窯爐節(jié)能：軟硬兼施（上）——前沿觀察

　　節(jié)能事業(yè)任重道遠

　　在過去的“十一五”規(guī)劃期間，陶瓷窯爐制造產(chǎn)業(yè)有了長足發(fā)展，窯爐行業(yè)也在這一期間進行了重組，從以往的建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷等領(lǐng)域向冶金、化工、環(huán)保等領(lǐng)域滲透和進軍，并且加大了窯爐等設(shè)備出口的力度，同時也積極引進中高端技術(shù)。這些大手筆的動作打破了處于技術(shù)發(fā)展“平臺期”的窯爐制造產(chǎn)業(yè)的沉悶空氣，并為新的、更大的技術(shù)進步做好了鋪墊和準(zhǔn)備。今年是“十二五”規(guī)劃的第一年，節(jié)能環(huán)保一如既往地成為窯爐行業(yè)發(fā)展的大方向，如何能把節(jié)能這一目標(biāo)落實到各項指標(biāo)上，成為了整個行業(yè)都在思考和努力的事情。

　　中窯窯業(yè)拳頭產(chǎn)品———輥道窯 (資料圖片)

　　現(xiàn)代窯爐的前世今生

　　說起爐窯在建筑行業(yè)里的應(yīng)用，很多人都不會覺得陌生。一般說來，在耐溫超過800℃以上的，用于燒制產(chǎn)品的熱工設(shè)備，或在高溫火中生產(chǎn)產(chǎn)品的工具就被統(tǒng)稱為爐窯?？梢哉f，爐窯在人類工業(yè)發(fā)展歷史上起到極為重要的作用。要了解窯爐行業(yè)的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，就不得不從窯爐在我國工業(yè)的發(fā)展史開始說起。

　　我國陶瓷歷史悠久，又是最早發(fā)明和使用瓷器的國家，所以也是創(chuàng)建窯爐最早的國家。而近代陶瓷窯爐的發(fā)展卻顯得很坎坷，那個時期中國處于外強侵略民族獨立，中國的陶瓷行業(yè)也受到限制，我國那時期的窯爐革新發(fā)展滯留。近代陶瓷業(yè)生產(chǎn)中，窯爐以輥道窯、梭式窯和隧道窯為主。

　　中國硅酸鹽協(xié)會陶瓷分會窯爐熱工專業(yè)委員會秘書長張桂華告訴記者：“陶瓷窯爐是陶瓷生產(chǎn)中最后一道工序(燒成)所需用的設(shè)備。窯爐結(jié)構(gòu)的合理與否,控制系統(tǒng)的先進與否、員工操作水平的高低,直接影響著陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。從另一個角度分析,關(guān)系到一個陶瓷企業(yè)的生存。所以在陶瓷生產(chǎn)中有‘原料是基礎(chǔ),窯爐是心臟’之說。”

　　隨著中國改革開放，我國陶瓷行業(yè)也贏了了新的發(fā)展契機，窯爐設(shè)備也得到革新，從原有的高污染、高耗能、低效率轉(zhuǎn)向低污染、節(jié)能型、自動化、輥道化、大型化、高效率綠色窯爐方向發(fā)展，新型窯爐梭式窯、新型隧道窯、新型輥道窯在我國陶瓷行業(yè)得到普遍的應(yīng)用。

　　“中國引進輥道窯是從80年代開始。” 廣東科達機電股份有限公司熱工設(shè)備事業(yè)部副總經(jīng)理李振中介紹，1988年，國家建材局從意大利引進了唯高公司技術(shù)，在四川自貢建陶總廠建了一條年產(chǎn)70萬平方米墻地磚國產(chǎn)化示范線，生產(chǎn)線設(shè)備按不同工段分包給幾個國營的設(shè)備制造廠，其中的輥道窯由唐山輕工業(yè)機械廠制作，當(dāng)年的那個輥道窯的內(nèi)寬1.5米、長度78.8米，那時輥道窯的主要問題還是傳動系統(tǒng)不行。到現(xiàn)在20多年過去了，輥道窯已經(jīng)發(fā)展到今天的內(nèi)寬2.5米，長到350米，甚至到400米，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。李振中認(rèn)為，從實際生產(chǎn)來看，隨著窯爐的不斷加長，帶來了新的問題，加長窯爐使得操作難度加大，能耗加大，占地面積加大;近年來，人們又嘗試將輥道窯內(nèi)寬加寬到3米左右，這個工作，在90年代就有人做過，2002年也有人做過，但都以失敗告終。李振中表示，近幾年由于意大利薩克米公司大力推廣寬體輥道窯，國人不甘心落后，又掀起了一股推廣寬體窯的熱潮。

