三、陶瓷坯件烘干環(huán)節(jié)存在的浪費(fèi)與污染
由于沿襲歷史的做法，沒有將陶瓷窯爐余熱的利用與坯件烘干很好地結(jié)合起來，所造成的結(jié)果是嚴(yán)重的。企業(yè)為了烘干濕坯件，一般采取的方法有三個(gè)。方法一是：一條窯爐所燒成的陶瓷產(chǎn)品，其濕坯件的烘干要增設(shè)一臺(tái)熱風(fēng)爐或多臺(tái)熱風(fēng)爐加熱，以消耗大量的能源為代價(jià)，用高溫去烤干濕坯。高溫烤的結(jié)果并不好，會(huì)經(jīng)常發(fā)生坯件變型、開裂等現(xiàn)象，影響產(chǎn)品合格率和產(chǎn)品質(zhì)量，還有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)情況。例如：株洲某陶瓷制造有限公司，采取高溫烘（烤）干濕坯件的辦法。一條80米4板輥道窯增加了兩臺(tái)燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，這兩臺(tái)熱風(fēng)爐每天共燃天然氣1120米3左右，年耗天然氣392000米3。由于增加2臺(tái)熱風(fēng)爐供熱，增加電機(jī)的裝機(jī)容量46.5kw/h，年多耗電力387600度。從經(jīng)濟(jì)成本方面計(jì)算：一年多耗成本天然氣112萬元、電27萬元、熱風(fēng)爐操作工資及熱風(fēng)爐維修費(fèi)8萬元，共計(jì)147萬元。在造成生產(chǎn)成本增加的同時(shí)還使生產(chǎn)車間環(huán)境溫度升高影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，危及工人的身體健康。
方法二是：每條窯爐因坯件（干燥）原因不能按其設(shè)計(jì)燒成產(chǎn)品總量去生產(chǎn)，而是有多少坯件就燒成多少。這樣一來等于用大的窯爐生產(chǎn)少的產(chǎn)品，為了達(dá)到完成產(chǎn)量的目的，只能增加窯爐的數(shù)量，利用收取的余熱進(jìn)行坯件的烘干。表面上看，坯件是利用窯爐余熱烘干的，但實(shí)際其窯爐所耗的能源不會(huì)少于熱風(fēng)爐所耗的能源。同時(shí)在無意中又增加了大量的勞動(dòng)力。例如，山東淄博市某陶瓷有限公司，采用余熱烘干濕坯件的辦法。該公司擁有2條日燒成5萬件左右杯類產(chǎn)品的天然氣隧道窯及配套生產(chǎn)線和1條日燒成6萬件左右杯類產(chǎn)品的天然氣隧道窯及配套生產(chǎn)線。而生產(chǎn)需求量只要日產(chǎn)10萬件杯類產(chǎn)品就夠了。由于濕坯件（干燥）問題，他們多使用了一條日燒成6萬件左右杯類產(chǎn)品的天然氣隧道窯及配套生產(chǎn)線。因此每天多耗天然氣2400米3，每年多耗天然氣840000米3。增加電機(jī)的裝機(jī)容量70kw/h，年多耗電力588000度。每天多增加33個(gè)勞動(dòng)工作日，年增加11550個(gè)勞動(dòng)工作日。從經(jīng)濟(jì)成本方面計(jì)算：一年多耗成本天然氣238萬元、電47萬元、勞動(dòng)工資67萬元，共計(jì)352萬元。根據(jù)該廠的方法，日燒成10萬件產(chǎn)量所需坯件仍無法正常烘干，從鏈干機(jī)下來的坯體還需利用坯架，占據(jù)大量生產(chǎn)場(chǎng)地，通過4—5天時(shí)間的自然干燥后才能進(jìn)入窯爐。在現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施及窯爐余熱利用情況下，冷天無法正常脫模干坯，而熱天生產(chǎn)環(huán)境溫度高，員工工作環(huán)境差，生產(chǎn)場(chǎng)地?fù)頂D等現(xiàn)象是非常嚴(yán)重的。
