广东省陶瓷行业的能耗现状及节能措施.docx

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广东省陶瓷行业的能耗现状及节能措施

广东省陶瓷行业的能耗现状及节能措施

　　摘　要：

改革开放20多年来，广东陶瓷行业取得了令人瞩目的成绩，但也存在着能源消耗大、利用率低等问题。

本文就广东陶瓷行业的原料制备、制品成形、干燥和烧成过程中的能耗现状进行了综合的分析和评价，并提出了相应的节能措施。

　　关键词：

能耗，节能

　　1基本情况

　　广东陶瓷产业在全国乃至全世界都占有相当重要的地位。

广东省建筑陶瓷产量约占全世界产量的30%，约占全国产量的60%以上、出口量的70%；卫生陶瓷产量约占全国产量的25%、出口量的30%。

　　广东陶瓷工业虽然在全国处于领先地位，但却存在能源消耗过于严重的问题。

因此，节能是今后广东陶瓷工业发展的重大课题。

　　2陶瓷工业能耗的现状

　　我国陶瓷工业虽然产量在世界上遥遥领先，但总体上存在产品档次低、能耗高、综合利用率低、生产效率低等问题。

据报道，陶瓷工业的能耗中约有61%用于烧成工序，20%用于干燥工序。

目前我国陶瓷工业的能源利用率与国外相比，差距较大：

发达国家的能源利用率一般高达50%以上，美国达57%，而我国仅达到28%～30%。

能耗差距如表1所示。

　　2004年广东建筑陶瓷产量为18亿m2，按消耗原材料20～24kg/m2计算，需要原材料0.360～0.432亿t；按耗电5kWh/m2计算，电耗为90亿kWh；按耗煤8kg/m2计算，需煤0.144亿t；按耗油1.4～1.5L/m2计算，每年消耗燃油高达25～27亿L。

卫生陶瓷产量3400万件，按消耗原材料13kg/件计算，需要原材料44.2万t；按耗电400kWh/t计算，电耗为2.176亿kWh；按煤耗1.1t/t产品计算，需煤59.84万t。

日用陶瓷至少27亿t产品，需要消耗煤近210万t、电12.5亿kWh；加上其它系列陶瓷（如电子陶瓷、工艺陶瓷、工业陶瓷和电瓷等），每年至少消耗原材料0.5亿t、电110亿kWh、煤0.17亿t。

随着产量逐年增加，相应的原材料、电和煤用量也增加。

这对制造业发达、能源需求紧张的广东，无疑是雪上加霜。

　　“十一五”节能专项规划将对我国及广东省陶瓷行业产生深远的影响。

就陶瓷生产而言，节能降耗将是大势所趋，也是可持续发展的重要条件。

因此，分析陶瓷工业能耗的现状及节能技术非常必要。

　　3陶瓷工业的节能技术措施

　　3.1陶瓷原料制备过程中的节能措施

　　据资料介绍，原料制备的能耗在整个陶瓷生产过程中占很大比例，其中占燃料耗用量的49%，占装机容量的72%，因此节能潜力较大。

其节能措施有：

（1）采用连续式、大吨位球磨机进行细磨，产量可提高10倍以上、电耗为原来的20%；

（2）球磨机的内衬采用橡胶衬，既减小了球磨机负荷，又增加了球磨机的有效容积，产量提高40%、单位产品电耗降低20%以上；（3）制定合理的料、球、水的比例，添加相应助剂和采用氧化铝球，既可缩短球磨时间，又可节电35%左右。

　　广东陶瓷行业比较发达，陶瓷原料需求量大，有必要实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产，这样可充分利用资源、节省能源，并具有以下优点：

（1）系统化、专业化生产提高了原料的有效利用率、扩大了原料的来源，并能提高原料化学组成的稳定性，保证产品的质量；

（2）减少了原料车间的重复性建设，将分散性、简单性和间歇性加工提升为连续、集中专业原料处理，提高了设备的有效利用率；（3）减少了工厂原料的储备，节约场地投资及减少城市粉尘、噪音污染等。