　　張桂華認(rèn)為，經(jīng)過20年的引進、消化和發(fā)展，我國的陶瓷窯爐行業(yè)已經(jīng)比較成熟。“我國窯爐生產(chǎn)技術(shù)的成熟，主要體現(xiàn)在我國已經(jīng)形成了初具規(guī)模、技術(shù)水平較高、配套基本齊全的陶瓷窯爐技術(shù)，主要窯型輥道窯、窯車式隧道窯和梭式窯均已達到或接近20世紀(jì)90年代國際先進水平。現(xiàn)在，我國的陶瓷窯爐產(chǎn)業(yè)不僅已經(jīng)可以為國內(nèi)的陶瓷行業(yè)提供成套的窯爐裝備，而且還可以為其他行業(yè)提供的工業(yè)爐裝備，并已具備出口陶瓷窯爐裝備的能力。”張桂華表示，國內(nèi)大大小小的承攬建墻地磚輥道窯的公司幾十家，主要集中在佛山市和湖北黃岡，但有影響有品牌和上規(guī)模的窯爐制造商現(xiàn)在也還不多。

　　窯爐節(jié)能遇“攔路虎”

　　“我國對于能源管理和節(jié)能減排工作一向是十分重視的。” 陜西科技大學(xué)大學(xué)教授高力明介紹，上世紀(jì)90年代中期，我國政府已經(jīng)把節(jié)能減排工作放在了極端重要的地位和突出的位置上。1997年頒布，并于1998年1月1日開始施行的《節(jié)約能源法》，就是國家以立法的形式所做的宣示和努力。經(jīng)過十年的實踐，又于2007年頒布了新的《節(jié)約能源法》，并已于2008年4月1日開始施行。新的節(jié)約能源法對節(jié)能途徑、合理使用與節(jié)約能源、節(jié)能技術(shù)進步、激勵措施和法律責(zé)任等均做了非常詳細的規(guī)定和說明。特別是在合理使用與節(jié)約能源一章中，在做出一般規(guī)定后，更是對工業(yè)、建筑、交通運輸、公共機構(gòu)和重點用能單位的節(jié)能分別列出了具體的條款，極具可操作性，便于實施、監(jiān)督和管理。它的施行必將極大地促進節(jié)能減排工作的進程，并大大提高能源管理的水平，為使國民經(jīng)濟可持續(xù)、健康、高速地發(fā)展起到保障和推進作用。

　　中國窯爐行業(yè)隨著改革開放及我國對環(huán)境保護的重視迎來了新的挑戰(zhàn)和新的機遇。對此，國家建筑陶瓷及衛(wèi)生陶瓷工程研究中心熱工研究室主任、景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院材料學(xué)院書記馮青認(rèn)為：“可以這么說，過去中國窯爐一直處于高污染、高耗能、低產(chǎn)量的狀況，現(xiàn)在在這樣的局勢條件下，給中國窯爐行業(yè)革新新的動力，中國窯爐必能朝向低污染、自動化、輥道化、綠色窯爐方向發(fā)展，但發(fā)展道路是坎坷的，中國窯爐行業(yè)一直在曲折中前進。”

　　馮青總結(jié)了我國窯爐行業(yè)在節(jié)能環(huán)保上遭遇的幾大難題：一是單位產(chǎn)量能耗與發(fā)達國家相比還存在很大的差距;二是節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用不廣泛，綜合應(yīng)用和總體應(yīng)用程度不高;三是窯爐操作人員素質(zhì)有待提高，專業(yè)技能及專業(yè)知識有待提高。

　　節(jié)能離不開保溫和余熱利用的創(chuàng)新

　　作為研究窯爐行業(yè)發(fā)展的權(quán)威學(xué)者，馮青認(rèn)為，窯爐行業(yè)的發(fā)展趨勢在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)展可以概括為：“一寬、二厚、三合成”。所謂的“寬”指窯體斷面寬。“厚”指輥底厚，加強對窯底溫度的保溫效果。“合成”指將智能控制與余熱節(jié)能技術(shù)相合成。朝向充分地利用窯爐自身的熱量即余熱再回收利用，用于干燥階段、助燃風(fēng)、作為氣幕的保護等等，對其窯體本身保溫效果來講，減少窯體的散熱，提高窯爐耐火材料的性能也是達到窯爐節(jié)能重要途徑。

