一、宏觀面
窯爐是與火打交道的，經(jīng)窯爐產(chǎn)出的產(chǎn)品占據(jù)著日常生活的絕大部分，因而也是現(xiàn)代化社會(huì)的重要組成部分。與火打交道，就涉及到燃燒、涉及到保溫、涉及到排放，所以窯爐行業(yè)一頭連著人們美好的生活，一頭連著溫室氣體與有害氣體的排放，其舉足輕重可見(jiàn)一斑�；谌绱说恼J(rèn)識(shí)，哥本哈根會(huì)議之后，如果在窯爐行業(yè)推行變更，即可帶來(lái)立竿見(jiàn)影的效果。
1、品質(zhì)化追求對(duì)窯爐產(chǎn)品品質(zhì)化的追求，能帶來(lái)雙倍的收效。試想想，放棄此宗旨，會(huì)帶來(lái)何等嚴(yán)重的后果。就拿建筑陶瓷行業(yè)來(lái)說(shuō)，上世紀(jì)末本世紀(jì)初，佛山陶瓷的發(fā)展令人矚目，為佛山人、甚至國(guó)人津津樂(lè)道。但冷靜來(lái)想，佛山的陶瓷消耗了多少化石原料、化工原料與燃料?龐大的陶瓷產(chǎn)品中有多少至今仍保留在我們的家居與公共設(shè)施的裝飾中?也就是說(shuō)，是不是存在著10年或20年的幸福與快樂(lè)換來(lái)未來(lái)子孫百年甚至數(shù)百年的悲慘?從09年開(kāi)始的全國(guó)建筑陶瓷行業(yè)的競(jìng)相擴(kuò)張，定位大大低于佛山的水平。社會(huì)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)是往上走的，如此的局面，在呼喊節(jié)能減排的今天，意味著我們將面臨更大悲哀!工業(yè)化是一個(gè)永動(dòng)機(jī)，不要多久，地球上的陶瓷原料與燃料就可消失殆盡。何況我們已經(jīng)開(kāi)始面臨無(wú)陶瓷原料可挖、可采的境地了。為了我們的后輩，我們不得不嚴(yán)肅地去考慮一些問(wèn)題。
是低品質(zhì)的需求成就了低端窯爐設(shè)備與其他制造設(shè)備的市場(chǎng)?還是反之，是因?yàn)樯a(chǎn)設(shè)施的落后，才培育了低端產(chǎn)品市場(chǎng)?這是一個(gè)說(shuō)不清道不明的課題，但結(jié)果是肯定的，就建筑陶瓷產(chǎn)品而言，低品質(zhì)意味著產(chǎn)品耐用性、持久性差，不久的將來(lái)(也許這個(gè)時(shí)間就是10年左右)，社會(huì)發(fā)展了，現(xiàn)在的農(nóng)村市場(chǎng)和低收入群體，相當(dāng)大一部分將會(huì)翻新，這又將是極大的浪費(fèi)。中國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，同時(shí)又是資源窮國(guó)，在耐用品生產(chǎn)方面必須考慮國(guó)情，制定相應(yīng)國(guó)策，否則經(jīng)濟(jì)的繁榮，社會(huì)的繁榮將不會(huì)長(zhǎng)久。
產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備的品質(zhì)是最大的節(jié)能源泉。好的設(shè)備一定能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品，好的設(shè)備同時(shí)又是更經(jīng)久耐用和節(jié)能的，由此產(chǎn)生的效益是雙倍的。抓產(chǎn)品的品質(zhì)、抓設(shè)備的品質(zhì)，才是節(jié)能減排的綱。我們可以做這樣的論述，低質(zhì)的設(shè)備(通常是低價(jià)的)，先不說(shuō)生產(chǎn)的產(chǎn)品一定低質(zhì)與低價(jià)的，就設(shè)備本身而言，面臨的可能是三年的小修、五年的大修，維修成本不說(shuō)，可能很快被淘汰，而淘汰的設(shè)備需要拆除、回爐，付出相當(dāng)?shù)幕厥粘杀�。在我�?guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，靠低成本投資賺取企業(yè)發(fā)展的第一桶金，然后使企業(yè)逐步規(guī)范、壯大，是可行的而且也應(yīng)是必要的，但具有相當(dāng)資本規(guī)模的今天，仍然讓如此的故事重復(fù)，這不得不說(shuō)是我們的悲哀!如不很好的解決，這必將會(huì)為未來(lái)某個(gè)時(shí)刻民族的災(zāi)難埋下隱患。
