現(xiàn)如今，建筑衛(wèi)生陶瓷及其相關(guān)行業(yè)用窯爐大致有：隧道窯、軌道窯、梭式窯、推板窯、熔塊窯等。個(gè)別產(chǎn)業(yè)還涉及到轉(zhuǎn)窯、鐘罩窯、電窯等其他窯爐等，但對(duì)于建筑衛(wèi)生陶瓷的整體而言，相對(duì)數(shù)量占比有限，討論時(shí)可以附帶而不是作為專門的對(duì)象處理。但無(wú)論哪種窯爐都存在節(jié)能降耗的問(wèn)題，尤其是我國(guó)現(xiàn)在面臨的空氣污染和建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)強(qiáng)制性污染排放標(biāo)準(zhǔn)等。01陶瓷窯爐節(jié)能的利益攸關(guān)方對(duì)于陶瓷窯爐的節(jié)能降耗行業(yè)內(nèi)的呼聲是一致的，沒(méi)有像其他新技術(shù)、新工藝和煤改氣那樣反應(yīng)的激烈和無(wú)休止的討論。但從有陶瓷窯爐開(kāi)始，行業(yè)內(nèi)就不斷地改造、討論、設(shè)計(jì)、完善陶瓷窯爐，目前來(lái)看，陶瓷窯爐的節(jié)能空間仍然很大。
為什么一直在改進(jìn)經(jīng)過(guò)了幾十年還沒(méi)有很大進(jìn)步呢?是不是技術(shù)問(wèn)題，是不是材料問(wèn)題，是不是投入產(chǎn)出比問(wèn)題等等，都有。真正要解決好和自愿解決好窯爐的節(jié)能問(wèn)題，實(shí)事求是地?cái)[出節(jié)能降耗和企業(yè)發(fā)展、和地方經(jīng)濟(jì)、和環(huán)保要求、和材料資源、和產(chǎn)品性價(jià)比等的關(guān)系，分析其中的阻礙因素并有效的解決這些困難或者因素才能掃清障礙，使節(jié)能降耗達(dá)到自愿的良性循環(huán)，一味的靠高壓政策是不長(zhǎng)久也是不可靠的。
陶瓷窯爐節(jié)能處理與地方環(huán)保政策和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，要做好陶瓷窯爐節(jié)能，首先是企業(yè)愿意投入相應(yīng)的資金進(jìn)行改造，新建窯爐如果節(jié)能優(yōu)異的話，其使用的材料、窯爐的設(shè)計(jì)、余熱的利用以及新技術(shù)、新工藝都應(yīng)該跟上，相對(duì)來(lái)說(shuō)投資比較大，因此，地方政府應(yīng)該給與一定的支持或補(bǔ)償，根據(jù)排放量或者熱利用率或者單位產(chǎn)品耗能都是很好的考核和補(bǔ)償辦法。慶幸的是建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)已經(jīng)制定了節(jié)能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，單位產(chǎn)品能耗標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)完成，希望各方努力能夠使陶瓷窯爐的節(jié)能效果提高到新的高度。
陶瓷窯爐節(jié)能的途徑建筑衛(wèi)生陶瓷的窯爐節(jié)能技術(shù)已經(jīng)有相當(dāng)多的討論，總結(jié)起來(lái)主要有以下幾種方案：
①窯爐根據(jù)燒成產(chǎn)品的特性應(yīng)合理設(shè)計(jì);②窯爐用耐火材料的合理選擇;③窯爐余熱的有效利用;④新型燃燒技術(shù)的采用;⑤采用清潔能源。2.1、窯爐的合理設(shè)計(jì)窯爐是陶瓷企業(yè)最關(guān)鍵的熱工設(shè)備，也是耗能最大的設(shè)備，但是窯爐能耗的水平，主要取決于窯爐的結(jié)構(gòu)與燒成技術(shù)。其中窯爐的結(jié)構(gòu)是根本，如果沒(méi)有一個(gè)很好的設(shè)計(jì)，要想提高燒制技術(shù)在某種程度上是非常困難的，甚至于無(wú)能為力;相反，有了好的窯爐結(jié)構(gòu)，也需要有更先進(jìn)的燒成技術(shù)作保證，這是相互依存，缺一不可的;只有使以上兩者合理的配合才能保證新型窯爐燒成質(zhì)量的提高，又減少能源消耗。我國(guó)現(xiàn)在的建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐以隧道窯和輥道窯為主，兩者具有相同的設(shè)計(jì)原理。在空間許可的情況下，陶瓷窯爐應(yīng)在長(zhǎng)、寬、高上盡量做到合理。
