建筑陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)分析教材

1、建筑陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)分析1 前言我國(guó)建筑陶瓷工業(yè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展得到迅速發(fā)展，為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和提高人民生活質(zhì)量做出了重要貢獻(xiàn)。目前我國(guó)有3000 多家建筑陶瓷廠，據(jù)中國(guó)陶瓷工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)是目前世界最大的陶瓷磚生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)。2009 年中國(guó)建筑陶瓷磚產(chǎn)量超過(guò)68 億平方米，約占世界總產(chǎn)量的65%，出口6.88 億平方米，超過(guò)全球陶瓷磚貿(mào)易總量的42%。我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)但還不是強(qiáng)國(guó)，目前我國(guó)陶瓷行業(yè)存在著企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、能耗高、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。陶瓷工業(yè)已列入全國(guó)節(jié)能陶瓷工業(yè)已列入全國(guó)節(jié)能減排的六大重點(diǎn)行業(yè)之一減排的六大重點(diǎn)行業(yè)之一，在節(jié)能減排日益引起全社會(huì)關(guān)注的今天，建筑陶瓷磚

2、的節(jié)能減排現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)特別引起業(yè)內(nèi)的關(guān)注。2 陶瓷生產(chǎn)中的污染及耗能陶瓷行業(yè)是一個(gè)高能耗的行業(yè)，能耗占陶瓷生能耗占陶瓷生產(chǎn)成本的產(chǎn)成本的30%30%40%40%，陶瓷的高能耗必然帶來(lái)高污染，陶瓷業(yè)對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成很大破壞，特別是陶瓷發(fā)展迅速的產(chǎn)區(qū)及周邊地區(qū)更為嚴(yán)重。陶瓷工業(yè)污染物排放總量較大，陶瓷工業(yè)原輔材料及能源消耗過(guò)大，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：2.1 廢氣污染陶瓷工業(yè)廢氣大致可分為兩大類(lèi)。第一大類(lèi)是含生產(chǎn)性粉塵為主的工藝廢氣。這類(lèi)廢氣溫度一般不高，主要來(lái)源于坯料、釉料及色料制備中的破碎、篩分、造粒及噴霧干燥等。第二類(lèi)為窯爐燒成及部分干燥階段的高溫?zé)煔狻煔庵杏卸練怏w的種類(lèi)和數(shù)量與燃料的品種有關(guān)

3、，一般含有CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等。2.2 廢水污染陶瓷生產(chǎn)中的廢水主要來(lái)自原料制備、釉料制備工序及設(shè)備和地面沖洗水、窯爐冷卻水。在墻地磚生產(chǎn)線中，還包括噴霧干燥塔沖洗和墻地磚拋光冷卻水。原料精制過(guò)程中的廢水，主要污染物為懸浮物，通常懸浮物顆粒較細(xì)；拋光廢水主要產(chǎn)生在研磨、拋光、磨邊、倒角等工序中，主要含有瓷磚粉末、拋光劑和研磨劑；設(shè)備和車(chē)間地面沖洗水包括球磨機(jī)、漿池、料倉(cāng)、噴霧干燥塔的沖洗，施釉、印花機(jī)械、除鐵機(jī)械的沖洗等，該類(lèi)廢水的污染物成分比較復(fù)雜，主要含有硅質(zhì)懸浮顆粒、礦物懸浮顆粒、化工原料懸浮顆粒、油脂、鉛、鎘、鋅、鐵等；設(shè)備間接冷卻水無(wú)污染，主要為溫度較高。目前大部分企

4、業(yè)都進(jìn)行了污水合理處理2.3 固體廢物污染全國(guó)陶瓷廢料的年產(chǎn)值估計(jì)在1000 萬(wàn)噸以上，陶瓷廢料的堆積擠占土地，增加空氣中粉塵的含量，同時(shí)耗費(fèi)大量的原料；大量的陶瓷廢料帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題都將制約著陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。固體廢物包括廢品、廢渣、廢模型等。2.4 原輔材料及能源消耗據(jù)統(tǒng)計(jì)2009 年我國(guó)建筑陶瓷磚總產(chǎn)量超過(guò)68 億平方米，以單位面積產(chǎn)品重量22kg 計(jì)，2009 年陶瓷磚行業(yè)消耗掉的原輔材料約為1.5 億噸，實(shí)際耗費(fèi)的原材料要遠(yuǎn)高于這個(gè)值，大量原料的開(kāi)采極大破壞了自然環(huán)境。國(guó)內(nèi)陶瓷磚綜合能耗水平：大規(guī)格瓷質(zhì)拋光磚(800800mm 以上)：6.0-11 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米；瓷質(zhì)磚(60

