【技术】陶瓷烧成中的节能技术

8其他节能低碳技术

8.1陶瓷薄型化

陶瓷的簿型化，除了瓷砖外，也包括日用瓷、卫生陶瓷和电瓷等。目前市面上的大规格陶瓷砖厚度一般都在10mm以上，大规格瓷片也在10mm左右，而大规格抛光砖厚度则超过14mm，“砖王”甚至厚达25mm。如果瓷砖厚度由10mm降到8mm，按目前我国墙地砖90亿m2年产量计算，瓷砖减薄了20%，则每年可节约原料3600～6000万t，同时每年的综合能耗可减少约1530顿标准煤，经济效益和社会效益都非常可观，瓷砖的薄型化将成为行业未来发展的主要方向。蒙娜丽莎是国内陶瓷薄板的先行者，一经推出，就在行业内引发了一场节能减排的风暴;超薄板砖一般规格为1000mm×3000mm，厚度3～6mm，比传统的陶瓷砖每平方米节约原料30%~60%，节约用水63%，节约用电26%，减少污染物排放70%以上。

8.2陶瓷废料的资源化应用

瓷砖的减轻不仅可以通过减薄来实现，还可以通过改变瓷砖的内部结构来实现。目前轻质砖是采用陶瓷生产废料为主要原料，通过加入特殊的发泡材料，在高温下烧制而成的一种具有陶瓷性能、比重小的功能性新型保温装饰材料。轻质新型建材与同类产品相比，单位面积建筑陶瓷材料用量降低50%以上，节约60%以上的原料资源，降低综合能耗50%以上，主要性能指标均达到或超过国家相关标准，可广泛运用。2009年以来陆续面市的轻质砖包括欧神诺的轻质砖、晶立方及蒙娜丽莎的QQ板等产品，在抛光砖的废渣循环利用上取得了突破。

梅州某陶瓷企业用废瓷和低品位原种制备青花瓷，废料利用率20%~30%，烧成温度降低50~80℃，节能15%~20%。潮州某企业利用30%~35%的废瓷和尾矿制备卫生陶瓷，烧成温度1210℃，综合节能10%，年节标煤560t，CO2减少排放20%，年减少排放1250tCO2，年处理工业废料17500t，废料15000t，尾矿2500t。窑炉热效率48.57%，余热利用率39.29%，烧成工序能耗162.8kgce/t瓷。

佛山摩德娜科技有限公司利用工业固废及陶瓷废料作原料，用湿法挤出成型技术制备陶板，与传统半干压成型方法相比较，可节约用水50%，节省燃料25%，节电18%，固废排放可减少20%，固废利用率可达50%。

9因红外热成像测试热工设备外表面温度场

9.1窑墙外壁温度的测试

辊道窑作为近30年发展起来的新型快速连续式工业窑炉，目前已广泛应用于建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷工业生产中。为计算辊道窑墙体散热，不仅需要知道各层耐火材料和保温材料的导热系数与温度的关系，还要知道窑墙内外壁面的温度。而外壁面温度值的获取，一直是陶瓷热工技术人员所面临的一个难题。为此，选取某建筑陶瓷厂正常运行的辊道窑作为测试对象，尝试使用先进的红外热像仪对高温区窑墙外表温度进行测试，不仅可以直观的看到墙壁整体的温度分布情况，还能获得整体壁面的温度平均值和所需的各点温度值。图3是辊道窑烧成带辊棒上和辊棒下外墙表面温度的热像图。