　　3.2陶瓷制品成形与干燥过程中的节能措施

　　对于建筑陶瓷，在选择压砖机上，应选用大吨位、宽间距的压机，实现一机一窑。

因为大吨位压砖机压力大、产量大，压制的砖坯质量好、合格率高。

在同等条件下，电耗可减少30%以上。

意大利SACMI和SITI公司生产的7200t压机可压出1200mm×1800mm的大砖，产量达10000m2/d。

广东科达机电股份有限公司和佛陶集团力泰机械有限公司开发的大吨位液压全自动陶瓷压砖机系列，最高吨位达到7800t。

　　微波干燥技术也日益受到关注。

微波可以透入物料内部，使内外同时受热，干燥时间大大缩短，极大地提高了生产效率；微波能源利用率高，对设备及环境不加热，仅对物料本身加热，运行成本比传统干燥低（如表2）。

从表2可以看出微波干燥的优越性：

在相同功率下，传统干燥时间是微波干燥的30～32倍、能耗为2.5倍，而生产能力仅为微波干燥的一半。

　　3.3陶瓷制品烧成过程中的节能措施

　　3.3.1采用低温快烧技术[2]

　　在陶瓷生产中，烧成温度越高，能耗就越高。

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、烧成时间缩短10%、产量增加10%、热耗降低4%。

因此，在陶瓷行业中采用低温快烧技术，可以显著增加产量、节约能耗。

　　3.3.2采用一次烧成技术

　　一次烧成比一次半烧成（900℃左右低温素烧，再高温釉烧）和两次烧成更节能、综合效应更佳，同时可以解决砖的后期龟裂、延长砖的使用寿命。

如广东某企业自从实现一次烧成后，烧成的综合燃耗和电耗都下降了30%以上，大大节约了设备和其它设施的投资，也提高了产品的质量。

　　3.3.3墙地砖的升级换代产品――超薄砖

　　大规格超薄砖规格为1000×3000mm，厚度只有3～5mm，其重量只有现行墙地砖的1/4。

生产超薄砖使用的原料可以减少60%以上、能源节约至少40%，这样既保护资源，又节约生产成本[3]。

按2004年广东建筑陶瓷砖产量为18亿m2来计算，厚度一般为10mm左右，需要原材料0.468亿t、电耗90亿kWh、煤0.144亿t。

如果采用超薄砖，则所需原材料下降为0.187亿t、电54亿kWh、煤0.086亿t。

因此，可以大大节约能耗。

　　3.3.4窑型向辊道化发展

　　在陶瓷行业中，使用较多的窑型有：

隧道窑、辊道窑及梭式窑三大类。

其中，辊道窑具有产量大、产品质量好、能耗低、自动化程度高、占地面积小等优点，是当今陶瓷窑炉的发展方向（见表3）。

　　3.3.5采用高效、轻质保温耐火材料及新型涂料

　　常见的保温材料有重质耐火砖、轻质保温砖、莫来石轻质砖，高铝轻质砖和轻质陶瓷纤维等。

合理选择保温材料对节能降耗有很大影响。

如轻质陶瓷纤维与重质耐火砖相比具有如下优点：

质量轻，重量只有重质砖的1/6，容重为传统耐火砖的1/25；导热系数小，蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/30～1/10，窑外壁温度降至30～60℃；纤维节能可达到16.67%。

　　涂层技术应用范围很广，其中红外辐射涂层和多功能涂层在窑炉中的应用值得关注。

如热辐射涂料（简称HRC），在高温阶段涂在窑壁耐火材料上，材料的辐射率从0.7升至0.96，可节能33087×4.18kJ/m2?

h；在低温阶段涂上HRC后，窑壁辐射率从0.7升至0.97，可节能4547×4.18kJ/m2?

