建筑陶瓷生产线节能技术改造.docx

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建筑陶瓷生产线节能技术改造

建筑陶瓷生产线节能技术改造

指导老师：

中文摘要

党的十六届五中全会提出要把节约资源作为基本国策，“十一五”规划《纲要》【】进一步指出要在“十一五”时期单位GDP能耗降低20%左右【】。

2009年12月18日，温家宝总理在哥本哈根气候大会上向世界庄严承诺，“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％”，并把节能减排作为战略性新兴产业之一。

而陶瓷行业本身属于高能耗、高污染行业，生产过程中消耗大量矿产资源和能源，产生的废气、废水、废渣、粉尘等对环境造成严重污染。

因此合理使用资源、降低能耗、减少对环境的污染，使行业可持续发展，是我国陶瓷行业急需解决的问题。

根据建筑陶瓷行业能源消耗限额标准（国家和地方）、生产准入条件和清洁生产指标，结合国家发展与改革委员会“十一五”期间提出的十大重点节能工程，及同时推出的《国家重点节能技术推广目录（第一批、第二批）》，以某一企业为例开展节能技术改造分析，在对企业能源消费结构、流向、收支情况，及重点耗能工艺、重点用能设备进行分析研究的基础上找出节能途径筛选出节能改造方案，主要是生产线的余热利用，窑炉的改造，电机系统节能改造等，并对其进行节能效益分析，得出结论并提出合理建议。

关键字：

建筑陶瓷；节能；技术改造；

SUMMARY

PartyPlenumproposedMadeResourceconservationasabasicnationalpolicy，EleventhFive-YearPlanFurtherpointedoutthatduringthe"EleventhFive-Year"periodEvery1unitofGDPenergyconsumptionReducedby20%。

“by2020，emissionofcarbondioxideemissionsperunitofGDPdown40%to45%comparedto2005",commitmentedtotheworldbyPremierWenJiabaoinCopenhagenclimateconferenceIntheDecember18,2009，Andmadeenergyconservationasoneofstrategicemergingindustries。

ButTheceramicindustryisahighenergyconsumption、high-pollutingindustries,Theproductionprocessconsumesalotofmineralresourcesandenergy,andWastegas,wastewater,wasteresidues,dustthatGeneratedfromtheproductionprocessCausedseriouspollutiontotheenvironment.Therefore,rationaluseofresources,reduceenergyconsumption,reduceenvironmentalpollution,sothattheindustrycansustainabledevelopmentis Chinaceramicindustrys'surgentproblems

 AccordingtothenationalandlocalLimitenergyconsumptionstandardsofbuildingceramicsindustry，CombinedwiththetenkeyenergyconservationprojectsthatNationalDevelopmentandReformCommissionProposeddurning"EleventhFive-Year"period，andtheNationalEnergyTechnologyExtensioncatalog（thefirst,second）"thatIntroducedAtthesametime，Incaseofanenergy-savingtechnologicaltransformationofenterprises。

BasedontheAnalysisoftheEnergyConsumptionStructure,flow,IncomeandExpenditure,andkeyenergy-consumingprocess,keyenergyfacilitiestofindoutenergy-savingwaysandSelectedenergy-savingprograms。

MainlyonProductionlinewasteheatutilization,thetransformationofthefurnace,MotorsystemEnergySavingtransformationandsoon，Andanalysistheenergyconservationefficiency，Drawconclusionsandmakereasonablesuggestions。

Keywords:

architecturalceramics;energy;transformation;

