现代陶瓷窑炉用燃料现状及思考

现代陶瓷窑炉用燃料现状及思考
摘要：本文从现阶段陶瓷行业发展的状况及对环境污染影响因素进行分析，着手于燃料方面对环境的污染，并对其窑炉燃料燃烧采取的新措施，合理
的科学的使用燃料可以改善陶瓷行业成本及对窑炉功能，改善对环境的
污染程度。

关键字：陶瓷、窑炉、燃料
一、前言
随着人们日益增长的物质需求，我国基本完成全面建设小康社会，人们的生活水平大幅度的提高，在陶瓷行业方面带了机遇，人们在建筑、日用等方面大量需要陶瓷。

同时，随国际化，人们对环境的认识，提倡构建和谐社会、生态文明。

而世界石油资源日益枯竭和环境污染日益严重，内燃机新能源—高效清洁燃烧一直是内燃机研究与发展中的关键问题。

能源(主要是石油资源暇乏和环境恶化是当今人类面临的两大挑战，而陶瓷行业却是环境污染罪魁祸首之一，也成为制约陶瓷行业发展的重要阻碍。

为此分析陶瓷行业用燃料是有效提高陶瓷行业利润，有效促进陶瓷行业的发展，对陶瓷窑炉改进提出新的要求，提高能源利用率，减缓能源危机，降低城市空气污染，保护环境有十分重要的显示意义和深远的社会经济效益。

二、陶瓷窑炉燃烧燃料
(一)燃料解析
燃烧时能产生热能或动力和光能的可燃物质，主要是含碳物质或碳氢化合物。

按形态可以分成固体燃料（如煤、炭、木材）；
液体燃料（如汽油、煤油、石油）；
气体燃料（如天然气、煤气、沼气）；
按类型可以分成化石燃料（如石油、煤、油页岩、甲烷、油砂等）；
生物燃料（如乙醇【酒精】、生物柴油等）；
核燃料（如铀235、铀233、铀238、钚239、钍232等）
指能产生核能的物质，如铀、钚等。

一些气体燃料可压缩为液体，如液化石油气
(二) 燃料的代码及分类
(三)陶瓷窑炉常用燃料及特点
1.燃煤工业炉
目前，我网工业炉的燃煤状况大多通过粉煤嫩烧的方式来进行，粉煤燃烧的过程是在嫩烧前将煤粉碎研磨至微粉级，并与空气混合，再将粉煤与空气的混合物经粉煤燃烧器喷人燃烧室燃烧。

粉煤燃烧技术最早应用于水泥窑，现已在电站锅炉广泛使用。

煤的燃烧过程本质上都是煤的固体颗较表面嫌烧，无法与空气稳定均匀地混合达到完全嫩烧的浓度。

因此，煤直接燃烧的热效率都不高。

另一方
面，灰份是煤固有的一种成份，无法在_直接燃烧前消除掉.造成排烟环保超标。

煤是不可再生的不洁净能源.我国煤炭资源丰富可开采储存量占全球可开采储存量的11.6%0煤在嫩烧后产生大量的烟尘、NO-SO:和C02等污染物，对大气造成严重的污染。

据统计空气中有2/3的SO:来自煤的燃烧。

而C02气体能够产生“温室效应”造成地球气温升高，严重威胁人类的生存和发展。

因此提高煤的燃烧效率和用其他清洁能源代替煤成为了当今我国面临的一项重大考验。

2.然油工业炉
工业炉常用的液体燃料，主要是石油加工的副产品重油。

重油经过过滤、加热、加K之后，通过油烧嘴进人炉膛燃烧。

现有一般工业炉燃烧贡油，都是采用雾化嫩烧法。

霞油的发热量高，能够保证高温工业炉的炉温要求。

但是重油的燃烧成本与燃煤及煤气相比较成本高、点火困难、燃烧的稳定性差，不完全燃烧情况比较严重。

因此重油在现代工业炉中的应用受到了很大的限制。

贡油是不洁净度仅次于煤的不可再生资源，但是由于重油是石油加工的副产品，加强对重油的利用，可以相对减少其他能源的使用量，但是山十重油的不完全情况比较严重，其不完全燃烧所产生的烟气会造成较为严重的污染。

因此提高重油的燃烧效率是减少空气污染的有效措施之一。

3.燃气工业炉
我国的燃气工业炉主要以焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气等为主要燃料，由于嫩气工业炉具有操作方便、炉温易控制、燃烧效率高、供给的过剩空气lit 小、烟气生成量相对较小、炉子热效率高、燃料成本较低、燃料本身含H多含C 少，排烟易于达标等优点，燃气工业炉在我国的大型钢铁企业中得到了厂‘泛的应用。

