隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國力的提高以及對(duì)環(huán)保問題的重視，尤其是對(duì)日益嚴(yán)重的工業(yè)化污染的擔(dān)憂，使得天然氣的利用成為必然。
目前，全國各地政府部門開始采取行動(dòng)限制煤炭的使用，鼓勵(lì)工業(yè)、企業(yè)、居民使用天然氣。而且，近年來隨著天然氣輸送管道的大力投資發(fā)展，天然氣的利用已具備了必要條件。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的氣體燃料已經(jīng)被廣泛使用，采用天然氣取代煤炭作為燃料可以大大減輕對(duì)環(huán)境的污染。
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為了積極響應(yīng)政府部門“煤改氣”的號(hào)召，解決用能陶瓷企業(yè)“煤改氣”后的燃料成本問題，需要研究提高建筑陶瓷墻地磚生產(chǎn)企業(yè)的用能系統(tǒng)和設(shè)備的能源利用效率，對(duì)用能系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改革。以下僅就陶瓷企業(yè)窯爐燒成工序使用燃料“煤改氣”后作節(jié)能及成本費(fèi)用分析。
窯爐燒成工序“煤改氣”
節(jié)能及成本費(fèi)用分析
（1）減少煤制氣過程熱量損失
陶瓷企業(yè)窯爐目前使用煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的煤制氣。煤氣發(fā)生爐制造煤制氣的工藝過程中存在較大的爐渣、散熱、化學(xué)等熱量損失。我們?cè)?jīng)對(duì)煤氣發(fā)生爐的熱平衡測(cè)定，數(shù)據(jù)如下：
▲煤氣發(fā)生爐熱平衡
煤氣發(fā)生爐熱平衡數(shù)據(jù)表
該煤氣發(fā)生爐使用低位熱值為27416 kJ/kg的原煤2699.9kg/h，產(chǎn)生低位熱值為6281 kJ/Nm3 煤制氣8308.06Nm3/h。
煤氣產(chǎn)率=8308.06/2699.9= 3.08Nm3/kg。
煤氣發(fā)生爐氣化熱效率=煤氣有效化學(xué)熱/燃料燃燒放熱×100
=52186.22/74020.4674020.46=70.49%
熱平衡測(cè)定數(shù)據(jù)顯示，爐體散漏熱、灰渣帶出熱、水蒸氣帶出熱等熱損失占入爐燃煤熱量的近三分之一。即來自于原煤熱量?jī)H有70.49%轉(zhuǎn)化為煤制氣熱量供給窯熱量爐使用，其余在煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)轉(zhuǎn)換過程中損失。陶瓷企業(yè)窯爐燒成工序采取“煤改氣”后，可以減少煤制氣過程和窯爐燒成過程的熱量損失。
（2）減少窯爐燒成過程排煙熱量損失
窯爐使用煤制氣時(shí)，由于煤制氣的熱值較低，獲得同樣的窯內(nèi)溫度和保證窯內(nèi)橫向溫差一致時(shí)，所使用的窯爐煤制氣燒嘴所配置風(fēng)燃比較大，導(dǎo)致窯爐排煙量增加而增加了熱量損失，因而煤制氣的燃燒效率比使用天然氣的燃燒效率低。
窯爐從原來使用煤制氣改為使用天然氣之后，由于降低窯爐燃燒過程空氣系數(shù)，減少了入窯的助燃風(fēng)量和減少了出窯的排煙量，可以減少排煙熱量損失，按產(chǎn)量為1000㎡/h的窯爐燒成實(shí)際，其窯爐排煙損失熱量計(jì)算為：
a）使用煤制氣燒嘴燃燒時(shí)窯爐內(nèi)空氣系數(shù)
a2=1.85(煙氣含氧量平均值9.5%)，用煤制氣(熱值6281 kJ/Nm3)量為Q=10650 Nm3/h。
理論空氣量：Lo=0.209×6281/1000=1.31Nm3/m3
理論煙氣量：Vo=0.174×6281/1000+1.0=2.09Nm3/m3
實(shí)際煙氣量：VS= Vo +(a2-1) ×Lo =2.09+(1.85-1)×1.31=3.20Nm3/m3
產(chǎn)生煙氣量為：V=Q×VS =10650×3.20=34080 Nm3/h
按窯爐排煙平均溫度250℃，煙氣比熱1.31kJ/Nm3計(jì)，所排煙損失熱量為：G2=34080×1.31×250=11161200 kJ/h。
b）使用天然氣燒嘴窯爐內(nèi)空氣系數(shù)
a1=1.50(煙氣中含氧量平均值6.8%)，用天然氣(熱值35334 kJ/Nm3)量為Q=1850 Nm3/h。
理論空氣量：Lo=0.265×35334/1000+0.05=9.41Nm3/m3