方法三是：增加廠房，增加坯架，延長坯件干燥周期，讓一部分坯件自然干燥。其結(jié)果是：浪費(fèi)了廠房面積，坯件自然干燥受天氣和環(huán)境的影響，其干燥時(shí)間快慢不一致，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效益，坯件吐出來的濕廢氣污染車間環(huán)境。例如，廣東潮州市某陶瓷制作廠，該廠是一家生產(chǎn)衛(wèi)生潔具的廠家，有一條日燒成衛(wèi)生潔具600件產(chǎn)量的液化氣隧道窯，窯爐余熱（包括窯頭窯尾余熱）全部用于裝坯烘房。注漿區(qū)域模具、坯件烘干根本沒有熱源供應(yīng)，主要靠自然室溫加上電動(dòng)吊風(fēng)扇攪拌，經(jīng)過長時(shí)間的自然烘干來完成。因此配套注漿成型、烘坯件工作場(chǎng)地所占用面積為20000平方米（4000M2×5層）共5層樓，每層樓分佈注漿模具432套，共安裝電動(dòng)吊風(fēng)扇170臺(tái)。按其正常用熱理念只需3層就夠了，不需要使用吊風(fēng)扇。從經(jīng)濟(jì)成本方面計(jì)算：浪費(fèi)二層樓房8000M2，也就是說多用了二層生產(chǎn)廠房的面積。年多耗電10萬元。
由于沿襲歷史做法的原因，沒有將窯爐余熱的利用與坯件烘干很好地結(jié)合起來，給許多企業(yè)帶來巨大的生產(chǎn)成本與浪費(fèi)，給環(huán)境帶來很大的污染，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
四、陶瓷窯爐余熱利用裝置的新理念
陶瓷窯爐余熱利用和陶瓷坯件烘干技術(shù)方面進(jìn)行了重大的突破，研制出了一整套陶瓷窯爐余熱利用新技術(shù)與新設(shè)備。新技術(shù)包括取熱技術(shù)、輸熱技術(shù)、用熱技術(shù)。結(jié)合其新技術(shù)的設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、輸熱管道、各種類型的鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)及烘房等成套新設(shè)備，并在幾十家陶瓷企業(yè)得到了推廣應(yīng)用。
在陶瓷燒成過程中，人們將連續(xù)式燒成陶瓷窯爐分為三個(gè)區(qū)域帶，進(jìn)坯的那頭區(qū)域叫預(yù)熱帶，中間高溫?zé)傻膮^(qū)域叫燒成帶，出瓷的那頭區(qū)域叫冷卻帶，陶瓷窯爐余熱出自預(yù)熱帶和冷卻帶。預(yù)熱帶的余熱也叫做窯頭煙氣余熱，其熱不能直接使用，因?yàn)楹写罅康母g煙氣。冷卻帶的余熱也叫窯尾余熱，其熱清潔可靠，主要來自產(chǎn)品通過燒成帶后所吐出來的熱。
然而，人們對(duì)余熱能不能滿足該窯爐設(shè)計(jì)燒成產(chǎn)品總量的濕坯件烘干所需熱量的問題。陶瓷窯爐余熱利用裝置給出了肯定的回答，首先我們看一組數(shù)據(jù)就足以得到證明。
株洲市能源利用監(jiān)測(cè)站對(duì)醴陵某一家日用炻瓷廠一條四組板的輥道窯的能源利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得知：
基本數(shù)據(jù)：一天燒成瓷20噸，耗天然氣4000立方米，天然氣發(fā)熱量9170千卡。
一天生產(chǎn)濕粗坯27噸，需要蒸發(fā)的水量為27×0.21=5.67噸。
全月用工作模具90噸，日干燥模具為3噸, 需要蒸發(fā)的水量為3×0.3=0.9噸。
根據(jù)理論計(jì)算,每蒸發(fā)1公斤水,需要600千卡熱
則每天用于粗坯干燥需要熱量為5.67×1000×600=3402000千卡
每天用于干燥模具需要熱量為0.9×1000×600=540000千卡
則每天干燥坯件和模具需要利用余熱量合計(jì)為3942000千卡.
