陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議

2022/12/13陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討

華南理工大學(xué)材料學(xué)院

吳建青

imjqwu@陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2022/12/13一、我國陶瓷產(chǎn)量(2008年）陶瓷墻地磚約57億平方米，占世界產(chǎn)量的60％左右。廣東約19億平方米，江西約1億平方米。衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量約1.5億件，占世界產(chǎn)量的33％左右。廣東生產(chǎn)約5700萬件。建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量連續(xù)15年列世界。日用和美術(shù)陶瓷約150億件，占世界產(chǎn)量的70％左右。日用和美術(shù)陶瓷產(chǎn)量連續(xù)30多年列世界。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2022/12/13二、陶瓷生產(chǎn)的能源和原料消耗（2008年）1、陶瓷墻地磚如果按新的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)1kg陶瓷墻地磚需要0.3kg標(biāo)準(zhǔn)煤，按每平方米陶瓷墻地磚平均23kg計(jì)算，則生產(chǎn)57億平方米建筑陶瓷需3千9百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。實(shí)際上，由于目前能耗超過1kg陶瓷墻地磚0.3kg標(biāo)準(zhǔn)煤，生產(chǎn)建筑陶瓷能耗可能遠(yuǎn)超過4千萬噸標(biāo)煤。

消耗原材料1.5億噸以上.陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!三、陶瓷生產(chǎn)能耗和原材料消耗對(duì)比（2008年）產(chǎn)品能耗（萬噸標(biāo)煤）原材料（萬噸）墻地磚390015000衛(wèi)生瓷210240日用瓷美術(shù)瓷160240

顯而易見，節(jié)能減排的重點(diǎn)在墻地磚的生產(chǎn)，但同時(shí)要看到，對(duì)于單位質(zhì)量陶瓷產(chǎn)品的能耗，衛(wèi)生瓷、日用瓷、美術(shù)瓷的能耗要遠(yuǎn)大于墻地磚，節(jié)能潛力大。2022/12/13陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2022/12/13五、陶瓷燒成熱耗的分布和估算1.坯體燒成過程中物理和化學(xué)反應(yīng)熱(1)自由水蒸發(fā)含水率×（2490＋1.93t)=1%×（2490＋1.93×300）

＝30.69kJ假設(shè)生產(chǎn)1kg制品需要1.2kg坯體，則自由水蒸發(fā)熱為：

36.8kJ陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2022/12/133.制品蓄熱（1）1kg制品蓄熱（燒成溫度1220℃，室溫為20℃，溫升為1200℃；熱容：選擇粘土磚熱容計(jì)算公式：

0.84+0.26×t/1000（平均溫度取610℃）1×1200×(0.84+0.26×610/1000)=1198（kJ/kg制品）(2)如果燒成溫度為1180℃，則蓄熱約為：1158

（kJ/kg制品）4.熱利用率＝（加熱到最高燒成溫度時(shí)制品蓄熱＋物理與化學(xué)反應(yīng)耗熱）/總熱耗（1）假定燒成熱耗為2500kJ/kg制品，則熱利用率：（457＋1198）/2500=66.2%（2）如果燒成熱耗為2090kJ（500kcal)/kg制品,則（457＋1198）/2090=79.2%陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2022/12/13六、燒成的最低能耗是多少？457kJ物化熱窯體散熱（按2500kJ/kg

制品計(jì)算，以下同）(7-22%)加強(qiáng)保溫10％吧:250kJ煙氣和熱空氣帶走的熱量(50-60%，按55％計(jì)算)回收其中的60％:550kJ，隨著煙氣量減少，該項(xiàng)還可以明顯下降產(chǎn)品出窯時(shí)帶走的熱量(3-10%)80℃出窯,3%:75kJ燒成的最低能耗為：457kJ＋250＋550＋75＝1332kJ/kg