从图3中可以看出，棍棒位置周围是温度最高区域，越靠近棍棒外表温度就越高;而棍棒上整个区域的外表面平均温度为86.8℃，辊棒下外表面为87.5℃。利用日本产DRKCTHERMOMETER表面测温仪(-50～999℃)进行相关点的测温，即从每个测试区域内的不同位置选取了6个点进行取点温度测试，每个点的具体温度见表1所示;辊棒上外墙表面6个点温度的平均值为87.07℃，辊棒下外墙表面六个点的平均值为90.63℃。由此可以看出，通过测点温度后取平均值所获的温度都要高于红外热像仪对整个平面温度测试后由仪器通过数据处理后所取平均值。取点测试由于取点位置的不同以及取点数的多少都会对最后的测试结果有很大影响，如把测量点放在靠近辊棒端头处，温度可过300℃以上。而利用红外热像仪对整个表面温度进行扫描后取区域的平均值，实际上是测试面积内每个光点温度的平均值，不仅测试结果更精准，还可以同时获得整个外墙表面温度分布的直观热像图。

另外，从热像图中可以清楚地看出，在每一根棍棒的周边形成一个圆环，在圆环处的温度特别高，有的点高达400～600℃。这是因为棍棒不断转动，使填塞在棍棒与棍棒砖之间的保温棉间形成缝隙，由于窑内为微正压，火焰便从缝隙中往外露―即所谓的漏热现象。故加强此处保温棉的填塞和维护是关键。

表1是图3中热像图中测试区域在不同位置选取的六个点的温度及其平均值，另外表格的最后一栏为红外热像仪对整个测试区域面所测试的平均温度值，其值都低于取点测试取平均温度值。

图4是辊道窑烧成带某一段区域包括辊上和辊下外侧墙的温度分布热像图。从图中可以看出，窑墙外壁中间靠近棍棒位置的温度最高，越往辊上、辊下两侧温度越低。同样由表1可知，其整个表面的平均温度为67.8℃，不仅比取点测试后的平均温度70.13℃要低，而且比单独测试辊上外表面或者辊下外表面的平均温度值要低得多，更接近实际窑墙外表温度值。

由上述结果分析可得，采用先进的红外热像仪来测试辊道窑外墙表面温度，不仅可以获得整个外墙表面的热像图，可以直观的看到整个的温度分布情况;还可以获得整个区域的面平均温度值以及所需要的各点温度值，为研究辊道窑保温以及其他陶瓷窑炉高温区域外墙表面温度分布情况及窑墙材料选择优劣提供一种更直观、更精确的方法。

9.2辊道窑用管道外表温度测试

我国陶瓷窑炉的余热利用率都比较低，在30～40%之间，与国外先进窑炉有一定的差距。目前我国陶瓷窑炉余热的利用大部分都是用于生坯的干燥，其余多余的热烟气都是直接排出窑外，且烟气的温度普遍较高，造成大量能源的浪费。为实现窑炉的节能减排工作，需要尽量降低排烟温度，同时对余热管道做好保温措施。为此，采用红外热像仪对烧成墙地砖辊道窑的余热风机及其管道进行测试，为提高窑炉余热利用提供一种新的研究方法。

图5是辊道窑抽热风机及其管道红外热像图。从图5(a)中可以看出，在排烟管烟道闸板上下两段温度明显不同，上侧表面A的点温度大于275℃，而下侧表面B温度为121.8℃。下侧及其他支管表面温度都较低，是因为在管道外侧周围增加了一层保温层，但可以看到外侧温度仍然较高，因此其管道保温效果还可以进一步地提高。另外，排烟管道外侧表面温度已达275℃，说明其排烟温度可能达300℃，造成大量热能的浪费。从图5(b)抽热风管热像图可以看出，支管温度要高于总管温度，且总管温度上下两侧温度也有差异，靠近支管的外表C的温度为136.9℃，而总管顶部外表D温度为90℃。因此在设计管道时支管和总管可以使用不同的材质或者根据管道位置不同温度差异采用相应的保温措施，减少热量在管道中的散热损失。另外，由窑尾往抽热风机方向管道的温度是逐渐升高的，这也符合窑炉冷却带温度逐渐降低的规律。

10结语

陶瓷行业作为高能耗、高消耗的行业，通过节能技术的实施、研发新型节能技术及设备、发展循环经济和窑炉技术革新，都可以实现节能的目标，可为发展低碳经济发挥举足轻重的作用。