熊 亮 荊海山 吳俊良

（廣東摩德娜科技股份有限公司 廣東 佛山 528222）

前言

近年來，陶瓷磚的產(chǎn)量越來越大，拋光地磚的單條生產(chǎn)線產(chǎn)量已突破38000m2／d，磚的燒成燃耗僅為570kcal／kg磚左右（燃料為水煤氣），這在4年前是不可想象的（2009年新增拋光地磚生產(chǎn)線的產(chǎn)量約為15 000m2／d左右，燒成燃耗超過了700kcal／kg磚）。拋光地磚在產(chǎn)量、單位燃耗等方面取得巨大的突破，除了工藝配方改進的因素外，關(guān)鍵是節(jié)能寬體輥道窯和高效五層自循環(huán)干燥器技術(shù)的成熟。從2012年開始，這兩款新裝備已經(jīng)成為了行業(yè)熱門裝備和陶瓷企業(yè)新增生產(chǎn)線的首選，推動了陶瓷磚行業(yè)的健康發(fā)展。

在2010年及以前，拋光地磚寬體窯基本處于探索、研究、試用階段；2011年，有部分陶瓷企業(yè)選擇了寬體窯和多層干燥器，部分陶瓷企業(yè)開始關(guān)注；2012年，這兩項裝備逐步獲得了陶瓷行業(yè)的認(rèn)可；2013年，寬體窯及多層干燥器在國內(nèi)陶瓷磚行業(yè)的銷售達到了巔峰。從廣東摩德娜科技股份有限公司（以下簡稱摩德娜公司）的業(yè)績也可以看到這一發(fā)展趨勢：2010年，寬體窯及配套裝備的銷售額占摩德娜公司銷售額的15.7%，2011年為16.2%，2012年達到了35.8%，2013年超過了70%。寬體窯和多層干燥器獲得了眾多陶瓷企業(yè)的青睞，其原因筆者分析如下：

1 技術(shù)特點

現(xiàn)以摩德娜公司高效五層自循環(huán)干燥器和節(jié)能寬體窯為例進行介紹。

1.1 多層干燥器

1.1.1 基本概念

通道超過2層的干燥器稱之為多層干燥器，拋光地磚產(chǎn)量超過20000m2／d的干燥器通常采用五層自循環(huán)干燥器，如圖1所示。

圖1 五層輥道式干燥器一側(cè)

1.1.2 技術(shù)特點

1.1.2.1 節(jié)能顯著

當(dāng)單、雙層干燥器和五層自循環(huán)干燥器都不利用冷卻余熱及煙氣余熱時，五層自循環(huán)干燥器燃耗僅為1250～1600kcal／kg水，而國內(nèi)常規(guī)干燥器（一層或雙層）的燃耗為2500～3000kcal／kg水，兩者相比較，五層自循環(huán)干燥器干燥坯體的單位燃耗低50%左右，其主要原因是：自循環(huán)結(jié)構(gòu)提高了熱利用率、干燥速度快、排濕量少且排出溫度低、框體散熱面積小等。如果將窯爐煙氣和冷卻余熱全部利用，該干燥器幾乎可以不使用燃料。

1.1.2.2 干燥效率高

在干燥800mm×800mm拋光地磚時，五層自循環(huán)干燥器的干燥周期可控制在30～40min，而國內(nèi)常規(guī)干燥器的干燥周期一般為50～60min，因此五層自循環(huán)干燥器的干燥效率可提高40%以上。

1.1.2.3 干燥缺陷少

與雙層干燥器相比，五層自循環(huán)干燥器內(nèi)的磚坯運行速度較慢（五層循環(huán)干燥器磚坯的線速度為雙層干燥器的2／5），受熱均勻且受熱時間長，幾乎沒有機械破損和開裂缺陷。當(dāng)干燥800mm×800mm拋光地磚時，使用五層自循環(huán)干燥器的合格率可達99.5%以上，而采用國內(nèi)常規(guī)干燥器合格率一般在99%以下。