什么是合理呢?在不同的場(chǎng)合不同的窯爐專家提出了不同的論點(diǎn)，有人說(shuō)窯爐盡量長(zhǎng)，有人說(shuō)長(zhǎng)了不好。窯寬也是一樣，原來(lái)窯爐的寬度在1米多，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了3米多。高度上討論的不多，內(nèi)部?jī)舾叨纫酝ㄟ^(guò)最大瓷件的高度(含窯車窯具)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。先說(shuō)窯爐長(zhǎng)短的問(wèn)題，個(gè)人認(rèn)為還是在相對(duì)情況下窯爐盡量長(zhǎng)一些比較好，但無(wú)限制長(zhǎng)會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本，如冷卻段余熱向預(yù)熱段輸送時(shí)會(huì)比較困難，采用多管輸送造價(jià)相對(duì)提高，越長(zhǎng)窯爐維修時(shí)壓力越大，特別是隧道窯出現(xiàn)倒窯時(shí)處理更加麻煩等等。窯爐的寬度上也是一樣，在燃燒器合理的燃燒范圍內(nèi)，窯寬以較寬為好，溫差是設(shè)計(jì)窯寬的一個(gè)主要考慮因素，目前的窯爐都是兩邊燃燒，所以寬度上要和燃燒技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行考慮。
至于陶瓷窯爐到底多寬最好，應(yīng)該沒(méi)有定論，完全看產(chǎn)品特性和產(chǎn)能狀況來(lái)定。寬度上只要保證內(nèi)部的溫差不要太大就應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。
另外，預(yù)熱帶和冷卻帶足夠長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)品是有利的，特別是燒成產(chǎn)品頻繁變換時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要，相對(duì)來(lái)說(shuō)窯爐的適應(yīng)性更強(qiáng)一些，好比是買了一件大衣服，大個(gè)子小個(gè)子都好穿，而小衣服的適應(yīng)性就差一些了。2.2、窯爐用耐火材料的合理選擇窯爐的主體性能主要由耐火保溫材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能決定，直接影響著窯爐的投資成本、工作性能、熱效率、運(yùn)行的能源消耗費(fèi)用等。選擇耐火保溫材料的一般原則：①窯爐的性能與熱工特點(diǎn);②材料的安全使用溫度、導(dǎo)熱系統(tǒng)、高溫強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性;③使用的壽命;④投資費(fèi)用與運(yùn)行的維護(hù)費(fèi)用。
一般而言，重質(zhì)的耐火材料比較側(cè)重某一技術(shù)性能指標(biāo)，如高溫穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等;耐輕質(zhì)保溫材料更加注重投入與運(yùn)行的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選用輕質(zhì)保溫材料時(shí)，一般是用保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(λ)與每單位體積保溫材料的費(fèi)用(Ρ)來(lái)確定，“λΡ”的乘積值愈小愈好。導(dǎo)熱系數(shù)值小，說(shuō)明保溫材料的隔熱效果好，運(yùn)行時(shí)的能源費(fèi)用低。每單位體積保溫材料的費(fèi)用低說(shuō)明投資費(fèi)用低，具有好的投資經(jīng)濟(jì)效果。