劉德振 袁昌華 杜心華 郭和琴

（宜昌長(zhǎng)江陶瓷有限責(zé)任公司 湖北宜昌 443300）

淺談衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的綜合節(jié)能減排技術(shù)＊

劉德振 袁昌華 杜心華 郭和琴

（宜昌長(zhǎng)江陶瓷有限責(zé)任公司 湖北宜昌 443300）

主要介紹了衛(wèi)生陶瓷行業(yè)節(jié)能改造所采用的途徑、內(nèi)容、工藝技術(shù)和特點(diǎn)，以及通過(guò)這些改造措施可達(dá)到每年節(jié)約標(biāo)煤近20%，每年減少一氧化碳排放量3%、二氧化碳排放量1%，這對(duì)節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)起到積極作用。

衛(wèi)生陶瓷 綜合改造 節(jié)能減排

1 概述

傳統(tǒng)衛(wèi)生陶瓷行業(yè)是高能耗產(chǎn)業(yè)。其窯爐主要采用的是重質(zhì)耐火材料，耗能比較高，同時(shí)窯爐的煙氣及余熱沒(méi)有回收利用，不但使大量的熱能隨煙氣從煙囪排出，而且由于窯爐外壁的熱輻射對(duì)流使大量的熱散失于周?chē)h(huán)境中，同時(shí)燃料在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更多的廢氣，污染環(huán)境。過(guò)度排污造成能源的浪費(fèi)，衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)綜合能耗高，排放物污染嚴(yán)重。此外，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)燃煤、燃?xì)夤?yīng)緊張，價(jià)格居高不下，嚴(yán)重制約了衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的健康發(fā)展。為進(jìn)一步提高陶瓷工業(yè)窯爐熱效率，降低生產(chǎn)綜合能耗，做好節(jié)能減排工作，可采用新型窯爐墻體保溫材料，以減少窯爐的熱量損失，提高熱效率和燃料的利用率；同時(shí)將燒成窯爐余熱用于陶瓷半成品干燥，可替代其它供暖設(shè)備，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，以提高能源綜合利用率。

通過(guò)以上方式進(jìn)行節(jié)能改造，每年可節(jié)約標(biāo)煤約20%；每年可減少一氧化碳可排放量3%，二氧化硫排放量1%，既可以降低生產(chǎn)成本，又達(dá)到了清潔生產(chǎn)、改善環(huán)境的目的。

2 節(jié)能改造主要途徑

1）將燒成窯爐余熱應(yīng)用到成形車(chē)間進(jìn)行陶瓷半成品干燥，并對(duì)窯爐的燃燒工藝進(jìn)行改造，可使窯爐的余熱得到充分的再利用。

2）采用電機(jī)變頻技術(shù)、電抗節(jié)電技術(shù)等措施達(dá)到節(jié)能的目的，從而保證生產(chǎn)長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效節(jié)能、優(yōu)化運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)合理。

3 節(jié)能改造主要內(nèi)容

根據(jù)目前衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備、工藝的運(yùn)行情況、能源消耗情況進(jìn)行分析，節(jié)能改造主要可采取窯爐綜合改造，余熱綜合利用以及電機(jī)變頻、電抗節(jié)電技術(shù)等3項(xiàng)措施。

3．1 余熱綜合利用

陶瓷窯爐余熱的特點(diǎn)是量較大，溫度不高，純凈無(wú)雜質(zhì)，不含水分，將燒成窯爐余熱利用到成形車(chē)間進(jìn)行陶瓷半成品干燥，停止鍋爐或其他方式供暖，從而保證生產(chǎn)長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效節(jié)能、優(yōu)化運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)合理。

3．2 窯爐綜合改造

陶瓷窯爐改造可采用新型窯爐墻體保溫材料，高速調(diào)溫?zé)煲约案谎跞紵夹g(shù)等措施，以提高窯爐的使用性能，增強(qiáng)窯爐保溫性能，從而提高窯爐的余熱利用率。

3．3 電機(jī)變頻啟動(dòng)調(diào)速及電抗節(jié)能技術(shù)

將窯爐的排煙風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)以及球磨機(jī)拖動(dòng)電機(jī)改用變頻器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制。采用電抗濾波增效節(jié)能技術(shù)提高企業(yè)的整體電耗控制水平，降低總電耗量。

4 工藝技術(shù)要求及特點(diǎn)