根據(jù)窯爐日消耗天然氣4000立方米,產(chǎn)生總熱量為36680000千卡。
產(chǎn)品燒成后,產(chǎn)品及窯具將熱量帶到冷卻帶,根據(jù)株洲市能源監(jiān)測(cè)站對(duì)該窯的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),每天產(chǎn)生的總余熱量為燃燒產(chǎn)生的總熱量31.7%,則有36680000×31.7%=11627560千卡,由于熱效率影響、窯體散熱、窯具帶走熱量，以及余熱管道熱損耗，干燥烘房熱量流失等，只要有50%的余熱能得到利用，則11627560×50%=5813780千卡，此熱量大于每天需要利用余熱量3942000千卡。因而利用余熱烘干坯件和模具，是綽綽有余。這就對(duì)陶瓷余熱利用裝置利用陶瓷窯爐余熱烘干其濕坯件和模具奠定了理論基礎(chǔ)。
有了充足的余熱，在實(shí)際中如何將余熱利用好，做到窯爐余熱能及時(shí)烘干其窯爐設(shè)計(jì)燒成產(chǎn)品總量的濕坯件問題，這就是陶瓷窯爐余熱利用新裝置所解決的問題。
濕坯件的烘干與溫度和風(fēng)速有著密切的關(guān)系，溫度和風(fēng)速是讓濕坯件快速烘干的孿生兄弟。有溫度沒有風(fēng)速濕坯件難以及時(shí)很好地烘干，沒有溫度只有風(fēng)速濕坯件也難以及時(shí)很好地烘干。根據(jù)這一理念陶瓷窯爐余熱利用新裝置很好地解決了取熱、輸熱、用熱三大課題。
取熱：取熱是將窯爐余熱取出。真正的余熱是從高溫瓷和窯具中取出來的熱，熱從瓷內(nèi)和窯具內(nèi)取出來，要有一個(gè)過程和一定的風(fēng)速才能及時(shí)將余熱取出。
陶瓷窯爐在燒成過程中，燒成帶的熱不能進(jìn)入冷卻帶，只能通過急冷風(fēng)進(jìn)行攔阻，而急冷風(fēng)的出現(xiàn)為取出高溫瓷和窯具內(nèi)的熱開啟了方便之門。因此，陶瓷窯爐余熱利用裝置要求：最大限度的從窯爐冷卻帶中的“緩冷區(qū)”后（距急冷風(fēng)遠(yuǎn)一些的地方）按產(chǎn)品形狀大小設(shè)立靈活的分散取熱點(diǎn)（也叫“遠(yuǎn)程取熱”）。在保證窯爐壓力曲線穩(wěn)定的前提下（也就是說抽出的熱風(fēng)與打入的急冷風(fēng)保持一定的平衡），加大抽出真實(shí)的熱（產(chǎn)品內(nèi)吐出的熱）的熱風(fēng)量。保證產(chǎn)品和窯具得到有效的降溫，最后使產(chǎn)品和窯具通過冷卻后的出窯溫度只比環(huán)境溫度高5-10℃。然而達(dá)到有效降低產(chǎn)品和窯具的熱強(qiáng)度，而且克服產(chǎn)品因冷卻不合理造成的燒成缺陷，確保窯具的使用次數(shù)增加50-80次。
輸熱：輸熱就是將窯爐內(nèi)取出來的余熱輸送到每一個(gè)供熱點(diǎn)（鏈干機(jī)或烘房）。輸熱的過程，是將熱從一個(gè)空間轉(zhuǎn)移到另一個(gè)空間的過程。也就是說將有多的余熱轉(zhuǎn)換成有用的熱的過程暨由熱變?yōu)闊犸L(fēng)的過程。
在熱風(fēng)的輸送過程中，既要保持一定的風(fēng)速又要將熱量的損耗降到最低。因此，陶瓷窯爐余熱利用新裝置要求：增大流量，加快流速，實(shí)行合理布局熱風(fēng)輸送管道及管道走向，合理設(shè)計(jì)制造管道規(guī)格，保持進(jìn)風(fēng)主管橫斷面積與供熱點(diǎn)出風(fēng)管橫斷面積總和的平衡，確保熱風(fēng)流動(dòng)順暢。在管道制作上由直徑1米的進(jìn)風(fēng)管，經(jīng)0.9、0.8、0.6米直徑的管道，逐漸縮小到供熱點(diǎn)的出風(fēng)管的直徑為0.4米（五條鏈干機(jī)10個(gè)出風(fēng)管）。