我國(guó)對(duì)于能源管理和節(jié)能減排工作一向是十分重視的。到了上世紀(jì)90年代中期 ，國(guó)家更是把節(jié)能減排工作放在了極其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(kāi)始施行的《節(jié)約能源法》，就是國(guó)家以立法的形式所做的宣示和努力。經(jīng)過(guò)十年的實(shí)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(kāi)始施行。新的節(jié)約能源法對(duì)節(jié)能途徑、合理使用與節(jié)約能源、節(jié)能技術(shù)進(jìn)步、激勵(lì)措施和法律責(zé)任等均作了非常詳細(xì)的規(guī)定和說(shuō)明。特別是在合理使用與節(jié)約能源一章中，在作出一般規(guī)定后 。更是對(duì)工業(yè) 、建筑、交通運(yùn)輸 、公共機(jī)構(gòu)和重點(diǎn)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(shí)施、監(jiān)督和管理 。它的施行必將極大地促進(jìn)節(jié)能減排工作的進(jìn)程 ，并大大提高能源管理的水平，為使國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)地，健康、高速地發(fā)展起到保障和推進(jìn)作用。
“陶瓷工業(yè)已成 為我國(guó)各行業(yè)中的耗能大戶”之一。以建筑陶瓷行業(yè)的濕法生產(chǎn)工藝為例，其主要的耗能過(guò)程或設(shè)備是球磨機(jī)、噴霧干燥塔 、壓磚機(jī)和燒成窯爐。另外，泵和通風(fēng)機(jī)的耗電，產(chǎn)品后期的冷加工研磨、拋光等機(jī)械設(shè)備耗電 ，制取耗能工質(zhì)(水 、氧氣、氮?dú)狻錃�、壓縮空氣等 )的耗能也不可忽略。其中燒成窯爐的能耗約占總能耗的一半以上 ，干燥過(guò)程能耗可占總能耗的 20％左右。也就是說(shuō) ，窯爐 、干燥 器等熱設(shè)備的熱耗可能占到行業(yè)總能耗的80％以上 ，而且還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染 ，加劇了地球的“溫室效應(yīng)”，對(duì)全球氣候產(chǎn)生重大影響 。因此 ，我們理應(yīng)對(duì)這些熱設(shè)備及其過(guò)程給予更多的關(guān)注，依照新的《節(jié)約能源法》，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步, 一步地做好節(jié)能減排工作。
在窯爐和干燥器等熱設(shè)備中，燃燒是最基本的過(guò)程，是其“源 ”，而各種傳遞過(guò)程則不過(guò)是“流 ”。我們理應(yīng)對(duì)燃燒給予更多的關(guān)注 ，并通過(guò)對(duì)它的充分研究 ，更好地達(dá)到節(jié) 能和減排的目標(biāo)。近一些年來(lái) ，對(duì)于燃燒過(guò)程的研究 ，不論是數(shù)學(xué)分析 ，還是實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)研究 ，以及數(shù)值模擬研究均有了很大的進(jìn)展。在某些領(lǐng)域 ，諸如對(duì)富氧燃燒 、全氧 (純氧 )燃燒 、高溫低氧燃燒等方式的研究與應(yīng)用方面 ，甚至有較重大的突破性進(jìn)展 ，從而使燃燒技術(shù)有了許多質(zhì)的飛躍。一些研究成果在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用后 ，節(jié)能 、減排效果明顯 ，引起了各有關(guān)方面的極大關(guān)注和濃厚興趣 。
