淺析陶瓷窯爐節(jié)能現(xiàn)狀

　　目前，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，但對于建筑衛(wèi)生陶瓷的整體而言，相對數(shù)量占比有限，討論時可以附帶而不是作為專門的對象處理。但無論哪種窯爐都存在節(jié)能降耗的問題，尤其是我國現(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

　　對于陶瓷窯爐的節(jié)能降耗行業(yè)內(nèi)的呼聲是一致的，沒有像其他新技術(shù)、新工藝和煤改氣那樣反應(yīng)的激烈和無休止的討論。但從有陶瓷窯爐開始，行業(yè)內(nèi)就不斷地改造、討論、設(shè)計、完善陶瓷窯爐，目前來看，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)過了幾十年還沒有很大進(jìn)步呢?是不是技術(shù)問題，是不是材料問題，是不是投入產(chǎn)出比問題等等，都有。真正要解決好和自愿解決好窯爐的節(jié)能問題，實(shí)事求是地擺出節(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、余熱的利用以及新技術(shù)、新工藝都應(yīng)該跟上，相對來說投資比較大，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。

　　02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;

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

　　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，如果沒有一個很好的設(shè)計，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)計原理。在空間許可的情況下，陶瓷窯爐應(yīng)在長、寬、高上盡量做到合理。什么是合理呢?在不同的場合不同的窯爐專家提出了不同的論點(diǎn)，有人說窯爐盡量長，有人說長了不好。窯寬也是一樣，原來窯爐的寬度在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)部凈高度以通過最大瓷件的高度(含窯車窯具)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計。先說窯爐長短的問題，個人認(rèn)為還是在相對情況下窯爐盡量長一些比較好，但無限制長會增加運(yùn)營成本，如冷卻段余熱向預(yù)熱段輸送時會比較困難，采用多管輸送造價相對提高，越長窯爐維修時壓力越大，特別是隧道窯出現(xiàn)倒窯時處理更加麻煩等等。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)計窯寬的一個主要考慮因素，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)該沒有定論，完全看產(chǎn)品特性和產(chǎn)能狀況來定。寬度上只要保證內(nèi)部的溫差不要太大就應(yīng)該沒有問題。另外，預(yù)熱帶和冷卻帶足夠長對產(chǎn)品是有利的，特別是燒成產(chǎn)品頻繁變換時，這一點(diǎn)尤其重要，相對來說窯爐的適應(yīng)性更強(qiáng)一些，好比是買了一件大衣服，大個子小個子都好穿，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，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)來確定，“λΡ”的乘積值愈小愈好。導(dǎo)熱系數(shù)值小，說明保溫材料的隔熱效果好，運(yùn)行時的能源費(fèi)用低。每單位體積保溫材料的費(fèi)用低說明投資費(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，以低溫莫來石纖維為主，兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等，溫度從12000C~16000C的各個體系。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)莫來石、高鋁等輕質(zhì)磚或者板，以輕質(zhì)氧化鋁、莫來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、莫來石與堇青石、焦寶石與莫來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，相對鋁含量偏低，耐溫性能較差但價格較低。

　　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)不同的情況有莫來石、高鋁莫來石、堇青石、莫來石-堇青石、SiC、氧化物結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅等。