日用陶瓷節能減排的思考及輥道窯爐應用前景的分析

摘要我國是日用陶瓷生產大國，日用陶瓷產量居世界第一，然而陶瓷行業是一個資源型、高耗能的行業，其能耗占整個生產成本的30～40%。陶瓷工業要獲得可持續發展，必須在節能減排這個環節上做好文章。輥道窯爐是一種具有產量大、成品率高、能耗低特點的新型窯爐，適合應用于日用陶瓷生產。本文就國內外日用陶瓷業的現狀及輥道窯爐在日用陶瓷業上的應用前景作出了分析。

關鍵詞日用陶瓷，節能減排，輥道窯爐，技術及應用

1引 言

資源、能源和環境是當今經濟、社會發展的重大課題。我國正處于快速工業化時期，資源和能源的消耗連續快速增長，如石油、天然氣等能源和資源的對外依存度目前已超過40%，同時資源和能源的消耗給整個生態系統帶來了巨大的負擔。就能源總體利用率而言，發達國家的能源利用率一般高達50%以上，美國達57%，而我國只有30～35%左右，與發達國家相比仍存在較大的差距。

進入二十一世紀以來，國際能源市場的形勢發生了巨大變化，能源價格不斷上漲，供應緊張，供需矛盾日益突出，所有的高耗能的生產行業都受到了嚴重的沖擊，其中陶瓷工業首當其沖，不斷上漲的能源成本嚴重威脅著陶瓷工業的生存和發展。因此，節能降耗成為每個陶瓷企業經營者都必須嚴肅面對及思考的問題。同時，陶瓷的高耗能必然會帶來高污染的情況，全國迅猛發展的陶瓷業對我國的環境造成了很大的污染，特別是陶瓷業發展迅速的產區如廣東省的佛山、潮州、清遠、肇慶、河源等地區更為嚴重。因此，節能減排是陶瓷生產的大勢所趨，也是陶瓷工業可持續發展的重要條件。

2我國日用陶瓷業的現狀分析

日用陶瓷在我國國民經濟的發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，也是在國際市場上具有競爭力的商品。日用陶瓷產品質量的優劣，會影響到我國人民生活水平的改善和出口創匯的能力。我國日用陶瓷總產量在2005年達到170億件;2006年總產量為138億件，占全球總產量的70%，出口95.8億件，占國內總產量的70%。雖然我國日用陶瓷產量在世界遙遙領先，但總體上仍存在產品的檔次低、能耗高、資源消耗大、生產效率低和環境污染嚴重等問題。日用陶瓷與建筑衛生陶瓷相比，因其部分產品燒成溫度過高，窯型和其它類別產品的生產裝備相比較落后等原因，能耗往往是后者的兩倍以上。這種狀況嚴重制約著日用陶瓷工業的健康發展，也是目前國內、省內許多大中型日用陶瓷企業陷入困境的直接原因之一。

從日用陶瓷工業各道生產工序的能耗分布狀況來看:燒成工序占陶瓷生產總能耗的70～80%、原料加工和坯體成形占8～12%、其余工序占5～8%。可見日用陶瓷生產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鍵因素主要有窯爐結構、材料(含燃料)、燒成技術及熱利用的水平等。一般窯爐總熱支出比例為:產品出窯帶出熱2～4%，窯頭煙氣帶出熱10～12%;窯體表面散熱6～7%;物化反應耗熱16～18%;窯尾抽熱風帶出熱54～56%;其它熱損失3～12%。其中窯頭煙氣和窯尾抽熱風兩項帶出熱占總熱量就高達60～70%。窯爐設備或燒成工藝控制的不合理將會影響陶瓷制品的質量，甚至無法燒成，造成人力、物力的巨大浪費，故窯爐是陶瓷生產企業的關鍵設備。

日用陶瓷工業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。其中梭式窯為間歇式窯爐，具有燒成制度調節靈活的特點，比較適合燒制大尺寸的產品，但耗能最大。隧道窯和輥道窯為連續式窯爐，具有燒成制度穩定、熱利用率較高的特點，可適應大批量產品的連續生產需要。其中輥道窯由于適合快速燒成，具有產量大、成品率高、能耗低等優點，是當今窯爐的主要發展方向。在日用陶瓷生產上逐步推廣應用輥道窯爐生產技術，可實現能源高效利用和污染物顯著減排的目標，對陶瓷行業的可持續發展將產生巨大的促進作用，具有十分重要的現實意義。

3國內外技術發展的現狀與趨勢

目前，國內外均十分重視陶瓷工業的節能減排問題，也推動了相關技術的迅速發展。國內外對陶瓷工業的節能減排主要從原料組成配方、窯爐結構、燒成技術、余熱綜合利用、優質燃料的采用以及固體廢棄物的回收利用等方面入手。

