大连赛德隆搪瓷烧结窑炉的节能改造方案.docx

大连赛德隆搪瓷烧结窑炉的节能改造方案搪瓷烧结窑炉是大连赛德隆公司生产电加热热水器内胆中搪瓷烧结非常重 要的设备窑炉的加热方式优劣直接影响到产品的质量、产量、生产效率和生产 成本等诸多方面一、现状1 窑炉温度对产品质量的影响每种搪瓷釉都有其最高烧成温度和最低烧成温度，当窑炉温度超过瓷釉最高 烧成温度时瓷层会“烧老”，颜色不正，甚至瓷面烧脱露底或出现很多毛孔；当 窑炉温度低于瓷釉烧成温度时瓷层会“烧不熟”、“烧生”，瓷面颜色不正、无 光泽、瓷面与底层易分离掉落、密着性不好由于制品从冷态进入窑炉加热升温，有一个热交换的过程，这一过程需要一 定时间有热交换带的窑炉制品就提早受热，在高温带较长的窑炉中制品也较早 被加热，这样制品能逐步加热到烧成温度，瓷釉内外层受热均匀，瓷釉熔平的时 间也较长这样得到的制品表面细腻、光洁度高、密着性好窑炉内温度均匀性对产品质量的影响，瓷釉的烧成温度有一个幅度，但对炉 窑来说各部温度均匀性要好，现在国内外新一代搪瓷窑的炉内同一截面温度误差 都能做到±5°C以内而普通结构的炉其误差在20°C上下对薄壁制品来说，由 于其在炉内热交换速度快，制品在不均匀炉温的影响下会造成瓷釉烧成不均匀， 生熟不一，色彩不一等毛病。

2 搪瓷窑炉类型目前搪瓷窑炉基本可分成2种类型：（1） 箱式炉制品从一个门口进出，制品进出是通过人工借助工具来完成箱式炉炉膛大 小是根据产品大小和产量等来定要求产量高时，室内可放置多个产品，但要考 虑便于操作日用制品烧成炉，较大的室内面积为宽3. 2m，深1. 8m—2m一般 尺寸为宽2. 5m深15m生产化工反应釜的箱式炉最大可烧制l万升的制品甚至更 大2）大型机械连续运转炉大连赛德隆公司生产电加热热水器内胆中搪瓷烧结炉既是此类型炉该种炉的特征是烧成室截面大，高度在1. 7〜2、5m，有的低一点，也有更高的，根据 产品太小、产量来定宽度在0、8—1. Om（指1个通道）产品在炉内行走路线呈 “U”字型产品从进到出行走线路可达30〜50m产品刚进炉区为预热带，后到高温烧成带，最后进入冷却带产品从烧成带 出来后即放热，被进入预热带的制品吸收，放炉窑热能利用很好在低中高3个 温度区间有数对循环风幕机阻止热量外溢，整个炉体的外型可以为“一”字型该种炉的耐火保温结构大都用高级硅酸铝纤维毡砌筑而成，重量轻，蓄热量 小，保温性能好，热源结构大都用镍铬合金加热器装置烧成输送链的速度很慢，在0. 5—3m / min，实现长烧，产品质量也较稳定。

使用此种炉窑也会出现一些问题生产日用制品采用多层烧制时，会使未涂 有搪瓷的地方铁金属被高温氧化脱层掉下，使炉内积有大量的氧化铁削，尤应要 重视，炉温应控制在830°C上下为佳二、技改措施;1、对于大型机械搪瓷烧成炉，我们经过实际观察研究，在不改变现有炉体 结构的基础上，将原有的电加热器更换，采用的中波红外辐射加热技术，不仅能 做到降低单位电耗，而且在产品质量上也会有所提高，是当前最佳的节能措施红外线加热器的红外辐射的实质是一种电磁波辐射，红外通常指波长从0.75 至 1000 微米的电磁波，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相 接红外与电磁频谱的其他波段一样以光速传播，遵守同样的反射、折射、衍射 和偏振等定律彼此差别只是波长、频率不同而已加热丝的温度决定了加热管 辐射强度随波长的分布根据光谱分布辐射强度的位置红外系统主要是以探测目标反射、辐射红外谱段能量的被动光电系统从原理上讲，红外系统不外由以下各个环节组成：图 1.1 红外系统组成金属材料的比辐射率较低 ,但随温度而增加,并且当表面形成氧化层后 ,比辐 射率成十倍或更大倍数增加非金属的比辐射率要高些，一般大于0.8,并随温度 的增高而减小。

金属或其他非透明材料的辐射发生在表面几微米内,因此,比辐射 率与材料尺寸无关,主要与表面状态有关据此，涂复或刷漆表面的比辐射率是 涂层本身的特性，而不是基底表面的特性不仅磨光对金属表面的比辐射率有影 响，油膜、污垢、灰尘、擦伤都能引起比辐射率测量值的变化黑体或灰体辐射通量的光谱分布曲线是连续的，仅有一个最大值，而且峰值 波长随辐射源的温度而变化灼热固体或液体的辐射光谱曲线即是如此，这种辐 射源也称为热辐射体选择性辐射体的光谱曲线呈线谱或带谱特征若辐射源是火焰或气体中的电 气放电，其光谱分布曲线就是不连续的，此时辐射通量集中在狭窄的光谱区间 用高分辨率单色仪可以发现，这些区间十分狭窄，陡峭的象一条线，故这种分布 称为线谱另外，光谱也可以由狭窄的线带组成，称作带谱谱线或谱带的位置 构成了辐射都独有的特征：线谱是原子的特征，带谱是分子的特征在空气流，主要的是二氧化碳和水及其他分子，它们产生了特有的分子发 射带二氧化碳强谱带在 4.3 微米,较弱谱带分别在 2.7 微米和 15 微米水分子 强谱带靠近2.7 微米和 6.3微米4.3微米二氧化碳发射带的辐射强度约为 2.7 微 米水分子发射带强度的 3 倍。