h。

　　3.3.6改善窑体结构

　　从节能的角度讲，窑内高度越小越好。

如辊道窑高由0.2m升高至1.2m时，热耗增加4.43%、窑墙散热升高33.2%。

在一定范围内，窑越宽越好。

如辊道窑内宽从1.2m增大到2.4m时，单位制品热耗减少2.9%、窑墙散热降低25%。

在窑内宽和窑内高一定的情况下，随着窑长的增加，单位制品的热耗和窑头烟气带走的热量均有所减少。

如辊道窑的窑长由50m增加至100m时，单位制品热耗降低1%、窑头烟气带走热量减少13.9%。

　　3.3.7采用自动控制技术

　　采用微机控制系统，能够自动控制燃烧过剩空气系数，使窑内燃烧始终处于最佳状态，减少燃料的不完全燃烧、降低窑内温差、缩短烧成时间。

据报道，在排出烟气中每增加可燃成份1%，则燃料损失要增加3%。

如果能够采用微机自动控制或仪表-微机控制系统，则可节能5%～10%。

　　3.3.8窑车、窑具材料轻型化

　　采用轻质耐火材料作窑车和窑具对节能有重大意义（如表4）。

表4表明：

产品与窑具的重量比越小，其热耗越大。

窑车应使用低蓄热、容重小、强度高、隔热性能好的材料来制备。

窑车车衬材质的选取对节能也很重要。

据报道，轻质砖、轻质砖与硅酸铝耐火纤维复合和全硅酸铝耐火纤维做车衬时，单位产品热耗分别是传统重质耐火砖做车衬时的91%、79.5%～85.8%和59.1%～66.3%。

　　3.3.9采用清洁气体、液体燃料

　　采用清洁的气体、液体燃料，不仅是裸烧明焰快速烧成的保证，而且可以提高产品质量、节约能源，更重要的是可以减少对环境的污染。

采用洁净气体为燃料,节能降耗明显（如表5所示）。

　　3.3.10采用高速烧嘴

　　采用高速烧嘴是提高气体流速、强化气体与制品之间传热的有效措施，一般可比传统烧嘴节能25%～30%。

如高效节能环保型蓄热式烧嘴，它是成对存在窑炉中，当其中一个烧嘴工作时，另一个作排烟道,同时蓄热，待其工作时再预热气体。

　　3.3.11利用微波辅助烧结技术

　　微波辅助烧结技术是通过电磁场直接对物体内部加热，故热效率很高（一般从微波能转换成热能的效率可达80%～90%），因此可以大大降低能耗。

例如Al2O3的烧结,传统方法需要加热几个小时,而微波法仅需3～4min。

　　据报道，英国某公司有一种新型的陶瓷窑炉生产与制造技术，该窑炉最大的特点在于：

它不仅采用了当今世界上微波烧结陶瓷的最新技术，还采用了传统的气体烧成技术。

它在传统窑炉中把微波能和气体燃烧辐射热有机结合起来，这样既解决了微波烧成不容易控制的问题，又解决了传统窑炉烧成周期长、能耗大等问题。

这种窑炉适用于高技术陶瓷及其它各种陶瓷的烧成，达到快速烧成、节能的目的。

　　4展望

　　随着陶瓷技术及其它相关技术的发展，可以估计今后陶瓷窑炉的发展方向：

在窑炉结构上，向连续式窑炉长度方向发展；在窑体、窑具的材料上，采用轻质陶瓷纤维，采用涂层材料；在烧成技术上，向温度均匀性高、低污染方向发展，如采用微波烧成技术；在检测控制方法上，采用多变量模糊控制技术；在研究方法上，将窑炉热工理论和计算流体力学相结合。

　　此外，积极推广高红外、远红外、等离子、感应加热等高效加热新技术，推广微波能高温技术如微波烧结、微波高温合成工艺及相关设备；积极开发与利用新能源如太阳能、潮汐能等。

这样，窑炉的能源利用也将呈现出多元化的局面。

　　参考文献

　　1彭金辉,何蔼平.德国在微波处理材料方面的应用研究[J].昆明理工大学学报，1996，21（6）：

39～41

　　2李湘洲.陶瓷窑炉的燃料与节能技术[J].节能技术，1999，（3）：

32～36

　　3永平.新型环保超薄砖问世[J].中国建材，2004，（6）：

89

　　4谭绍祥.中国陶瓷窑炉技术的新发展[J].山东陶瓷,2000,23（3）:

13～14