管火金

(廣東摩德娜科技股份有限公司　廣東 佛山　528222)

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技術(shù)創(chuàng)新助推衛(wèi)生陶瓷行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

管火金

(廣東摩德娜科技股份有限公司廣東 佛山528222)

針對衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)介紹了用于MTX型隧道窯的IBS超級節(jié)能燒嘴和智能化高壓注漿系統(tǒng)。這些創(chuàng)新技術(shù)經(jīng)過實踐應(yīng)用，可有利于促進(jìn)衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

IBS超級節(jié)能燒嘴智能化高壓注漿系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級

前言

根據(jù)中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會對全國規(guī)模以上企業(yè)統(tǒng)計，2014年全國310家規(guī)模以上衛(wèi)生陶瓷企業(yè)營業(yè)收入為572億元，比2013年增長16.53%； 2014年全國衛(wèi)生陶瓷總產(chǎn)量是21 508.6萬件(2.15億件)，相對2013年產(chǎn)量20 621萬件(2.06億件)，增長4.3%。從以上數(shù)據(jù)表明，2014年衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量在增長，而且產(chǎn)量很大。

若每家企業(yè)按照平均一條隧道窯計，310家規(guī)模以上衛(wèi)生陶瓷企業(yè)約有310條隧道窯。如果加上重?zé)?修補(bǔ)返燒)、小產(chǎn)量的梭式窯及還有一些廠家擁有多條隧道窯，因此實際生產(chǎn)線應(yīng)大于這個數(shù)據(jù)。陶瓷經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，需要消耗大量能源?！督ㄖl(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額》GB 21252-2007規(guī)定，衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品燃耗限額先進(jìn)值為550 kgce/t瓷(整個工序)，平均每件成品按照15 kg計算(按輕量化后的數(shù)據(jù)算，一般為15～18 kg/件，下同)，2014年國內(nèi)的衛(wèi)生陶瓷廠至少消耗掉177.45萬t標(biāo)煤。這不僅耗費(fèi)了大量成本，而且其排放廢氣也對環(huán)境造成了污染，因此節(jié)能對于衛(wèi)生陶瓷企業(yè)非常重要。

從生產(chǎn)實際看，絕大部分衛(wèi)生陶瓷企業(yè)仍然采用人工為主的方式或半自動化生產(chǎn)方式，尤其是成形工序，仍采用以人工為主的地攤式注漿生產(chǎn)線、立式注漿生產(chǎn)線居多，效率低，勞動強(qiáng)度大，合格率低。在人工成本不斷上升、熟練工人短缺的時代，企業(yè)急需提高自動化水平，減少人工用量。

筆者針對衛(wèi)生陶瓷企業(yè)存在的上述問題，將重點介紹摩德娜科技與歐洲企業(yè)合作共同研發(fā)的兩種新產(chǎn)品：一種是用于MTX型隧道窯的IBS超級節(jié)能燃燒系統(tǒng)集成技術(shù)；另一種是智能化高壓澆注(成形)系統(tǒng)。其主要目的是降低建筑衛(wèi)生陶瓷的燒成燃耗，提高成形過程的自動化水平，促進(jìn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

1　MTX型節(jié)能隧道窯

1.1應(yīng)用實例

廣東摩德娜科技股份有限公司與巴西ASTC公司聯(lián)合研制的MTX型節(jié)能隧道窯，主要應(yīng)用于衛(wèi)生陶瓷燒成(見圖1)。

圖1　隧道窯入口

公司已先后為客戶提供了MTX型節(jié)能隧道窯，包括土耳其TURKUAZ 公司、巴西LUCARTE公司、巴西FIORI CERAMICA公司(KOHLER科勒集團(tuán))；對印度KOHLER公司原澳大利亞通用公司窯爐進(jìn)行了燃燒系統(tǒng)IBS技術(shù)升級。目前，本公司正為河南一家衛(wèi)生陶瓷企業(yè)建造一條帶IBS超級節(jié)能燃燒技術(shù)的MTX型節(jié)能隧道窯。公司目前已建和在建的隧道窯情況見表1。

由表1可以看出，新建的MTX型節(jié)能隧道窯比TURKUAZ原廠窯爐的單位燃耗節(jié)省35.06%；對印度KOHLER公司窯爐進(jìn)行燃燒系統(tǒng)IBS技術(shù)升級后可節(jié)能24%。

表1　MTX型節(jié)能隧道窯主要參數(shù)及燃耗情況

1.2基本參數(shù)

以土耳其TURKUAZ新建的MTX型節(jié)能隧道窯為例，基本參數(shù)見表2。

表2　土耳其TURKUAZ MTX型節(jié)能隧道窯的基本參數(shù)