制品陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2022/12/13七、余熱利用現(xiàn)狀煙氣和熱空氣帶走的熱量(50-60%)要提高熱效率，就必須減少煙氣和熱空氣帶走的熱量目前余熱利用的主要途徑為用窯爐尾氣干燥坯體煙氣和熱空氣用于干燥，熱量的利用率如何？假定坯體需要干燥6％的水分，并且坯體需要加熱到150℃，按1kg制品需要1.2kg坯體計(jì)算，則1kg制品需要的理論干燥熱量為336.1kJ。該熱量不到目前煙氣和熱空氣余熱的25％。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!2022/12/13八、富氧燃燒

空氣主要由體積分?jǐn)?shù)為21％的氧與79％的氮組成（質(zhì)量比為23.2:76.8)，煙氣和熱空氣帶走總熱量的50-60%，其中就有氮?dú)獾摹柏暙I(xiàn)”。氮?dú)獾臒犰试?300℃時(shí)為1862.7（kJ/kg)。燃燒1公斤42000kJ熱值的燃料到1300℃大概需要13標(biāo)米的空氣，也即要將大約12.9kg的氮?dú)饧訜岬?300℃，此時(shí)這些氮?dú)獾臒犰始s為24000kJ,占燃料熱值的57%。當(dāng)然，氮?dú)庵械臒崃繒?huì)通過降溫傳給坯體和窯體。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!2022/12/13九、合理設(shè)計(jì)干燥器和干燥工藝－提高干燥效率將熱空氣與煙氣分段鼓入干燥器在坯體出口處鼓入干燥的熱空氣，由坯體出口向坯體入口方向逐步增加含水蒸氣的煙氣的量。加強(qiáng)不同段中的氣體循環(huán)，坯體入口段要“高溫高濕”，盡快提高坯體溫度和溫度的均勻性，減少溫度梯度對(duì)干燥的阻礙作用。適當(dāng)引入微波干燥陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2022/12/13十一、變頻球磨、連續(xù)球磨變頻球磨－大型球磨機(jī)變頻器問題連續(xù)球磨機(jī)－產(chǎn)量大、原料來源不穩(wěn)定解決方法：超大型原料堆場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)原料標(biāo)準(zhǔn)化；快速準(zhǔn)確的配料系統(tǒng)產(chǎn)量適中的連續(xù)球磨機(jī)，可以避免產(chǎn)品的同質(zhì)化。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2022/12/13十三、廢氣處理需要解決的問題是運(yùn)行成本問題。脫硫：一般采用雙堿法脫除煙氣中的硫，年運(yùn)行費(fèi)用較低。除塵：水洗除塵靜電除塵旋風(fēng)除塵

袋式除塵

陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2022/12/13磨邊與拋光廢渣處理循環(huán)用水池?zé)峥諝馀c煙氣富氧發(fā)生裝置熱風(fēng)爐廢氣處理廢渣新型減水劑原料球磨機(jī)噴霧塔壓制成型干燥窯爐料漿池污水處理熱空氣收塵循環(huán)用水氣體循環(huán)裝置微波熱風(fēng)混合管屏式高效換熱器溫度均勻器無氯化鎂磨塊煙氣產(chǎn)品十五、陶瓷生產(chǎn)綜合處理方案陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!2022/12/132、衛(wèi)生陶瓷

2005年平均每件的綜合能耗為14.4kg標(biāo)煤即中國衛(wèi)生陶瓷耗能大約為210萬噸標(biāo)煤。消耗原材料240萬噸左右。3、日用和藝術(shù)陶瓷（此處數(shù)據(jù)可能有一定出入）

綜合能耗為0.8-0.84kg標(biāo)煤/kg瓷。根據(jù)對(duì)潮州瓷泥供應(yīng)商的調(diào)查，潮州年產(chǎn)日用和藝術(shù)瓷40萬噸左右，廣東省在60萬噸左右，全國為200萬噸左右，耗能全國大概為160萬噸標(biāo)煤。原材料消耗全國為240萬噸左右。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!四、墻地磚陶瓷生產(chǎn)能耗發(fā)生的主要工序球磨190－220kJ/kg產(chǎn)品噴霧干燥1680－2400kJ/kg產(chǎn)品干壓成形約100kJ/kg產(chǎn)品坯體干燥400－500kJ/kg產(chǎn)品燒成2000－3000kJ/kg產(chǎn)品冷加工（拋光）280－310kJ/kg產(chǎn)品2022/12/13陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2022/12/13(2)結(jié)構(gòu)水脫水、礦物分解（碳酸鹽、硫酸鹽等）、玻璃相生成、晶體生成（放熱）、晶體相變等按目前產(chǎn)品含氧化鋁量計(jì)算：