但是山于焦炉煤气、高炉煤气是企业炼焦，炼铁的副产品.其产量有限，因此它的应用受到气源的限制，发展空间有限。

发生炉煤气作为一种传统的气体燃料，主要是指煤通过空气和水蒸汽做气化剂，气化成混合发生炉煤气，并经过洗涤、净化及焦油处理，变成冷态洁净的煤气，再通过加压送到工业炉燃烧，一般称之为冷煤气。

系统复杂，投资规模大，因此，限制了其在中小企业工业炉上的应用。

同时发生炉煤气在净化过程中，产生大最的含酚污水，这些污水的处理在实际生产中很难达到环保要求，容易造成环境的二次污染。

热煤气，早在20世纪20年代的美国、法国、苏联等工业化国家的企业使用。

随着石油、天然气资源的开发利用，现己被优质的气体及液体嫩代替。

我国热煤气的应用始于20世纪50年代，大规模经济建设时期，钢、鞍钢等大型企业的工业炉就使用过热煤气。

但随着这些大企业高产煤气的利用，逐渐被高炉煤气所替
代。

近年来，随着网家环保措施的完善及燃料油价格上涨因家的影响一些及燃油的工业炉已陆续改为燃烧热煤气。

热煤气是相对冷煤气可言，除了具备冷煤气的燃烧特点外，山于热煤气带有物理显热及焦油蒸汽。

因此热煤气系统不需增设洗涤塔及净电除焦油设备不存在含酚污水的处理及二次污染间题.整体投资规模较小。

但是热煤气由于1k力低，含有热油及煤尘杂质，并几没有经过加压处理，不能做到远距离输送，工业炉布置的局限性大。

热煤气的输送管道及徽烧装置容易堵塞，需要经常清理，工业炉的连续性生产能力差。

乐力低，相对稳定性差，控制火焰稳定燃烧的难度大。

三、陶瓷窑炉燃料燃烧与环境问题
1.工业炉窑排出物对大气的污染特征
工业炉窑为其各自的工艺要求，燃烧大量的燃料，及工艺过程生成的烟气等，其污染物分烟尘和有害气体两大类。

燃煤、燃油、燃气形成的固态和液态颗粒悬浮物以及燃烧产生的气体和空气混合物，形成颗粒物呈分散相和气体连续相组成的气溶胶。

工业炉窑排放的烟尘包括含碳燃料不完全燃烧时随烟气排出的微粒炭(又称曳)、燃料燃烧灰分、生产粉尘及燃烧时进人烟气呈液态微粒状的挥发物(又称烟雾)。

烟气中微粒炭的粒径一般小于飞微米，尘的粒径范围在1~75微米。

有害物气体中，硫的氧化物，二氧化硫与三氧化硫为主要污染物，以及一氧化碳(CO)和氮氧化合物的污染等。

根据对各种工业炉窑的测试结果，对照相应的排放标准，主要是烟尘排放超标。

如天津市工业炉窑主要为燃煤性污染，其次是燃油污染。

由于我国燃料政策，燃料70%以上是煤。

燃煤产生的空气污染占燃料燃烧产生的空气污染物的95%，其烟尘量平均为209/kg煤。

工业炉窑的燃烧方式和燃烧条件，对污染物发生量有很大影响，和锅炉相比，工业炉窑的燃烧室容积热强度大，且炉膛要求正压等原因，其污染要比工业锅炉更为严重。

2.我国陶瓷行业污染排放现状
烟尘排放浓度超标
根据有效调查报告发现：在所测的37台工业炉窑中，仅有3台炉子装有除尘设甸其中一台达标排放。

其余大都超标排放。

令人注意的是部分燃油炉排放超标，和部分燃烧热脏煤气工业妒也超标。

根据测定结果，烟尘排放浓度如下:
燃煤工业沪窑平均烟尘浓度为:233lmg/ms
燃油工业炉窑平均烟尘浓度为:445.7mg/m”
燃热脏煤气工业炉窑平均烟尘浓度为:321哪/m3
究其原因，燃油工业炉窑其油喷嘴应具有良好的雾化、混合、点火及火焰调节功能，正常燃烧时，1吨燃料油产生的烟尘只有0.1公斤，如油喷嘴选型不合理;油喷嘴的燃烧能力与炉子所需供热负荷不符;油温不稳定;油压不稳定;油品不干净;助燃空气不足;低温炉(600℃左右)燃烧室设计不合理等造成超标排放，排除上述原因，燃油工业炉窑不须作除尘治理，即可达到排放要求。

热脏煤气是未经除尘的煤气，煤气本身含有较多的颗粒物，如因供氧不足、燃烧不完全也能超标，正常运行且加热工艺过程不产生其它如金属氧化物等粉尘，就其热脏煤气燃烧而言不应该超标排放，
●氮氧化物(Nox)排放尚无相应的
排放浓度限止，就每台炉子排放总最而言，相应于GBJ4一73《工业“三废”排放试行标准》都不超标排放。

