日用陶瓷節(jié)能減排的思考及輥道窯爐應(yīng)用前景的分析

摘要我國(guó)是日用陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，日用陶瓷產(chǎn)量居世界第一，然而陶瓷行業(yè)是一個(gè)資源型、高耗能的行業(yè)，其能耗占整個(gè)生產(chǎn)成本的30～40%。陶瓷工業(yè)要獲得可持續(xù)發(fā)展，必須在節(jié)能減排這個(gè)環(huán)節(jié)上做好文章。輥道窯爐是一種具有產(chǎn)量大、成品率高、能耗低特點(diǎn)的新型窯爐，適合應(yīng)用于日用陶瓷生產(chǎn)。本文就國(guó)內(nèi)外日用陶瓷業(yè)的現(xiàn)狀及輥道窯爐在日用陶瓷業(yè)上的應(yīng)用前景作出了分析。

關(guān)鍵詞日用陶瓷，節(jié)能減排，輥道窯爐，技術(shù)及應(yīng)用

1引 言

資源、能源和環(huán)境是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的重大課題。我國(guó)正處于快速工業(yè)化時(shí)期，資源和能源的消耗連續(xù)快速增長(zhǎng)，如石油、天然氣等能源和資源的對(duì)外依存度目前已超過(guò)40%，同時(shí)資源和能源的消耗給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的負(fù)擔(dān)。就能源總體利用率而言，發(fā)達(dá)國(guó)家的能源利用率一般高達(dá)50%以上，美國(guó)達(dá)57%，而我國(guó)只有30～35%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大的差距。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際能源市場(chǎng)的形勢(shì)發(fā)生了巨大變化，能源價(jià)格不斷上漲，供應(yīng)緊張，供需矛盾日益突出，所有的高耗能的生產(chǎn)行業(yè)都受到了嚴(yán)重的沖擊，其中陶瓷工業(yè)首當(dāng)其沖，不斷上漲的能源成本嚴(yán)重威脅著陶瓷工業(yè)的生存和發(fā)展。因此，節(jié)能降耗成為每個(gè)陶瓷企業(yè)經(jīng)營(yíng)者都必須嚴(yán)肅面對(duì)及思考的問(wèn)題。同時(shí)，陶瓷的高耗能必然會(huì)帶來(lái)高污染的情況，全國(guó)迅猛發(fā)展的陶瓷業(yè)對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成了很大的污染，特別是陶瓷業(yè)發(fā)展迅速的產(chǎn)區(qū)如廣東省的佛山、潮州、清遠(yuǎn)、肇慶、河源等地區(qū)更為嚴(yán)重。因此，節(jié)能減排是陶瓷生產(chǎn)的大勢(shì)所趨，也是陶瓷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。

2我國(guó)日用陶瓷業(yè)的現(xiàn)狀分析

日用陶瓷在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有重要的地位，它是人們生活中不可缺少的生活用品，也是在國(guó)際市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的商品。日用陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，會(huì)影響到我國(guó)人民生活水平的改善和出口創(chuàng)匯的能力。我國(guó)日用陶瓷總產(chǎn)量在2005年達(dá)到170億件;2006年總產(chǎn)量為138億件，占全球總產(chǎn)量的70%，出口95.8億件，占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的70%。雖然我國(guó)日用陶瓷產(chǎn)量在世界遙遙領(lǐng)先，但總體上仍存在產(chǎn)品的檔次低、能耗高、資源消耗大、生產(chǎn)效率低和環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。日用陶瓷與建筑衛(wèi)生陶瓷相比，因其部分產(chǎn)品燒成溫度過(guò)高，窯型和其它類(lèi)別產(chǎn)品的生產(chǎn)裝備相比較落后等原因，能耗往往是后者的兩倍以上。這種狀況嚴(yán)重制約著日用陶瓷工業(yè)的健康發(fā)展，也是目前國(guó)內(nèi)、省內(nèi)許多大中型日用陶瓷企業(yè)陷入困境的直接原因之一。