　　“保溫材料對窯爐節(jié)能有著舉足輕重的作用。” 南京品材保溫材料有限公司銷售經(jīng)理張長平也表示，目前有輥道式燒成窯爐、輥道式干燥器等應(yīng)用的保溫材料，具有較高的保溫、節(jié)能性能，保溫材料對保溫隔熱性能起著決定性的因素;同時，好的保溫材料其節(jié)能效果顯著，尤其是陶瓷生產(chǎn)過程中，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)低、耐溫度高效果明，集隔熱、隔音、阻燃、防凍于一體等。

　　廣東中窯窯業(yè)股份有限公司技術(shù)副總、工程師譚映山認(rèn)為，窯體散熱的損失占全窯用能源的10%-20%，甚至更高，保溫效果好壞對節(jié)約能源大有作用。“陶瓷纖維大體有普通硅酸鋁，高鋁硅酸鋁，含鉻、鋯、硼硅酸鋁，還有多晶氧化鋁，多晶莫來石等種類，但是現(xiàn)在我國陶瓷纖維制品生產(chǎn)發(fā)展不平衡，產(chǎn)品的質(zhì)量良莠混雜，為此，既要按窯體不同部位選用不同材質(zhì)、不同制品、不同規(guī)格，也要認(rèn)真篩選生產(chǎn)單位，嚴(yán)格檢驗。”

　　據(jù)譚映山介紹， 輥道窯余熱利用的途徑有多種：在窯墻內(nèi)埋設(shè)熱風(fēng)管，提高助燃熱風(fēng)溫度;以窯頭煙氣作干燥窯熱源;將窯尾冷卻帶熱風(fēng)供干燥窯用;余熱發(fā)電;還有將窯尾余熱直接烘干成品等。除了余熱發(fā)電以外，現(xiàn)在新建的窯爐基本上都采用以上措施利用余熱。窯頭煙氣，由于濕氣重，有腐蝕性，有刺激氣味，局限了利用量。為了加大利用比例，采取了加強干燥窯的密封和抽濕裝置，減少刺激性氣體溢出;在干燥窯窯頂部位采用吊瓷質(zhì)磚的辦法，減少了落臟，又防腐蝕;在所有風(fēng)管的保溫措施上，選用了更好的珍珠巖漿料涂抹保溫;在輥道窯余熱風(fēng)管的布局上，將干燥窯的熱風(fēng)進風(fēng)管作了統(tǒng)籌安排，能夠靈活調(diào)節(jié)將窯頭濕熱煙氣，窯尾干熱氣體按需要分別供給干燥窯的各個部位，既保證了干燥需要的熱量，也滿足了工藝的要求，創(chuàng)造了充分利用余熱的最好效果。

　　目前，我國陶瓷企業(yè)估計已達幾千家，擁有的各類窯爐估計上萬條。其中輥道窯約占35%左右，隧道窯占30%左右，梭式窯的占20%左右，其中15%左右。張桂華認(rèn)為，我國陶瓷窯爐技術(shù)也正朝著輥道化、煤氣化、輕型化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化方向發(fā)展，“窯爐行業(yè)是伴隨著我國建陶行業(yè)發(fā)展的‘朝陽’產(chǎn)業(yè)。”張桂華表示，陶瓷工業(yè)發(fā)展時，窯爐行業(yè)蓬勃發(fā)展，陶瓷工業(yè)調(diào)整時，窯爐行業(yè)更新改造陶瓷窯爐，提升制造技術(shù)，自我更新技術(shù)，朝著清潔能源、節(jié)能環(huán)保、綠色低碳的美好前景邁進。

　　產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合

　　國家建筑陶瓷及衛(wèi)生陶瓷工程研究中心熱工研究室主任 馮青

　　針對現(xiàn)在中國窯爐發(fā)展的現(xiàn)狀，我個人認(rèn)為可以在以下方向進行突破：扶持教育，特別是熱工人才的輸送教育，培養(yǎng)熱工專業(yè)人才。在國外，窯爐的智能控制程度確實比我國做得好，這點我們要承認(rèn)這個差距。這也是我們窯爐行業(yè)亟須完善的地方。在近幾年，我國窯爐行業(yè)研究專家及學(xué)者對人工智能的概念已經(jīng)有所認(rèn)識，我國相關(guān)陶瓷窯爐研究人員也開始陸續(xù)的探討人工智能在陶瓷窯爐中的應(yīng)用，如人工智能中專家系統(tǒng)對陶瓷窯爐燒成產(chǎn)品缺陷的自動分析等等。伴隨著高科技產(chǎn)品的應(yīng)用，對使用者的素質(zhì)和能力的要求有所提高，我們都清楚現(xiàn)在我國窯爐行業(yè)從事操作人員的素質(zhì)及能力有限，相關(guān)從事窯爐操作的普遍為初中文憑，對其智能化產(chǎn)品欠缺認(rèn)識，從而直接制約了窯爐智能化操作的使用。