就產(chǎn)品的品質(zhì)與生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備的品質(zhì)而言，呼喚的是政府和行業(yè)協(xié)會(huì)的作用。如果再坐視不管，必會(huì)后患無(wú)窮!老百姓不會(huì)有錯(cuò)，但老百姓的生活與生活方式是可以引導(dǎo)的，甚至是可以規(guī)范的。沒(méi)飯吃的時(shí)候、沒(méi)衣穿的時(shí)候經(jīng)歷過(guò)，而且都趟過(guò)來(lái)了，如今好了，更要盤(pán)算了。過(guò)去的日子靠的是政府，現(xiàn)在的日子更應(yīng)該靠政府!政府為當(dāng)代，更應(yīng)為后代。
2、行業(yè)規(guī)范窯爐及其他熱工設(shè)備實(shí)際上是涉及多學(xué)科的行業(yè)，多年來(lái)幾無(wú)規(guī)范可循。窯爐行業(yè)的規(guī)范，可以分為以下幾方面：
首先是從業(yè)人員，窯爐及其他熱工設(shè)備行業(yè)本質(zhì)上是一個(gè)高門(mén)檻行業(yè)，國(guó)家或有關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)當(dāng)對(duì)窯爐的設(shè)計(jì)與主要制造、施工人員加以規(guī)定，限定其資質(zhì)要求。
其次是窯爐及相關(guān)企業(yè)要實(shí)行資質(zhì)制度，對(duì)人員、設(shè)備及企業(yè)運(yùn)作提出要求并進(jìn)行審定。
第三是對(duì)窯爐及相關(guān)熱工設(shè)備產(chǎn)品本身制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。窯爐產(chǎn)品解決的是溫度問(wèn)題，即燒成制度(或壓力制度)或熱處理。針對(duì)不同使用目的、不同使用溫度，對(duì)窯爐進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)窯爐的設(shè)計(jì)、選材、輔助設(shè)備選型、燃燒與控制、制造、安裝與調(diào)試以及設(shè)備的安全性等方面特別是對(duì)耐火材料、燒嘴及其控制系統(tǒng)、窯爐控制系統(tǒng)等進(jìn)行規(guī)定。除此之外，還必須對(duì)窯爐產(chǎn)品本身的性能如燃耗指標(biāo)、電耗指標(biāo)、排放指標(biāo)、操控水平等制定檢測(cè)、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
窯爐是絕大部分工業(yè)和生活產(chǎn)品的來(lái)源，窯爐行業(yè)只有在規(guī)范中才能進(jìn)步，窯爐行業(yè)進(jìn)步了，工業(yè)才能進(jìn)步，社會(huì)才能進(jìn)步!更甚者，我們的減排才成為可能。
3、研發(fā)投入窯爐是多學(xué)科交叉行業(yè)，涉及到材料學(xué)(鋼結(jié)構(gòu)與耐火材料等)、燃燒與控制學(xué)、熱工學(xué)、機(jī)電學(xué)、自動(dòng)化與控制學(xué)等多分支。窯爐行業(yè)同時(shí)又是古老的行業(yè)，具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，古時(shí)的中國(guó)就有龍窯、鈞窯、官窯等，享有盛譽(yù)，但歸根結(jié)底都是土窯，不節(jié)能。窯爐的歷史，就是文明進(jìn)程的歷史，隨著科技的發(fā)展，窯爐行業(yè)也有了飛速的發(fā)展，催生出了現(xiàn)代的物質(zhì)文明。所有高尖端材料如航天航空材料、特種材料(如高溫材料、高強(qiáng)度材料、耐腐蝕材料等)等，無(wú)不是窯爐的杰作。中國(guó)的科技實(shí)力落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，其中重要的一方面，就是窯爐行業(yè)的落后。窯爐行業(yè)的發(fā)展是與前述的各學(xué)科的發(fā)展息息相關(guān)的，或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，把各學(xué)科的最新發(fā)展技術(shù)應(yīng)用到窯爐行業(yè)，促進(jìn)了窯爐行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，進(jìn)而夯實(shí)了現(xiàn)代的物質(zhì)文明。在我國(guó)，由于經(jīng)濟(jì)優(yōu)先的原則，窯爐行業(yè)規(guī)范的缺失，導(dǎo)致窯爐產(chǎn)品魚(yú)龍混雜，進(jìn)而使低端燒成產(chǎn)品在市場(chǎng)上大行其道。這是其一，也就是說(shuō)由于新技術(shù)都是意味著成本的增加，導(dǎo)致用戶(hù)不會(huì)主動(dòng)采用新技術(shù);其二，我們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的研發(fā)方面也是落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的。
