陶瓷企業如何走出節能的誤區

摘要 我國“十一·五”規劃綱要明確提出了節能減排的要求，各級政府也先后出臺了一些具體的控制措施，這些舉措陶瓷企業無不首當其沖。針對國家日益嚴格的環保法律法規及各級政府對陶瓷行業具體節能減排的要求，陶瓷企業實施節能改造并保持一定的前瞻性變得非常必要和緊迫，有見于此，本文對現行的節能方法進行分析，并對陶瓷企業未來的節能方法進行了歸納。

關鍵詞 陶瓷企業，節能

1前 言

我國“十一·五”規劃綱要提出，“十一·五”期間，單位國內生產總值能耗降低20％左右、主要污染物排放總量減少10%。這是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇；是推進經濟結構調整，轉變增長方式的必由之路。全國及廣東省也在推行“雙千”節能行動，自2006年底以來，廣東省、佛山市及所屬各職能部門先后出臺了一些煤氣發生爐的治理要求，這些舉措陶瓷企業無不首當其沖。

陶瓷產業作為高投入、高能耗、高污染、低產出的“三高一低”傳統產業，國家及各級政府不斷出臺新政策，在能源、環保、關稅等方面逐漸在提高陶瓷行業的準入門檻和加大準入限制，受此大環境影響，各企業紛紛不惜重金加大節能改造力度，并取得了良好的經濟效益。但是法律法規的不斷推出表明，現在國家正在努力改變以往以犧牲環境換取經濟效益的做法，企業在追求經濟效益時必須首先關注社會效益，具體來說就是要真正做到節能減排才能持續發展。

2陶瓷企業節能的誤區

面對原材料價格不斷上漲和能源供應日漸緊張，陶瓷企業的生存面臨更加嚴峻的考驗，洗牌和重組不斷深入，分化越來越明顯。各企業各顯神通，比以往任何時候都更重視開源節流，追求降低成本和提升產品質量已經成為每一個陶瓷企業管理者要同時抓的兩個基本點。在此前提下，占制造成本比例最高的燃料成本的降低就成為各單位的當務之急。目前陶瓷企業普遍在尋找廉價替代燃料以提升企業的經濟效益，常見的做法是選擇以煤制氣取代重、柴油或液化石油氣。這種應用現在比較廣泛，畢竟中國煤炭資源遠比石油資源豐富，燃料的煤代油可以化解國內企業受國際石油市場變化制約的困擾，且在現行的市場價格下，單位產品的燃料成本可以降低30%～50%，所以盡管轉換設備投入動輒幾百萬，規模稍大的需要上千萬甚至幾千萬，陶瓷企業仍紛紛上馬改造。同時還有一些企業在謀求使用廉價油品如渣油、焦油及其它廢棄回收油等，這些油由于價格低廉也可以取得一些經濟效益，況且也符合循環經濟和減廢的要求。如果僅僅是燃料的替代，無論是哪種都很難取得真正的節能減排效果，節能減排指的是減少能源浪費和降低廢氣排放。以目前煤制氣取代重油生產熔塊取得的數據為例，1噸熱值為42MJ/kg（約10000kCal/kg）的重油需要約2.5噸熱值為25MJ/kg（約6000kCal/kg）的煤才能取代，熱利用率明顯偏低，而且污染物（如CO2、SO2等）排放無法降低，這顯然不符合節能減排的要求，同樣其它簡單的燃料取代方式均存在類似的狀況，只不過程度略有不同而已。也就是說，現在一些企業正在進行的所謂節能改造只能增效并不節能，甚至會更浪費能源，如果不能引起及早的足夠重視，可能會導致企業在未來的發展中出現障礙。

隨著內地招商引資力度的加大和各項資源得到開發利用，且原來的幾大產區各項成本都在不斷增加，資源優勢也逐漸在淡化，各地的龍頭企業紛紛進行轉移，陶瓷企業由早年的區域集中逐漸發展為國內遍地開花。導致陶企遷移的另一個原因是原來的陶瓷產區環境污染企業密集，環境污染嚴重，尤其是SO2排放導致酸雨狀況加劇，這些區域環境承受能力減弱，環保要求更加嚴格，如佛山市出于環保安全因素考慮，限制煤氣發生爐的使用，導致部分在期限內無法完成整改的陶瓷企業無法正常生產，這種狀況在其它陶瓷產區也有不同程度的存在。常言道“前車之鑒，后事之師”，相當一部分有實力的陶瓷企業在整改或遷移時會參照現在所遇到的問題，并根據社會發展對環保要求不斷提升的趨勢，把設備規劃一次到位，“三廢”控制盡量超前，但是還是有為數不少的企業不能很好地規劃，原廠禁止使用的設備就搬到要求不高的地方繼續使用，試想不久的將來同樣的問題又會出現。