從日用陶瓷工業(yè)各道生產(chǎn)工序的能耗分布狀況來(lái)看:燒成工序占陶瓷生產(chǎn)總能耗的70～80%、原料加工和坯體成形占8～12%、其余工序占5～8%。可見(jiàn)日用陶瓷生產(chǎn)能耗主要集中在制品燒成工序。

燒成工序的核心是窯爐。影響窯爐使用性能和能耗高低的關(guān)鍵因素主要有窯爐結(jié)構(gòu)、材料(含燃料)、燒成技術(shù)及熱利用的水平等。一般窯爐總熱支出比例為:產(chǎn)品出窯帶出熱2～4%，窯頭煙氣帶出熱10～12%;窯體表面散熱6～7%;物化反應(yīng)耗熱16～18%;窯尾抽熱風(fēng)帶出熱54～56%;其它熱損失3～12%。其中窯頭煙氣和窯尾抽熱風(fēng)兩項(xiàng)帶出熱占總熱量就高達(dá)60～70%。窯爐設(shè)備或燒成工藝控制的不合理將會(huì)影響陶瓷制品的質(zhì)量，甚至無(wú)法燒成，造成人力、物力的巨大浪費(fèi)，故窯爐是陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。

日用陶瓷工業(yè)目前使用較多的主要窯型有梭式窯、隧道窯和輥道窯三大類(lèi)。其中梭式窯為間歇式窯爐，具有燒成制度調(diào)節(jié)靈活的特點(diǎn)，比較適合燒制大尺寸的產(chǎn)品，但耗能最大。隧道窯和輥道窯為連續(xù)式窯爐，具有燒成制度穩(wěn)定、熱利用率較高的特點(diǎn)，可適應(yīng)大批量產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)需要。其中輥道窯由于適合快速燒成，具有產(chǎn)量大、成品率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今窯爐的主要發(fā)展方向。在日用陶瓷生產(chǎn)上逐步推廣應(yīng)用輥道窯爐生產(chǎn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)能源高效利用和污染物顯著減排的目標(biāo)，對(duì)陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外均十分重視陶瓷工業(yè)的節(jié)能減排問(wèn)題，也推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)陶瓷工業(yè)的節(jié)能減排主要從原料組成配方、窯爐結(jié)構(gòu)、燒成技術(shù)、余熱綜合利用、優(yōu)質(zhì)燃料的采用以及固體廢棄物的回收利用等方面入手。

3.1 窯爐結(jié)構(gòu)和燒成技術(shù)方面

日用陶瓷工業(yè)目前使用較多的窯型有梭式窯、隧道窯和輥道窯。由于輥道窯具有產(chǎn)量大、質(zhì)量?jī)?yōu)、能耗低、自動(dòng)化程度高、操作方便、可快速燒成等優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能方面比隧道窯擁有更多的優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)輥道窯及其燒成技術(shù)的研究、改進(jìn)和應(yīng)用進(jìn)展都很快。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，關(guān)于輥道窯的新設(shè)計(jì)、新技術(shù)報(bào)導(dǎo)越來(lái)越多，例如湖北黃岡華窯中洲有限公司研發(fā)的輥道窯爐，其能耗指標(biāo)為2000千卡/公斤瓷，折合0.3377噸標(biāo)煤/噸瓷，但在燒成氣氛上大都采用氧化氣氛。潮州是我國(guó)最大的日用陶瓷生產(chǎn)基地和出口基地，被譽(yù)為“中國(guó)瓷都”。潮州陶瓷業(yè)對(duì)先進(jìn)窯爐設(shè)備的研究和應(yīng)用，無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)日用陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。從2004年起，潮州市興業(yè)陶瓷有限公司開(kāi)始研究“陶瓷輥道窯爐快速高溫還原燒成節(jié)能技術(shù)”，通過(guò)對(duì)輥道窯的燃燒火焰區(qū)、燃燒噴嘴、可燃混合氣形成過(guò)程的整體設(shè)計(jì)，給坯體燒成陶瓷制品的工藝過(guò)程創(chuàng)造了一個(gè)均勻溫度場(chǎng)和均勻氣氛?qǐng)黾斑m于高溫還原氣氛的燒成條件。該技術(shù)在利用輥道窯實(shí)現(xiàn)日用瓷高溫還原快速燒成，并在余熱的回收和綜合利用方面取得了新的突破。潮州興業(yè)公司當(dāng)年建造了一座陶瓷輥道窯爐，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，逐步形成一套快速高溫還原燒成節(jié)能技術(shù)，2005年開(kāi)始運(yùn)行至今，實(shí)踐證明該項(xiàng)技術(shù)具有明顯的節(jié)能效果。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)檢測(cè):該輥道窯爐的有效熱利用率高達(dá)68.81%，產(chǎn)品單位能耗為170～200公斤液化石油氣/噸瓷，折合為290～343公斤標(biāo)煤/噸瓷，比傳統(tǒng)的隧道窯節(jié)能20%以上。燒成的日用瓷成品率達(dá)到98%，達(dá)到節(jié)能減排和產(chǎn)品高品質(zhì)的雙重目標(biāo)。該技術(shù)由于采用還原氣氛燒成，尤其適合在我國(guó)南方地區(qū)推廣應(yīng)用。

