陶瓷工业节能减排技术

李建民

[摘 要]近年来，我国陶瓷业不断发展，促进了陶瓷生产企业在技术和设备上不断的革新，但是仍然与国际水平有很大的差距，成为了当今环境和资源负荷相对较重的产业。本文通过分析当前在陶瓷生产过程中的节能方面出现的问题，提出了相应的解决中陶瓷生产节能减排问题的具体措施。

[关键词]陶瓷 现状 节能技术

中图分类号：TQ174.76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0367-01

1 陶瓷生产节能的现状

我国的陶瓷产量在世界陶瓷工业中都是名列前茅的，但是我国陶瓷工业面临着很严重的问题，不仅仅是陶瓷工业的耗能现象，而且还普遍存在产量大而质量低的现象，陶瓷的综合利用率以及陶瓷的生产效率都非常低等现象。陶瓷工业本身就是一项耗能高的产业，陶瓷产品的质量不过关，综合利用率低，这样使得能源的耗费更大。通常陶瓷工业所消耗的能源是在烧制与干燥的工序上，烧制与干燥工序的耗能量达陶瓷产品总耗能量的百分之八十以上。目前我国陶瓷的资源利用率非常低，据统计美国以及其它发达国家的陶瓷资源利用率都达到一半以上，而我国的资源利用率只有百分之三十左右，这对于我国目前的能源现状来讲是一个非常大的负担。

2 陶瓷生产中节能技术措施

2.1 优化窑炉节能技术

对于窑炉的结构的优化，首先要改进炉型的结构。现代社会中的陶瓷窑路使用的多是高速烧嘴，采用全轻质化的装配式的炉窑，方便了生产，大大的降低了陶瓷生产中的能源消耗。经过研究，窑的高度越高，所消耗的能量和散热量也增加，例如当辊道型窑从0.2米增加到1.2米时，消耗的热量增加了4.4%，散热量增加了33.2%，所以从这点来说，窑越高耗能越大。当增加窑长时，单位产品所消耗的热量和烟气带走的热量会减少，从这点来说，窑越长越好，故而现在的窑长从以前的20米左右逐渐变为200-300米。

2.2 余热回收和利用技术

当前的陶瓷生产中主要的能源消耗是在窑炉内，由于强大的高温使得窑炉的烟气可以带走巨大的热量，这些热量就是在陶瓷生产中消耗的主要的能量。如果能够把这些余热回收再利用，将其运用到工艺在生产中，能够实现节能的目的。当前窑炉余热利用的主要途径有：回收高温尾气，干燥后用于干燥胚体；回收高温尾气至抛光线干燥后，用于干燥一些半成品；将高温尾气回收用于干燥一些喷雾塔的泥浆等等。

2.3 烧成技木的创新

2.3.1采用低温快烧技术

在陶瓷生产中，烧成温度越低，能耗就越低。据热平衡计算，若烧成温度降低100 ℃，则单位产品热耗可降低10%以上，且烧成时间缩短10%，产量增加10%，热耗降低4%。因此，应用低温快烧技术，不但可以增加产量，节约能耗，而且还可以降低成本，实现低碳目标。

2.3.2一次烧成技术

采用一次烧成技术比一次半烧成（900 ℃左右低温素烧，再高温釉烧）和两次烧成更节能，综合效果更佳。同时，可以解决制品的后期龟裂，延长制品的使用寿命，制品的合格率也大大提高。如广东某建筑陶瓷企业自从实现一次烧成后，烧成的综合燃耗和电耗都下降30%以上，鹰牌陶瓷把二次烧成的微晶玻璃复合板改为一次烧成，节能率达43%，大大节约了设备和其它设施的投资，也提高了产品的质量。

2.3.3采用洁净液体和气体燃料

采用洁净的液体、气体燃料，不仅是裸装明焰快速烧成的保证，而且可以提高陶瓷的烧成质量，大大节约能源，更重要的是可以减少对环境的污染。采用洁净气体作为燃料，节能降耗明显。