5、0600mm 以下)：5.0-6.5 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米; 瓷質(zhì)外墻磚：3.5-4.5 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米; 陶質(zhì)內(nèi)墻磚(800800mm 以上)：5.5-6.5 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米。這里粗略以每平方米陶瓷磚產(chǎn)品耗費(fèi)6 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，2009 年我國(guó)陶瓷磚行業(yè)消耗的能源超過(guò)4000 萬(wàn)噸。3 行業(yè)節(jié)能減排的措施我國(guó)節(jié)能減排、節(jié)能降耗形勢(shì)非常急迫。各陶瓷主產(chǎn)區(qū)都紛紛推出節(jié)能環(huán)保治理政策，鼓勵(lì)陶瓷企業(yè)采取各種措施進(jìn)行節(jié)能減排。同時(shí)各級(jí)、各地政府相繼推進(jìn)產(chǎn)業(yè)環(huán)保升級(jí)，支持企業(yè)進(jìn)行設(shè)備、技術(shù)和產(chǎn)品改進(jìn)。3.1 瓷磚薄型化企業(yè)在節(jié)能減排、節(jié)能降耗壓力下，開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)品的升級(jí)換代，大規(guī)格陶瓷薄板以及減薄型

6、瓷磚就是在這樣的形勢(shì)下誕生的產(chǎn)品。預(yù)計(jì)兩年內(nèi)國(guó)家相關(guān)部門(mén)會(huì)推出瓷磚厚度新標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)將在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)瓷磚減薄現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)瓷磚減薄10%10%。如果這一標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)實(shí)施，薄型瓷磚的生產(chǎn)、應(yīng)用將進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。業(yè)內(nèi)人士分析，陶瓷磚減薄10%，每年至少節(jié)約能源500 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，少用原料2000 萬(wàn)噸以上，減少CO2排放約1300 萬(wàn)噸。3.2 廢渣回收利用隨著陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，陶瓷工業(yè)廢渣日益增多，不僅對(duì)城市環(huán)境造成巨大壓力，而且限制了陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，政府和企業(yè)投入巨大財(cái)力物力研究陶瓷廢渣如何回收利用，并取得了很好的效果。據(jù)報(bào)道，佛山市溶洲建筑陶瓷二廠有限公司成功利用陶瓷廢磚坯作為主要原

7、料生產(chǎn)出外墻磚；廣東宏陶陶瓷有限公司在陶瓷釉面磚生產(chǎn)中使用18%陶瓷廢渣等作為原料。各生產(chǎn)企業(yè)在拋光磚廢渣循環(huán)利用方面同樣取得重大突破，拋光廢料主要的再利用方式是做輕質(zhì)磚，目前歐神諾的輕質(zhì)磚及蒙娜麗莎的QQ 板就是利用拋光廢料為主要原料生產(chǎn)出來(lái)的。3.3 礦物原料的綜合有效利用普通陶瓷的主要原料是天然礦物資源，我國(guó)每年消耗大量的粘土、長(zhǎng)石、石英等天然礦物，優(yōu)質(zhì)的粘土如黑泥、球粘土、優(yōu)質(zhì)高嶺土、優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)石等資源面臨枯竭的危險(xiǎn)，故各陶瓷企業(yè)都加倍珍惜，物盡其用，將優(yōu)質(zhì)原料用在高品位產(chǎn)品和產(chǎn)品的關(guān)鍵部位上，對(duì)中、低檔產(chǎn)品及產(chǎn)品中非關(guān)鍵部位采用中低檔原料如含鐵、鈦等著色礦物較多的粘土、長(zhǎng)石等陶瓷原料。另