3.2 窯爐余熱綜合利用方面

余熱利用在國(guó)外很受重視，視其為陶瓷工業(yè)節(jié)能的主要環(huán)節(jié)。特別是隧道窯、輥道窯這類(lèi)窯爐，窯頭煙氣帶走熱和窯尾熱風(fēng)抽出帶走熱兩項(xiàng)相加的熱量占窯爐總能耗的60～70%，因此如果這部分熱量利用得好，對(duì)節(jié)能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)生很大的貢獻(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外將余熱回收后主要應(yīng)用于坯體、物料干燥和加熱助燃空氣方面?，F(xiàn)在，歐洲陶瓷企業(yè)普遍采用在窯爐上安裝附加余熱利用裝置，進(jìn)行窯尾余熱的再回收利用;對(duì)于排煙廢熱的利用，也有不少企業(yè)采用換熱器將熱量收集后輸送到所需的場(chǎng)所，其綜合節(jié)能的效果可使窯爐熱效率達(dá)到80%以上。我國(guó)陶瓷窯爐的余熱利用吸收了國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，研究了一系列的余熱回收利用裝備與技術(shù)，取得了較好的效果。近期對(duì)蓄熱相關(guān)復(fù)合材料的研究更是層出不窮。如華南理工大學(xué)的“新型多孔陶瓷材料載體制備技術(shù)與性能研究”項(xiàng)目，以陶瓷纖維為基體制備了氣孔率高達(dá)96%以上的超多孔陶瓷基體，已通過(guò)專(zhuān)家鑒定驗(yàn)收，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，完全具備制備高效率蓄熱材料的條件，并已有相關(guān)產(chǎn)品投放市場(chǎng)。

3.3 改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)以減少?gòu)U氣有害氣體的排放方面

目前，陶瓷窯爐使用的燃料主要有煤、重油和液化石油氣、天然氣等。建筑陶瓷出于降低生產(chǎn)成本的考慮，在生產(chǎn)過(guò)程中使用煤或重油作為燃料。煤或重油在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，這些廢氣主要由噴霧干燥塔和窯爐產(chǎn)生，廢氣中的污染物主要有煙塵、硫氧化物、氮氧化物以及其它有害氣體(主要由減水劑、防污劑、滲花溶劑等產(chǎn)生)，給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。以佛山為例，2005年，規(guī)模以上的陶瓷企業(yè)二氧化硫排放量達(dá)到22.74萬(wàn)噸，給居民的健康帶來(lái)了極大的危害。在潮州地區(qū)，由于陶瓷工業(yè)以日用瓷和工藝美術(shù)瓷為主，質(zhì)量要求高，價(jià)值也高。因此為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，近年來(lái)陶瓷窯爐燒成燃料基本上都使用液化石油氣。液化石油氣是一種潔凈氣體，燃燒后生成的有害有毒氣體極少，因此對(duì)環(huán)境影響尚不明顯。