建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂，一般分內(nèi)外三層，內(nèi)層為輕質(zhì)保溫棉、氈、板等，中層為重質(zhì)或輕質(zhì)保溫磚，外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內(nèi)層的輕質(zhì)保溫層近幾年發(fā)展 比較迅速，以低溫莫來(lái)石纖維為主，兼顧了高溫莫來(lái)石纖維、高鋁莫來(lái)石纖維、含鋯莫來(lái)石纖維等，溫度從12000C~16000C的各個(gè)體系。在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內(nèi)層也有用輕質(zhì)莫來(lái)石、高鋁等輕質(zhì)磚或者板，以輕質(zhì)氧化鋁、莫來(lái)石等空心球磚為主體。中層的重質(zhì)材料仍然采用低鋁高硅、高鋁低硅、莫來(lái)石與堇青石、焦寶石與莫來(lái)石等材料制成的重質(zhì)材料為主。外層的低溫耐火材料主要以鋁礬土、焦寶石、粘土等制作而成，相對(duì)鋁含量偏低，耐溫性能較差但價(jià)格較低。窯車用耐火材料有窯車面、窯車支架、承燒板、匣缽等，除過(guò)組成窯車的基本架構(gòu)面材料外，其余的材料統(tǒng)稱為窯具材料。窯車用耐火材料和窯爐的墻體材料基本相同。窯具材料根據(jù)不同的情況有莫來(lái)石、高鋁莫來(lái)石、堇青石、莫來(lái)石-堇青石、SiC、氧化物結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅等。
2.3、窯爐余熱的有效利用生產(chǎn)陶瓷的一個(gè)重要過(guò)程是燒成，燒成是在窯爐中進(jìn)行的。陶瓷生產(chǎn)的窯爐有連續(xù)式的隧道窯、輥道窯，也有間隙式的倒焰窯，目前絕大多數(shù)陶瓷企業(yè)使用這兩種窯型，以前使用比較多的還有倒焰窯。熱效率是考察一個(gè)窯爐好壞的關(guān)鍵指標(biāo)之一，也是節(jié)能減排的重要考核指標(biāo)。陶瓷窯爐的熱效率好壞與窯爐的燃燒損失、散熱損失、排煙損失密切相關(guān)。據(jù)資料介紹：燒成隧道窯廢氣帶走的熱量損失約占總熱量的20%～40%，而倒焰窯廢氣帶走的熱量約占燃料消耗量的30%～50%。因之回收窯尾廢氣的熱量加以利用是提高窯爐效率的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)隧道窯排煙溫度一般在200～3000C，也有高達(dá)4000C，個(gè)別倒焰窯的排煙溫度可高達(dá)5600C。
因此，余熱的有效利用是企業(yè)增加效益的有效途徑之一，也為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。目前余熱利用方式主要以加熱空氣用于干燥坯體，隧道窯、輥道窯余熱回收主要用以加熱空氣作為烘干坯件的熱源，也可作為助燃空氣以提高窯爐本身的熱效率，兩者的選擇可依據(jù)各工廠具體情況而定。不可否認(rèn)，現(xiàn)在建筑衛(wèi)生用陶瓷窯爐雖然余熱得到了很大利用，但仍然存在著許多問(wèn)題，比較嚴(yán)重的是余熱利用率不高，表現(xiàn)在余熱輸送環(huán)節(jié)的熱損失和余熱利用后的二次余熱利用等。同時(shí)，有些工廠在輥道窯后面加裝蓄熱室來(lái)進(jìn)行余熱利用也是不錯(cuò)的方法。總體來(lái)講，余熱利用無(wú)論對(duì)哪一個(gè)陶瓷企業(yè)都是一個(gè)綜合工程，做得好、余熱利用率高則該企業(yè)產(chǎn)品單耗會(huì)很好地降低，相應(yīng)的綜合成本也會(huì)降低。
4、新型燃燒技術(shù)的采用陶瓷窯爐的燃燒效率是考核窯爐質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素之一，有效地利用燃料自身的能量是陶瓷窯爐節(jié)能的主要方向。提高窯爐燃燒效率的措施主要包括：采用低空氣系數(shù)的燃燒方式、富氧燃燒和提高助燃空氣的溫度等。同時(shí)，這幾年微波燒成技術(shù)也不斷發(fā)展，取得了可喜的成果。
