陶瓷窑炉的发展趋势

陶瓷窑炉的发展趋势

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。

实现绿色窑炉需要从以下几个方面努力：

1）窑炉风机降低电耗和噪音的研究

目前国外先进风机噪音在50～70分贝,国产风机噪音在80～90分贝,有的甚至超过100分贝,国外一条窑炉风机使用功率为50～70KW，而国产窑炉为90～130KW（以产量相同的建筑卫生陶瓷窑炉计算）。如每条窑炉节电50KW，年节电40万KW.h，以全国陶瓷行业2万条窑炉计算，每年可节电40亿KW·h左右。并大大改善窑炉烧成车间的工作环境，显著减少风机材料消耗和运输费用。

2）研究先进的窑炉燃烧器

我国是世界上CO2排放量较多的国家之一，陶瓷行业又是耗能大户。燃烧释放出的SO2跟水形成亚硫酸，NOx形成酸雨和光雾，对人畜、植物、建筑物都有较大危害。要以辊道窑为对象研究适用于窑炉使用的低NOX燃烧器（如脉冲式燃烧器等），既要保证窑内温度均匀，断面温差小，又要使燃料完全燃烧，避免局部高温以减少NOx的生成。

3）使用新型的耐火材料和涂料

对于陶瓷窑炉，采用耐高温的陶瓷纤维作内衬，可以有效提高陶瓷窑炉的热效率。为减少陶瓷纤维粉化脱落，利用多功能涂层材料（如远红外线涂料）来保护陶瓷纤维，达到既提高纤维抗粉化能力，又可增加窑炉内传热效率，节能降耗。由于陶瓷纤维导热系数比较小，增强了窑炉的保温，减少了热散失，改善了烧成环境。

4 ）研究新的窑炉自动控制方式和方法

利用人工神经网络技术进行模拟，以新的控制方式和方法来控制窑炉同一断面，同一水平面上的温差以及突破还原气氛控制的难点，并设计相应的控制系统和控制软件。使温度、气氛控制更精确和稳定，窑炉自动控制程度更高。

5 ）建立陶瓷窑炉废气净化研究检测中心。

逐步建立陶瓷窑炉废气排放数据库系统，以指导或提供陶瓷窑炉废气净化的研究及改进，

弄清NOx等有害气体在陶

瓷窑炉内产生的机理及减少生成有害废气的办法，可通过实验窑模拟实验解决。在烟囱加涂层材料以吸收燃烧废气中的有害成分，使NOx含量低于70PPM。

经过努力，不久的将来可以全面实现绿色窑炉工程，使我国在现有先进的陶瓷窑炉的基础上，燃料消耗下降10～30%，热效率提高10～20%，电力消耗下降30～50%。噪音和烟尘有较大程度的下降，并使我国陶瓷窑炉达到世界先进水平。

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。

清洁燃料包括：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。

1、柴油及煤油

A、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。

B、煤油用作清洁燃料其优点是：低位热值比轻柴油稍高约42.8~43.5MJ/kg。它是清洁燃料中的上品，不凝固，粘度比轻柴油更小，更易雾化。

缺点是：闪点不低于40℃，否则使用不安全，另外价格太高。

2、天然气及液化石油气

A、天然气作为燃料其燃烧特性如下：

（1）因其主要成分为甲烷，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。

（2）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。

（3）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。

（4）天燃气与空气混合良好时其火焰黑度很小，为液化石油气的二分之一弱，比液体燃料的黑度更低得多。然而对于现代陶瓷窑炉来说，火焰辐射传热不占重要地位。一般都使用高速烧嘴，为无焰燃烧，几乎没有火焰。

（5）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。

（6）天燃气的碳/氢质量比（3.0~3.2）比液体燃料（6.0~7.4）或固体燃料（10~30）低得多。因此燃烧产物中含H2O较多。

B、液化石油气作为燃料有如下几个特点：

（1）

热值很高，是气体燃料中最高的。

（2）理论空气量高达

24~30Nm3/Nm3，因此，助燃空气与之混合完全比天燃气更为困难。可以用空气或烟气先冲稀液化石油气，然后使用。但用空气稀释时，不得在着火浓度范围内以防爆炸。通常规定液化石油气体积浓度必须高于着火浓度范围上限的1.5倍。

（3）火焰传播速度低，燃烧缓慢，但较天燃气快一些。

（4）纯净。一般含硫少，是烧制高档陶瓷产品的优质燃料。

（5）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。

（6）一般液化石油气蒸气压较高。在37.8℃时约为0.9~1.5Mpa。这作为气体燃料是有利的。但在使用中必须要求气化站减压阀良好，以保证安全。

3、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。

A、焦炉煤气

焦炉煤气的平均组成为：