3樹立正確的節能觀念，選擇正確的節能方法

從節能減排要求來看，真正意義上的節能應該是在同樣產量的情況下通過提高能源利用率，如燃料的燃燒效率、提高熱利用率、減少熱損失、減少電力浪費及引入其它節能技術來減少能源的消耗。針對陶瓷行業的主要耗能設備為各種型式的窯爐（池窯、輥道窯、隧道窯、梭式窯等）和電器動力設備（球磨機、混合機、空氣壓縮機、傳送設備等），可以從窯爐節能和節電控制兩個方面來進行規劃。

3.1 窯爐節能

陶瓷行業大量使用各種型式的工業窯爐，一般有池窯、輥道窯、隧道窯、梭式窯等，一般占全廠總能耗的60%以上。目前尚無系統的窯爐熱利用狀況測試結果，以熔塊池窯為例，因其結構、功能均與玻璃熔池窯相似，可以參照玻璃窯的熱平衡測試結果，在玻璃窯上熔化玻璃液的能耗占總能耗的1/3左右，從窯體散失的熱量占總能耗的1/3，從煙囪冒出的煙氣帶走的能耗占總能耗的1/3左右，第一個1/3的能耗是必不可少的；第二、第三個1/3的能耗是浪費，所以抓住后兩個1/3的節能就抓住了玻璃熔窯節能的關鍵，就會取得事半功倍的效果，這就是玻璃熔窯節能的方向。同樣，其它型式的窯爐一樣存在窯體散熱和煙氣帶走熱量的問題，圍繞這兩部分，可以從以下幾個方面進行節能改造。

3.1.1 窯體密封保溫

窯體散熱是熱量損失的主要部分，窯體保溫是減少這部分熱量流失的主要手段。通過窯體的強化保溫一般都能取得較好的節能效果，同時降低了環境溫度，改善了作業條件，減少了環境污染，穩定了窯爐的溫度制度。一般窯體保溫所花費的投資在一年之內就可以回收，其經濟效益十分顯著。國內外的保溫經驗表明，要想獲得良好的保溫效果，必須做到以下幾點:

密封一方面可以防止窯體漏氣和穿火而燒到保溫材料，另一方面可減少窯體的熱損失。實踐證明，窯爐保溫措施的成敗關鍵在于密封，因密封不好，窯爐穿火將燒壞保溫材料，造成保溫材料的保溫性能失效，特別在窯齡后期更為嚴重。需要注意的是，密封料的選擇要與耐火磚材相匹配，使用厚度一般以30mm為宜。

3.1.2余熱回收利用

對于另一個主要熱量流失——煙氣，可以采取一些熱回收裝置進行余熱回收，常用的方式是利用蓄熱室、換熱器等裝置進行熱回收，用來加熱助燃空氣，提升燃燒效率，減少熱量流失。現在規格較大、能耗較高的窯爐，如熔塊窯均有設置熱回收裝置，主要以蓄熱室為主，小規格的窯爐也會使用其它較簡單的換熱方式，但仍有大量的隧道窯、輥道窯、梭式窯等沒有進行熱回收，造成大量的能源浪費。形成這種狀況的主要原因是投資回報周期太長，回報率偏低，進行節能技改需要比較多的投入，在現有的燃料價格較低且節能環保要求不是很嚴格的情況下，很多陶瓷企業寧愿選擇不去進行節能改造。隨著政策導向的加強，陶瓷企業有了明確的節能減排目標加上相關法律法規的到位，各種窯爐都應根據實際情況增加熱回收裝置，并對已有的熱回收裝置進行提升改造。

當然，在煙氣溫度不是很高的情況下，也可以考慮一些簡單的熱回收，如：熱風干燥、加熱生活或工業用水等。

3.1.3 改變助燃方式

采用熱回收裝置可以把廢氣帶走的熱量進行回收，減少熱量流失，也可以采用改變普通空氣助燃為富氧空氣或全氧助燃的方法，目的是通過減少需要加熱的助燃氣體量和減少廢氣的排放量來減少熱量流失。

在干燥空氣中，按體積計算，含20.95%的O2，其余的79.05%是N2以及其它不參與燃燒與反應的物質，由于這些大量的不參與燃燒反應的氣體的存在，增加了燃燒產物的數量，使廢氣帶走的熱量增多。如果采用富氧代替空氣助燃，可適當降低空氣過剩系數，這樣既提高火焰溫度，又降低排煙熱損失，從而節約能源。