具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：
①耐火材料耐火材料構(gòu)成了窯爐的主體，直接與高溫接觸，其保溫性、導(dǎo)熱性、高溫荷重、高溫耐壓抗熱沖擊性能等，是十分重要的考核指標(biāo)。耐火材料的選用直接決定了窯爐的使用性能如使用壽命、節(jié)能性等。就國(guó)內(nèi)目前的狀況，在耐火材料方面應(yīng)當(dāng)加大應(yīng)用規(guī)范、檢測(cè)、新技術(shù)應(yīng)用、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面的研發(fā)投入。尤其是在應(yīng)用規(guī)范方面，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)立法，果斷的淘汰和杜絕使用落后的、劣質(zhì)的耐火材料。應(yīng)當(dāng)把耐火材料的使用作為節(jié)能的第一要素來(lái)抓。節(jié)能也意味著減排，所以加大新型耐火材料的研發(fā)投入和應(yīng)用，就是最大的節(jié)能減排。
②燃燒器、燒嘴燒嘴或燃燒器作為熱輸出的主要設(shè)備，燃燒效率、準(zhǔn)確的熱功率輸出、安全性，是其重要的考核指標(biāo)。目前能夠在這三方面達(dá)到高水平的供應(yīng)商幾乎都在國(guó)外，如霍科德(krom鄄schroder)、天時(shí)(eclipse)、北美(na)等�；谶@一事實(shí)，我國(guó)應(yīng)當(dāng)加大在這方面的研發(fā)投入，規(guī)范燒嘴或燃燒器的制造、檢測(cè)和使用，針對(duì)不同種類(lèi)的燃料開(kāi)發(fā)新的、先進(jìn)的燃燒器或燒嘴。甚至通過(guò)立法，限制不規(guī)范的、劣質(zhì)的燒嘴的使用。
如果僅僅在陶瓷墻地磚行業(yè)進(jìn)行一下統(tǒng)計(jì)與對(duì)比，由于采用了劣質(zhì)耐火材料和燒嘴(及其控制系統(tǒng))，我們多消耗的燃料就不計(jì)其數(shù)。加強(qiáng)這方面的立法已經(jīng)到了刻不容緩的地步。
③燃燒控制系統(tǒng)燃燒與控制發(fā)展到今天，首推基于微變量原理的控制理論的應(yīng)用，其中又以脈沖控制系統(tǒng)效果最佳。微變量控制的可行，歸功于符合使用要求的燃燒控制閥組的應(yīng)用。然而在這方面又是西方人的天下。高質(zhì)量的穩(wěn)壓系統(tǒng)、檢漏系統(tǒng)、快速切斷閥、比例閥等無(wú)不是產(chǎn)自于國(guó)外知名廠家。加大符合微變量控制的燃燒控制閥組的研發(fā)投入，有效降低窯爐設(shè)備的成本，也是刻不容緩的大事。
④窯爐控制系統(tǒng)窯爐的控制是一個(gè)綜合工程。窯爐的自動(dòng)控制，有了好的燒嘴或燃燒器，有了好的快速動(dòng)作的控制閥組，以及有了先進(jìn)的檢測(cè)手段，只是邁出了第一步，更重要的是包含軟件開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)。好的、有效的控制系統(tǒng)，必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)做支持。在這方面，我們幾乎是空白。
所謂的燃燒控制，就是解決電信號(hào)與熱輸入、輸出之間的控制關(guān)系。燃燒是放熱的氧化反應(yīng)，不同的燃料，著火點(diǎn)不一樣;耗氧量(空燃比)不一樣;反應(yīng)速率不一樣;熱輸出效率不一樣。比如說(shuō)點(diǎn)火這一塊，從給電信號(hào)到燒嘴點(diǎn)燃的時(shí)長(zhǎng)，再到熱電偶響應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)，依不同的燒嘴、不同的燃料等而變化。這是一塊，其他如管道(燃?xì)�、空氣、熱�?輸送方面的流量檢測(cè)與計(jì)算、壓差(或壓損)的檢測(cè)與計(jì)算、脈沖時(shí)長(zhǎng)的確立與設(shè)定以及窯壓、氣氛等諸方面，需要做大量的實(shí)驗(yàn)，提取詳實(shí)的數(shù)據(jù)。所有這些必須有專(zhuān)門(mén)的研究機(jī)構(gòu)，從事燃燒與控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)性工作。