目录

1.绪论6

1.1引言6

1.2课题提出的背景6

1.3课题研究的主要内容和方法11

1.4建筑陶瓷行业发展现状11

2.建筑陶瓷行业能源消耗定额标准、生产准入条件和清洁生产指标14

2.1国家能源消耗限额标准14

2.3广东省建筑陶瓷瓷质砖能耗限额15

2.3陶瓷生产企业准入条件15

2.4陶瓷行业清洁生产指标17

3.建筑陶瓷生产过程及能源流程20

3.1主要生产工艺流程20

3.2用能系统和主要用能设备23

4.企业能源利用状况分析29

4.1企业能源消费状况29

4.2企业能耗指标分析35

5.节能途径和节能改造方案39

5.1节能的途径和方法39

5.2节能改造技术措施和方案42

5.3节能量测算与分析50

6.节能效益分析66

7.结论与建议66

7.1结论66

7.2建议66

参考文献：

67

1.绪论

1.1引言

我国能源资源总量比较丰富，但人均占有量都远远低于世界平均水平。

据《BP世界能源统计2005》【2】表明，全球石油储量可供生产40多年，天然气可供应67年，煤炭可供应164年。

但作为我国能源结构主体的煤炭，其探明储量将在81年内采光，石油资源将在15年内枯竭，天然气资源也将在30年内用尽，其时间表均早于全球石化能源枯竭速度。

随着我国工业化和城镇化推进，能源资源需求总量还会增加，经济发展面临的资源约束矛盾将长期存在。

节约能源资源，大力促进能源资源的高效利用和循环利用，是缓解能源资源约束矛盾的根本出路。

我国早在1980年就确定了“开发与节约并重，近期把节在优先地位”的能源发展总方针，1986年国务院发布了《节约能源管理暂行条例》【3】，有关部门陆续制定了产业政策、节能技术大纲、主要用能产品的效率或能耗标准、生产过程中耗能较高产品的单位产品能耗限额，以及固定资产投资工程项目的可行性研究报告中应当包括合理用能的专题论证等规定。

1997年11月1日第八届全国人民代表大会第二十八次会议通过了《中华人民共和国节约能源法》【4】。

以法律的形式确立了全社会节约能源。

规定了节能管理，合理使用能源，节能技术进步和相关的法律责任。

这是我国第一部对能源节约的法律。

十届全国人大常委会第三十次会议通过了新修改的《节约能源法》，并于2008年4月1日起正式施行。

这些方针和法规的颁布和实施，对于促进节能工作的开展发挥了积极的作用。

1.2课题提出的背景

1.2.1课题提出的宏观背景

随着我国国民经济持续快速发展，带动了能源消费长期高速增长。

目前我国能源供给已呈现出紧张局面。

大力推进节约降耗，缓解资源瓶颈制约，实现能源环境和经济社会的可持续发展是我国用能工作的核心。

党的十六届五中全会提出要把节约资源作为基本国策，“十一五”规划《纲要》【5】进一步指出要在“十一五”时期单位GDP能耗降低20%左右，凸显了节能工作的极端重要性和紧迫性。

2006年是“十一五”开局之年,我国单位国内生产总值（GDP）能耗仅下降1.23%,化学需氧量和二氧化硫排放量不降反升,节能减排两大指标均未能完成。

经国家统计局初步核算2007年我国单位GDP能耗下降了3.27%，虽然这比2006年只完成下降不到2%的情况大有好转，接近完成年4%的降幅。

2008年全国万元国内生产总值（GDP）能耗下降4.59%。

2009年中国单位国内生产总值能耗较上年下降2.2%，2009年的能耗降幅远远小于2008年，也远低于政府设定的5%的年目标降幅。

若要实现政府设定的2006-2010年期间单位国内生产总值能耗下降20%的目标，年能耗降幅必须达到5%。

因此，国家发改委已经将2010年作为单位GDP能耗目标完成的攻关之年，有关节能减排的各项投资和政策支持力度进一步加大，以确保国家"十一五"规划单位GDP能耗降低20%左右，这一约束性指标的按时完成。

2007年4月27日，温家宝总理在全国节能减排工作电视电话会议上发表了“高度重视、狠抓落实，进一步加强节能减排工作”的讲话，提出遏制高耗能、高污染行业过快增长，是推进改革节能减排工作的当务之急，也是当前宏观调控的紧迫任务；并要加快淘汰落后的生产能力；全面实施节能减排重点工程，大力发展循环经济，全面推行清洁生产。