4．1 余熱的收集及利用

隧道窯余熱利用可通過(guò)旋風(fēng)加壓的方法進(jìn)行收集，進(jìn)行2～3次再利用。

4．1．1 窯頭煙氣的收集利用

利用窯頭排煙風(fēng)機(jī)將煙氣輸送到成形車(chē)間的成形線(xiàn)進(jìn)行熱交換后排空。

4．1．2 窯尾余熱的收集利用

利用窯尾余熱風(fēng)機(jī)將余熱輸送到成形車(chē)間將熱量直接排放到成形線(xiàn)上。

4．1．3 出口溫度控制

煙氣出口溫度約為200℃，進(jìn)行熱交換后出口溫度約為30℃，正常運(yùn)行時(shí)成形線(xiàn)溫度可保持在60℃。

4．1．4 余熱利用的技術(shù)特點(diǎn)

窯頭煙氣、窯尾余熱被利用前均是通過(guò)排煙風(fēng)機(jī)和余熱風(fēng)機(jī)排空，在余熱利用后不需要增加風(fēng)機(jī)功率就能將余熱送入成形車(chē)間。

將散熱管道（可自制）均勻分布在成形生產(chǎn)線(xiàn)上，使車(chē)間熱量分布均勻；同時(shí)各管道間安裝有調(diào)節(jié)閘板，可根據(jù)需要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，對(duì)提高半成品質(zhì)量、產(chǎn)量起到積極的作用。

表1 余熱利用前后比較

4．2 窯爐綜合改造

4．2．1 采用新型窯爐墻體保溫材料

傳統(tǒng)陶瓷窯爐采用的是重質(zhì)耐火材料，窯爐供熱效率低，且存在保溫方面的缺陷，散熱嚴(yán)重，能耗較高。將現(xiàn)有陶瓷窯爐改造為節(jié)能保溫型高效率的窯爐；采用新型窯爐墻體保溫材料，主要是輕質(zhì)隔熱保溫材料，它是集高效、薄層、隔熱保溫、裝飾、防水、防火、防腐、絕緣于一體的新型節(jié)能反射隔熱保溫材料。輕質(zhì)隔熱保溫材料的絕熱等級(jí)可達(dá)到R－30．1，熱反射率為90%，導(dǎo)熱系數(shù)為0．04 W／m·K，能有效抑制輻射熱和傳導(dǎo)熱，隔熱抑制效率可達(dá)90%左右。

4．2．2 采用高速調(diào)溫?zé)?/p>

高速調(diào)溫?zé)斓奶攸c(diǎn)是燒嘴的燃燒氣體出口速度可達(dá)100 m／s以上，通過(guò)摻入二次空氣使出口的燃燒氣體溫度降低到與工件加熱溫度相接近的溫度。因此，采用高速調(diào)溫?zé)炜蓮?qiáng)化對(duì)流傳熱，加強(qiáng)爐內(nèi)氣流循環(huán)、確保爐溫均勻、降低火焰與工件間的溫度差，對(duì)提高工件加熱質(zhì)量和節(jié)能起到積極的作用。

1）采用高速調(diào)溫?zé)?，可?jié)能15%～30%。

2）燃料產(chǎn)物噴出的速度可達(dá)100 m／s以上，加強(qiáng)對(duì)流傳熱，確保爐溫均勻（最大溫差在±10℃以?xún)?nèi)），可縮短燒成時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3）燃燒完全，對(duì)環(huán)境污染小，煙氣中一氧化碳含量低于0．1%，可直接排放。

4）燒嘴噴出燃燒產(chǎn)物的溫度為120～1 650℃，可任意調(diào)節(jié)，氣氛也可調(diào)節(jié)，能滿(mǎn)足氧化氣氛、中性氣氛和還原氣氛，能適應(yīng)各類(lèi)燃?xì)飧G爐的要求。

沖突發(fā)生后，一師校長(zhǎng)經(jīng)亨頤堅(jiān)定地支持公民團(tuán)的正義舉動(dòng)，直到省議會(huì)最后被迫取消這個(gè)自己給自己加薪的“議案”為止。姜丹書(shū)說(shuō)，“一般民眾敢怒而不敢言，此時(shí)一師多數(shù)學(xué)生聯(lián)合他校同志，赴會(huì)旁聽(tīng)，意在臨視，難免沖突，卒以打銷(xiāo)，人心大快。其影響及于江蘇省議會(huì)潛泯此議?！且垡?，茶肆清談，稱(chēng)為‘第一師范打省議會(huì)’。”在這次運(yùn)動(dòng)中，魏金枝是積極的參與者。

5）空間燃燒熱值達(dá)4．2×108kJ／m3時(shí)，高溫系數(shù)在0．9以上，最高火焰溫度可達(dá)1 800℃以上。

4．2．3 采用富氧燃燒技術(shù)