　　除了扶持教育事業(yè)，企業(yè)與學(xué)校還應(yīng)相結(jié)合，在教育過程中實踐與教育相結(jié)合，企業(yè)與學(xué)校相結(jié)合;窯爐新結(jié)構(gòu)和綜合節(jié)能新技術(shù)的廣泛推廣，達到改善窯爐節(jié)能效果;窯爐自動化程度、智能化方向發(fā)展，讓窯爐行業(yè)走向產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路。

　　高素質(zhì)人才是節(jié)能智能化基礎(chǔ)

　　中國硅酸鹽協(xié)會陶瓷分會窯爐熱工專業(yè)委員會秘書長 張桂華

　　節(jié)能智能化操作無疑可以節(jié)省更多的人力物力，我們的窯爐設(shè)備是面向陶瓷企業(yè)的。從現(xiàn)在的陶瓷生產(chǎn)線上來看，尤其窯爐操作，本來是生產(chǎn)中重要的一環(huán)，但管理和維護窯爐的人員素質(zhì)卻令人擔(dān)憂。經(jīng)調(diào)查現(xiàn)窯爐操作人員，70%以上是初中、高中學(xué)歷，10%還是初中以下學(xué)歷，他們對技術(shù)的理解不到位，導(dǎo)致出現(xiàn)很多不必要的問題，行業(yè)需要專業(yè)素質(zhì)過硬的技術(shù)工人。同時，我們也要鼓勵企業(yè)開展技術(shù)人員的專項培訓(xùn)，這樣才能讓好的陶瓷窯爐產(chǎn)品在良好的操作條件下得到性能上的最好發(fā)揮;目前，招聘有素質(zhì)的操作人員是比較困難的，在職的也很難留住，而現(xiàn)在的年輕人大部分不愿學(xué)習(xí)這種吃苦受累的技術(shù)。因此，促使我們不斷向智能化、傻瓜型的窯爐方向發(fā)展。

　　通過節(jié)能措施，燒制成本下降超過10%

　　佛山歐神諾陶瓷股份有限公司燒制車間副主任 趙光巖

　　歐神諾的窯爐使用年限1—9年不等，其中部分使用年限超過4年的窯爐對燃燒系統(tǒng)、窯爐保溫系統(tǒng)進行改造，提高窯爐性能。以前采購窯爐主要看重窯爐價格和窯爐傳動系統(tǒng)，現(xiàn)在的采購標(biāo)準(zhǔn)與以前標(biāo)準(zhǔn)相比，窯爐的保溫性能已經(jīng)成為一個重要指標(biāo);隨著國家對節(jié)能減排倡導(dǎo)的不斷深入，歐神諾更加注重窯爐節(jié)能，不斷對舊窯爐進行升級，提高窯爐性能，降低能耗，同時在采購新窯爐時將能耗指標(biāo)作為一個重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　較為節(jié)能的窯爐價格會比一般窯爐貴20%以上。較為節(jié)能的窯爐的一次性投入比較大，因此企業(yè)對這類窯爐的接受程度不是特別高，使用情況還不是很普遍。歐神諾公司高層領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識很強，在考慮購置設(shè)備成本和長效節(jié)能方面，偏向于窯爐的長效節(jié)能，仍然愿意投資購買節(jié)能產(chǎn)品。節(jié)能窯爐短時間內(nèi)會給公司增加生產(chǎn)成本，但是從長遠來看，隨著能源價格的不斷上漲，節(jié)能窯爐還是比較經(jīng)濟。

　　我們的窯爐采用新型的輕質(zhì)耐火材料，降低耐火材料蓄熱的同時，提高窯爐的保溫性能，有效減少熱量散失。通過不斷試驗，改進燒成曲線，提高窯爐生產(chǎn)效率，降低單件產(chǎn)品的能耗;通過一些列節(jié)能措施的實施，我們的燒成成本下降超過10%。

　　目前我們使用的窯爐在節(jié)能降耗方面有較大進展，單片磚的費用每年都有2%-5%的降幅;窯爐近些年在窯爐長度上有較大變化，隨著窯爐的不斷加長，單位能耗不斷降低，此外新型保溫材料也在不斷出現(xiàn)，有效降低窯爐能耗;目前窯爐需要提升的地方主要有：保溫系統(tǒng)有待進一步提高，減少熱量散失，進一步提高窯爐的傳動性能。

