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1、陶瓷窑炉燃料现状分析（An alysis of ceramic kil n fuel）摘要：全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，由于环境保护的需要， 现代陶瓷窑炉在选择燃料方面赢着重考虑使用清洁燃料。Abstract： The rapid development of the country on Chinas environment ceramics lot of pollution, due to need for environmental protection, modern ceramic kiln fuel in the choice of focus to con s
2、ider the use of clea n fuels win.关键词：陶瓷窑炉燃料分析环保我国是陶瓷生产大国，日用瓷和建筑卫生陶瓷的产量均居世界第一。据有关资 料显示，2003 年建筑陶瓷产量达 30 亿平方米，占全世界总产量的 40%;卫生陶瓷 6000 万6500 万件，全国有陶瓷厂上万家，拥有大小窑炉几万条，消耗能源 4000 万5000 万吨标准煤。然而，我国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均能源可采储量 2000 年石油为 2.6 吨、天然气为 1074 立方米、煤炭为 90 吨，分别为世界平均值的 11.1%、 4.3%和 55.4%，远远低于世界的平均水平。而陶瓷行业是一个高
3、能耗的行业，能耗占 陶瓷生产成本的 30%40%，陶瓷的高能耗必然带来高污染全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，特别是陶瓷发展迅速的 瓷区及周边地区更为严重。广东省内除佛山地区外，其他地区，如深圳、东莞、清 远、潮州等地及全国各主要瓷区已出现不少有关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。因此，节能降耗减少陶瓷窑炉污染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。窑炉结构不合理造成热污染据报道，我国共有建筑卫生陶瓷厂3000 多家，有大 小窑炉上万座，年耗标准煤近500万吨。而能源的利
4、用率仅是美国的一半，即28%30%. 这些窑炉中，很大部分仍是砖砌式窑墙结构，窑墙厚。早期的隧道窑，窑墙厚达12 米，由于大都是重质耐火砖，导热系数大，故窑墙外表面温度高，有的高达300400C, 不但造成了热损失，降低了窑炉的热效率，还造成严重热污染。如车间窑炉旁温度 高达几十摄氏度，造成车间环境恶劣，严重影响窑炉操作工人的身体健康。燃料和燃烧方式不同形成的污染物不同（一）以煤为燃料我国是煤炭储量大国，同时也是世界上最大的煤炭消费国，耗 煤量占世界总耗煤量的 1/4， 2000 年煤产量达 14.5 亿吨，这么多煤炭，大部分都作 为燃料烧掉，故煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源。目
5、前我国大气 中90%的S02、85%的C02、80%的R0x（粉尘）和50%的NOx均来自煤的燃烧。陶瓷窑炉使用燃料多种多样，而煤占燃料总消耗量的 2/3，由于燃煤窑炉建造费 用和燃料成本低，煤炭资源丰富，分布广泛，可就地取材，所以对大、中、小陶瓷 企业，特别是乡镇企业，仍有很大的吸引力。据资料统计，目前仅在日用陶瓷、建 筑卫生陶瓷生产企业中就有 3000 余座燃煤窑炉，达到窑炉总数的 70%.。（二）燃烧重油造成污染重油是用原油经常压或减压蒸馏提取镏分后的残渣油， 重油作为经济、安全、热值高的燃料，早期在陶瓷窑炉上使用较多，但由于所使用 重油的质量越来越差，黏度高、雾化困难、燃烧性能不好、含
6、杂质高、污染产品等， 影响了它在陶瓷窑炉中的应用。重油在陶瓷窑炉中燃烧也会产生烟气污染，高标号 重油硫含量较高，燃烧时除生成CO2外，同样产生S02、NOx、CO等有害气体及黑色 烟尘，烟尘的主要污染物为碳黑，它是燃料不完全燃烧的产物。（三）燃烧轻柴油或燃气造成污染轻柴油是动力燃料，由于陶瓷烧成对燃料洁净 的要求愈来愈高，故被用作陶瓷窑炉燃料越来越多，只要燃烧完全，排放出的烟尘 不多，黑烟、粉尘污染远低于燃煤窑炉，一般也不会对制品产生影响。气体燃料是 一种洁净燃料，最适合用于烧制陶瓷，其一般含杂质少，特别是一般不含硫。由于环境保护的需要，现代陶瓷窑炉在选择燃料方面应着重考虑用清洁燃料。 随着科