强化节能减排监督管理力度等政策。

这是我国走向绿色经济、循环经济的必由之路。

2007年6月3日，国务院又发布了《节能减排综合性工作方案》【7】，对有关节能减排的政策、激励和约束机制都做出了明确规定和要求。

这也是我们实行节能减排工作的重要依据和最终目标。

2009年12月18日，温家宝总理在哥本哈根气候大会上向世界庄严承诺，“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％”，“减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督”。

2010年4月28日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，部署进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标。

会议指出，“十一五”前四年，经过各地区、各部门共同努力，节能减排工作取得重要进展，全国单位国内生产总值能耗累计下降１４．３８％，但与“十一五”降低２０％左右的目标仍有较大差距，特别是去年三季度以来，高耗能、高排放行业快速增长，一些淘汰的落后产能死灰复燃，能耗强度下降趋势减缓甚至由降转升，节能减排形势十分严峻。

正是在这样的时代背景下，国内企业纷纷开展节能降耗、清洁生产工作。

1.2.2课题提出的行业背景【7】

（1）我国陶瓷行业发展现状及存在的问题

改革开放以来，我国陶瓷工业随着经济复苏得到迅猛发展，如今已名副其实成为世界上陶瓷生产大国、消费大国。

中国生产的日用陶瓷产量占全世界的70%左右，陈设艺术陶瓷产量是全球的65%，建筑陶瓷产量也占世界总产量半壁江山。

廉价的劳动力成本和资源优势使中国企业和产品的竞争力不断增强，中国在国际陶瓷市场中的地位不断提高。

在产业日益发展的同时，并存产能过剩、矿产资源过度开采、环境污染严重等一系列问题，主要表现在以下几个方面：

①产业分布不均衡，产区发展不平衡，产销失衡

陶瓷行业生产具有明显地域性，目前主要集中在广东、江西、山东、福建等省份。

这些地区，陶瓷产业基础雄厚、体系完备，影响辐射面广，提供众多就业机会，成为当地传统支柱产业，为当地经济建设做出巨大贡献。

同时也出现部分区域陶瓷企业过度集中现象，随着企业不断扩张、生产线不断扩充、生产总量不断扩大，造成产能严重过剩，供需失去平衡，也造成区域内污染严重，资源面临枯竭问题。

而西北、东北、内蒙等地区，受限总体经济水平，尽管有资源优势，但陶瓷工业水平整体落后，可发展空间巨大。

②环境污染严重，能耗高，陶土资源过度开采

陶瓷行业本身属于高能耗、高污染行业，生产过程中消耗大量矿产资源和能源，产生的废气、废水、废渣、粉尘等对环境造成严重污染。

在一些陶瓷产业密集度高、经济发达地区，陶瓷行业对空气、土地等环境污染现象尤为严重。

我国最主要的陶瓷生产基地——广东佛山，一年消耗陶瓷原料超过4000万吨，平均每天消耗12万吨，各种污染物的排放量也相当惊人。

很多地方对不可再生的矿产资源过度开采，极大地破坏了生态环境，陶瓷废料的回收再利用基本处于空白状态。

这种状况不仅导致国内矿产资源、能源过度消耗，也阻碍了我国陶瓷行业的可持续发展。

近年来，随着全社会环保意识的增强，我国政府出台了一系列政策、措施加大节能、减排力度，各地方政府也制定相应法令、法规，整治行业污染，陶瓷行业面临资源、能源和环境问题的严峻挑战。