本次测定工业炉窑No、平均浓度为:
燃煤炉窑NO:平均排放浓度为:404PPM
燃油炉窑NO、平均排放依度为:429PPM
燃气炉窑Nox平均排放浓度为:287PPM
和国外资料对比其排放浓度应该是燃煤最大，燃气最小，而有欠测定燃油为最大。

原因是我国燃油结构和国外不同，以重油为主，而不是轻柴油，且燃烧喷嘴和系统控制如温度，空气量的控制水平较低的缘故，高温(超过1200℃)及过多的空气量使燃烧产物中NOX增加。

●二氧化硫排放尚无相应的
放浓度限制，就每台炉子排放总量，相应于《工业“三废”排放度行标准》而言，都达标排放。

本次测定工业炉窑so:排放浓度为:
燃煤工业炉窑50:平均排放浓度为:345PPM
燃油工业炉窑so:平均排放浓度为:48PPM’
燃气工业炉窑so:平均排放浓度为:242PPM
此外燃气so:排放浓度较高是由于用热脏煤气和发生炉煤气所至:城市煤气和天然气含硫少而清洁。

四、陶瓷燃料发展方向
环境保护意识的增强，从而推动人们开始在寻找新能源代替传统能源，为此，新能源的利用必将取代传统能源，故此对陶瓷行业提出新的革新。

具体要求如下：
目前我国工业炉的主要节油措施
l)、改进燃烧技术
新型燃烧器包括:高速烧嘴、蓄热式烧嘴、高压气泡雾化烧嘴、全自动燃烧机。

提高油的雾化及燃烧效果、降低设备及运行成本是今后我国燃烧器发展的方向。

2)、减少炉体蓄热及散热损失大力推广以耐火纤维为代表的轻质耐火材料的使用。

3)、余热回收推广新型换热器，提高烟气余热的回收率。

新型换热器包括:金属缝式换热器、带插入件管式换热器、喷流换热器、薄壁碳化硅换热器等。

4）、工业炉烟气脱硫技术
但随着社会发展，排放标准会越来越严格，烟气脱硫处理势在必行，相应的排放标准也会随着经济承受力的加强而出台。

在国内外众多的烟气脱硫方法中，切合我国现时实情的工业炉窑烟气脱硫技术有二项开米柯文丘里管洗涤器及烟道石灰水喷射脱硫技术。

除了烟气脱硫外，我国可以在对燃料选择和处理上加以改进，方法为:
(l)洗煤脱硫，煤中含有无机硫和有机硫，在煤的破碎后清洗，可以去除90%的无机硫。

(2)配煤燃烧，如丹麦规定工业混合配煤中含硫量限制在1.2%，我国也应作相应规定。

(3)重油脱硫技术开发，是解决燃油工业炉窑的50:污染的重要途径。

结合我国的国情，推广简易湿式脱硫装置在技术经济上是可行的.在实施上要防止，盲目追求高脱硫效率，这样会导致投资大、设备复杂而自动化程度要求高等问题，有悖于我国国情。

5）、低氮氧化物燃烧技术
采用降低火焰最高温度，控制燃烧过剩空气系数的方法，可减少烟气中NO:的含量，有效防止氮氧化物对大气污染。

较之从烟气中脱除氮氧化物，有不可比拟的优越性。

油掺水乳化燃烧技术和水煤浆燃烧技术便是低氮氧化物燃烧的实用技术。

6）、油掺水乳化燃烧技术
重油掺水乳化燃烧技术在天津市轧钢四厂，预应力二厂用于连续式轧钢加热炉、预应力钢丝热处理炉上，经过多年的生产使用，在降低油耗，提高产品质量，
提高炉子热效率，减少烟尘排放量，改善大气环境，降低生产成本等方面效果显著，取得很好的经济和社会效益。

五、总结
综全文所述提高燃料的利用效率及做好环保的措施主要有以下几点:
1.调整燃料结构不同的燃料燃烧后所产生的烟气是不同的，应尽量根据燃料的清洁度来选择燃料，所以应尽可能的选用天然气.油或煤转化的气体燃料，淘汰直接燃煤和燃油。

2.采用先进的燃烧技术主要是要做到炉内燃烧均匀、避免局部过热或采用低氧技术(即在高温的条件下，炉膛中的氧气含址大大小于空气中的正常氧气含量，这样可使炉膛内温度均匀，加热质量好。

目前，全球经济、资源和环境逐渐趋于一体化，我国能面临很大的压力让我们共同为工业炉行业的节能减排而努。

六、参考文献
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