在管道與管道的聯(lián)接上由褲襠叉、大小頭、彎頭、馬蹄等接口相聯(lián)接，不能有90度或小于90度的死角。如：在三板以上的輥道窯或隧道窯的余熱輸送中，使用流量為每小時(shí)64000立方米，功率為45千瓦的鍋爐引風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)在直徑1米的主管道中的流速達(dá)到每秒22.6米；由于在余熱取出匯集管中的熱風(fēng)溫度達(dá)240-270℃，而風(fēng)機(jī)的正常使用溫度為≤250℃，所以在風(fēng)機(jī)前摻入冷（環(huán)境溫度）空氣，熱風(fēng)溫度將降至到供熱點(diǎn)時(shí)的55-70℃，既保證了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行又增加了熱風(fēng)總量。最重要的是熱風(fēng)溫度的降低減小了熱風(fēng)與環(huán)境介質(zhì)的溫度梯度，有效地降低了熱損失。在干燥室（鏈干機(jī)和烘房）內(nèi)設(shè)計(jì)了可控制的熱風(fēng)出口，熱風(fēng)以不同的角度并以高于原兩倍以上的風(fēng)速噴出，形成了相互攪拌，使干燥室（鏈干機(jī)和烘房）內(nèi)溫度更均勻，高速的熱風(fēng)將產(chǎn)品表面的水分及時(shí)帶出，加快了干燥速率。干燥室（鏈干機(jī)和烘房）內(nèi)的相對(duì)濕度達(dá)到一定飽和時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)排濕系統(tǒng)，將飽和濕氣排出。
3、用熱：用熱就是如何將熱用好，首先要考慮的是用熱的對(duì)象所需熱的規(guī)律，而陶瓷窯爐余熱用熱的對(duì)象是陶瓷濕坯件及模具。
陶瓷坯件和模具內(nèi)的水分排出有其規(guī)律，要將濕坯件、模具烘干，必須讓濕坯件、模具內(nèi)的水份排出。而這個(gè)排出的過程是一個(gè)相對(duì)緩慢的過程，如果溫度過高用烤的方法，相反濕坯件、模具內(nèi)部的水分一時(shí)出不來，同時(shí)還會(huì)造成坯件開裂，模具受損減少其使用壽命。因此，只能用適當(dāng)?shù)臏囟群瓦m當(dāng)?shù)娘L(fēng)速讓濕坯體、模具內(nèi)的水分相對(duì)緩慢吐出，然后將水份帶走，這樣才能得到良好的烘干效果。
陶瓷窯爐余熱利用新裝置要求：將熱風(fēng)循環(huán)使用和差開時(shí)間段使用。如將鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)后箱已烘坯件的帶濕熱風(fēng)輸送到鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)前箱進(jìn)行脫模。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程將余熱利用時(shí)間差開分配合理利用，白天余熱主要供給鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)脫模干坯，晚上余熱主要供給坯烘房干坯、干模。一般坯烘房逐間放滿坯車，烘房供熱后將門關(guān)好，操作人員必須在晚8點(diǎn)—11點(diǎn)之間定期檢查烘房濕氣情況，及時(shí)針對(duì)性進(jìn)行排濕。至使當(dāng)天的濕坯件第二天能全部及時(shí)進(jìn)行下一工序后進(jìn)窯燒成。
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