搪瓷燒結窯爐是大連賽德隆公司生產電加熱熱水器內膽中搪瓷燒結非常重要的裝置。窯爐的加熱方式優劣直接影響到產品的質量、產量、生產效率和生產成本等諸多方面。
一、現狀
l 窯爐溫度對產品質量的影響
每種搪瓷釉都有其最高燒成溫度和最低燒成溫度，當窯爐溫度超過瓷釉最高燒成溫度時瓷層會「燒老」，顏色不正，甚至瓷面燒脫露底或出現很多毛孔；當窯爐溫度低於瓷釉燒成溫度時瓷層會「燒不熟」、「燒生」，瓷面顏色不正、無光澤、瓷面與底層易分離掉落、密著性不好。
由於製品從冷態進入窯爐加熱公升溫，有乙個熱交換的過程，這一過程需要一定時間。有熱交換帶的窯爐製品就提早受熱，在高溫帶較長的窯爐中製品也較早被加熱，這樣製品能逐步加熱到燒成溫度，瓷釉內外層受熱均勻，瓷釉熔平的時間也較長。這樣得到的製品表面細膩、光潔度高、密著性好。
窯爐內溫度均勻性對產品質量的影響，瓷釉的燒成溫度有乙個幅度，但對爐窯來說各部溫度均勻性要好，現在國內外新一代搪瓷窯的爐內同一截面溫度誤差都能做到±5℃以內。而普通結構的爐其誤差在20℃上下。對薄壁製品來說，由於其在爐內熱交換速度快，製品在不均勻爐溫的影響下會造成瓷釉燒成不均勻，生熟不一，色彩不一等毛病。
2 搪瓷窯爐型別目前搪瓷窯爐基本可分成2種型別：
（1） 箱式爐
製品從乙個門口進出，製品進出是通過人工借助工具來完成。箱式爐爐膛大小是根據產品大小和產量等來定。要求產量高時，室內可放置多個產品，但要考慮便於操作。
日用製品燒成爐，較大的室內面積為寬3. 2m，深1．8m一2m。一般尺寸為寬2．5m深1 5m。
生產化工反應釜的箱式爐最大可燒製l萬公升的製品甚至更大。
（2）大型機械連續運轉爐
大連賽德隆公司生產電加熱熱水器內膽中搪瓷燒結爐既是此型別爐。該種爐的特徵是燒成室截面大，高度在1．7～2、5m，有的低一點，也有更高的，根據產品太小、產量來定。寬度在0、8—1．om(指1個通道)。
產品在爐內行走路線呈「u」字型。產品從進到出行走線路可達30～50m。
產品剛進爐區為預熱帶，後到高溫燒成帶，最後進入冷卻帶。產品從燒成帶出來後即放熱，被進入預熱帶的製品吸收，放爐窯熱能利用很好。在低中高3個溫度區間有數對迴圈風幕機阻止熱量外溢，整個爐體的外型可以為「一」字型。
該種爐的耐火保溫結構大都用高階矽酸鋁纖維氈砌築而成，重量輕，蓄熱量小，保溫效能好，熱源結構大都用鎳鉻合金加熱器裝置。
燒成輸送鏈的速度很慢，在0．5—3m／min，實現長燒，產品質量也較穩定。
使用此種爐窯也會出現一些問題。生產日用製品採用多層燒製時，會使未塗有搪瓷的地方鐵金屬被高溫氧化脫層掉下，使爐內積有大量的氧化鐵削，尤應要重視，爐溫應控制在830℃上下為佳。
二、技改措施;
1、對於大型機械搪瓷燒成爐，我們經過實際觀察研究，在不改變現有爐體結構的基礎上，將原有的電加熱器更換，採用的中波紅外輻射加熱技術，不僅能做到降低單位電耗，而且在產品質量上也會有所提高，是當前最佳的節能措施。
紅外線加熱器的紅外輻射的實質是一種電磁波輻射，紅外通常指波長從0.75至1000微公尺的電磁波，紅外波段的短波端與可見光紅光相鄰，長波端與微波相接。紅外與電磁頻譜的其他波段一樣以光速傳播，遵守同樣的反射、折射、衍射和偏振等定律。
彼此差別只是波長、頻率不同而已。加熱絲的溫度決定了加熱管輻射強度隨波長的分布。根據光譜分布輻射強度的位置。