采用富氧燃燒具有下列特點：燃燒速度加快，燃燒完全；空氣過剩系數降低，在1.05～1.1之間選擇，可獲得較高的火焰溫度；所需的助燃空氣量減少，煙氣排放量和熱損失都得到降低，節約了燃油；火焰溫度提高，火焰亮度增大，傳熱效果增強；窯爐下部火焰溫度提高，熔化率增加，從而提高成品率，增加產量；窯頂溫度降低，爐齡延長。

一般氧濃度每增加1%，煙氣量約下降2～4.5%，從而提高燃燒效率。目前國內外普遍采用膜法富氧技術，氧氣濃度可以達到30%左右。也可以使用更高更純的氧氣助燃，一般把采用純度≥85%的氧氣進行助燃的方式稱為全氧燃燒，目前全氧燃燒受窯爐耐受能力、燃燒設施性能和氧氣成本過高的限制，此技術在國內外均沒有得到廣泛應用。

3.2 節電控制

由于使用大量球磨機、混合機、空氣壓縮機、傳送設備等電力設備，耗電驚人，加上電力供應日趨緊張、科技進步速度加快、節電技術不斷更新，越發顯示工廠節電形勢的緊迫。當前我國在行業整頓、優化組合、企業競存，優勝劣汰中，新興成長的大中型企業技術裝備和自動化程度已有相當水準，初具現代化規模，供電系統電力效能都有較大提高，但是許多老舊企業及規模較小、技術較弱的工廠的許多老舊設備還在運行，電力設備節電性能較差，節能降耗技術改造任務還很繁重。

節電的關鍵是減少無謂的電能損耗，可從以下幾方面入手，首先是確保合理供電，減少線路損耗，其次是提高電器設備(包括負載裝置)的效率，再次是提高電氣系統的功率因數，進而消除無功電流。針對這幾個方面，結合目前陶瓷企業的實際情況，進行以下簡單討論。

3.2.1配置合適的變壓器

變壓器是換能效能較高的設備，盡管如此，由于存在空載損耗、負載損耗和熱損耗，且目前在用的不少為老舊產品，使用不盡合理，因而節電挖潛空間很大。據專家分析建議，如能以S9及以上系列產品更替舊產品，節電回收年限為2～3年，特別是SC11型卷鐵芯變壓器，D10型單相配電變壓器，非晶合金配電變壓器等，空載損耗下降非常可觀，有望成為今后的發展方向。此外，合理的配電經濟運行方式，更能發揮管理的能動作用，優化運營，避免浪費。

3.2.2 供電線路治理

線損是電力損耗的重要原因，低壓線路尤甚。治理工作要重視日常供電管理，包括減少無效運行、常明燈、提高功率因數等，同時要著重改善電網結構。按照最新電網結構優化理論研究結果，與常規電網結構相比，選取變壓器容量要加大，臺數要增多，線路截面要加大，條數增多，并治理電網低功率因數和諧波，這樣的話，電網的容載比顯著增大，條數增多，負載調整功能增強，促使電網運行中供電設備過載減少，從而減少線路電壓損耗，提高供電質量和安全可靠性。目前，我國部分農村供電正試行單、三相變壓器混合線路供電，這種供電結構國外已廣泛采用，其原則是，單相變壓器直接到戶，最大限度減少低壓線路壓降，因而西方國家配電線損一般在4%以下。借鑒這個經驗，陶瓷企業也可因地制宜，靈活地采用類似方法，在新建或改造供電系統時應用，如在使用整流或隔離變壓器時，可盡量采用高壓變壓器，對孤遠大電流低壓線路，可采取高壓供電、就地降壓的方式，許多料場供電、遠程照明也可仿此操作。

3.2.3 電動機及其控制

電動機作為方便高效的動力機械，是電力能源最重要的應用，通常人們把直流電機、交流異步電機和交流同步電機作為傳統電機的三大機種，陶瓷行業中，三相交流異步電動機和直流電機最為普遍。電動機及其控制技術發展很快，如直流電機調速系統，目前已采用模塊化整流器件及數字式調速產品。隨著微電腦和電力電子技術的發展，變頻調速真正解決了交流電機的調速問題并得到了廣泛的推廣應用，永磁伺服電機、開關磁阻電機等新型機電一體化控制技術和設備涌現并迅速成熟，其中這些技術，很多都與節電有關，使電機的能效特性有了很大的提高。