1.3關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1IBS超級節(jié)能燒嘴

常規(guī)衛(wèi)生陶瓷隧道窯使用室溫空氣或加熱到一定溫度(100 ℃左右)的空氣助燃；而IBS超級節(jié)能燒嘴是一種利用窯內(nèi)高溫?zé)煔庵嫉奈那鹄镒晕綗?，通過火焰噴出形成的負(fù)壓將窯內(nèi)高溫區(qū)1 200 ℃左右的煙氣吸入，并直接在燃燒室出口與燃?xì)饣旌线M(jìn)行循環(huán)助燃。經(jīng)生產(chǎn)驗證，燃燒效果好，煙氣排放量減少，節(jié)能效果非常明顯。此項技術(shù)已經(jīng)在中國、意大利等全球主要衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)國獲得授權(quán)專利(見圖4)。

圖2　吸入窯內(nèi)高溫?zé)煔饣旌先紵疽鈭D

1.3.2高效脈沖燃燒技術(shù)

該窯高溫區(qū)除了采用文丘里自吸式超級節(jié)能燒嘴外，其他燒嘴采用空/燃比例閥和程序脈沖控制，超溫時為小火，降溫時為大火。該窯共用雙系統(tǒng)，從而在升溫、保溫、減少溫差、節(jié)能方面優(yōu)勢互補(bǔ)，尤其在使用中不浪費(fèi)燃料，因此大大降低了窯爐燃耗。除此之外，所有燒嘴的燃燒時間采用程序控制，不間斷的對窯內(nèi)煙氣進(jìn)行攪拌均化，從而縮小了高溫區(qū)溫差，有利于縮短燒成周期并減少因溫差造成的產(chǎn)品缺陷(如色差、變形)見圖3。

圖3　IBS超級燃燒控制系統(tǒng)

1.3.3優(yōu)化組合的保溫技術(shù)

圖4　輕質(zhì)窯車

窯體通過輕質(zhì)保溫磚、保溫棉和導(dǎo)熱系數(shù)僅有普通保溫材料1/5的納米保溫板{普通棉板導(dǎo)熱系數(shù)約0.152[W/(m·℃)],納米保溫板為0.036[W/(m·℃)]進(jìn)行優(yōu)化組合，將窯爐外表溫度控制在60 ℃以下，減少散熱；窯車四周采用堇青石-莫來石空心邊圍磚，中間填充輕質(zhì)棉毯和保溫散棉，明顯降低窯車進(jìn)出帶走的熱量(見圖4)。

1.4在用窯爐的升級改造技術(shù)

上述技術(shù)除了可以提高新建窯爐的節(jié)能水平外，IBS超級節(jié)能燒嘴及其燃燒集成技術(shù)還可用于現(xiàn)有窯爐的節(jié)能和升級改造。經(jīng)過對印度KOHLER公司原澳大利亞通用公司的窯爐燃燒、助燃系統(tǒng)進(jìn)行改造，單位燃耗降低了24%。

1.5經(jīng)濟(jì)社會效益

以投產(chǎn)的土耳其TURKUAZ隧道窯為例：該窯燒成周期為16 h，使用溫度為1 230 ℃，產(chǎn)品單位燃耗實測為650 kcal/kg瓷，而國內(nèi)同樣條件下的燒成燃耗超過1 000 kcal/kg瓷(高的超過1 200 kcal/kg瓷)，同比節(jié)約能耗超過35%。

1)經(jīng)濟(jì)效益。以現(xiàn)有單臺年產(chǎn)100萬件衛(wèi)生陶瓷的隧道窯為例，產(chǎn)品單重按最小15 kg/件，燒成燃耗按1 000 kcal/kg瓷計算，國內(nèi)一般使用熱值為8 300 kcal/Nm3的天然氣，單價約3.7元/Nm3,該窯每年燃料費(fèi)用為：

年消耗天然氣量：1 000×15/8 300×1 000 000=1 807 228.9(Nm3/年)

每年天然氣費(fèi)用：3.7×1 807 228.9=6 686 746.93(元/年)

如果使用摩德娜MTX型節(jié)能隧道窯，按照土耳其窯爐節(jié)約35%燃耗計算，每年每條窯可節(jié)省234.03萬元的費(fèi)用(見表3)。

2014年衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)的產(chǎn)量為21 508.6萬件，如果能夠逐步達(dá)到50%的升級改造(含新增和現(xiàn)有窯爐的節(jié)能改造)，每年可以為企業(yè)節(jié)約25 168.29萬元的燃料費(fèi)用。

