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建筑卫生陶瓷窑炉节能概况与进展
进入21世纪以来，国际能源市场供应形势发生了许多变化。目前由于国际市场能源供应越发紧张，导致能源价格不断上升。我国目前石油进口已经占据能源总消耗的大约三分之一左右。国际上许多国家争夺石油的纷争加剧，令人不得不更加关注陶瓷行业 的节能。因此在相当长的时期内，陶瓷工业窑炉的节能问题始终制约着这个行业的发展。建筑卫生陶瓷工业的发展与窑炉的燃料消耗不断降低与热效利用不断提高密切相关。此前据对一些企业能耗的调查结果显示，卫生陶瓷烧成能耗指标最高与最低相比，有的可达到几倍。烧成能耗高的企业其成品成本必然要大大提高，造成同样产品售价高，产品的市场竞争力减弱。近年来我国陶瓷工业由于采用了先进的窑炉与烧成技术，明显地降低了产品烧成能耗，大大提高了产品的质量与技术指标，缩短了与发达国家的差距。可以说将来陶瓷业的竞争首先是降低能耗型的先进烧成技术的竞争。
现代建筑卫生陶瓷行业使用的窑炉，具有许多先进的技术工艺特点。具体分析其特点则有：使用了洁净的能源种类与采用了全自动化控制高速喷嘴；新型节能型窑炉大量采用了轻质隔热的耐火材料；窑炉设计为宽断面明焰裸烧型窑炉结构；节能型窑炉更能够适应流行的低温快烧生产方式。
①使用清净能源与依靠新型全自动化控制高速喷嘴，全力提高节能效果：由于高效喷嘴的大量采用，清洁高热效能源成为陶瓷燃料的主流。陶瓷发展历史上适用于陶瓷烧成的能源种类很多有固体燃料、液体燃料及气体燃料等。它们有木柴、煤炭、重油、轻质油、电力、天然气、液化石油气等等。随着历史前进的脚步有的能源地位上升，有的被淘汰出局。例如，用于传统陶瓷制品烧成的木柴与煤炭等固体燃料由于热效低、及环境保护等原因，在建筑卫生陶瓷生产方面已经基本完成其历史使命。重油与液化石油气热值高，便于低温快速烧成方式，尤其是液化石油气在新兴建筑卫生陶瓷行业成为最受青睐的能源种类。由于液化石油气热值高，燃气内杂质含量少且容易快速升温与降温，非常方便于陶瓷的低温快烧工艺。今后随着等温高效均匀燃烧喷嘴的革新与推广，将极大地降低能源消耗。新型全自动化控制高速喷嘴由于强力的喷燃系统，可以降低窑内温差，迅速提高窑温，实现快速等温烧成效率。因此陶瓷窑炉的节能今后将取决于新型全自动化控制高速喷嘴的不断改进。
②明焰裸烧方式大大提高了烧成效率：从陶瓷烧成的发展历史看，陶瓷工业窑炉的烧成方式分为明焰装匣烧?煷?统煤烧隧道窑?牎⒏粞媛渡栅熉矸?窑?牸懊餮媛闵栅煿醯酪ぁ⑺笫揭ぁ⒌缫い牭榷嘀址椒ā?
明焰装匣烧成方法：此类烧成方式采用了木柴或煤炭作为能源。产品装匣的目的一是为了避免木灰或煤渣的污染；二是为了增加产品的装载量。由于制品是先放入匣钵内，再组装成匣钵柱入窑烧成，产品不是直接受热，大量的能源消耗在窑具上。因此明焰装匣烧成方法能耗非常高、窑内上下温差大而且烧成周期很长。此种烧成方法造成产品废品率高，经济效益降低长期以来制约了国内陶瓷工业的发展。
隔焰露烧方法：马氟窑是代表性的窑型。隔焰露烧方式可以部分解决窑内温差的问题，但由于仍然是产品的烧成为隔焰受热方式。大量的能源消耗在厚厚的耐火材料隔壁上。而且隔焰露烧使用的窑炉窑型小。不能形成一定的大规模生产批量。
明焰裸烧方法：明焰裸烧方法是２０世纪７０年代以来陶瓷烧成最引人注目的成果。明焰裸烧方法作为最先进的烧成方法在窑温的均匀性、窑容积生产强度和单位耗能方面均表现出最佳效果，成为现代建筑卫生陶瓷烧成的首选窑型。因此能在很短的时间内推开普及。明焰裸烧方式窑温均匀性高，这是由于此种烧成方式的产品垛阻力小、窑内压力降低、预热带负压低，因此漏入冷空气少。由于烧嘴的喷射作用，窑炉内的气流强烈循环、热焰剧烈扰动。对于均匀和平衡窑内温度非常有利。现在许多新型窑炉在预热带设置了高速调温喷嘴，更加有利于直接减少窑内预热带上下的温差，很早即开始保证窑内的低温差烧成。传统的窑炉如隔焰露烧窑由于其加热方式仅为固体间产品柱的辐射传热，而不能形成剧烈的热搅动与热循环，因此降低了烧成热效。此外其窑内的窑温均匀性也很差。窑温均匀性低直接导致产品烧成温度不一及废品率增加。
