工艺要求被满足的基础上发挥了余热应用的最佳效果。

2.4小流量多烧嘴系统的可调节性较强

燃烧是否完全与燃烧混合结构之间有着十分密切的联系，其是否混合均匀是影响日常燃料消耗量以及产生烟气中是否包含大量污染物的关键因素。而由于应用了具有高速等温特性的烧嘴，不仅射程合理，无论是喷出速度还是混合扩散情况都与设计要求相符合。每一个烧嘴的发热量均能够达到每小时167200KJ的应用效果，其火焰监控与自动点火的功能更是提高烧嘴结构应用效果的重要内容。

想要最终达到燃料燃烧完全与系统灵活控制的目标，应在掌控烧嘴排布情况后在前几代窑设计成功经验的基础上对多烧嘴燃烧系统进行不断完善与优化，最终使得其具有小流量与分散的烧嘴排布特点。为提高系统应用的安全性与可靠性，应保证气站中各项设备的完整性，例如断电切断阀门、过滤器、蝶阀以及压力表等，这些设备的共同应用使得即使在停电的状态下也能实现电磁总阀自动关闭的效果[4];由于在窑炉的两端，供气支管使用法兰与盲板对末端进行封头，因此即使有后续的维护与保养需要，这种结构的存在也使得这一工序变得十分方便;系统主管中的每一个控制区中都包含着分离水管，能够将水分分离从而满足不同类型瓷砖的生产需求，例如瓷质抛光砖或是釉面砖等，与低热值燃料的应用需求相吻合。

由于辊道窑的烧成带窑墙的结构构成材料主要为纤维毡以及莫来石砖，已经完成楔型砖砌筑操作的情况下铺设预定层数的珍珠岩浆料，窑体密封的情况下，其中不同位置的膨胀节点处有着不同的陶瓷纤维，无论是点火还是停火，应力与裂缝等不良现象的发生风险将会有明显降低。在持续的窑体优化下，其表面的温度将会得到进一步降低，即使有温度升高情况出现，也不会超过50摄氏度。

3 技术参数

3.1工艺流程

图1 制造工艺流程图。

3.2传动系统

辊道窑中的辊棒旋转动力以调速电动机为主，在各个驱动单元的传动链条的作用下将齿轮以固定角度强制传动。在盒子型结构中多个齿轮长期又润滑油保护，继而大大提升了传动的稳定性与安全性。每个传动单元都可以进行单独控制，在计算机的连接下自由调节其中变频器的调节速度;无论是电机还是辊棒，在不同的应用需求条件下都需要不止一种的工作状态，这也是其可以正反转与往返摆动特性的设定目的。若是有电机故障出现，电动机或是辊棒就可以迅速切换状态。同时，前后的差速旋转状态特性使得辊棒弯曲等不良现象的发生风险被大大降低，辊棒本身的自洁能力也有了明显提升;新式的传动系统不仅能够根据应用环境的不同自动切换电力供应状态，还能够不借助变频器实现驱动操作。

3.3管路系统

管路系统可以将其分为排烟、助燃以及冷却三个部分。排烟系统由四台锅炉引风机所组成，在将烟气汇总到总管路内后，能够根据不同部分的不同需要将烟气送往辊道窑的各处，直至烟气排空;助燃系统由支管、鼓风机以及助燃主管组成，其助燃功能的实现与余热有着紧密联系，在适当冷风的添加下助燃操作不仅安全，也能同时节省大量的能源消耗[5];冷却系统中急冷、缓冷、终冷以及余热回收四个部分所对应的系统结构有所不同，在高压离心鼓风机与直冷装置的作用下，按照不同的操作需求能够实现不同的功能。

4 结 语

综上所述，超宽体低热值燃气节能型辊道窑的应用优势较为突出，其从根本上解决了燃料燃烧不充分以及余热不能充分利用的问题，对于以炉煤气为主要燃料的企业，其优化的成功与功能效果的完全发挥代表的是整个行业的进步。

参考文献

[1] 龙威舜，马超.基于易控组态软件的陶瓷辊道窑控制系统设计[J].自动化应用，2019，（9）：33-36.

[2] 科达节能"高效节能发泡陶瓷辊道窑""超宽体智能型节能辊道窑"双双通过 省级新产品新技术鉴定[J].砖瓦，2019，（1）：76.

[3] 王鹤，李喜林.模糊 PID 控制器在辊道窑温度控制中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018，（35）：3997.

[4] 熊灿光，王慧，曾令可等.烧制发泡陶瓷用窑炉[J].佛山陶瓷，2019，（10）：25-30.

[5] 張植豪，曾利云，杨柳等.基于粗糙集重要度的窑炉烧成温度工艺参数约简准则研究[J].机电工程技术，2018，47（8）：37-39，139.