　　中窯產(chǎn)品節(jié)能優(yōu)勢明顯

　　山東省淄博市歐幾里德建陶廠長 李強

　　窯爐節(jié)能方面，我們公司目前最大的改善就是使用天然氣，并且已經(jīng)和天然氣公司簽了協(xié)議，之前我們一直使用煤炭做燃料，隨著天然氣的輸入淄博，我們也做過改用天然氣成本的統(tǒng)計，改用天然氣之后成本可能平均要提高15%—20%，意味著每片磚的成本價格要高5元，而使用天然氣的熱值高，改善生產(chǎn)流程中耗費的能源未來是我們公司努力的方向。

　　目前在窯爐方面我們是和中窯窯業(yè)合作，采用的是中窯的輥道窯工藝技術(shù)，我們使用中窯的窯爐是因為中窯的窯爐優(yōu)勢明顯，技術(shù)方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，節(jié)能方面相對國內(nèi)的窯爐要好點，尤其是熱能的有效利用和減少對外散失。

　　國產(chǎn)窯爐節(jié)能技術(shù)有待突破

　　天欣科技股份有限公司設(shè)備廠長 秦云芽

　　之前采購窯爐重點會考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量，隨著國內(nèi)窯爐技術(shù)不斷進步，在質(zhì)量方面都能保證，我們開始重視窯爐的產(chǎn)量，考慮窯爐的生產(chǎn)成本，誠然，節(jié)能是窯爐采購必須考慮的。

　　在陶瓷生產(chǎn)過程中，如果注意一些窯爐技術(shù)，應(yīng)該也可以達到節(jié)能的目的。比如燃料的節(jié)約一直是重點，也是直接導(dǎo)致成本增加原因。而窯爐內(nèi)燃燒氣氛以正壓居多，正壓減少燃氣浪費，還有環(huán)氧氣氛和氧化氣氛要適宜，否則也會造成燃氣浪費。另外可以調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機，調(diào)整噴嘴長度，使窯墻2/5充分溫度，調(diào)整排煙開度，保證燃料充分燃燒和使用，這種方式合理利用可以達到節(jié)能。節(jié)約用電方面可以通過增加變頻來降低，我做過這方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用變頻來降低用電相對不用變頻可以節(jié)約25%的電費，并且產(chǎn)量也得到提高。

　　窯爐未來的發(fā)展應(yīng)該朝低溫?zé)厔?，理想?yīng)該控制在500℃以下，以及脫硫、脫氟、脫氮等技術(shù)的研究和應(yīng)用必將獲得重視和推廣。國內(nèi)的窯爐都差不多，技術(shù)上沒有很大的差別，近些年窯爐節(jié)能的發(fā)展并未取得突破，國內(nèi)窯爐主要以仿造為主，沒有真正意義上的開發(fā)、變新。

　　爐溫、長度、寬度影響窯爐節(jié)能效果

　　河南省長葛遠東陶瓷有限公司生產(chǎn)部經(jīng)理 閆留義

　　目前的窯爐發(fā)展趨向于節(jié)能，并且窯爐的價格越來越貴。每家企業(yè)在選擇窯爐時都會考慮窯爐的使用成本、壽命、價格等因素，就近年來原料、燃料價格的上漲趨勢以及國家對能耗的控制政策而言，企業(yè)走節(jié)能化生產(chǎn)的投入是必要的，而且是有效可持續(xù)的。我們公司在選用窯爐時，會在窯爐價格、使用、耗能、維修等方面綜合考慮。

　　據(jù)江蘇一家節(jié)能科技公司介紹，通過對窯爐自身保溫層進行加厚，降低保溫材料對爐體外側(cè)的溫度傳導(dǎo)，使有效溫度更多地集中在爐體內(nèi)部，以減少熱能的損失，每天僅窯爐的熱能損耗可降低200—500立方米天然氣。

　　窯爐的爐溫、長度、寬度等不同，節(jié)能效果也會有差異，尤其是熱能的有效利用和減少對外散失。窯爐熱能的二次利用是衛(wèi)生陶瓷在生產(chǎn)過程中對窯爐富余熱能有效利用的普遍方式，即將窯爐燒成過程中的熱能抽送到成型車間進行再次利用，對于中部地區(qū)而言，一般在春夏季節(jié)，室外溫度較高，僅窯爐富余熱能就可供應(yīng)成型車間使用。