紅外系統主要是以探測目標反射、輻射紅外譜段能量的被動光電系統。從原理上講，紅外系統不外由以下各個環節組成：
圖1.1 紅外系統組成
金屬材料的比輻射率較低,但隨溫度而增加,並且當表面形成氧化層後,比輻射率成十倍或更大倍數增加。非金屬的比輻射率要高些，一般大於0.8,並隨溫度的增高而減小。
金屬或其他非透明材料的輻射發生在表面幾微公尺內,因此,比輻射率與材料尺寸無關,主要與表面狀態有關。據此，塗復或刷漆表面的比輻射率是塗層本身的特性，而不是基底表面的特性。不僅磨光對金屬表面的比輻射率有影響，油膜、汙垢、灰塵、擦傷都能引起比輻射率測量值的變化。
黑體或灰體輻射通量的光譜分布曲線是連續的，僅有乙個最大值，而且峰值波長隨輻射源的溫度而變化。灼熱固體或液體的輻射光譜曲線即是如此，這種輻射源也稱為熱輻射體。
選擇性輻射體的光譜曲線呈線譜或帶譜特徵。若輻射源是火焰或氣體中的電氣放電，其光譜分布曲線就是不連續的，此時輻射通量集中在狹窄的光譜區間。用高解析度單色儀可以發現，這些區間十分狹窄，陡峭的象一條線，故這種分布稱為線譜。
另外，光譜也可以由狹窄的線帶組成，稱作帶譜。譜線或譜帶的位置構成了輻射都獨有的特徵：線譜是原子的特徵，帶譜是分子的特徵。
在空氣流，主要的是二氧化碳和水及其他分子，它們產生了特有的分子發射帶。二氧化碳強譜帶在4.3微公尺,較弱譜帶分別在2.
7微公尺和15微公尺。水分子強譜帶靠近2.7微公尺和6.
3微公尺。4.3微公尺二氧化碳發射帶的輻射強度約為2.
7微公尺水分子發射帶強度的3倍。對各種火焰的測量表明，這個比值可以從2.5至10,主要與所用的材料有關。
從探測角度看，考慮到太陽光線干擾和大氣透過，4.3微公尺二氧化碳發射帶也比2.7微公尺水分子發射帶更有用。
根據蒲朗克定律
蒲朗克定律敘述了黑體輻射的光譜分布,表示為:
通常也可寫成：
式中 wλ： 光譜輻射通量密度, 瓦·厘公尺-2·微公尺-1;
波長,微公尺;
h: 蒲朗克常數,6.6256×10-34 瓦·秒2;
t： 絕對溫度，°k；
c: 光速，2.997925 ×1010 厘公尺·秒-1；
c1: 2πhc2,第一輻射常數，3.7415 ×104 瓦·厘公尺-2；
c2: ch/k,第二輻射常數，1.43879 ×104 微公尺·°k ；
k: 玻爾茲曼常數， 1.38054 ×10-23瓦·秒·°k；
各種溫度下黑體的光譜輻射通量密度
圖1.7中給出溫度從500°k到900°k範圍的輻射光譜通量密度曲線。這是乙個重要範圍，因為它包括了渦輪噴氣機尾噴管的溫度。
全光譜的輻射通量密度由下式求出：
從圖中可看出：與曲線下的面積相對應的總輻射通量密度是隨溫度增加而迅速增加的。光譜通量密度的峰值波長隨溫度的增加向短波方向移動。
另外，每根曲線彼此不相交，故溫度越高，所有波長上的光譜通量密度也越大。
在這裡我們正是利用了熱水器內膽的桶壁是鋼製材料，我們根據計算設計的熱水器內膽桶在進入搪瓷燒結爐內膽桶外壁表面快速氧化，使其吸收波長正是在中波段吸收帶。而且爐內的空氣，根據蒲朗克定律規律在中波段很強強的吸收帶，從而實現了最佳匹配，提高了熱能的轉換利用率。