③行业利润水平低，产品低质化严重

我国虽是一个陶瓷生产大国，却不是一个强国。

产品以中低档为主，附加值较低，在国际市场售价不高。

陶瓷产能过剩，供大于求，企业为争夺市场，竞相压低价格，行业利润水平不断下降。

企业缺乏自主创新能力，产品同质化严重，国际市场竞争力不强。

中国陶瓷要从“中国制造”到“中国创造”进行突破，从陶瓷大国成为陶瓷强国，必须提高产品档次、调整产品结构、重视产品创新。

　在当今全球经济一体化背景下，面对严重的国际金融危机，如何在获得最大经济效益的同时，又能合理使用资源、降低能耗、减少对环境的污染，使行业可持续发展，是我国陶瓷行业急需解决的问题。

（2）国外陶瓷行业发展现状

①欧洲陶瓷生产用窑炉概况

欧洲陶瓷生产基地主要分布在英国、德国、意大利、西班牙、法国等国。

象英国的骨质瓷，德国的硬质瓷，意大利的瓷砖、卫生瓷与釉陶，西班牙的建筑卫生陶瓷及法国的彩瓷等都是享誉世界的著名陶瓷品种。

这些国家虽然生产不同的产品种类，但在开发研制先进窑炉设备，特别注重提升陶瓷窑炉节能技术方面是很一致的，代表了世界的先进水平。

欧洲各国日用瓷一般均采用高温素烧、低温釉烧，二次烧成工艺，最后再进行釉上烤花。

窑炉的类型大致分为两种：

一是连续式窑炉，如隧道窑或辊道窑炉另一种是间歇式窑炉如梭式窑，少量产品亦采用高温窑炉。

建筑陶瓷采用辊道窑炉，卫生陶瓷则采用辊道窑或梭式窑炉烧成，均以天然气为燃料，早已废弃煤或油烧成，窑炉气氛以氧化焰烧成。

由于窑炉设计考虑到欧洲的气候与地理条件，窑内压力制度稳定，温差极小，许多类型的窑炉已实现温差为零的技术水平。

窑头部空气过剩系数低于1.5，排烟温度为100℃以下。

烧成带采取全封闭喷嘴，窑体热幅射损失小，高温区窑外墙最高温度仅为60℃。

在冷却带全部采用气体冷却装置，进行余热回收。

为保护环境，在烟囱处均安装有电子消烟除尘等设施，严格限制烟尘向空中的排放。

目前欧洲陶瓷窑炉由于采用陶瓷纤维与轻质高铝耐火材料，轻体窑炉已大范围普及。

连窑车也普遍采用轻型结构，以此减少窑炉体的蓄热与热损失。

窑炉内装配式窑具规格整齐、质量好，使用寿命长，当然更具有明显的节能效果。

欧洲陶瓷制品的素烧与釉烧也都采用天然气明焰烧成制度，烧成周期已缩短为5～10小时，尤其是连续式的隧道窑与辊道窑炉，不但已实现机械化与全自动化，而且能保证产品质量稳定与耗热降低。

新型陶瓷纤维组装的轻体窑大显身手。

在烧成周期方面，对快烧窑炉进行了充分的研究，如意大利快速烧成辊道窑炉与德国同类窑炉的烧成时间已缩短到2小时以下。

实践证明，欧洲国家陶瓷企业认为快烧窑炉很适宜于瓷砖烧成但日用瓷为保证质量，则不宜于采用快烧技术，主要是由于温差问题不易解决，且快烧窑的使用寿命亦较短等原因。

②窑炉与节能的问题

欧洲各国陶瓷企业在进行窑炉技术革命的过程中，围绕着提高烧成质量与降低能源消耗的问题，认为窑炉节能的关键性原则有两条：

一是窑炉的创新要围绕现代化的设计二是要注意充分选用现代化的炉材。

他们普遍认为：

窑炉是陶瓷企业最关键的热工设备，也是耗能最大的设备，但是窑炉设备能耗的水平，主要取决于窑炉的结构与烧成技术。

其中窑炉的结构是根本，如果没有一个很好的设计，要想提高烧制技术在某种程度上是非常困难的，甚至于无能为力相反，有了好的窑炉结构，也需要有更先进的烧成技术来作保证，这是相互依存，缺一不可的只有使以上两者合理的配合才能保证新型窑炉烧成质量的提高，又减少能源消耗。

