陶瓷窑炉燃料现状分析)

陶瓷窑炉燃料现状分析

景德镇陶瓷学院材料学院 08热工1班廖小辉

摘要：众所周知，陶瓷在生产工程中要消耗大量的能源，而烧成工序的能耗约占总能耗的6%。窑炉的工作性能与燃料的品种有密切关系，例如采用精华的气体燃料可以保证烧成制度的稳定，方便管理，有利于自动控制。油类燃料的优越性就比不上气体燃料，但比直接的煤炭还是好很多。因此，燃料对于陶瓷行业是一个重要话题。

关键字：陶瓷窑炉（ceramics furnace）燃料（fuel）煤（coal）天然气（natural gas）油类燃料（oil fuel）

前言：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，故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。下面，对陶瓷窑炉燃料现状进行分析。

一、选用燃料与燃料性能分析

1、燃料油

燃料油是成品油的一种，广泛用于电厂发电、船舶锅炉燃料、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料。燃料油主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成的，其特点是粘度大，含非烃化合物、胶质、沥青质多。

（1）粘度

粘度是燃料油最重要的性能指标，是划分燃料油等级的主要依据。它是对流动性阻抗能力的度量，它的大小表示燃料油的易流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。对于高粘度的燃料油，一般需经预热，使粘度降至一定水平，然后进入燃烧器以使在喷嘴处易于喷散雾化。粘度的测定方法，表示方法很多。在英国常用雷氏粘度(Redwood Viscosity)，美国惯用赛氏粘度(Saybolt Viscosity)，欧洲大陆则往往使用恩氏粘度(Engler Viscosity)，但各国正逐步更广泛地采用运动粘度(Kinemetic Viscosity)，因其测定的准确度较上述诸法均高，且样品用量少，测定迅速。各种粘度间的换算通常可通过已预先制好的转换表查得近似值。

目前国内较常用的是40°C运动粘度（馏分型燃料油）和100°C运动粘度（残渣型燃料油）。我国过

去的燃料油行业标准用恩氏粘度（80°C、100°C）作为质量控制指标，用80°C运动粘度来划分牌号。油品运动粘度是油品的动力粘度和密度的比值。运动粘度的单位是Stokes,即斯托克斯，简称斯。当流体的动力粘度为1泊，密度为1g/cm3时的运动粘度为1斯托克斯。CST是Centistokes的缩写，意思是厘斯，即1斯托克斯的百分之一。

（2）含硫量

燃料油中的硫含量过高会引起金属设备腐蚀的和环境污染。根据含硫量的高低，燃料油可以划分为高硫、中硫、低硫燃料油。在石油的组分中除碳、氢外，硫是第三个主要组分，虽然在含量上远低于前两者，但是其含量仍然是很重要的一个指标。按含硫量的多少，燃料油一般又有低硫（LSFO）与高硫（HSFO）之分，前者含硫在1%以下，后者通常高达3.5%甚至4.5%或以上。另外还有低蜡油（Low Sulfur Waxy Residual 缩写LSWR），含蜡量高有高倾点（如40至50°C）。在上海期货交易所交易的是高硫燃料油（HSFO）。

（3）密度

为油品的质量（Mass）与具体积的比值。常用单位——克/立方厘米、千克/立方米或公砘/立方米等。由于体积随温度的变化而变化，故密度不能脱离温度而独立存在。为便于比较，西方规定以15°C下之密度作为石油的标准密度。

2、天然气

陶瓷工业窑炉相当长的一段时间采用重油和煤作为燃料，重油、煤等“脏”的燃料燃烧后废弃污染大气。为避免污染产品，需用隔焰窑，其烧成热耗是用清洁燃料的明焰窑的2~12倍，燃耗的，而且窑内温差大，成品率低，造成原料消耗量大，因此使用清洁燃料是陶瓷工业节能减排的基础。