在這裡我們採用高透過率透明石英材料和特殊的加熱絲製作工藝，同時我們在紅外加熱管的背側塗有高效節能的反射塗層，特殊的無機物反射層使紅外輻射集中指向被加熱物件，使用我們可以用更少的加熱能耗獲得更高的加熱效率。
又由於紅外加熱裝置處於紅外輻射、傳導及對流加熱的全效狀態下工作，所以熱能的轉換率可以提高到85～95％，過去的純電熱絲熱轉換率僅為65～75％以下。
採用紅外加熱後爐內溫度均勻性、公升溫時間短、溫度波動小。
電加熱熱水器內膽中搪瓷燒結爐發熱裝置由金屬鎳鉻合金電阻絲製成。由於它不是紅外電磁輻射，在對爐內加熱時，主要靠的是熱傳導，首先加熱空氣，然後傳導到電加熱熱水器內膽，降低了熱效益。
而紅外輻射電阻爐的紅外發熱裝置，輻射發射率ε＝0.94，此種紅外加熱器表面積大，增大了輻射率。試驗表明，相同條件下，有紅外輻射加熱器比一般的電熱絲節電率為6％～34％。
2、採用中波紅外加熱器具有如下特點：
(1)公升溫快，節電。公升溫耗電量是原有加熱方式的2／3 左右，節電率3o％以上，是目前國內節電率最佳的措施。
(2 ) 經合理計算機選型，採用最佳功率配比方案。不僅整機的功率可以降低20％左右，而且空爐公升溫時間、空爐損耗功率、蓄熱量、體積、重量、節電率等指標都會達到預期的效果。
(3)經中波紅外加熱器加熱的搪瓷燒結處理的工件， 氧化皮少(少於鋼材總重量的3％)，瓷釉熔平均勻，表面固化光滑，色澤亮麗。
3、效益分析：
（1）、大連賽德隆電加熱熱水器內膽中搪瓷燒結爐現有小爐的標稱功率972千瓦，爐內公升溫時間為2個小時以上，每日電加熱熱水器內膽中搪瓷燒結工作時間為8小時，加熱器的工作頻率在90％，其每日電耗如下（估算）：
972×2＋972×8×0.9＝1944+6998.4＝8942.4（ kwh/日）
（2）、採用紅外加熱器改造後，總功率降低20％，公升溫時間為原公升溫時間的2/3小時，即1.3小時，加熱器的工作頻率在70％，其每日電耗如下（估算）：
972×80％×1.3＋972×80％×8×0.7
＝1010.88+4354.56
＝5365.44（kwh/ 日）
（3）、前後日節電量（估算）：
8942.4-5365.44＝3585.96（kwh/日）
按當前電價0.65元計算，折合人民幣每日可以節約（估算）：
3585.96×0.65（元）＝2330.87（元）
按當前電價0.70元計算，折合人民幣每日可以節約（估算）：
3585.96×0.70（元）＝2489.87（元）
（4）、每年按300個工作日計算（估算）：
2330.87×300=699,261(元)（電價按0.65元/度）
2489.87×300=746,961(元)（電價按0.70元/度）
（5）投入改造費用的**期，按紅外加熱器每個10000.00元計算（估算），小爐共計需要54個（原設計為54個），**期即：
電價按0.65元/度計算
54×10000.00÷699261÷12＝540000÷58271.75＝9.3（個月）
電價按0.70元/度計算
54×10000.00÷746961÷12＝540000÷62246.75＝8.7（個月）
（6）今後每年可以節約電費：
電價按0.65元/度計算69.9萬元以上（估算）。
電價按0.70元/度計算74.7萬元以上（估算）。
大連丹聯能源科技****
2007/07/19