1.1.2.4 參數(shù)變化快

根據(jù)坯體特點，該干燥器的每個標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)段在長度為2.8～4.9m處設(shè)置一個燃燒機和循環(huán)風(fēng)機，整個干燥器設(shè)置1套或2套獨立的排濕系統(tǒng)，不僅每節(jié)的溫度可以自動調(diào)節(jié)，且每節(jié)熱風(fēng)的濕度也可以通過排濕量靈活調(diào)節(jié)。該干燥器的參數(shù)變化后能夠快速穩(wěn)定，對于頻繁轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的陶瓷企業(yè)具有明顯的優(yōu)勢。

1.1.2.5 生產(chǎn)穩(wěn)定性好

該干燥器設(shè)有燃燒機和循環(huán)風(fēng)機獨立控制的供熱系統(tǒng)以及獨立的排濕系統(tǒng)，只使用部分冷卻余熱，窯爐與干燥器之間相互干擾少，生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性較好。

1.1.2.6 占地面積小

該干燥器占地面積小，長度只有雙層干燥器的40%。除此之外，該干燥器將風(fēng)管設(shè)計在內(nèi)部兩側(cè)，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。

1.1.2.7 工作環(huán)境好，設(shè)備壽命長

五層自循環(huán)干燥器主要利用窯爐冷卻余熱（少部分使用煙氣），以濕熱氣體循環(huán)為主，因此干燥器內(nèi)的坯體不需要大正壓（一般為5Pa左右）、高溫度（一般在150℃左右）干燥，熱氣逸出量也較少。

而雙層干燥器一般在前段利用窯爐煙氣（含有一定濕度可達到高溫高濕，可以減少裂磚），后段利用冷卻余熱，依靠高正壓（20Pa以上）來縮小溫差，以高溫（最高達250℃）熱氣“慢燜干”（不循環(huán)）。其結(jié)果導(dǎo)致整個車間充滿刺鼻的煙氣，干燥器周圍的環(huán)境溫度較高，煙氣中的硫從干燥器泄漏出后不僅會迅速腐蝕金屬框架，還會腐蝕房屋的框架鋼材，致使工作環(huán)境比較惡劣。

1.2 節(jié)能寬體窯

1.2.1 基本概念

所謂寬體窯是相對概念，對于拋光地磚而言，是指通道的橫截面內(nèi)寬（高溫區(qū)兩側(cè)內(nèi)壁之間的距離）超過3m的窯爐，如圖2所示。

圖2 寬體窯出磚（每排3片800mm×800mm磚）

1.2.2 技術(shù)特點

1.2.2.1 產(chǎn)量高

與普通2.5m內(nèi)寬的窯爐（目前使用的主流拋光地磚舊生產(chǎn)線）相比較，內(nèi)寬超過3m的窯爐，每排可以進4片600mm×600mm磚（內(nèi)寬為2.5m的窯爐每排進3片），或者每排進3片800mm×800mm磚（內(nèi)寬為2.5m的窯爐每排進2片），在窯長和燒成周期相同的情況下，600mm磚的產(chǎn)量可以增加33.3%，800mm磚的產(chǎn)量可以增加50%，極大地提高了產(chǎn)能和效率。

1.2.2.2 節(jié)能措施多

將磚坯冷卻帶的大量熱空氣通過助燃風(fēng)機進、出口“接力”加溫，提高助燃風(fēng)溫度至250℃并實現(xiàn)自控，穩(wěn)定可靠；集成保溫新技術(shù)和新材料（如納米保溫絕熱材料）成功將窯墻厚度減薄了20%，外表溫度降低了5%；綜合燃耗可節(jié)省10%以上。

1.2.2.3 溫差小

設(shè)計出等溫高速燒嘴和縱橫交錯的多孔噴火分流器結(jié)構(gòu)改變了火焰流向，縮小了燒成截面的溫差；并研發(fā)出自由移動的“急冷彎管”調(diào)節(jié)急冷區(qū)截面溫差技術(shù)，這些技術(shù)將窯內(nèi)的截面溫差控制在5℃以內(nèi)，解決了產(chǎn)品色差和變形等問題。