天然气、液化气是理想的清洁能源。建筑卫生陶瓷使用的这些清洁燃料，受到了良好的效果。与低效率高污染的梅相反，天然气是一种优质、高效、清洁的能源，其主要成分为甲烷，基本不含硫，既有无色无味无毒无腐蚀性，热值高，燃料效率高、燃烧排放废气污染物少等特点，经济评价和环境评价最好，被人们称之为“绿色染料”。天然气作为工业染料较之其它燃料从质量、输送使用、环境保护、减少大气污染等方面有着无法比拟的优越性。用天然气代替煤和石油可是燃烧后废物排放大幅度降低，有效抑制大气污染，明显改善空气质量的特点。

二、现状分析

随着各国燃料工业的发展，使用石油和天然气的比重逐渐下降，这是因为石油和天然气在技术方面比煤炭有很大的优越性的缘故。首先，石油和天然气所需的劳动生产率必煤炭工业少好几倍，开采一吨的标准煤所花费的劳动力比开采一吨标准天然气多11倍，开采一吨标准燃料煤的劳动力也比开采一吨石油多好几倍。其次，在工业和国民经济其他部门，利用高热值的天然气和石油燃料也有好多好处。

另外，即使在没有或缺少石油和天然气资源的国家，也都在走煤气化的道路，回收没得各种宝贵的化工原料。实行没得综合利用，也便于窑炉操作的机械化和自动化。

美国的陶瓷工业采用天然气、液体燃料和电；法国采用重油、煤气、丙丁烷、天然气和电作为能源；意大利以重油、天然气和电为主；英国采用的燃料油煤、天然气、液化石油气、丙烷、乙烷。

日本在第二次世界大战以前，陶瓷工业的燃料以梅和木材为主，近些年来，广泛采用重油作燃料。日本是一个缺乏燃料的国家，每个液体燃料都要靠进口，但是，才有中有还是比煤有利。重油与煤比较有以下优点：

1）中有的单位发热量大，容易产生高温。

2）重油的品质划一，易于进行均匀的烧成。

3）重油是流体，可以采用机械吸收，节约搬运和烧窑费用。

4）可以根据需要自动调节。

5）中有的入库和保管简单，储存用地较少。

6）可采用书有关运输，用燃烧器燃烧，有利于环保。

7）燃烧重油操作简单，不需复杂的和熟练的操作技巧。

天然气的热值高，比用重油更好，只要用变压设备就可以将天然气用到陶瓷窑炉上。由于天然气能以始终不变的质量输送出来，而却不存在因含量所引起的质量损失。用天然气无需燃料存储设备和采取油罐安全措施，因此比采用重油的设备更省。

电是陶瓷工业最理想的能源，不仅许多水力发电的国家，就是象火力发电的国家都逐渐采用电来焙烧制品。电热窑炉的优点较多；很容易达到所需的温度，能够准确的控制温度曲线，热耗低。存在的问题是：如何市还原气氛中的氢和燃料所生成的水汽不至于是发热元件缩短寿命。

近年来国外陶瓷工业采用液化气燃料逐渐增多，液化气有以下优点：发热量为46.09MJ/kg，无论存储和使用都很干净，它可以全部燃烧，燃烧后无烟、无灰、无臭、无毒、无残渣。这一点对焙烧制品很重要，可避免在煅烧过程中因废弃污染而是制品生产缺陷。液化气是液态存储，气态使用，其液体体积仅相当于气态体积的1/25.因此，大量的能源可以装在较小的容器内，运输到任何地方。

液化气是石油开采和加工的副产品，他是丙烷、佛那个也丁烷—丁烷的混合物，液化的主要目的是解决运输问题。因此，凡是开采和加工是有的国家一般都生产液化气，美、法、德和日本等国家在陶瓷工业重都采用液化气，日本的液化气一部分来自炼油厂，另一部分来自科威特和其他中东国家进口。

结论：石油是珍贵的，天然气也是有地域性的，而且都存在枯竭的问题，这一能源的前景问题早已引起了此方国家的重视。目前西方科学家正在多方面从核能、太阳能、直到热能进行研究，但这些并不能解决当前精炼燃料价格飞涨的威胁。现在西方国家正在积极研究如何更经济的利用发展煤气的新技术，这也