在實(shí)際生產(chǎn)條件下，為了保證燃料的完全燃燒，一般都要供給比計(jì)算出的理論空氣需要量多一些的空氣。實(shí)際供給的空氣量與理論需要空氣量的比值，稱為過(guò)?？諝庀禂?shù)或叫空氣系數(shù)，一般用n表示。低過(guò)剩空氣系數(shù)法燃燒是在保證完全燃燒的基礎(chǔ)上供給最低的空氣量，通過(guò)調(diào)整燃燒配風(fēng)，使燃燒過(guò)程在盡可能接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過(guò)量氧的減少，可抑制NOx的生成。一般可降低NOx排放 15%~20%。實(shí)現(xiàn)低空氣過(guò)剩系數(shù)的有效方法主要有采用富氧燃燒、純氧燃燒等增加氧氣濃度的方法和降低氮?dú)夂康姆椒ǎ缑摿蛎摰燃夹g(shù)，集中到一點(diǎn)就是盡量使燃燒過(guò)程中讓空氣中的氮?dú)鈳ё叨嘤嘌鯕夂蜔崃?。微波燒成技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，在我國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐中目前還沒(méi)有成功的完全應(yīng)用的報(bào)道。據(jù)陶城報(bào)報(bào)道：國(guó)外研究微波燒成陶瓷新技術(shù)，正在取得進(jìn)展。
采用微波燒成陶瓷，可以大大縮短燒成時(shí)間與產(chǎn)品生產(chǎn)周期，還可以大幅度降低能耗。微波燒成陶瓷的工作原理為：讓陶瓷制品的坯體吸收2.45兆赫頻率的微波之后，然后由陶瓷坯體自身散發(fā)出熱量，將陶瓷半成品加熱到預(yù)定的燒結(jié)溫度，目前采用微波技術(shù)燒成的陶瓷窯爐已在美國(guó)、日本開(kāi)發(fā)成功。這種窯爐的爐壁呈雙層結(jié)構(gòu)，由吸收微波陶瓷及隔熱材料組成。
它采用的微波燒成技術(shù)與現(xiàn)行通用的靠提升坯品表面溫度燒成陶瓷的工藝技術(shù)不同。而是采用了由微波以內(nèi)部加熱的機(jī)理，可使陶瓷制品在燒制工程中溫度均勻提升，從而減少陶瓷變形與色彩不均勻等缺陷，并且能夠減少在陶瓷制品燒成中的二氧化碳、二氧化硫等廢氣的排放，減少對(duì)人類居住生活環(huán)境的污染。我國(guó)目前可見(jiàn)的是德化陶瓷窯爐微波輔助燒成節(jié)能系統(tǒng)已投入使用。
據(jù)報(bào)道該技術(shù)攻克了大功率微波的適應(yīng)性，解決了微波運(yùn)用行業(yè)普遍存在的熱失控問(wèn)題。據(jù)悉，該技術(shù)由順美公司開(kāi)發(fā)，累計(jì)投入400多萬(wàn)元。利用微波加熱方法對(duì)陶瓷燒成之前進(jìn)行微波內(nèi)加熱的方式進(jìn)行坯體預(yù)熱應(yīng)用，應(yīng)用于陶瓷坯體小水分的快速排除、有機(jī)物的快速分解燒成，使坯體能夠快速脫水且開(kāi)裂率明顯降低。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，使用該系統(tǒng)陶瓷產(chǎn)品的成品率可提高至99%?？傮w來(lái)看，在燃燒方面，陶瓷窯爐要立足降低空氣過(guò)剩系數(shù)的燃燒技術(shù)和微波低能耗技術(shù)來(lái)進(jìn)行，以期形成更好的熱利用率。2.5、采用清潔能源清潔能源指的是對(duì)環(huán)境友好的能源，意思為環(huán)保，排放少，污染程度小。
清潔能源的準(zhǔn)確定義應(yīng)是：對(duì)能源清潔、高效、系統(tǒng)化應(yīng)用的技術(shù)體系。含義有三點(diǎn)：第一、清潔能源不是對(duì)能源的簡(jiǎn)單分類，而是指能源利用的技術(shù)體系;第二、清潔能源不但強(qiáng)調(diào)清潔性同時(shí)也強(qiáng)調(diào) 經(jīng)濟(jì)性;第三、清潔能源的清潔性指的是符合一定的排放標(biāo)準(zhǔn)。從上述解釋中不難看出，以前我們簡(jiǎn)單的認(rèn)為天然氣是清潔能源，煤、重油、焦化煤氣等燃料不是清潔能源，這種理解有些偏差或者說(shuō)片面。