目前變頻控制技術不斷進步，低壓“交-直-交”通用變頻器已廣泛使用，尤其在水泵風機類負載得到普及，取得顯著的節電效果，而大容量高壓變頻器的試制推廣方始熱行，國產高壓變頻產品已趨成熟，占有了市場一席之地。為了改進普通型變頻器含5次以上諧波的非標準正弦缺陷，一方面，推出以三電平多電平為代表的各種完美正弦波方案，改進一般帶濾波橋式整流器波形畸變的電路，一方面對需要場合采用“交-交”矢量變頻控制。這種矩陣式電力變換器(MC)，是一種綠色環保型變頻器新概念，波形好、效率功率因數高，可四象限運行，是一種極有發展前途的新技術。電動機自身的改進和換代，也得到快速發展，如現在推廣的Y×2高效電機、變頻器專用電機等，也算在其中。通過估算，采用新型節能電機所投入的資金，完全可由節電費用得到補償。

3.2.4 電氣設備的功率因數和諧波治理

設備的低功率因數和諧波，會造成設備自身和電網相當大的附加無功電流，增加電網輸變電以至發電設備的負擔，影響設備運行及壽命。目前，世界各國都在嚴格限制低功率因數電氣產品，制定輸入諧波的標準。對不同情況的功率因數校正(PFC)，應針對具體對象和特點，采取不同的方法和策略，通常又分為無源或有源校正。對于主要因感性負載產生的無功，基本方法是采取無源校正的一種，并聯電容補償，或同步調節。在電容無功補償使用中，根據經驗，應注意不宜采用功率因數控制型控制器，而應優先采用無功功率型、無功電流型控制器，以避免“切投震蕩”。如要同時兼顧諧波治理，則可采取無源校正的另一方式，接入LC濾波器，如針對變頻器產生的奇次諧波，專門設計了各型專用濾波器，或采用有源濾波器動態補償。無源濾波的優點是簡單、成本低、故障少，但體積重量較大，只適于靜態和較單一諧波的補償，且不易快速動態補償，而有源功率因數校正(APFC)，可在網絡和負載變化時，全面快速動態進行補償，節電及保證電網質量，預計今后將會有越來越多的應用。

一個企業的節電措施，應全面衡量電網情況，測試分析，糾其根源，根椐情況有主次、分層次制定措施，首先從工藝技術、設備選用(包括電氣)精選改進做起，電網整理、基礎層無功諧波消除或補償，多種方法相輔，最后才是綜合補償，以達到系統優化、電網改善、降低電耗的目的，不能簡單把希望寄托于一兩種好產品或單一措施上，而未能合理恰當地用至最佳。

3.2.5 照明

電力照明耗電較大，也是節電的重點。長期以來，企業一直在節能政策的指導下，加強管理、提高技術、采用節電產品，并運行于市場規律和環境之中。如目前配電盤柜的信號指示燈都已換成節能類型，各種照明節電新產品出現較多，高管壓光效高的節能熒光管、稀土三基色節能熒光燈、電子式鎮流器曾在節電方面起過一些好作用，但最近有一些技術回歸，主要是新型感容式熒光燈鎮流器的研制成功，據說節電效果較好，使用壽命延長，可給予關注；另外日本等國在半導體節電照明、太陽能發電蓄電等方面有不少研究進展，值得關注。

3.2.6綠色電力

“綠色電力”是指由風能、太陽能、地熱能、生物質能等可再生能源生產的電力，企業可以根據實際情況以前瞻性的眼光去關注和利用。

4結 束 語

隨著科技進步，節能的技術日新月異，關鍵是企業要充分重視，根據自身情況合理利用，這樣才能在節能減排增效的短期內收到明顯的效果。在能源管理方面，政府和能源管理部門制定和出臺了一系列相關管理法規政策和鼓勵措施，改進管理及借鑒國外優秀的管理模式，同時也出現了一些新理念，如電力需求側管理(DSM)、合同能源管理(EMC)等，值得各陶瓷企業關注。節能減排方案的制定和實施，離不開企業的決策和技術管理，根本問題是提高整個行業對節能減排工作的認識和自覺性。我國是最大的發展中國家，盡管目前已取得了巨大的發展，然而與發達國家相比，技術和專業管理水平仍相對落后，我國的單位GDP能耗和其它統計能耗，與它們相比還相差較大，節能潛力很大。企業實施有效的節能減排措施，可以達到企業效益和社會效益雙贏的效果。

目前全球氣候變暖、能源供應緊張、酸雨等問題日益嚴重，各國對節能減排的要求更加嚴格，企業如何因應不斷變化的外界環境及時調整各項規劃策略，實現永續經營，同時遵章守法也是一個企業需要具備的最基本的素質。在節能減排方面，只有拋開權宜之計，走出得過且過的誤區，制定具有前瞻性的方針政策才能立于不敗之地。

參考文獻

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