理論煙氣量：Vo=0.265×35334/1000+0.05=9.41Nm3/m3
實(shí)際煙氣量：VS= Vo +( a1-1) ×Lo =9.41+(1.50-1)×9.41=14.12Nm3/m3
產(chǎn)生煙氣量為：V=Q×VS =1850×14.12=26122 Nm3/h
按窯爐排煙平均溫度250℃，煙氣比熱1.31kJ/Nm3計(jì)，所排煙損失熱量為：G1=26122×1.31×250=8554955kJ/h。
窯爐從原來使用煤制氣改為使用天然氣之后可以大大減少了排出窯外的排煙熱量損失：G2 -G1=11161200-8554955=2606245kJ/h，減少23.35%。由于減少排煙損失熱量，從而減少燃燒燃料量。
（3）窯爐燒成工序“煤改氣”節(jié)能量計(jì)算
若按一條日產(chǎn)地磚24000㎡ 的窯爐，每小時(shí)使用煤制氣量為10650m3/h，生產(chǎn)每m2產(chǎn)品的煤氣單耗為10.65m3/㎡產(chǎn)品，實(shí)際上由上述煤氣站生產(chǎn)熱值為6281kJ/Nm3 的煤制氣，其煤氣產(chǎn)率為3.08m3/kg時(shí)，由于存在煤氣發(fā)生爐制造煤制氣的工藝過程中各項(xiàng)損失，需要使用熱值為27416kJ/kg的原煤量為3.46kg/㎡產(chǎn)品。使用原煤折算標(biāo)準(zhǔn)煤3.24kgce/㎡。
如果該窯爐使用天然氣時(shí)，若按窯爐使用熱值為35335kJ/m3，每小時(shí)使用天然氣量為1850m3/h，天然氣單耗為1.75Nm3/㎡，使用天然氣折標(biāo)準(zhǔn)煤2.11kgce/㎡。對(duì)比原使用的煤制氣，由于無煤氣發(fā)生爐制造煤制氣的工藝過程中存在較大的各項(xiàng)能量損失。而且改為使用天然氣之后，由于降低窯爐燃燒過程空氣系數(shù)，減少了入窯的助燃風(fēng)量和減少了出窯的排煙量，減少了排煙熱量損失而降低了窯爐實(shí)際運(yùn)行能耗。
對(duì)比節(jié)能率為：（3.24-2.11）/3.24×100%=34.88%。
（4）減少“煤改氣”工藝過程費(fèi)用計(jì)算
由于取消了煤氣發(fā)生爐制造煤制氣的工藝過程，節(jié)省了煤氣站設(shè)備運(yùn)行的水電能消耗、操作人員工資、設(shè)備折舊維護(hù)等費(fèi)用。據(jù)某企業(yè)煤氣站實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其生產(chǎn)每m3煤制氣費(fèi)用為：
煤氣站生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用
據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，上述該窯爐 “煤改氣”后，每日減少煤氣站生產(chǎn)工藝過程費(fèi)用為：24000×10.65×0.045=11502元。
（5）“煤改氣”前、后窯爐燃燒綜合費(fèi)用
窯爐“煤改氣”后費(fèi)用對(duì)比：窯爐產(chǎn)量24000㎡/日的窯爐，使用煤制氣時(shí)燃料費(fèi)用加工藝過程費(fèi)用為82916元/日，使用天然氣時(shí)燃料費(fèi)用為117600元/日。使用天然氣的費(fèi)用比使用煤制氣的費(fèi)用僅增加41.83%。
窯爐使用煤改氣前后費(fèi)用對(duì)比
結(jié) 語
通過上述計(jì)算分析，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)窯爐在使用燃料上的“煤改氣”，可以通過對(duì)用能工藝和設(shè)備改革，可以達(dá)到較大的節(jié)能效果和降低燃料成本。此外，“煤改氣”后由于不使用燃煤，消除了煙氣中SO2排放和燃燒過程粉塵排放，減輕了企業(yè)環(huán)保設(shè)備的負(fù)擔(dān)。也減少了生產(chǎn)管理費(fèi)用。而且廠區(qū)內(nèi)取消了燃煤堆放倉儲(chǔ)、煤氣站、煤渣堆放場(chǎng)地，大大減少了陶瓷企業(yè)的用地面積。
隨著國家“煤改氣”能源策略的推行，各地政府部門開始采取行動(dòng)限制煤的使用，鼓勵(lì)企業(yè)使用天然氣。在使用天然氣優(yōu)質(zhì)能源時(shí)，需要努力尋求更優(yōu)化的能源轉(zhuǎn)換方式和更高的轉(zhuǎn)換效率。建議企業(yè)積極推廣高能效設(shè)備的應(yīng)用，將更深入提高企業(yè)能源利用效率和降低企業(yè)用能成本，也為減少生產(chǎn)過程污染物排放做出貢獻(xiàn)。
