陶瓷窑炉燃料现状分析

陶瓷窑炉燃料现状分析

（Analysis of ceramic kiln 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 China's environment ceramics lot of pollution, due to need for environmental protection, modern ceramic kiln fuel in the choice of focus to consider the use of clean 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1~2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300~400℃，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。目前我国大气中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx(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SO2、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2080~2100℃。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、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1.0m/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2000~2040℃，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7.8~11.2Nm3/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7.8~11.2Nm3的空气混合。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1.5~2.0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13.2~19.2MJ/Nm3，属于中热值燃气，其发热温度高约为2100~2130℃。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2200℃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。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4.49~7.62MJ/Nm3范围内，其发热温度为1650℃~1750℃，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1280℃的陶瓷产品来说，实际燃烧温度约高于烧成温度50~100℃，约为1350℃，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1300~1350℃，实际燃烧温度需要达到约1400℃，则助燃空气温度需要200℃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1100~1200℃陶瓷产品，更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！