陶瓷窑炉燃料现状分析

陶瓷窑炉燃料现状 摘要:陶瓷窑炉有着几千年的历史,同时燃料它们有木柴、煤炭、重油、轻油、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,但同时也产生 SO2、NOx等有害气体。随着等温高效均匀燃烧喷嘴和新能源的推广,将极大地降低能源消耗同时也降低大气污染,而燃料现状与窑炉的设备有着密切的关系。 关键字:陶瓷窑炉燃料有害气体现状 Abstract: ceramic kiln has several thousand years of history, and fuel they have wood, coal, crude oil, light, electricity, gas, liquefied petroleum gas, etc. With the historical progress of some energy status rises, steps was eliminated some. For example, a traditional ceramics firing of wood and coal etc due to thermal efficiency is low solid fuels, and environment protection in building and sanitary production has been basically completed its historical mission. Crude oil with high calorific value of liquefied petroleum gas, easy temperature rapid firing mode, but also produce SO2, NOx and other harmful gases. With the uniform isotherm efficient combustion nozzle and the promotion of new energy, will greatly reduce the energy consumption and reduce air pollution, and fuel and kiln equipment has close relationship. Key words: ceramic kiln fuel harmful gases situation 引言: 能源是当今世界经济发展的重要基础。如何节约日趋紧张的非再生能源———石油、煤炭资源以及降低石油、煤炭燃烧产物对人类生存环境造成的严重污染,节能减排是一个不老的话题,尤其是对于“高能耗、高资源消耗、高污染”的陶瓷行业,更是迫在眉睫。 正文: 液体燃料(如柴油、原油、重油、渣油、沥青油、奥里油、煤水浆等) 作为石油化工工业的一种产品,由于其运输和贮存方便,燃烧后残留物少以及控制灵活,在我国的工业生产中得到了广泛的应用。火力发电行业,在炼煤火力发电厂还广泛使用柴油、重渣油等液体燃料作为锅炉冷炉启动、低负荷稳燃及煤质差时的辅助燃烧用燃 1 料,对于燃油火力发电厂还广泛使用柴油作点火助燃燃料,重渣油作为发电用燃料;在炼油化工行业的各种工艺加热炉还广泛使用重渣油作为燃料;在陶瓷行业的各种隧道窑、辊道窑、梭式窑、抽屉窑还广泛使用柴油、重渣油作为陶瓷产品烧成用燃料;在玻璃行业还广泛使用柴油、重渣油等液体燃料作为玻璃熔化及玻璃制品烧成用燃料;在治金、机械及有色金属行业,还广泛应用柴油、重渣油等液体燃料作为金属材料的熔炼、轧制、热处理等工艺过程的加热用燃料;在我国的工业及民用热水锅炉、采暖锅炉、蒸汽锅炉、中央空调、烘干等领域还广泛使用柴油、重渣油等液体燃料作为燃料;在我国的焚烧行业如火葬厂、垃圾处理厂还广泛使用柴油等液体燃料作为助燃燃料。 总之,我国每年在各种工业炉及锅炉上消耗的燃料在5000 万吨以上,约占我国每年原油开采量的一半。我国的轻质优质的燃料油价格昂贵,其燃料成本在企业生产成本中占有很高的比例,迫使工业企业不得不用价格较低的重质、劣质燃料油如重柴油、重渣油等作为燃料。但这些燃料由于其粘度高、质量难以保证、热值不稳定等,导致燃料燃烧不完全,燃烧后产生大量污染物,既能耗高,又影响企业的产品质量、产量以及工业炉的寿命。 气体燃料(如液化石油气、天然气、瓦斯气、焦炉煤气、转炉煤气、城市煤气、混合煤气、水煤气、发生炉煤气、高炉煤气等) 作为一种石油化工工业的产品,由于其运输和贮存方便,燃烧后残留物少以及控制灵活,在我国的工业生产及民用生活中得到了广泛的使用。在我国钢铁行业的各种工业炉上广泛使用焦炉煤气、混合煤气、转炉煤气和高炉煤气作为燃料,在我国的炼油化工行业广泛使用着炼油工艺中的副产品———瓦斯气作为工艺加热炉的燃料;在我国的石油开采业(即油田) 及其周边地区广泛使用自产的天然气作为各种锅炉、加热炉及工业炉的燃料;在我国的建材行业(即陶瓷、玻璃制造业) 广泛使用着液化石油气、天然气、发生炉煤气等作为燃料;在我国的工业及民用热水锅炉、采暖锅炉、蒸汽锅炉、中央空调、烘干、焚烧等行业也广泛使用各种液化石油气、天然气、发生炉煤气等作为燃料。一般来说,高热值气体燃料(如液化石油气、天然气等) 热值高,容易组织燃烧。