⑤余熱利用與廢氣處理窯爐產(chǎn)品在追求短期經(jīng)濟(jì)效益的年代，到制品的燒成就可截止。然而在需要節(jié)能減排的當(dāng)今，只能解決燒成問(wèn)題的窯爐充其量只是半成品。好的窯爐還必須很好地解決余熱的利用與廢氣的排放問(wèn)題。以往，只關(guān)注制品的短期價(jià)值，甚至不顧制品的品質(zhì)，一味的追求低成本，所以余熱可以不去利用，廢氣可以任意排放。然而在對(duì)人類(lèi)未來(lái)高度關(guān)注的今天，意識(shí)到在我們的制品價(jià)格中，必須包含資源稅、碳稅以及排污費(fèi)等保護(hù)人類(lèi)與地球的因素，所以余熱必須加以有效利用，碳、硫等物質(zhì)的排放必須最大限度減少。
但余熱的利用與廢氣的減排是需要技術(shù)和成本的，這是以往對(duì)此忽視的根本原因。因此有必要加大研發(fā)投入，針對(duì)不同的窯爐產(chǎn)品、不同的工況，對(duì)窯爐的余熱和廢氣研制出相應(yīng)的處理設(shè)施，加大新技術(shù)設(shè)備如高效熱交換器、高效蓄熱裝置(特別是多孔陶瓷蓄熱裝置)的研發(fā)力度。
二、窯爐的設(shè)計(jì)與制造
一是精工的制作;一是最新技術(shù)的應(yīng)用。智能化的窯爐及相關(guān)產(chǎn)品，是我們的追求。最新的燃燒理論與燃燒設(shè)備(系統(tǒng))，最新的控制技術(shù)都在我們的產(chǎn)品中得以應(yīng)用。
對(duì)于適應(yīng)于連續(xù)式生產(chǎn)的輥道窯與隧道窯采取如下措施確保窯爐的品質(zhì)從而提升窯爐的節(jié)能性：
1、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。對(duì)不同用戶(hù)的不同產(chǎn)品、不同產(chǎn)量、不同溫度曲線(xiàn)作針對(duì)性設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足產(chǎn)品燒成的情況下，盡可能節(jié)約空間，盡可能適應(yīng)于多產(chǎn)品、多制度的燒成。在設(shè)計(jì)中貫徹以下基本技術(shù)：
①熱平衡分叉圖。根據(jù)分叉圖，在著手窯爐的設(shè)計(jì)之前作一基本的熱工計(jì)算。分叉圖為設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)指明了基本的設(shè)計(jì)方向。比如說(shuō)對(duì)窯體的處理，對(duì)煙氣的處理，從分叉圖可以看出孰輕孰重。不同的爐型，熱平衡分叉圖大同小異。
②采用優(yōu)質(zhì)材料,包括鋼材與耐火材料。鋼材與耐火材料是窯爐的基本主體，直接關(guān)系到窯爐的耐用性和節(jié)能指標(biāo)。窯爐是與火，與高溫打交道的產(chǎn)品，工作環(huán)境惡劣。窯爐結(jié)構(gòu)的稍有不慎，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果，所以窯爐的主體選材必須慎之又慎。
鋼結(jié)構(gòu)必須選用正規(guī)廠家的優(yōu)質(zhì)鋼材，焊接牢固、打磨、除銹除污、噴防銹漆(最好選用富鋅漆)與金屬面漆。經(jīng)如此處理與制作的鋼結(jié)構(gòu)才會(huì)長(zhǎng)期不生銹，經(jīng)久耐用。
耐火材料依溫度要求選用導(dǎo)熱系數(shù)、比重(熱比容)、高溫物理性能均較佳的材料，同時(shí)特別注重材料品質(zhì)的一致性，確保窯爐使用時(shí)至高的保溫□熱性和至低的窯體蓄熱，以及窯爐至長(zhǎng)的使用壽命。
③選用合適的燒嘴。不同的燃料，選用不同的、優(yōu)質(zhì)的燒嘴及sic火焰管。燒嘴在使用之前必須經(jīng)測(cè)試，掌握其準(zhǔn)確的熱輸出數(shù)據(jù)，把批量燒嘴的一致性作為檢測(cè)的重點(diǎn)。
④選用優(yōu)質(zhì)的火焰探測(cè)電極、點(diǎn)火電極與點(diǎn)火控制箱以及符合變量控制要求的高質(zhì)量燃燒控制閥組。
2、除了上述常規(guī)的技術(shù)外，本公司還有如下針對(duì)輥道窯和隧道窯的獨(dú)特技術(shù)：
①余熱利用壓力平衡系統(tǒng)。在管徑一定的條件下，流量取決于管道壓力。依此原理本公司開(kāi)發(fā)出的余熱利用系統(tǒng)，可以將余熱做不同用途而不致絲毫影響窯爐的正常工作。