采用明焰裸烧烧成方式时，窑容积生产强度最高。由于产品不需要装入匣钵内，避免了间接传热造成的浪费性热消耗。又由于产品是直接裸露于焰气中，非常利于快速传热烧成。由于窑温均匀，传热迅速与窑具与产品重量比小，明焰裸烧的烧成时间大大低于明焰装烧方法。明焰裸烧由于不使用匣钵，增加了产品的装载密度。
③新型节能型窑炉大量采用先进的轻质隔热保温材料：轻质隔热窑炉的先进性表现在按照模数设计成轻型装配式外型，然后再以耐高温轻质隔热耐火材料进行严密的砌筑。窑炉的内衬采用了耐高温的陶瓷毡，外加陶瓷棉或其他隔热保温板，总厚度为450毫米。内衬为轻质高铝砖，中间及其外侧也都采用了陶瓷棉，总厚度达到600毫米。窑墙的外表为金属板。 这种设计与制作保证了窑炉的耐高温实用性与节能性。由于陶瓷纤维热稳定性好，在高温烧成中不变形与熔融。又由于其导热率低、蓄热少，密度小，重量轻，因此具有明显的节能效果轻质隔热窑炉的窑顶采用Ｚ型纤维预制块组合吊挂，减轻了窑体重量，增加了保温隔热效率。在设置喷嘴和急冷风部位的窑顶，加设有金属热换器?熣家ざッ婊?的65%以上?牐?用以预热助燃空气及急冷风。窑墙则采用浇注捣打成型的Ｕ型耐火材料砌块?煾呗痢?黏土质?牐?砌块内填充有耐火纤维棉，外面采用耐火材料纤维毡或硅钙板。Ｕ型砌块与外部钢架相连接。这种结构比较稳定，热稳定性好且节能效果高。据计算当窑内壁温度达到1250度时，窑外壁温度仅为50度左右，说明窑体的密封性极好。窑车上的耐火材料也全部采用了耐火纤维材料，也同样降低了热能的无谓消耗。
澳大利亚通用公司?熂虺瓢耐ü?司?牭南宋?吊顶节能窑炉，具有窑体宽、装载能力大等特点。该窑炉的有效宽度达到2.65米。由于烧成批量大效率高，满负荷烧成时可以使窑炉的总体能耗大为减少。目前此类窑炉经过引进与计算吸收消化，成为国内许多地方的主要窑型之一。
④越来越多采用低温快烧烧成技术：近年来建筑卫生陶瓷产品越来越多采用了低温快烧技术。采用低温快烧生产技术以来，釉面瓷砖的烧成温度从1180度－－1200度降低到现在的1050度－1100度左右。
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卫生陶瓷的烧成温度已经从过去的1300度降低到了现在的1150度－－1200度左右。
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根据陶瓷热工学计算原理，越是高温烧成时，能源消耗为最多。据此从1200烧成到1300度时，耗费的能源大约是产品烧成总能耗的约40%左右。这样看来，节能效果就非常明显。低温快烧方法除了节能外，还可以缩短生产周期，节约人力物力。低温快烧技术除了对窑炉有特别技术要求外，还必须研制与开发出更好的适宜于低温快烧陶瓷原料。目前此类原料有硅灰石原料、珍珠岩原料、透辉石原料、叶蜡石原料等。国外为了降低烧成温度与降低产品的成本，则大量使用了含铁量较多的红土原料、紫砂原料等，也有使用工业废料著作瓷砖坯体的。此类原料生产的产品经过优质釉色覆盖后，仍然有不菲的卖价。而在利用劣质原料方面，国内许多陶企作的还远远不够。
总之随着建筑卫生陶瓷工业的发展，产品烧成节能工作越发重要。这就需要继续提升新型窑炉设计水平，积极研制开发新型高效节能耐火材料，不断推广低温快烧技术等方面的工作。使国内陶瓷企业的节能不断登上新台阶。刘志国
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2005-07-29 09:19:25
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