燃料及其熱工特性對(duì)于燃燒過(guò)程和熱設(shè)備的影響常常是決定性的。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的陶瓷工業(yè)的窯爐熱工技術(shù)從20世紀(jì) 50年代末開(kāi)始至 70年代初，隨著燃料結(jié)構(gòu)的改變，即由燃煤、重油等轉(zhuǎn)向使用天然氣、液化石油氣和輕油等潔凈燃料 ，實(shí)現(xiàn)了窯爐熱工技術(shù)的突破 。在這些技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生并發(fā)展了全新一代窯爐。它們的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性能比原有窯爐高得多，從而使窯爐變成了機(jī)電一體化、有較高技術(shù)含量的“燒成機(jī)器”。而在我國(guó) ，由于受到天然資源富煤、缺油、少氣特點(diǎn)的限制，陶瓷工業(yè)的熱設(shè)備的燃料結(jié)構(gòu)問(wèn)題一直是制約其發(fā)展的“瓶頸”。因此，怎樣解決這一問(wèn)題 ，也很值得我們深思和討論。
本文擬借此機(jī) 會(huì)介紹一些適合陶瓷工業(yè)應(yīng)用的燃燒技術(shù)的進(jìn)步，并著重討論陶瓷工業(yè) 用燃料的選擇、潔凈煤技術(shù)和幾種新的燃燒方式以及相關(guān)的節(jié)能減排問(wèn)題 。作為拋磚引玉 ，以期引起同行們的關(guān)注和熱議 。
燃料結(jié)構(gòu)與節(jié)能減排
陶瓷工業(yè)用燃料的選擇和比較
工業(yè)窯爐對(duì)燃料在技術(shù)方面的要求主要有以下內(nèi)容 ：
(1) 窯爐溫度：根據(jù)各種工藝要求的不同，工業(yè)窯爐對(duì)溫度的要求也相差很大，但大多數(shù)在 1600℃以下。
(2) 燃燒穩(wěn)定性：某些需要連續(xù)運(yùn)行的窯爐 ，尤其要求燃料能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效地連續(xù)燃燒 。
(3) 煙氣清潔性：由于工藝上的要求，某些窯爐對(duì)燃料中的灰十分敏感。因?yàn)槿剂现械幕曳址浅Ｈ菀孜廴井a(chǎn)品，因此這些窯爐要求煙氣必須十分清潔或是煙氣中的灰分對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。
(4) 窯爐氣氛：大致可分為中性或輕微氧化性、必須呈還原性和無(wú)要求等幾種情況 。
(5) 負(fù)荷調(diào)節(jié)性：對(duì)于一些工況需要經(jīng)常調(diào)整的窯爐，要求其負(fù)荷能在較大的范圍內(nèi)加 以調(diào)節(jié)。
(6) 啟動(dòng)點(diǎn)火：對(duì)于一些頻繁啟停的窯爐，要求燃料的點(diǎn)火容易并且快捷。
從陶瓷制品的燒成工藝角度來(lái)看 ：一般地講，燒成溫度不太高，多在 1200～1350℃。但燒成溫度范圍卻不是很寬 ，因此對(duì)窯膛內(nèi)部的溫度的均勻性要求較高。而對(duì)火焰的形狀剛性等常常并無(wú)特殊的要求。有些陶瓷制品還要求用還原氣氛燒成。
陶瓷工業(yè)的燃料結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來(lái)一直未能確定 ，且缺少長(zhǎng)遠(yuǎn)的政策性指導(dǎo)。隨著燃料供應(yīng)情況的變化，已發(fā)生過(guò)多次大的轉(zhuǎn)移，從而造成不小的損失。“因地制宜”和“充分利用資源”等政策也難以落實(shí)。 目前的陶瓷工業(yè)中 ，還有不少中、小型企業(yè)在使用非潔凈燃料。直接燃用煤炭和重油等，對(duì)環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。
對(duì)于陶瓷工業(yè)的各個(gè)行業(yè)來(lái)講，采用潔凈燃料就能使用明焰裸裝的窯爐，此類窯爐的熱耗最低，產(chǎn)品質(zhì)量也最好。因此，采用潔凈燃料應(yīng)該是陶瓷工業(yè)的方向。根據(jù)上面提出的工業(yè)窯爐對(duì)燃料的技術(shù)要求，再綜合節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面來(lái)看，燃料自優(yōu)至 劣的順序?yàn)椋禾烊粴?一 液化石油氣 一 輕柴油 一 人造煤氣 (空氣 一 水蒸氣混合煤氣、焦?fàn)t煤氣、二段式發(fā)生爐煤氣等) 一 重油 一 煤。而單從經(jīng)濟(jì)角度看，以單位產(chǎn)品的燃料費(fèi)計(jì)，人造冷煤氣可能是最便宜的，但帶來(lái)的環(huán)境污染卻 比較嚴(yán)重。作為燃料政策的權(quán) 宜之計(jì) ，陶瓷制品燒成用燃料在近期(3～5年內(nèi))應(yīng)更多地鼓勵(lì)使用一些潔凈燃料 ，如天然氣 、液化石油氣 、柴油等 ，這樣有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低單位產(chǎn)品的能耗。