長(zhǎng)期以來(lái)，建筑衛(wèi)生陶瓷的窯爐燃燒物多采用煤轉(zhuǎn)氣，在煤轉(zhuǎn)氣的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的硫化物、氮化物和碳化物等有害氣體，煤渣已經(jīng)能夠得到有效利用，但這些有害氣體對(duì)陶瓷集中區(qū)產(chǎn)生了大量的不良影響，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和大氣都因此受害，居民也時(shí)有投訴。建筑衛(wèi)生陶瓷要走得更遠(yuǎn)，就一定要收緊環(huán)保節(jié)能的緊箍咒，倒逼企業(yè)進(jìn)行能源的清潔利用。從清潔能源的解釋和定義來(lái)看，無(wú)論采用何種燃料都可以使之變?yōu)榍鍧嵞茉?，而不是單單是指天然氣。天然氣只是最方便的清潔能源，但是不是最?jīng)濟(jì)對(duì)企業(yè)而言就不一定了?，F(xiàn)在，新的技術(shù)在不斷出現(xiàn)，脫硫脫硝技術(shù)、污染物自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等基本上都已經(jīng)取得巨大進(jìn)展，在技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，煤、重油等以前認(rèn)為非清潔能源的燃料，最終會(huì)通過(guò)技術(shù)改造使其成為清潔能源。
當(dāng)然，這種過(guò)程在一定程度上是痛苦的和艱難的。原則上采用清潔能源肯定增加燒成成本，這是不言的事實(shí)。但是，隨著各地環(huán)保政策的日益收緊，采用清潔能源已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。03深化陶瓷窯爐節(jié)能的條件深化陶瓷窯爐節(jié)能的條件從宏觀角度講只有三個(gè)方面：思想上重視、地方政府關(guān)心、銀行給予支持。思想上重視是指建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)特別是企業(yè)一把手要充分認(rèn)識(shí)到節(jié)能減排的重要性和緊迫性，這不但是經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題，是子孫后代能否繼續(xù)安康的大事。
企業(yè)無(wú)論做多大，個(gè)人無(wú)論多有錢，但離開(kāi)了人類歷史的延續(xù)和發(fā)展，企業(yè)和個(gè)人的那些東西就沒(méi)有任何價(jià)值了?，F(xiàn)在建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)有生產(chǎn)部、技術(shù)部、品管部、采購(gòu)部等，但目前應(yīng)該沒(méi)有一家有能源資源部，這是不妥的，說(shuō)明我們沒(méi)有真正從思想上認(rèn)識(shí)到能源的利用和節(jié)能減排對(duì)企業(yè)的重要性，說(shuō)明重視還只是停留在口頭上。建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)目前的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，雖然我們有將近100億平方的建筑陶瓷產(chǎn)量，雖然我們有將近2億件的衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量，這些都只能說(shuō)明我們產(chǎn)量很大，但需求呢，只能達(dá)到我們目前產(chǎn)量的50%-60%，建筑衛(wèi)生陶瓷在拼什么?在拼價(jià)格、在拼成本。結(jié)果就是不重視環(huán)保和節(jié)能，這是造成目前建筑衛(wèi)生陶瓷各地都不喜歡的原因。但事實(shí)已經(jīng)存在，因而地方政府應(yīng)該給與以關(guān)心和關(guān)懷，努力破解企業(yè)的困境和困難，因勢(shì)利導(dǎo)，尋找解決辦法，給與支持和幫助，不再擴(kuò)大和新增，使現(xiàn)有的建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)能夠健康穩(wěn)定地發(fā)展。