3.1 窯爐結構和燒成技術方面

日用陶瓷工業目前使用較多的窯型有梭式窯、隧道窯和輥道窯。由于輥道窯具有產量大、質量優、能耗低、自動化程度高、操作方便、可快速燒成等優點，在節能方面比隧道窯擁有更多的優勢。因此，對輥道窯及其燒成技術的研究、改進和應用進展都很快。進入二十一世紀以來，關于輥道窯的新設計、新技術報導越來越多，例如湖北黃岡華窯中洲有限公司研發的輥道窯爐，其能耗指標為2000千卡/公斤瓷，折合0.3377噸標煤/噸瓷，但在燒成氣氛上大都采用氧化氣氛。潮州是我國最大的日用陶瓷生產基地和出口基地，被譽為“中國瓷都”。潮州陶瓷業對先進窯爐設備的研究和應用，無疑會對我國日用陶瓷產業的發展產生積極的推動作用。從2004年起，潮州市興業陶瓷有限公司開始研究“陶瓷輥道窯爐快速高溫還原燒成節能技術”，通過對輥道窯的燃燒火焰區、燃燒噴嘴、可燃混合氣形成過程的整體設計，給坯體燒成陶瓷制品的工藝過程創造了一個均勻溫度場和均勻氣氛場及適于高溫還原氣氛的燒成條件。該技術在利用輥道窯實現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。潮州興業公司當年建造了一座陶瓷輥道窯爐，經過反復調試，逐步形成一套快速高溫還原燒成節能技術，2005年開始運行至今，實踐證明該項技術具有明顯的節能效果。據有關機構檢測:該輥道窯爐的有效熱利用率高達68.81%，產品單位能耗為170～200公斤液化石油氣/噸瓷，折合為290～343公斤標煤/噸瓷，比傳統的隧道窯節能20%以上。燒成的日用瓷成品率達到98%，達到節能減排和產品高品質的雙重目標。該技術由于采用還原氣氛燒成，尤其適合在我國南方地區推廣應用。

3.2 窯爐余熱綜合利用方面

余熱利用在國外很受重視，視其為陶瓷工業節能的主要環節。特別是隧道窯、輥道窯這類窯爐，窯頭煙氣帶走熱和窯尾熱風抽出帶走熱兩項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，對節能指標的實現將產生很大的貢獻。目前，國內外將余熱回收后主要應用于坯體、物料干燥和加熱助燃空氣方面。現在，歐洲陶瓷企業普遍采用在窯爐上安裝附加余熱利用裝置，進行窯尾余熱的再回收利用;對于排煙廢熱的利用，也有不少企業采用換熱器將熱量收集后輸送到所需的場所，其綜合節能的效果可使窯爐熱效率達到80%以上。我國陶瓷窯爐的余熱利用吸收了國外的先進經驗，研究了一系列的余熱回收利用裝備與技術，取得了較好的效果。近期對蓄熱相關復合材料的研究更是層出不窮。如華南理工大學的“新型多孔陶瓷材料載體制備技術與性能研究”項目，以陶瓷纖維為基體制備了氣孔率高達96%以上的超多孔陶瓷基體，已通過專家鑒定驗收，達到國內先進水平，完全具備制備高效率蓄熱材料的條件，并已有相關產品投放市場。

3.3 改變燃料結構以減少廢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成本的考慮，在生產過程中使用煤或重油作為燃料。煤或重油在燃燒過程中會產生大量的廢氣，這些廢氣主要由噴霧干燥塔和窯爐產生，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、滲花溶劑等產生)，給環境造成了嚴重的污染。以佛山為例，2005年，規模以上的陶瓷企業二氧化硫排放量達到22.74萬噸，給居民的健康帶來了極大的危害。在潮州地區，由于陶瓷工業以日用瓷和工藝美術瓷為主，質量要求高，價值也高。因此為了確保產品質量，近年來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，因此對環境影響尚不明顯。

3.4 固體廢棄物的回收利用方面

國內外企業一方面努力提高窯爐的燒成技術，盡量提高燒成合格率，減少廢瓷的產生;另一方面，將廢瓷、廢料回收，再用于陶瓷產品的生產。例如廣東省楓溪陶瓷工業研究所，針對廢瓷的特點，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顯色等技術措施，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到30%以上，可從根本上解決“陶瓷垃圾”(廢瓷)對環境造成的危害。

4輥道窯爐應用前景的分析

目前我國的日用陶瓷生產企業約有6000多家，其中上規模的有1000多家，年銷售收入400多億元，利稅20多億元。陶瓷工業也是廣東省的重要產業之一，雖然廣東陶瓷工業產量在全國遙遙領先，但總體上仍存在產品檔次低、能耗高、資源消耗大、生產效率低、對環境污染嚴重等問題，能源利用與國外相比，差距較大，特別是在燒成環節，由于燒成溫度高(日用陶瓷有的高達1300～ 1400℃)，排放的廢氣溫度也高，通常高達200～300℃，大量的熱能及有害氣體排出窯外，不但增加能耗，而且對環境和人們的健康帶來了不良的影響。因此，在日用陶瓷生產企業推廣應用輥道窯爐，既可為企業大大節省燃料成本，又能減少環境污染，有著廣闊的市場潛力。潮州是中國瓷都，陶瓷業是潮州第一支柱產業，年產值達180億元，其中日用瓷占40%以上，現有大、中型窯爐1000多座，加上小型窯爐，年耗用液化石油氣60多萬噸，價值30多億元，節能減排潛力非常巨大。

近期由于受國際原油價格持續攀升、人民幣升值、勞動力成本上漲以及國家對出口退稅率進行調整等因素影響，給外向型的陶瓷企業帶來了巨大的沖擊，陶瓷企業的生產成本壓力也越來越大。另外，由于陶瓷業耗用大量資源和產生大量的“陶瓷垃圾”，也給環境造成了極大的問題。因此，陶瓷企業對推廣應用先進的節能減排技術有強烈的主觀意愿和較大的積極性。輥道窯節能減排技術在日用陶瓷生產方面的推廣應用，正是適應了陶瓷企業的迫切需要，可以大力推廣和迅速取得效益。

5結論

綜上所述，輥道窯爐生產技術應用在日用陶瓷生產上，不僅可以大大降低產品能耗，緩解我國能源和資源短缺的現狀，同時也能減少廢氣的排放量和固體廢棄物的產生，有利于保護環境，并且日用瓷輥道窯節能減排技術的許多措施，不僅適用于日用瓷生產，也可推廣到建筑陶瓷、衛生陶瓷及其它相關領域，從而推動陶瓷工業的技術進步和可持續發展，社會經濟效益顯著，有著不可估量的市場前景。