而低热值的气体燃料(如城市煤气、转炉煤气、发生炉煤气、尤其是高炉煤气) 热值低、着火难度大,容易造成熄火、燃烧不完全,甚至爆炸,因而对燃烧技术提出了更高的要求,否则就会产生以下问题: (1) 燃烧不完全,能耗高; (2) 影响企业的产品质量、产量; (3) 燃烧产物中的污染物及有毒气体的排放量增加; (4) 燃烧过程中容易熄火、脱火,甚至造成爆炸事故。 煤炭作为一种最普遍最传统的燃料,一直在工业生产中应用。工业上使用煤炭作为燃料主要有两种方式:一种为块状煤、一种为煤粉。块状煤的燃烧效率低、能耗高、 污染大、自动化控制难度大,目前正逐渐被淘汰。煤粉的燃烧效率较块状煤高得多,控制较灵活,目前在工业生产中应用较广泛。我国的火力发电行业,还主要用煤粉作发电燃料;我国的水泥、有色金属行业也主要以煤粉作为燃料;我国的钢铁治金行业的全部高炉及部分轧钢加热炉、热处理炉还广泛使用煤粉作为燃料。长期以来,我国的煤炭资源来源广、差别大、煤质又不稳定,给企业的正常使用造成了障碍。由于煤粉在冷态(常温) 情况下是不能直接着火燃烧的,必须用燃油或燃气等作为点火起动燃料,再加上煤粉在低负荷或煤质差时也不容易着火燃烧,因此如果煤粉燃烧器技术水平低,一方面造成煤粉燃烧不充分、能耗高、污染物排放大,甚至出现爆炸等危险;另一方面容易造成企业燃油、燃气(用来作为点火、助燃及低负荷稳燃) 成本消耗大,影响企业的经济效益。 燃料和燃烧方式不同形成的污染物不同(一)以煤为燃料我国是煤炭储量大国,同时也是世界上最大的煤炭消费国,陶瓷窑炉使用燃料多种多样,而煤占燃料总消耗量的2/3,由于燃煤窑炉建造费用和燃料成本低,煤炭资源丰富,分布广泛,可就地取材,所以对大、中、小陶瓷企业,特别是乡镇企业,仍有很大的吸引力。据资料统计,目前仅在日用陶瓷、建筑卫生陶瓷生产企业中就有3000余座燃煤窑炉,达到窑炉总数的70%.据计算,烧天然气的CO2排放量比烧煤炭少45%左右,烧石油比烧煤炭少15%左右。燃烧产生的大量CO2促使地球大气层产生温室效应,造成地球面温度逐年升高,使人类生态环境受到极大的威胁,人类文明进程中所产生的温室气体的负面作用正威胁着人类本身的生存和发展,现在有多数国家征收煤炭税,即用税收政策来控制CO2的排放量。 我国的煤炭中含硫较多,SO2虽不是温室气体,但却是很有害的气体,它与空气中的水蒸汽结合生成的亚硫酸和硫酸对森林植被、农作物、建筑物、文物古迹、牲畜等一切生物及人类本身都有很大的危害。目前我国每年由于环境污染造成的损失高达380亿元,占国民生产总值的6.75%;大气污染造成的损失高达120亿元,占国民生产总值的1.67%.例如,某村就有多家陶瓷厂,据佛山环保部门的统计仅3家陶瓷厂的SO2排放量就达100.9吨。可见陶瓷窑炉所用燃料含硫较多。 重油作为经济、安全、热值高的燃料,早期在陶瓷窑炉上使用较多,但由于所使用重油的质量越来越差,黏度高、雾化困难、燃烧性能不好、含杂质高、污染产品等,影响了它在陶瓷窑炉中的应用。重油在陶瓷窑炉中燃烧也会产生烟气污染,高标号重油硫含量较高,燃烧时除生成CO2外,同样产生SO2、NOx、CO等有害气体及黑色烟尘,烟尘的主要污染物为碳黑,它是燃料不完全燃烧的产物,原因是重油雾化后温度急剧升高到650℃以上时,重油发生不对称裂化,形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒,另外重油油滴蒸发成油气后,高温下缺氧发生热解,产生 少量H2的油烟碳粒,这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒、油烟碳粒随烟气排出而形成黑烟,其林格曼黑度一般为4级左右,既不符合国家标准,也造成对环境的污染。 燃烧轻柴油或燃气造成污染轻柴油是动力燃料,由于陶瓷烧成对燃料洁净的要求愈来愈高,故被用作陶瓷窑炉燃料越来越多,只要燃烧完全,排放出的烟尘不多,黑烟、粉尘污染远低于燃煤窑炉,一般也不会对制品产生影响。气体燃料是一种洁净燃料,最适合用于烧制陶瓷,其一般含杂质少,特别是一般不含硫。但这两种燃料的燃烧一样会产生CO2温室气体,特别是会产生NOx,主要是燃料在燃烧过程中和空气中的氧或来自燃料中的氧在高温中氧化生成NOx,NOx的生成速度与燃烧过程中的温度及氧、氮浓度有关,与气体在高温区停留的时间密切相关,停留的时间越长,烟气中的NOx浓度越大。 现代窑炉建筑卫生窑炉陶瓷行业使用的窑炉具有大量许多先进的技术工艺特点。具体分析其特点有:使用了洁净的能源种类与采用了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,窑炉涉及未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地位块烧生产方式。古现代的轻质窑墙或全纤维窑墙包围想能都很好,窑外壁温度可降到30到60摄氏度,大大提高了窑炉的热效率,减少窑墙的热污染,同时由于保温性能好,减少热损失,从而减少燃料的损耗。 结束语: 随着科技不断的发展,窑炉设备不断的改进,燃料的利用率不断提高,清洁型能源逐渐代替化石燃料,不断向绿色节能型窑炉方向发展,相信以后陶瓷窑炉燃料会有一个更可观的前景。无废气污染的燃料才能给人们于蓝天,给新世纪的人以舒适的生活环境。 参考文献: 1)王慧,曾令可等,绿色建筑卫生陶瓷,建筑卫生陶瓷,2002(6) 2)曾令可等,陶瓷窑炉的污染与新型燃烧技术及设备的发展,工业炉,2002,24(2) 3)徐华,高温空气燃烧技术的研究[D].北京:北京工业大学,2002 4)韩昭沧燃料及燃烧(第2版)冶金工业出版社 2007