1.2.2.4 傳動好

除采用高強度高溫輥棒外，還利用“弧形”輥棒糾正磚坯走向，解決了因窯爐長和寬度加大后產(chǎn)生的磚坯擠壓和變形問題。

2 多層自循環(huán)干燥器與寬體窯連線搭配的運行情況

摩德娜公司以五層自循環(huán)干燥器和寬體窯連線搭配使用已有多年，綜合技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，尤其在拋光磚和全拋釉燒成方面，有很多的成功案例。多層干燥器與寬體窯連線搭配如圖3所示。

圖3 多層干燥器與寬體窯連線搭配

五層自循環(huán)干燥器與寬體窯連線搭配案例如下：

2.1 基本參數(shù)

五層自循環(huán)干燥器長50.4m，內(nèi)寬3.2m，2臺并排布置；窯爐長399m，內(nèi)寬3.15m。

2.2 運行參數(shù)

2.2.1 五層自循環(huán)干燥器

干燥周期為38min，干燥產(chǎn)品39000m2／d。

2.2.2 寬體窯

燒成周期為32.64min，干燥產(chǎn)品38500m2／d。

2.2.3 合格率

使用五層自循環(huán)干燥器的產(chǎn)品合格率為99.5%。

2.2.4 干燥器和窯爐綜合能耗

1）燃耗：燃料為水煤氣時，以800mm×800mm磚進行測算，煤耗為3.3kg煤／m2磚，每公斤煤氣化后約為3Nm3水煤氣，熱值為1450kcal／Nm3，磚燒后單重約為25kg／m2，單位綜合耗熱約為574.2kcal／kg磚（或82kgce／t磚）。

2）電耗：干燥電耗約為0.0035kW·h／kg磚，燒成電耗約為0.01kW·h／kg磚，綜合電耗為0.0135 kW·h／kg磚。

3 多層自循環(huán)干燥器與寬體窯連線搭配方案的顯著優(yōu)勢

為了降低生產(chǎn)和管理成本，各陶瓷磚企業(yè)在新增生產(chǎn)線時首先考慮的是單線產(chǎn)量因素。如拋光地磚，要求超過30000m2／d或產(chǎn)量更高（一些舊生產(chǎn)線產(chǎn)量僅為10000m2／d左右）。此時，多層干燥器和寬體窯以其產(chǎn)量大、效率高、布置緊湊等特點成為最佳組合，其主要優(yōu)勢如下：

3.1 產(chǎn)量高

寬體窯與普通2.5m內(nèi)寬的窯爐相比，800mm磚產(chǎn)量可增加1.5倍。而干燥器的層數(shù)越多，產(chǎn)量也越大。如五層自循環(huán)干燥器，在同樣內(nèi)寬、占地面積接近、相同干燥周期的條件下，比雙層干燥器（目前使用的主流拋光地磚舊生產(chǎn)線）的產(chǎn)量高2.5倍。

3.2 占地面積小

由于廠房結(jié)構(gòu)、工藝路線不同，單條瓷磚生產(chǎn)線所有設(shè)備的占地面積和所用廠房也不相同。為了直觀，下面僅以窯爐和干燥器自身占地面積進行比較（輸送線及其功能設(shè)備除外）。

3.2.1 多層自循環(huán)干燥器與寬體窯搭配方案

以摩德娜公司設(shè)計、制造的日產(chǎn)800mm×800 mm拋光地磚38000m2的單線裝備為例：使用2臺五層自循環(huán)干燥器，單臺長度為50.4m，內(nèi)寬為3.2m，框架和風(fēng)管（布置于框架內(nèi)兩側(cè)）占地寬度（含電機）為4.5m，2臺占地面積總計為453.6m2。

所使用窯爐為單層，長度為399m，內(nèi)寬為3.15 m，框架和兩側(cè)風(fēng)管的占地寬度為6.01m，占地面積約為2398m2。

3.2.2 雙層干燥器與內(nèi)寬2.5m窯爐搭配方案

假設(shè)單線日產(chǎn)量達到38000m2，在相同干燥周期的條件下，若窯爐內(nèi)寬為3.2m，雙層干燥器長度將達到252m，框架和風(fēng)管（布置于框架外兩邊）占地寬度為4.8m；占地面積約為1209.6m2。