3.4 固體廢棄物的回收利用方面

國(guó)內(nèi)外企業(yè)一方面努力提高窯爐的燒成技術(shù)，盡量提高燒成合格率，減少?gòu)U瓷的產(chǎn)生;另一方面，將廢瓷、廢料回收，再用于陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)。例如廣東省楓溪陶瓷工業(yè)研究所，針對(duì)廢瓷的特點(diǎn)，采用引入高塑性、高保水性粘土，提高廢瓷料的可塑性;引入堿土金屬礦物組成復(fù)合助熔劑，降低廢瓷料的燒成溫度;引入微量元素，抑制廢瓷料中鐵雜質(zhì)顯色等技術(shù)措施，有效地解決了在陶瓷坯料中大量使用廢瓷料的不利影響，坯料中廢瓷料的使用率達(dá)到30%以上，可從根本上解決“陶瓷垃圾”(廢瓷)對(duì)環(huán)境造成的危害。

4輥道窯爐應(yīng)用前景的分析

目前我國(guó)的日用陶瓷生產(chǎn)企業(yè)約有6000多家，其中上規(guī)模的有1000多家，年銷(xiāo)售收入400多億元，利稅20多億元。陶瓷工業(yè)也是廣東省的重要產(chǎn)業(yè)之一，雖然廣東陶瓷工業(yè)產(chǎn)量在全國(guó)遙遙領(lǐng)先，但總體上仍存在產(chǎn)品檔次低、能耗高、資源消耗大、生產(chǎn)效率低、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，能源利用與國(guó)外相比，差距較大，特別是在燒成環(huán)節(jié)，由于燒成溫度高(日用陶瓷有的高達(dá)1300～ 1400℃)，排放的廢氣溫度也高，通常高達(dá)200～300℃，大量的熱能及有害氣體排出窯外，不但增加能耗，而且對(duì)環(huán)境和人們的健康帶來(lái)了不良的影響。因此，在日用陶瓷生產(chǎn)企業(yè)推廣應(yīng)用輥道窯爐，既可為企業(yè)大大節(jié)省燃料成本，又能減少環(huán)境污染，有著廣闊的市場(chǎng)潛力。潮州是中國(guó)瓷都，陶瓷業(yè)是潮州第一支柱產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)值達(dá)180億元，其中日用瓷占40%以上，現(xiàn)有大、中型窯爐1000多座，加上小型窯爐，年耗用液化石油氣60多萬(wàn)噸，價(jià)值30多億元，節(jié)能減排潛力非常巨大。

近期由于受?chē)?guó)際原油價(jià)格持續(xù)攀升、人民幣升值、勞動(dòng)力成本上漲以及國(guó)家對(duì)出口退稅率進(jìn)行調(diào)整等因素影響，給外向型的陶瓷企業(yè)帶來(lái)了巨大的沖擊，陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)成本壓力也越來(lái)越大。另外，由于陶瓷業(yè)耗用大量資源和產(chǎn)生大量的“陶瓷垃圾”，也給環(huán)境造成了極大的問(wèn)題。因此，陶瓷企業(yè)對(duì)推廣應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)有強(qiáng)烈的主觀意愿和較大的積極性。輥道窯節(jié)能減排技術(shù)在日用陶瓷生產(chǎn)方面的推廣應(yīng)用，正是適應(yīng)了陶瓷企業(yè)的迫切需要，可以大力推廣和迅速取得效益。

5結(jié)論

綜上所述，輥道窯爐生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用在日用陶瓷生產(chǎn)上，不僅可以大大降低產(chǎn)品能耗，緩解我國(guó)能源和資源短缺的現(xiàn)狀，同時(shí)也能減少?gòu)U氣的排放量和固體廢棄物的產(chǎn)生，有利于保護(hù)環(huán)境，并且日用瓷輥道窯節(jié)能減排技術(shù)的許多措施，不僅適用于日用瓷生產(chǎn)，也可推廣到建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷及其它相關(guān)領(lǐng)域，從而推動(dòng)陶瓷工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，有著不可估量的市場(chǎng)前景。