8、外為緩解優(yōu)質(zhì)礦物資源日漸枯竭的局面，不少企業(yè)在尋找替代原料，例如有陶瓷企業(yè)為了不受優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)石資源的制約，采用鋰輝石、珍珠巖尾礦、霞石正長(zhǎng)巖等作為代用原料。事實(shí)證明，近十多年來(lái)，各個(gè)陶瓷品種都已經(jīng)在使用長(zhǎng)石代用原料，而且絕大部分的效果不錯(cuò)，有些產(chǎn)品在使用了長(zhǎng)石代用原料后，比使用長(zhǎng)石原料更能顯示出節(jié)能降耗效果和產(chǎn)品的優(yōu)越理化性能。3.4 窯爐節(jié)能陶瓷行業(yè)大量使用各種形式的工業(yè)窯爐，一般有池窯、輥道窯、隧道窯、梭式窯等，窯爐耗能占全廠總能耗的60%以上。各種工業(yè)窯爐在使用過(guò)程中從窯體散發(fā)的熱量和從煙囪冒出的煙氣帶走的熱量超過(guò)總能耗的二分之一，因此各個(gè)窯爐企業(yè)主要圍繞這兩方面對(duì)窯爐進(jìn)行節(jié)能改造?？梢钥闯?/p>

9、，用于陶瓷材料本身性能所需的物化反應(yīng)熱只占整個(gè)熱能支出的1 3%1 3%，也就是說(shuō)還有8 7% 8 7% 的熱能做了無(wú)用功的熱能做了無(wú)用功。減少這部分無(wú)用功有很大的節(jié)能空間，從表1 中又知它主要包括窯爐散熱損失和產(chǎn)品、煙氣帶出顯熱，因此減少窯爐散熱損失、回收產(chǎn)品和煙氣的顯熱是降減少窯爐散熱損失、回收產(chǎn)品和煙氣的顯熱是降低燒成環(huán)節(jié)能耗的關(guān)鍵低燒成環(huán)節(jié)能耗的關(guān)鍵，實(shí)際上窯爐保溫和余熱利用也正是目前使用較為普遍、操作性強(qiáng)、節(jié)能效果顯著的技術(shù)改造措施。3.4.1 窯體密封保溫窯體散熱是熱量損失的主要部分，窯體保溫是減少這部分熱量流失的主要手段。減少窯爐的散熱損失，可以通過(guò)增加窯爐墻體的厚度，或選擇導(dǎo)熱

10、系數(shù)較低的耐火材料和保溫材料，也可以通過(guò)改變窯爐墻體砌筑結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外窯爐墻體密封對(duì)窯爐保溫效果起到至關(guān)重要的作用，密封可以防止窯體漏氣和穿火而燒到保溫材料，另一方面可減少窯體的熱損失。3.4.2 余熱回收利對(duì)于另一個(gè)主要熱量損失-煙氣，可以采取一些熱回收裝置進(jìn)行余熱回收，常用的方式是利用蓄熱室、換熱器等裝置進(jìn)行熱回收。余熱回收利用，對(duì)于窯爐的節(jié)能，提高窯爐的熱效率是一條很重要的途徑，最有效的是用作助燃風(fēng)，提高助燃溫度，有利用提高燃料的燃燒溫度，加快燃燒速度，穩(wěn)定窯內(nèi)燃燒，提高助燃空氣溫度，也是利于提高燃料的燃燒效率，促進(jìn)燃料的完全燃燒，可做到節(jié)能、減排雙贏。3.4.3 富氧燃燒技術(shù)采用熱回