假設(shè)窯爐為單層，窯內(nèi)寬度為2.5m，在相同燒成周期的條件下，要達到日產(chǎn)38000m2，那么窯爐長將達到598.5m（由于磚坯線速度將超過10m／min，因此目前難以達到這樣的長度），框架和風(fēng)管占地寬度為5.36m（假設(shè)窯墻保溫層厚度相同），占地面積約為3 208m2。

3.2.3 兩種干燥器和窯爐搭配方案占地面積比較（見表1）

表1 兩種干燥器和窯爐搭配方案占地面積比較

從表1可以看出，多層干燥器與寬體窯搭配方案比雙層干燥器與窯內(nèi)寬度為2.5m窯搭配方案占地面積節(jié)省35.45%，如果加上輸送線等設(shè)備，節(jié)省面積將會更多。

除此之外，要達到高產(chǎn)量，雙層干燥器和窯內(nèi)寬度為2.5m窯爐長度都會很長，在相同干燥、燒成周期的條件下，磚坯運行線速度太快，不確定因素就會增加。如果采用兩條生產(chǎn)線，占地面積更大，投資和管理成本將會大幅增加。這在土地日益緊張且價格較高的地域，該方案的優(yōu)勢比較明顯。

3.3 節(jié)約能耗

目前，摩德娜公司生產(chǎn)的五層自循環(huán)干燥器以自循環(huán)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，排放溫度低，熱量散失少，加上每層空間小，熱氣與產(chǎn)品接觸充分、均勻，熱散失也少，因此節(jié)能效果顯著。

而在相同產(chǎn)量的情況下，生產(chǎn)尺寸為800mm×800mm磚時，窯內(nèi)寬度為2.5m窯比寬體窯的長度要長50%，給傳動走磚帶來了較大難度。由于窯爐過長，高溫帶正壓大，熱損失嚴(yán)重，燃耗增加；而排煙區(qū)負(fù)壓較大，漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致溫差增大。為了平衡窯壓，需選擇較高壓力的排煙風(fēng)機，因此耗電量增加（見表2）。

從表2可以看出，多層干燥器與寬體窯搭配方案比雙層干燥器與窯內(nèi)寬度為2.5m窯搭配方案節(jié)能效果好。

表2 兩種方案能耗數(shù)據(jù)對比表

3.4 產(chǎn)品破損少

磚坯在運行中會出現(xiàn)一定比例的破損，尤其是在干燥過程中更為明顯。從上述計算可以看出，當(dāng)單線拋光地磚的日產(chǎn)量達到38000m2時，2臺五層自循環(huán)干燥器的長度都為50.4m，而雙層干燥器長度為252 m。在相同條件下，五層自循環(huán)干燥器內(nèi)的磚坯線速度僅為雙層的20%。即使采用1臺五層自循環(huán)干燥器，其磚坯線速度也只有雙層的40%。運行速度慢，意味著磚坯之間撞擊力（磚坯與磚坯、磚坯與輥棒摩擦）減小，產(chǎn)品破損率降低。

3.5 操作人員勞動強度降低

在日常生產(chǎn)中，為了維護設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，操作人員必須24h圍繞干燥器和窯爐不間斷巡視。按上述計算數(shù)據(jù)，在相同樣產(chǎn)量情況下，窯內(nèi)寬度為2.5m窯寬體窯比長1.5倍，雙層干燥器比五層自循環(huán)干燥器長2.5倍。采用此搭配降低了操作人員的勞動強度。

4 結(jié)語

多層干燥器與寬體窯搭配方案比雙層干燥器與窯內(nèi)寬度為2.5m窯搭配方案的綜合優(yōu)勢十分明顯，尤其是五層自循環(huán)干燥器搭配寬體窯。我們希望陶瓷企業(yè)多做比較，上新生產(chǎn)線時擇優(yōu)選擇干燥器和窯爐搭配方式；在條件允許時，及時淘汰現(xiàn)有產(chǎn)量低、能耗高、占地面積大、合格率低的舊產(chǎn)線上的干燥器和窯爐，加速陶瓷企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。