富氧燃燒是近代燃燒技術(shù)的新突破，它是燃料在注入的富氧空氣中充分燃燒，熱輻射迅速增強(qiáng)的技術(shù)。其節(jié)能潛力巨大，煙塵在富氧中轉(zhuǎn)化成熱能，由于燃燒充分，促進(jìn)了生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量的提高。發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)該技術(shù)為“資源的創(chuàng)造性技術(shù)”，并已經(jīng)在燃燒的各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用。

4．2．3．1 充分合理地燃燒

常規(guī)的燃燒過(guò)程都存在著不足之處，如局部缺氧會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒，火焰溫度偏低也會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒，可燃物質(zhì)變成煙塵被排放掉，既浪費(fèi)能源，又造成大氣污染。富氧燃燒針對(duì)缺氧區(qū)，局部增氧，使燃燒更加充分，火焰溫度提高，輻射強(qiáng)度大幅提升，從而使熱能的利用率大幅提高。

4．2．3．2 氧濃度提高，燃料的燃點(diǎn)溫度下降

燃料的燃點(diǎn)溫度隨氧濃度的增加而下降。提高空氣中的氧濃度，可使燃料更容易燃燒，同時(shí)爐溫升高，燃料也更容易燃燒充分，煙塵在富氧中轉(zhuǎn)化成為熱能。

富氧燃燒技術(shù)可以使火焰溫度提高，燃燒反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定?；鹧鏈囟扰c節(jié)能效率密切相關(guān)，火焰溫度提高，可促進(jìn)整個(gè)燃燒體（爐膛）溫度上升。受熱物質(zhì)主要依靠熱輻射獲得熱能，輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比，爐膛溫度上升幅度不大，但熱輻射強(qiáng)度大幅提高，受熱物質(zhì)更容易獲得熱量，熱效率大幅提高。

4．2．3．4 減少鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量和高溫?zé)煔獾呐欧帕浚山档蜔崮軗p失

空氣中氧氣的含量為20．94%，氮?dú)夂繛?8．097%。在燃燒過(guò)程中，氮?dú)鈳ё吡舜罅繜崃?，采用富氧燃燒后可減少進(jìn)風(fēng)量20%～35%，既減少了熱能的流失，又使排煙溫度下降50～100℃。

4．3 電機(jī)變頻啟動(dòng)調(diào)速節(jié)能及電抗節(jié)電技術(shù)

現(xiàn)使用電機(jī)均采用直接啟動(dòng)、星－三角啟動(dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)等傳統(tǒng)電動(dòng)啟動(dòng)方式，這些啟動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但存在啟動(dòng)方式固定、單一，可靠性差，效率低等缺點(diǎn)。

將窯爐的風(fēng)機(jī)以及球磨機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)使用變頻器，進(jìn)行節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制，整體提高企業(yè)的電耗控制水平。一般可采用F1000－G變頻調(diào)速技術(shù)，該技術(shù)對(duì)設(shè)備保持平衡穩(wěn)定的拖動(dòng)力矩，提供與車(chē)速、負(fù)荷同等的動(dòng)力，可達(dá)到保證質(zhì)量、節(jié)能降耗的目的。

抽余熱風(fēng)機(jī)、抽煙風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)等通過(guò)變頻調(diào)速后：①有效控制進(jìn)風(fēng)量，減少熱損失；②有效控制煙氣、余熱抽出量，便于合理利用；③降低電耗。

通過(guò)電機(jī)變頻改造后可節(jié)約電能20%。采用電抗濾波增效節(jié)能器可使總電耗降低，節(jié)約電能10%。

5 結(jié)論

衛(wèi)生陶瓷行業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)是陶瓷窯爐綜合改造以及電器設(shè)備的改造，在保持原生產(chǎn)能力不變的情況下，降低生產(chǎn)裝置能耗，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。在改造中充分考慮能量的合理利用，采用國(guó)家指標(biāo)和行業(yè)內(nèi)的先進(jìn)生產(chǎn)工藝，增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展后勁，提高競(jìng)爭(zhēng)力，是占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需要。

總之，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)節(jié)能減排是必要的，有效利用余熱、余壓，降低生產(chǎn)裝置能耗的技術(shù)方案是可行的，其投資風(fēng)險(xiǎn)較小，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

TQ174．6

：A

：1002－2872（2012）09－0016－02

劉德振（1965－），大專(zhuān)，高級(jí)工程師；主要從事衛(wèi)生陶瓷的工藝技術(shù)研究。