11、收裝置可以把廢氣帶走的熱量進(jìn)行回收，減少熱量損失，也可以采用改變普通空氣助燃富氧空氣或全氧助燃的方法，目的是通過(guò)減少需要加熱的阻燃?xì)怏w量和減少?gòu)U氣的排放量來(lái)減少熱量損失。在干燥空氣中，按體積計(jì)算，含有21%的氧氣，其余79%是氮?dú)庖约捌渌粎⑴c燃燒的氣體，由于大量不參與燃燒反應(yīng)氣體的存在，增加了燃燒產(chǎn)物的數(shù)量，使廢氣帶走的熱量增多。如果采用富氧代替空氣助燃，既可提高火焰溫度，又可降低排煙熱損失，從而節(jié)約能源。3.4.4采用脈沖控制比例燃燒技術(shù)目前我國(guó)新型陶瓷窯爐大量采用等溫?zé)?，脈沖燒嘴，高速燒嘴等新型燒嘴，改造擬采用脈沖控制比例燃燒技術(shù)（2006年12月獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃燒技術(shù)

12、，即以脈沖高速燒嘴代替企業(yè)原有的燒嘴系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：在燒嘴較低的供熱負(fù)荷下，燃燒空氣系數(shù)可精確調(diào)節(jié)，能獲得較均勻的爐溫和較高的爐內(nèi)傳熱系數(shù)，并消除了過(guò)?？諝馀懦鰻t外帶走的熱量，節(jié)省燃料，與傳統(tǒng)燒嘴相比，可以節(jié)約10%15%的燃料。3.5 低溫?zé)傻难芯坑捎谔沾缮a(chǎn)普遍采用高溫?zé)桑ㄒ话阍?200以上），燒成能耗占生產(chǎn)成本的30%以上，因此對(duì)低溫?zé)杉夹g(shù)的研究是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑之一。近來(lái)，海外一公司已研制成功一種低溫?zé)商沾捎门髁?。這種低溫?zé)膳髁嫌筛咂肺桓邘X土6282%（以灼燒后無(wú)水狀態(tài)含量計(jì)）、平均粒徑在1.5m 以下的碳酸鈣（以灼燒后CaO 含量計(jì)）1838%和硼硅酸玻璃粉130

13、%為基料，按需加入顏料、有機(jī)添加劑等而配成。據(jù)稱(chēng)，這種坯料可在900低溫下瓷化，即使升溫至1200高溫也不會(huì)軟化變形，這一研制成果已獲得專(zhuān)利。3.6 清潔能源的利用能源危機(jī)和環(huán)境污染是我們社會(huì)可持續(xù)發(fā)展急需解決的難題之一，我們?cè)诶没茉磩?chuàng)造了空前經(jīng)濟(jì)繁榮的同時(shí)，也帶來(lái)了能源短缺和環(huán)境惡化的后果，而清潔能源的引用，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。我們通常將對(duì)環(huán)境友好的能源，即環(huán)保、排放少、污染程度小的能源稱(chēng)為清潔能源。清潔能源主要有潔凈煤技術(shù)、電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能等，其發(fā)展至今在我國(guó)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在陶瓷行業(yè)，潔凈煤技術(shù)如水煤漿和水煤氣技術(shù)已經(jīng)在噴

14、霧塔和陶瓷窯爐燒成上得到很廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)也日益成熟。泥漿含水率低，干燥所需熱就少，但是低的泥漿流動(dòng)性又不好，流動(dòng)性差霧化效果就差。為解決這一矛盾，生產(chǎn)中通常加入合適的稀釋劑(減水劑)或電解質(zhì)(如水玻璃、純堿、腐殖酸等)來(lái)調(diào)節(jié)泥漿流動(dòng)性的同時(shí)降低泥漿的含水率。某企業(yè)采用復(fù)合減水劑，噴霧干燥塔的水分由395減至36，球磨時(shí)間縮短5h，每噸粉節(jié)電165元，產(chǎn)量增加188，年節(jié)約達(dá)150多萬(wàn)元3.7 噴霧干燥節(jié)能3.7.1 降低陶瓷泥漿的含水率提高泥溫度可有效降低泥漿粘度，改善泥漿霧化性能，防止因泥漿結(jié)晶而堵塞霧化噴嘴。所以可以利用出塔熱風(fēng)回收的余熱來(lái)預(yù)熱泥漿，這是能源循環(huán)利用的有效途徑。3.7.2提高陶瓷泥漿的溫度3.8采用變頻技術(shù)改造主要電機(jī)近年來(lái)隨著機(jī)電一體化技術(shù)水平的不斷提高，交流變頻調(diào)速已成