但是根據(jù) 中國(guó)的燃料資源構(gòu)成的現(xiàn)實(shí)狀況 ，決定了我國(guó)的燃料以煤為主的基本國(guó)策。然而，陶瓷工業(yè)如果直接燒煤，則產(chǎn)品檔次低、能耗高，污染又十分嚴(yán)重，顯然是行不通的。當(dāng)前廣為采用的一些煤制氣技術(shù)，如一段式發(fā)生爐煤氣 ，含酚廢冷卻水的凈化問(wèn)題 未徹底解決，環(huán)保不允許 ；二段式發(fā)生爐煤氣技術(shù)較好，但投資大 ，對(duì)煤種和操作上又有專門的要求，大部分小企業(yè)難于使用。這些問(wèn)題使陶瓷工業(yè)陷入了極大的困境，亟待尋找出路。
潔凈煤技術(shù)
新的《節(jié)約能源法》中對(duì)于工業(yè)節(jié)能明確提出：各級(jí)政府要 “推進(jìn)能源資源優(yōu) 化開(kāi)發(fā)利用和合理配置，推進(jìn)有利于節(jié)能的行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 ，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)和企業(yè)布局”，各管理節(jié) 能工作的部門要會(huì)同有關(guān)部門“制定節(jié)能技術(shù)政策 ，推動(dòng)企業(yè)節(jié)能技術(shù) 改造 。”“國(guó)家鼓勵(lì) 工業(yè)企業(yè) 采用高效 、節(jié)能的電動(dòng)機(jī) 、鍋爐 、窯爐 、風(fēng)機(jī) 、泵類等設(shè)備 ，采用熱 電聯(lián)產(chǎn) 、余熱余壓利 用、潔凈煤以及先進(jìn)的用能監(jiān)測(cè)和控制等技術(shù)”。由此可以看到 ：擺在陶瓷工作者面前的任務(wù)有多么巨大和艱巨。首先讓我們來(lái)考察一下這些新任務(wù)。
潔凈煤技術(shù)最早于上個(gè)世紀(jì)80年代中期由美國(guó)提出 ，并于1986年推出“潔凈煤技術(shù)示范計(jì)劃”。歐盟和日本也從上世紀(jì) 80到90年代開(kāi)始相繼投入巨資，開(kāi)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的研發(fā)。盡管各國(guó)的發(fā)展進(jìn)度不同，各有側(cè)重，各具特色 ，但大體可歸納為以下不同領(lǐng)域 ：
(1) 燃燒前的加工轉(zhuǎn)化技術(shù) ：包括先進(jìn)的洗選技術(shù)，煤的氣化技術(shù) ，煤層氣開(kāi)發(fā)利用技術(shù)，廢煤處理技術(shù)，水煤漿的制備、輸送和使用技術(shù)等 。
(2) 先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)：包括超臨界煤粉燃燒循環(huán)發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床 燃燒發(fā)電技術(shù)、加壓流化床發(fā)電技術(shù) 、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) 、高效能外燃發(fā)電技術(shù)等。
(3) 煤燃燒后的脫硫 、脫氮及污染控制技術(shù)：包括石灰 ／石膏法煙氣脫硫技術(shù) 、煙氣除塵技術(shù)、高溫低氧燃燒技術(shù)等。
(4) 非傳統(tǒng)的煤基發(fā)電技術(shù) ：包括先進(jìn)的煤基燃料電池發(fā)電技術(shù) 、磁流體發(fā)電技術(shù)等。
1997年我國(guó)也批準(zhǔn)通過(guò)了潔凈煤技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 ，明確了我國(guó)潔凈煤技術(shù)的主要領(lǐng)域及 主攻的技術(shù)項(xiàng)目。這一規(guī)劃是在吸收國(guó)外技術(shù)并結(jié)合我國(guó)國(guó)情實(shí)際制定的，盡管與國(guó)外的情況不盡一樣 ，但總的方向并無(wú)太大差別。