对各种火焰的测量表明，这个比值可以从 2.5至 10, 主要与所用的材料有关从探测角度看，考虑到太阳光线干扰和大气透过， 4.3微米二氧化碳发射带也比 2.7微米水分子发射带更有用 根据普朗克定律 普朗克定律叙述了黑体辐射的光谱分布,表示为:W 2 hc2 15 ech / kT 1通常也可写成：c1-15 ec2/ T 1式中 W : 光谱辐射通量密度，瓦厘米-2微米-1；: 波长,微米；h: 普朗克常数，6.6256 10-34 瓦秒 2；T: 绝对温度，°K;c: 光速，2.997925 1010 厘米秒 -1；c1： 2 n hc2,第一辐射常数，3.7415 104瓦厘米-2；c2： ch/k第二辐射常数，1.43 8 79 1 04 微米K ;k: 玻尔兹曼常数， 1.38054 10-23瓦秒° K;ft u -u o ft各种温度下黑体的光谱辐射通量密度图 1.7中给出温度从 500°K 到 900°K 范围的辐射光谱通量密度曲线这是 一个重要范围，因为它包括了涡轮喷气机尾喷管的温度全光谱的辐射通量密度由下式求出：w = i w^dk九0从图中可看出：与曲线下的面积相对应的总辐射通量密度是随温度增加而迅 速增加的。

光谱通量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动另外，每根 曲线彼此不相交，故温度越高，所有波长上的光谱通量密度也越大在这里我们正是利用了热水器内胆的桶壁是钢制材料，我们根据计算设计的 热水器内胆桶在进入搪瓷烧结炉内胆桶外壁表面快速氧化，使其吸收波长正是在 中波段吸收带而且炉内的空气，根据普朗克定律规律在中波段很强强的吸收带， 从而实现了最佳匹配，提高了热能的转换利用率在这里我们采用高透过率透明石英材料和特殊的加热丝制作工艺，同时我们 在红外加热管的背侧涂有高效节能的反射涂层，特殊的无机物反射层使红外辐射 集中指向被加热对象，使用我们可以用更少的加热能耗获得更高的加热效率又由于红外加热装置处于红外辐射、传导及对流加热的全效状态下工作，所以热能的转换率可以提高到85〜95%,过去的纯电热丝热转换率仅为65〜75%以 下采用红外加热后炉内温度均匀性、升温时间短、温度波动小电加热热水器内胆中搪瓷烧结炉发热装置由金属镍铬合金电阻丝制成由于 它不是红外电磁辐射,在对炉内加热时,主要靠的是热传导,首先加热空气,然 后传导到电加热热水器内胆,降低了热效益而红外辐射电阻炉的红外发热装置，辐射发射率8 =0.94,此种红外加热器 表面积大,增大了辐射率。

试验表明,相同条件下,有红外辐射加热器比一般的 电热丝节电率为6%〜34%2、采用中波红外加热器具有如下特点：⑴升温快，节电升温耗电量是原有加热方式的2/3左右，节电率30%以 上,是目前国内节电率最佳的措施2 ) 经合理计算机选型，采用最佳功率配比方案不仅整机的功率可以降低20%左右，而且空炉升温时间、空炉损耗功率、蓄热量、体积、重量、节电率 等指标都会达到预期的效果3）经中波红外加热器加热的搪瓷烧结处理的工件， 氧化皮少（少于钢材总 重量的3％），瓷釉熔平均匀，表面固化光滑，色泽亮丽3、效益分析：（1）、大连赛德隆电加热热水器内胆中搪瓷烧结炉现有小炉的标称功率 972 千瓦，炉内升温时间为 2 个小时以上，每日电加热热水器内胆中搪瓷烧结工作时 间为8 小时，加热器的工作频率在 90％，其每日电耗如下（估算）：972X2 + 972X8X0.9 = 1944+6998.4 = 8942.4 （ kwh/日）（2）、采用红外加热器改造后，总功率降低 20％，升温时间为原升温时间 的2/3小时，即1. 3小时，加热器的工作频率在70％，其每日电耗如下（估算） ：972X80％X1.3+972X80％X8X0.7=1010.88+4354.56= 5365.44（ kwh/ 日）（ 3 ）、前后日节电量（估算）：8942.4-5365.44 = 3585.96 （kwh/日）按当前电价0. 65元计算，折合人民币每日可以节约（估算） ：3585.96X0.65 （元）=2330.87 （元）按当前电价0. 70元计算，折合人民币每日可以节约（估算） ：3585.96X0.70 （元）=2489.87 （元）（4） 、每年按300个工作日计算（估算） ：2330.87 X 300=699,261（元）（电价按 0.65 元/度）2489.87 X 300=746,961（元）（电价按 0.70 元/度）（ 5 ）投入改造费用的回收期，按红外加热器每个1 0000. 00元计算（估算） ， 小炉共计需要54个（原设计为54个） ，回收期即：电价按0.65元/度计算54X 10000.00三699261 三 12 = 540000三58271.75 = 9.3 （个月）电价按 0.70 元/度计算54X 10000.00F746961F 12 = 540000^62246.75 = 8.7 （个月）（6）今后每年可以节约电费：电价按0. 65元/度计算69. 9万元以上（估算） 。

电价按0. 70元/度计算74. 7万元以上（估算） 大连丹联能源科技有限公司2007/07/19。