7、技地不断创新，清洁燃料正迅速地向窑炉产业迈进，目前国内应用的清洁燃 料有：柴油、煤油、天然气、液化石油气。焦炉煤气、水煤气及发生炉冷煤气。在 各种燃料中，气体燃料的燃烧过程最容易控制，也最容易实现自动化调节。此外， 气体燃料可以进行高温预热。因此可以用低热值燃料来获得较高的燃烧温度并有利 于节约燃料，降低消耗。（一）柴油及煤油 柴油用作清洁燃料其优点是：运输及贮存比较简便，设备投资少，热值高而稳 定，粘度较小，较易雾化，发热温度高达20802100T。缺点是：价格高，凝点较高 的柴油在较冷的环境中使用时需要加热。在选用柴油时应注意其含硫量，如含硫量 过高，将会影响陶瓷产品品质并腐蚀设备及管道、
8、污染环境。（二）天然气及液化石油气 天然气其主要成分为甲烷，所以燃烧特性取决于甲烷。甲烷与空气混合物的着 火浓度范围很窄，在 5%15%。因此，在燃烧过程中对缺氧很敏感，同时也减少了回 火的危险性。甲烷的火焰传播速度很小。其常温、常压下最大可见火焰传播速度不 到1 .Om/s。因而燃烧较为缓慢。天燃气属于低火焰传播速度的燃气。比较容易发生 脱水。天燃气的发热温度约20002040C,对于各种陶瓷产品几乎都可满足要求的烧 成温度，即使用常温空气。天燃气的理论空气量大，约为7.811.2Nm3/Nm3,因此 对烧嘴混合性能要求高，也就是说1Nm3,天然气要能很好地与多于7.811.2Nm3的 空气
9、混合。液化石油气的热值很高，是气体燃料中最高的。火焰传播速度低，燃烧 缓慢，但较天燃气快一些。而且纯净。一般含硫少，是烧制高档陶瓷产品的优质燃 料。液化石油气密度较大，约为同温度及压力下的空气的 1.52.O 倍，泄漏时往下 沉，易与空气混合达到着火浓度范围内，遇火发生爆炸。（三）焦炉煤气、水煤气及发生炉煤气 焦炉煤气、水煤气及发生炉煤气这些人造气体燃料是由煤炭气化制成，又统称 为煤制气。焦炉煤气的平均组成为：H2 46%61% CO 4.0%8.5% CH4 21%30% CmHn 1.5%3.0%CO2 1.0%4.0% N2 3.6%26% O2 0.3%1.7%干煤气的低热值为13.2
10、19.2MJ/Nm3，属于中热值燃气，其发热温度高约为 21002130C。由于含氢高，故火焰传播速度比天然气和液化石油气大，其常温、常 压下最大火焰传播速度约为1.5m/s。焦炉煤气的着火范围也较大，下限约为6%,上 限约为 31%。焦炉煤气能够满足现代陶瓷窑炉各种烧成温度的要求，而且燃烧快，不 易脱水，但回火的爆炸危险较大一些。水煤气是将水蒸气与赤热焦炭中的碳产生下 列反应而生成的燃气，水煤气也属中热值燃气，其发热温度高达2200C左右。我国 在现阶段，常压固定床发生炉冷煤气很适合陶瓷窑炉使用，因为这种煤制气虽然属 于低热值燃气，但对于一般烧成温度不太高的陶瓷产品烧成，还是完全能够满足的。
11、 常压固定床发生炉煤气属于低热值燃气，冷煤气热值一般在 4.497.62MJ/Nm3 范围 内，其发热温度为1650C1750C，如果取空气系数为1.10，高温系数取0.83，则 可得到助燃空气温度与实际燃烧温度之间的关系，对烧成温度为1280C的陶瓷产品 来说，实际燃烧温度约高于烧成温度50100 C，约为1350 C，当使用热值为5.70MJ/Nm3的冷煤气，助燃空气只需要常温即可。如烧成温度13001350C，实际 燃烧温度需要达到约1400C，则助燃空气温度需要200C左右，这对于一般隧道窑, 辊道窑及带有换热器的间歇窑炉是不难做到的。对于烧成温度较低的11001200C陶 瓷产品，更
12、可以使用发生炉煤气。当今陶瓷窑炉的发展趋势是由我们过去说的辊道化、煤气化、轻型化、自动化、 大型化向绿色（环保节能型）窑炉方向发展。所谓绿色窑炉，即环保节能型窑炉的 标准主要包括：1）低消耗（节能型）。包括低燃料消耗、低电能消耗、低水消耗、 低耐火材料及其他资源消耗。2）低污染（环保型）。其中包括低废气（CO2）排放, 低 SO2 及 NOx 气体排放，低烟尘排放，无黑烟，低污水排放，燃料完全燃烧，低噪 音及振动，工作环境舒适。 3）低成本。包括初投资成本低，投资回收期短，运行费 用低，劳动成本低。 4）高效率。窑炉内温度分布均匀，优等品率高，热效率高，操 作控制灵活方便，自动化水平高，生产过程适应性强，劳动生产率高，竞争性强， 经济效益高陶瓷窑炉燃料现在还是不能普及到清洁燃料，当今的窑炉燃烧废气还是很严重， 为了保护我们的地球，使用清洁燃料迫在眉睫，随着我国科技的发展，气体燃料或 者是其他再生能源（太阳能，风能，地热能等），能够广泛应用于陶瓷窑炉事业中， 相信就在不久的将来就能实现！参考资料：1 燃料及燃烧2. 现代陶瓷窑炉燃料的选择3. 陶瓷窑炉污染分析
