基于隧道窑窑体散热分析提出窑炉节能改造措施.pdf

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1、２０１４年第２４期（总第１５３期）江西建材应用研究基于隧道窑窑体散热分析提出窑炉节能改造措施■韩文祥，奉杰，朱群敏■江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西南昌３３０００１摘要：本文通过对四家企业的隧道窑进行热平衡测试，重点分析了窑体散热损ｔｂｉ１、ｔｂｉ２……ｔｂｉｎ———分别为第ｉ次测得的各个测点的窑体表面温失，得出影响窑体散热损失的主要影响因素：掺煤量、窑的小时产量、窑度，Ｋ；体保温及窑体厚度，并提出了相应具体解决措施，可以提高窑炉热效率。ｔｋｉ１、ｔｋｉ２……ｔｋｉｎ———分别为第ｉ次测得的与各个测点相对应的空关键词：隧道窑窑体散热窑

2、炉热效率节能改造间温度，Ｋ；２Ｆｂ１、Ｆｂ２……Ｆｂｎ———分别为各个测点所在矩形的面积，ｍ；１引言Ｑｂｓ———相应于单位质量（吨）产品的窑体表面散热量，ｋＪ；随着改革开放３０多年的发展，中国砖瓦工业也发生了巨大变化，ｎ———测定次数；原材料丰富多样化、产品节能化、设备自动生产化、窑结构改造提升化、Ａ———以单位质量产品为计量单位的窑的小时产量。规模产量上升化。但随着我国节能减排任务的加重，砖瓦行业也积极３数据分析响应贯彻落实国家墙材革新与建筑节能的各项方针政策，将砖瓦工业对测得数据按照公式（１）、（２）、（３）进行计算，计算结果如图２、图

3、［１］节能减排列入议事日程。梁嘉琪在当前我国烧结砖隧道窑发展中３所示。的问题与探讨中指出当前我国砖瓦行业隧道窑的发展问题主要是缺乏对隧道窑基本概念上的系统知识，存在粗制滥造、低水平重复建［２］设现象。张翠清等在工业锅炉及窑炉节能减排技术途径与关键问题分析中指出实现工业窑炉节能的主要途径有运行控制技术、法［３］规政策以及能效监测和管理。２０１３年李江等对湖南科辉墙材砖厂隧道干燥窑热平衡测试进行分析，但文中并未详细分析干燥窑体散热情况，仅提出需增强干燥窑的保温效果。鉴于当前我国砖瓦产品生产热效率低，单位产品综合能耗高，而窑体是砖瓦生产的主要设备

4、之一，因此研究减少窑体散热损失必能促进砖瓦行业节能减排伟业发展。２窑体测试方法与设备对窑体表面散热损失测试的方法主要依据ＪＣ／Ｔ４２８－２００７《砖瓦图２不同窑体表面散热损失占窑总热量损失的百分数工业隧道窑热平衡、热效率测定与计算方［４］法》、ＪＣ／Ｔ４２９－２００７《砖瓦工业隧道窑－干燥室体系热效率、单位热耗、单位煤耗计算［５］方法》以及《砖瓦》杂志社的《烧结砖瓦干［６］燥室窑炉热工设计原理》。首先将窑体外表面划分为若干个矩形面，同一面上个点温度值最大值与最小值之差不大于３℃，每个面的中心作为一个测点，在测定周期内每隔６ｈ测定一次，热平衡

5、计算取各次测定的平均值。窑体表面温度及周围空间温度采用红外测温仪测定，红外测温仪见图１所示，其测温范围图１红外测温仪图为－５０～１０００℃，误差为±１．０℃，空间温度图３单位质量（吨）产品内燃料的燃烧反应热及窑体表面散热量误差±０．５℃。矩形面积采用量程为５ｍ，精度为１ｍｍ的卷尺测量。窑从图２中，可以看出４＃窑的窑体表面（文中窑体包含窑顶外表面、体表面散热损失计算如下：窑墙外表面、窑门外表面、烟道外表面、投煤孔外表面等）散热损失占ｔｂｉ＋２７３ｔｋｉ＋２７３窑总热量损失的百分数最大，依次是１＃、２＃、３＃。由此可知，４＃窑的窑４４２０．４１

6、ε［（１００）－（１００）］体表面散热损失部分具有明显降低空间，其次是１＃、２＃、３＃。减少窑体０．２５ａｂｉ＝ｋ（ｔｂｉ－ｋｋｉ）＋（１）ｔｂｉ－ｔｋｉ表面散热损失，就意味着可以减少内燃料的燃烧反应热，即减少输入热ａｂｉ１（ｔｋｉ１－ｔｋｉ１）·Ｆｂ１＋ａｂｔ２（ｔｂｉ２－ｔｋｉ２）·Ｆｂ２＋……＋ａｂｉｎ（ｔｂｉｎ－ｔｋｉｎ）·Ｆｂｎ量，窑炉热效率也必定会提高。ｑｂｓｉ＝（２）Ｆｂ１＋Ｆｂ２＋……＋Ｆｂｎ从图３中，可以看出窑体表面散热损失趋势与内燃料的燃烧反应Ｆｂｎ热一致，也可以说单位质量（吨）产品掺入内燃料的燃烧反应热越多，Ｑｂｓ＝∑

7、ｑｂｓｉ（３）Ａ·ｎｉ＝１窑体表面散热损失也就越多，但并没有对应的比例关系。因为窑体散２式中ａｂｉ———第ｉ次测得的窑体表面综合传热系数，ｋＪ／（ｍ·ｈ·Ｋ）；热损失Ｑ散ｋ———决定于散热面位置的对流传热系数。侧向散热面取９．２０，λＱ散＝（Ｔｉｎ－Ｔ０）Ｆ（４）水平向上的散热面取１１．７１，水平向下的散热面取６．２７；Ａδｔｂｉ———第ｉ次测得的窑体表面温度，Ｋ；式中Ｑ散———单位质量（吨）产品窑体表面散热损失，Ｗ；ｔｋｉ———第ｉ次测得的与测点相对应的空间温度，Ｋ；Ｔｉｎ———窑体内表面温度，Ｋ；ε———窑体表面发射率，可查《实用供热空

8、调设计设计手册》第二Ｔｏ———窑体外表面温度，Ｋ；版上册３６－３７页；Ａ———以单位质量（吨）产品为计量单位的窑的小时产量；ｑ———第ｉ次测得的全窑表面平均散热流量，ｋＪ／（ｍ２