0.2(Al2O3)×2100=420kJ/kg制品燒成物理和化學(xué)反應(yīng)耗熱近似為：

36.8＋420＝457kJ/kg制品陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2022/12/138條拋光磚窯爐的平均熱耗為2800kJ/kg制品，同樣算得熱利用率為59％5.燒成熱量分布（按1kg制品計(jì)算,通常需要2000-3000kJ）燒成物理和化學(xué)反應(yīng)耗熱:457kJ20％窯體散熱7-22%制品蓄熱1158-1198kJ40－50％煙氣和熱空氣帶走的熱量50-60%產(chǎn)品出窯時(shí)帶走的熱量2-10%陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2022/12/13七、噴霧干燥的節(jié)能

按泥漿含水率為33％，干燥至含水率為6％計(jì)算，生產(chǎn)1kg產(chǎn)品需要1.2kg含水率為6％的粉體，將粉體干燥到150℃，需熱1577kJ/kg制品，高于燒成的理論耗熱。調(diào)查的結(jié)果為1250－1600kJ/kg粉體，乘1.2系數(shù)后為1500－1920kJ/kg制品為燒成能耗的60％左右！非常值得重視！考慮利用窯爐、干燥器、噴霧塔排出的尾氣的熱量，高效減水劑，干法制粉等。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2022/12/13

如果按照廢氣的排放溫度為110℃，煙氣的出窯溫度為262℃（測(cè)定12條窯的平均溫度）計(jì)算，在不考慮煙氣熱容變化的情況下，煙氣熱量的（262－110）/262=58%可以利用，即還有30％以上的余熱可資利用。

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富氧燃燒能夠使部分煙氣經(jīng)過循環(huán)后成為高能級(jí)的氣體再次加以使用，并且由于煙氣量減少，陶瓷燒成的熱利用率應(yīng)當(dāng)能夠大幅度提高。富氧燃燒溫度高，應(yīng)當(dāng)考慮直接將煙氣抽到燒咀，在燒咀中與富氧燃燒的高溫?zé)煔饣旌虾笤龠M(jìn)入窯內(nèi)。此外，因?yàn)闊煔庵卸趸己退羝吭黾?，煙氣的輻射能力增?qiáng)，煙氣與坯體的換熱會(huì)得到增強(qiáng)。如果陶瓷燒成的余熱能夠得到有效利用，尾氣排放的溫度低，則富氧燃燒的節(jié)能率不是很高?？梢钥紤]在噴霧干燥的熱風(fēng)爐采用富氧燃燒。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2022/12/13十、干法制粉

與濕法制粉比較節(jié)能60％以上。高效造粒系統(tǒng)高效的造粒成形添加物（目前造粒需要12％左右的含水率）粉體的穩(wěn)定性（質(zhì)量、色差）陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2022/12/13十二、固體廢料零排放目前一般的固體廢料可以通過直接進(jìn)入球磨被完全利用，我們的實(shí)踐證明，廢料的加入量可以增加到70％以上，可以作為墻地磚、仿古磚的底料使用。需要做的工作是調(diào)整配方和制備工藝，由于廢料的量有限，建議在條件成熟的企業(yè)定點(diǎn)消化。陶瓷拋光磚的廢料比較難利用（每條生產(chǎn)線每年的處理費(fèi)用為8－10萬元），原因是拋光機(jī)的拋光磨頭含有磨料碳化硅和膠凝材料氯化鎂，這些材料在燒成是易于使坯體產(chǎn)生氣泡，并放出氯氣和二氧化碳。解決方法：分段處理，采用新型的拋光磨頭。陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵問題解決方法探討江西會(huì)議共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!