2.2.4采用可替代的低价燃料

近几年发展迅速的二甲醚（DME）是以煤为原料生产的一种新型洁净能源，特点主要体现在燃烧性能好、热效率高；燃烧过程中无残液、无黑烟；成本低、节能显著等优势，以及具备比液化石油气（LPG）更多的优点，取代液化石油气作为民用及工业用燃料已成可能。我们在日用陶瓷烧成中进行实验，结果可以节能12%左右。

2.3.5微波辅助气体烧成技术

微波辅助气体烧成技术（MAGF）是一种较实用、合理的烧成方法。微波被用来加热制品，使制品从内到外快速升温，燃气产生辐射热源，使坯体表面升温，防止表面热损失而使温度偏低，减少制品中不均匀性温度分布的产生。采用微波辅助气体烧成技术，制品的热应力和非均质性比普通工艺要低得多，温度分布均匀，而且由于坯体内外温差小，可快速烧成，故能耗低。据资料报道，采用MAGF技术烧成可增产4倍，节能70%以上，能源成本下降40%，有害物质的挥发量大大减少，而且由于烧成中的热应力小，产品的机械性能亦有所改善。

2.4 选用高效的保温材料和涂层技术

窑体热损失主要分为蓄热损失与散热损失。对于间歇式窑炉来说两者均存在，但连续式窑炉仅存在散热损失。减少热损失的主要措施是加强窑体的有效保温。并且在保证窑墙外表温度尽可能低的情况下，选用最合理最经济的材料以取得最薄的窑墙结构。高性能保温材料或绝热材料在陶瓷窑炉上的应用，将使陶瓷窑炉的窑墙结构发生革命性的变化，不但可以减少窑墙的蓄散热，而且可以大大地减薄窑壁的厚度，使窑壁的结构简单化。？采用纳米保温棉的导热系数为0.036w/（m？k），比常用的保温棉0.15w/（m？k）小近3倍，窑墙可减薄75mm，窑炉外表温度下降5℃，可达到1：4的效果。？另外，为了提高陶瓷纤维抗粉化能力，增加窑炉内传热效率，节能降耗，可使用多功能涂层材料，如热辐射涂料。在高温阶段，将其涂在窑内壁的耐火材料上，材料的辐射率由0.7提高到0.96，可节能138.3MJ/h；而在低温阶段涂上该涂料后，窑内壁辐射率从0.7提高到0.97，可节能19.0MJ/h。

2.5 计算机模拟和智能控制技术

通过计算机对陶瓷制品的烧成过程进行模拟，可以对窑炉结构，烧嘴结构进行优化。利用计算机对在不同烧成制度、窑炉保温性能等条件下的窑内传热过程情况进行模拟，可以找出它们对窑内传热过程影响的定量关系。加强对陶瓷烧成过程的精确控制，利用智能模糊控制及计算机一体化控制技术做到有的放矢，可以大大提高生产效率，减少能源的消耗和浪费，而且可以达到控制有害气体排放的目的。 在陶瓷窑炉中采用多变量模糊控制技术，为现场操作工人的操作起到了较好的指导作用，同时为生产车间的管理提供了科学的手段，大大加强了车间生产管理水平，还能够降低窑炉的燃料消耗，提高产品质量和合格率，给企业带来显著的经济效益。按生产实践证明，理想的控制系统可以节能5%～10%。

2.6 废料再利用

随着陶瓷制品的大量生产，陶瓷废渣的处理成为棘手的问题。如果采用堆弃、填埋等方式处理，不仅对环境造成很大的影响，而且这种生产和处理方式是以巨大的能源、资源消耗为代价的。可以利用陶瓷废料中的微细有机磨料作为发泡剂及少量的无机触媒在烧成过程中液相发泡致孔技术，研制出具有保温、隔热、隔音等优良性能的节能、环保型轻质高强建筑节能新型墙材。

3 结束语

随着科学技术的不断发展，我国的陶瓷工业也在不断地发展着，虽然在耗能与制陶过程中还存在不足，但是已经采取了相应的解决措施。相信我国的陶瓷工业会在节能的基础上，提高产品的质量与综合使用率，与世界陶瓷产业接轨。

参考文献

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