2)減排方面。上述單條年產(chǎn)100萬件衛(wèi)生陶瓷的隧道窯每年可以節(jié)約750 t標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)專家統(tǒng)計:每節(jié)約1°(kW·h)電,就相應(yīng)節(jié)約了0.4 kg標(biāo)準(zhǔn)煤,同時減少污染排放0.272 kg碳粉塵、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物。按照此方法計算，該項目窯爐減少的排放量如表4所示。

表3　摩德娜MTX型節(jié)能隧道窯與現(xiàn)有隧道窯相比節(jié)省費(fèi)用

表41條年產(chǎn)100萬件衛(wèi)生陶瓷的隧道窯使用IBS技術(shù)后的減排量

碳粉塵二氧化碳二氧化硫氮氧化物耗氣折算標(biāo)準(zhǔn)煤減排量(t/年·100萬件)168.3616.918.69.3

注：如果利用該技術(shù)的窯爐越多，節(jié)能減排的幅度就越大。

2　智能化高壓注漿系統(tǒng)

意大利的WHITECH公司是一家專業(yè)研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷智能化高壓澆注、施釉、檢測等集成自動化裝備(生產(chǎn)智能機(jī)器人)的公司，其技術(shù)先進(jìn)且具備一定前瞻性，可以提供衛(wèi)生陶瓷自動化生產(chǎn)解決方案。摩德娜公司希望通過與WHITHCH公司的戰(zhàn)略合作，共同推廣這些設(shè)備，并且逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，以促進(jìn)國內(nèi)衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)模式向更加人性化、高效化、自動化和智能化的方向發(fā)展。

下面主要介紹用于澆注成形工序的COMPAC系統(tǒng)的主要技術(shù)與功能：

2.1桶圈自動粘結(jié)功能

圖5　切割澆注后的坐便器毛邊

COMPAC系統(tǒng)可以自動混料并用粘結(jié)料對坐便器的桶圈進(jìn)行粘結(jié)。這個創(chuàng)新的混料裝置可以在攪拌中加入添加劑，能夠確保粘結(jié)料配方恒定、避免傳統(tǒng)方式另外配膠以及在膠槽中存在不均勻、結(jié)塊、沉淀等問題，減少耗損。通過機(jī)械手操作自動把桶圈粘貼到坐便器主體上，其粘貼縫的直線度好、質(zhì)量高，可以減少后期需要的修坯時間(見圖5、圖6)。

圖6　自動粘結(jié)坐便器桶圈后移開機(jī)械手

圖7　自動生產(chǎn)的連體坐便器

2.2自動換模

COMPAC系統(tǒng)加入簡單的外圍設(shè)備可以到達(dá)自動進(jìn)行換模具的功能，這個機(jī)械手能夠在遵循自動操作順序的壓力注漿機(jī)上完成換模。采用這種方法，一個6件模具的產(chǎn)品換模能夠在1 h內(nèi)完成。這種能處理700 kg質(zhì)量的機(jī)器手既能更換模具的每一個部件，也可以進(jìn)行手動換模。這種系統(tǒng)在現(xiàn)有市場是僅有的能夠在產(chǎn)品產(chǎn)量和自動操作高效性同時兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品。

表5　幾款主要澆注機(jī)器人參數(shù)

2.3應(yīng)用于連體坐便器

COMPAC設(shè)備能夠應(yīng)用于連體坐便器的生產(chǎn)。通過對水箱、坐便器主體和桶圈進(jìn)行整合，只需要對分體式的7件或者8件模的機(jī)械部分做簡單的調(diào)整，就能夠生產(chǎn)一體式產(chǎn)品(配套生產(chǎn))，大大提升了產(chǎn)品靈活性和適應(yīng)性，自助生產(chǎn)的連體坐便器見圖7。

2.4雙體注漿系統(tǒng)

雙體的COMPAC系統(tǒng)能夠最有效地提高產(chǎn)量，同時在兩套模具上做相關(guān)的操作(上粘結(jié)料、貼桶圈、脫模和修坯等)，生產(chǎn)效率得到極大的提高，注漿時間得到極大的縮短(注漿周期根據(jù)原料特性能夠降到分鐘每件)。幾款澆注成形機(jī)器人的參數(shù)見表5。

3　結(jié)語

現(xiàn)今我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量在世界上是最大的，然而在生產(chǎn)過程中的高能耗、低效率、勞動強(qiáng)度大等問題是現(xiàn)有陶瓷企業(yè)存在的通病，我們希望通過上述創(chuàng)新技術(shù)和高度自動、智能化的裝備能夠逐步克服這些不足，創(chuàng)造衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)更美好的明天和未來！

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1002-2872(2016)02-0009-05