可以看出：潔凈煤技術(shù)包含從煤炭開(kāi)發(fā)到轉(zhuǎn)化利 用及其凈化處理的全過(guò)程 ，因此潔凈煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用范圍很廣、種類很多。水煤漿制備 、輸送和使用技術(shù) ，煤的氣化技術(shù)等是與陶瓷工業(yè)關(guān)系比較密切 ，且又比較成熟而典型的技術(shù)。下面我們對(duì)這些技術(shù)分 別做一些討論。
水煤漿制備 、輸送和使用技術(shù)
水煤漿是一種新型流體燃料 ，它可以在鍋爐和窯爐內(nèi)穩(wěn)定地著火燃燒 。由于在加工制造過(guò)程中可 以通過(guò)技 術(shù)處理 除去原煤中一部分灰分和硫分 ，所以水煤漿是一種較為潔凈的燃料。在建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè) 中，將 煤加工成 水煤漿用于陶瓷磚噴霧干燥制粉 ，已在廣東、山東等瓷區(qū)推廣使用，節(jié)能效 果和經(jīng)濟(jì)效益顯著 。
但是由于水煤漿直接噴入窯爐內(nèi)燃燒后 ，其灰分會(huì)沾污制品 ，尤其是對(duì)于有釉的高檔產(chǎn) 品是不能允許的，因此限制了水 煤漿在陶瓷工業(yè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。據(jù)報(bào)道 ：在玻璃行業(yè)中，已有利用低硫、低灰的石油焦制咸水焦?jié){，在浮法玻璃熔窯中成功應(yīng)用。這對(duì)陶瓷工業(yè)可能有一定的借 鑒意義和參考價(jià)值 。
但是由于水煤漿直接噴入窯爐內(nèi)燃燒后 ，其灰分會(huì)沾污制品 ，尤其是對(duì)于有釉的高檔產(chǎn) 品是不能允許的，因此限制了水 煤漿在陶瓷工業(yè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng) 用。據(jù)報(bào)道 ：在玻璃行業(yè)中，已有利用低硫、低灰的石油焦制咸水焦?jié){，在浮法玻璃熔窯中成功應(yīng)用。這對(duì)陶瓷工業(yè)可能有一定的借 鑒意義和參考價(jià)值 。
煤的氣化技術(shù)
經(jīng)過(guò)100多年的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā) ，多種煤炭氣化技術(shù)得到了工業(yè)應(yīng)用。近一些年來(lái) ，又開(kāi)發(fā)了一系列新型的煤的氣化技術(shù) 。它們的共同特點(diǎn)是：
(1) 改變了傳統(tǒng)的常壓氣化技術(shù)，將壓力提高到 4．0—8．0MPa，從而可以大幅度地提高生產(chǎn)能力，并可降低后續(xù)加工工藝的能耗；
(2) 大幅度地提高了煤炭的利用率 ，碳的轉(zhuǎn)化率可以從70一80％提高到 94—99％，從 而節(jié)約煤炭資源 ；
(3)煤的氣化與粗煤氣加工技術(shù)相結(jié)合，可以脫除絕大部分對(duì)環(huán)境有害物質(zhì) ，并加以回收利用。隨著這些新型的煤的氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與成熟 ，煤氣化又方興未艾 、蓬勃發(fā)展起來(lái) 。
概括起來(lái)，較為典型的氣化技術(shù)有 ： (1)固定床氣化工藝 ：(2 )流化床氣化工藝 ；(3)氣流床氣化工藝。煤炭氣化技術(shù)的選擇要 綜合考慮其先進(jìn)性、氣化爐裝置生產(chǎn)能力、可*性、煤質(zhì) 、煤氣用量和用途等�？梢哉f(shuō)沒(méi)有一種氣化技術(shù)是萬(wàn)能的。面對(duì)規(guī)模龐大、多元化的中國(guó)市場(chǎng)的需求 ，每一種先進(jìn)的氣化技術(shù)均有其生存發(fā)展的理由和空間。籠統(tǒng)地講 ，所有的煤種都可以氣化。不同的煤種適合于不同的氣化技術(shù)，只是并非所有煤種對(duì)于同一種氣化方法都是經(jīng)濟(jì)的。因此 ，我們應(yīng)該仔細(xì)深入地研究各種氣化方法和爐型 ，并且可以利用一些諸如多目標(biāo)決策分析等手段來(lái)幫助我們做 出科 學(xué)的決策。在陶瓷工業(yè)中，應(yīng) 該適當(dāng)鼓勵(lì)，并積極引進(jìn)、開(kāi)發(fā) 、推廣一些成熟的新型氣化法及爐型 ，并允許不同的煤 的氣化技術(shù)共存使用 ，還可以采用配煤和分粒級(jí)在不同的氣化裝置 中利用等方法提高資源利用率 。我們相信煤的氣化還是一有前途技術(shù)路線 。