从欧洲窑炉形制的发展上也可以看到这一轨迹。

欧洲各国陶瓷业经历了双层窑壳的直焰窑、烧煤间歇式倒焰窑和轮窑、烧油马弗式隧道窑、烧气传统式隧道窑与装配式电脑控制隧道窑及辊道窑、梭式窑等发展阶段，其中尤其是辊道窑炉与梭式窑炉均由欧洲国家最先开发研制成功的，渐而风靡世界。

欧洲窑炉的技术革新围绕着以下几个关键性问题：

1）具有温差小的窑炉结构。

窑炉的温差分上下温差与水平温差两种，当窑炉的截面的宽度大于高度时，其温差主要表现为水平温差反之则主要表现为垂直性上下温差。

欧洲陶瓷窑炉的技术创新主要围绕改进窑炉结构，逐步缩小窑内的温差，使烧成制品缺陷降低，加快烧成周期节约耗能。

2）具有热损失小的窑墙。

窑体热损失主要分类为蓄热损失与散热损失。

对于间歇式窑炉来说两者均存在，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保温效果。

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取得最薄的窑墙结构。

目前，除少量隧道窑外，欧洲采用的窑炉墙体材料均已实现全纤维化或纤维加轻量砖化。

在陶瓷纤维制品中有棉、毯、毡、叠块、绳、钉栓等，完全满足了现代化高效节能窑炉材料的需求。

由于陶瓷纤维高效的隔热、保温效果，使烧成能耗大幅度降低。

3）合理使用喷嘴及大范围采用自动控制系统。

喷嘴是将能源转化为热能的工具。

欧洲国家使用的喷嘴最先是由英国科学家文丘里发明，故称文丘里喷嘴。

其工作原理系由喷头喷出天然气或煤气燃烧，由自动进风助燃。

现在这种喷嘴在欧洲及日本陶瓷企业已逐渐淘汰，而普遍采用全封闭喷嘴，即喷嘴内助燃空气不需风环从大气中吸入，而是由机械供给，这样当窑内烧成为正压时，火苗不会从窑内外冒，不仅减少火焰的热幅射损失，且避免了喷嘴部件受高温侵蚀而受损伤。

过去高喷嘴使用时的温度控制容易出现偏差。

如在窑内温度达到180℃时，以最大容量的25％容量运转着的喷嘴，由于高温火焰流因浮力而上升，使热电偶受到过度加热，故造成热电偶仪表上显示的温度与窑内烧成品实际温度发生很大的偏差。

新改进的喷嘴燃气焰流保持均匀向前喷射燃烧状态，故能防止火焰流因上浮造成的温度偏差。

欧洲用于烧制西式瓦的隧道窑炉，由于采用新型喷嘴，使窑内温度均匀，烧成周期也缩短2～2.5小时。

并且解决了因窑内温度不均匀出现的瓦制品中黑芯等缺陷，燃料费用也减少了一半。

现在欧洲陶瓷烧成已实现节能、省力、高效、快速烧成。

尤其是采用新型燃烧系统的辊道窑取得令人惊讶的节能效果。

欧洲陶瓷工业在20世纪的发展状况，主要表现在陶瓷烧成节能技术的不断提高。

能源作为地球上不可再生的资源，由于消耗数量的不断攀升，价格成倍上扬，成为陶瓷发展的主要障碍。

20世纪70年代世界上曾发生石油危机，使各国工业?

包括陶瓷?