余熱不單可用作預(yù)熱助燃空氣，其實(shí)在本系統(tǒng)中余熱還可以依用途作為干燥、窯前攪拌、成型車(chē)間溫度調(diào)節(jié)、燒熱水等等用途。
②脈沖控制系統(tǒng)脈沖控制實(shí)際上是最接近于微變量控制理論的燃燒系統(tǒng)。溫度曲線(xiàn)上的每一上升或保溫實(shí)際上是由無(wú)數(shù)的微變量δ熱輸入組成，而脈沖控制的特點(diǎn)就是需要熱輸入時(shí)是大火，不需要時(shí)燒嘴完全關(guān)閉，正是做到了一個(gè)細(xì)小的變量，確保了溫度曲線(xiàn)的連續(xù)、平滑。除此之外，由于脈沖是在大火與零之間變化，加上脈沖系統(tǒng)的隨機(jī)均衡性，整個(gè)窯爐內(nèi)部的高溫氣體因攪拌而相當(dāng)均化。所以脈沖系統(tǒng)對(duì)于寬體窯，或者需要極小溫差的制品燒成，有明顯的優(yōu)勢(shì)。
脈沖系統(tǒng)的成功推出，基于兩個(gè)關(guān)鍵的基本技術(shù)的應(yīng)用。其一是穩(wěn)壓系統(tǒng)，在管徑恒定情況下，燒嘴要實(shí)現(xiàn)恒定的微變量熱輸出，管道壓力的穩(wěn)定至關(guān)重要。
其二是比例燃燒控制閥組，所有的閥組，必須符合快開(kāi)快閉的動(dòng)作要求，同時(shí)還須經(jīng)久耐用、安全準(zhǔn)確。
③窯爐控制plc+hmi+scada系統(tǒng)有了高質(zhì)量的、熱輸出恒定準(zhǔn)確的燃燒與控制系統(tǒng)，使得plc在窯爐操控上的實(shí)際應(yīng)用成為可能。而plc的應(yīng)用，輔以詳實(shí)的燃燒數(shù)據(jù)如燒嘴功率、燃料空燃比、溫度曲線(xiàn)特性、管道壓降等，使窯爐的全智能控制得以有效地實(shí)現(xiàn)。值得一提的是采用溫度(或壓力)模塊，由于運(yùn)用了pid回路的比例、積分、微分技術(shù)，而這些參數(shù)又可根據(jù)不同使用環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，使得其應(yīng)用相對(duì)于普通溫控表更有效。hmi即觸摸屏，為窯爐操作的人機(jī)界面。本公司推出的窯爐操作scada系統(tǒng)是基于ifax4.0以上中文無(wú)限點(diǎn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)版開(kāi)發(fā)而成，其功能十分強(qiáng)大。
采用先進(jìn)的plc(allen-bradley、siemens，omron等)與功能強(qiáng)大的ifix組態(tài)相結(jié)合的控制方式，具有以下特點(diǎn)：
a模塊式plc組合，便于維護(hù);
bifix簡(jiǎn)潔控制界面，采用4級(jí)權(quán)限控制，便于管理;
c具有儲(chǔ)存20條配方和10年歷史記錄(溫度、壓力、氣氛與報(bào)警)功能;
d車(chē)間與辦公室遠(yuǎn)程通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)視窯爐工作狀態(tài)
④煙氣的減排與利用煙氣帶走的熱占總熱的比重相當(dāng)大，能夠把這部分熱利用起來(lái)，將會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。本公司將采取兩方面的措施對(duì)煙氣進(jìn)行處理：
a開(kāi)發(fā)全封閉半成品全自動(dòng)高效干燥系統(tǒng)，充分利用煙氣熱能。
b將多孔陶瓷用于煙氣的處理。
結(jié)語(yǔ)窯爐節(jié)能減排的首要方向是窯爐的品質(zhì)，國(guó)家應(yīng)當(dāng)出臺(tái)相應(yīng)的措施，限制落后的、劣質(zhì)的材料在窯爐產(chǎn)品上使用，因?yàn)榱淤|(zhì)的材料除了導(dǎo)致高的維修率，還導(dǎo)致了高淘汰率，運(yùn)行成本和折舊成本相當(dāng)大。在英國(guó)考察時(shí)，曾見(jiàn)有使用超過(guò)30年的窯爐，對(duì)我是相當(dāng)大的震撼，所以提出了窯爐品質(zhì)論的觀點(diǎn)，希望能引起廣大同仁和用戶(hù)的共鳴。在品質(zhì)的基礎(chǔ)上，窯爐的節(jié)能方向在于新技術(shù)在窯爐工程上的成功應(yīng)用，因?yàn)槿魏涡碌募夹g(shù)，一定能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