发展速度减缓或陷于停顿状态。

欧洲陶瓷界正是基于能源问题，大刀阔斧地在节能技术上进行不断革新，促进了陶瓷窑炉节能技术大幅度提高，使欧洲陶瓷业不断优化与提升。

1.3课题研究的主要内容和方法

课题研究的内容主要包括能源管理情况、用能情况及能源流程、能源统计、能源消费结构、用能设备运行效率、产品综合能耗及实物能耗、能源成本、节能技改项目等。

通过查阅国家相关标准、文件，结合行业发展并确认其利用水平，查找存在的问题和漏洞，分析对比挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施和建议，从而为提供真实可靠的能源利用状况，并指导企业提高能源管理水平。

1.4建筑陶瓷行业发展现状

我国是陶瓷生产大国，日用瓷和建筑卫生瓷的产量均居世界第一。

1998年陶瓷砖产量占世界总产量的34.5%，卫生瓷占世界总产量的23.4%。

2004年我国日用瓷、建筑瓷和卫生瓷产量均居世界第一，其中日用瓷产量高达130亿件，约占世界总产量的60%；建筑瓷砖年产量约为30亿平方米，产量约占世界总产量的50%，按20

24kg/㎡计算，则每年消耗泥料和石料6000万

7000万吨；按每平方米消耗燃油1.4

1.5L计算，则每年消耗燃油高达4.2亿

4.5亿升。

但在陶瓷工业高速发展、产量飞速提升的同时，我国陶瓷工业的能源利用率与国外相比仍有较大差距。

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%。

同时我国又是一个能源资源相对贫乏的国家，2000年人均能源可采储量：

石油为2.6t、天然气为1074

、煤炭为90t，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%，远远低于民办的平均水平。

虽然我国陶瓷产量在世界上遥遥领先，但总体上存在产品档次低、能耗高、资源消耗大、综合利用率低、生产效率低等问题。

在陶瓷工业的一般工艺流程中，能耗主要体现在原料的加工、成型、干燥与烧成这四部分。

其中干燥和烧成工序，两者的能耗约占80%。

据有关报道，陶瓷工业能耗中约60%用于烧成工序，约20%用于干燥工序。

在建筑卫生陶瓷方面，国内外能耗存在着一定的差距。

日用陶瓷在国内烧成能耗状况：

燃煤隧道窑为41816

554361kJ/kg（瓷）；燃油隧道窑为33453

44958kJ/kg（瓷）；折合1.14

1.57

kgtce/kg（瓷）；燃气隧道窑为29271

39725kJ/kg（瓷）；折合1.00

1.35kg（标准煤）/kg（瓷）。

而国外窑炉以气体燃料为主，烧成能耗为12545

25090/kg（瓷），折合0.43

0.86kg（标准煤）/kg（瓷）；烧成能耗只有我国的一半左右。

最近几年能源价格居高不下，节能降耗是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。

高能耗意味着高成本，能源成在陶瓷生产成本所占比例达30%以上。

因此实现节能减排可以促进企业良性发展，也是陶瓷工业发展的内在要求。

陶瓷的高能耗必然带来高污染，故全国迅速发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的环境污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重。

广东佛山是著名的“中国陶瓷之都”，但在佛山三水白泥镇，千亩农田受陶瓷污染，秧苗一天天枯萎，蔬菜无法生长。

当地农民控诉：

“陶瓷厂令黄皮树（广东的一种果树）秃顶，年收成7万斤的无核黄皮水果场因陶瓷厂烟囱废气污染而颗粒无收。

这到底是是灾还是人祸？

”广东省内除佛山地区外，其他如深圳、东莞、清远、潮州等地以及全国各主要瓷区已出现不少有关因陶瓷厂烟囱废气污染而造成附近农民果树及农作物枯死失收等纠纷。

另外，窑炉废气易造成酸雨，广东每年因酸雨损失多达40亿元，全国因酸雨危害达100多平方公里，占国土面积的28%。

保护环境是我国的基本国策，也是近年来公众与政府关注的重点。

因此，保护环境减少污染，也是陶瓷生产工艺的改进方向，是陶瓷工业发展的大势所趋。

2建筑陶瓷行业能源消耗限额标准、生产准入条件和清洁生产指标

2.1国家能源消耗限额标准【8】

根据国家《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》（GB21252-