陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议

2022/12/13陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨

华南理工大学材料学院

吴建青

imjqwu@陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第1页!2022/12/13一、我国陶瓷产量(2008年）陶瓷墙地砖约57亿平方米，占世界产量的60％左右。广东约19亿平方米，江西约1亿平方米。卫生陶瓷产量约1.5亿件，占世界产量的33％左右。广东生产约5700万件。建筑卫生陶瓷产量连续15年列世界。日用和美术陶瓷约150亿件，占世界产量的70％左右。日用和美术陶瓷产量连续30多年列世界。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第2页!2022/12/13二、陶瓷生产的能源和原料消耗（2008年）1、陶瓷墙地砖如果按新的标准生产1kg陶瓷墙地砖需要0.3kg标准煤，按每平方米陶瓷墙地砖平均23kg计算，则生产57亿平方米建筑陶瓷需3千9百万吨标准煤。实际上，由于目前能耗超过1kg陶瓷墙地砖0.3kg标准煤，生产建筑陶瓷能耗可能远超过4千万吨标煤。

消耗原材料1.5亿吨以上.陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第3页!三、陶瓷生产能耗和原材料消耗对比（2008年）产品能耗（万吨标煤）原材料（万吨）墙地砖390015000卫生瓷210240日用瓷美术瓷160240

显而易见，节能减排的重点在墙地砖的生产，但同时要看到，对于单位质量陶瓷产品的能耗，卫生瓷、日用瓷、美术瓷的能耗要远大于墙地砖，节能潜力大。2022/12/13陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第4页!2022/12/13五、陶瓷烧成热耗的分布和估算1.坯体烧成过程中物理和化学反应热(1)自由水蒸发含水率×（2490＋1.93t)=1%×（2490＋1.93×300）

＝30.69kJ假设生产1kg制品需要1.2kg坯体，则自由水蒸发热为：

36.8kJ陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第5页!2022/12/133.制品蓄热（1）1kg制品蓄热（烧成温度1220℃，室温为20℃，温升为1200℃；热容：选择粘土砖热容计算公式：

0.84+0.26×t/1000（平均温度取610℃）1×1200×(0.84+0.26×610/1000)=1198（kJ/kg制品）(2)如果烧成温度为1180℃，则蓄热约为：1158

（kJ/kg制品）4.热利用率＝（加热到最高烧成温度时制品蓄热＋物理与化学反应耗热）/总热耗（1）假定烧成热耗为2500kJ/kg制品，则热利用率：（457＋1198）/2500=66.2%（2）如果烧成热耗为2090kJ（500kcal)/kg制品,则（457＋1198）/2090=79.2%陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第6页!2022/12/13六、烧成的最低能耗是多少？457kJ物化热窑体散热（按2500kJ/kg

制品计算，以下同）(7-22%)加强保温10％吧:250kJ烟气和热空气带走的热量(50-60%，按55％计算)回收其中的60％:550kJ，随着烟气量减少，该项还可以明显下降产品出窑时带走的热量(3-10%)80℃出窑,3%:75kJ烧成的最低能耗为：457kJ＋250＋550＋75＝1332kJ/kg

制品陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第7页!2022/12/13七、余热利用现状烟气和热空气带走的热量(50-60%)要提高热效率，就必须减少烟气和热空气带走的热量目前余热利用的主要途径为用窑炉尾气干燥坯体烟气和热空气用于干燥，热量的利用率如何？假定坯体需要干燥6％的水分，并且坯体需要加热到150℃，按1kg制品需要1.2kg坯体计算，则1kg制品需要的理论干燥热量为336.1kJ。该热量不到目前烟气和热空气余热的25％。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第8页!2022/12/13八、富氧燃烧

空气主要由体积分数为21％的氧与79％的氮组成（质量比为23.2:76.8)，烟气和热空气带走总热量的50-60%，其中就有氮气的“贡献”。氮气的热焓在1300℃时为1862.7（kJ/kg)。燃烧1公斤42000kJ热值的燃料到1300℃大概需要13标米的空气，也即要将大约12.9kg的氮气加热到1300℃，此时这些氮气的热焓约为24000kJ,占燃料热值的57%。当然，氮气中的热量会通过降温传给坯体和窑体。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第9页!2022/12/13九、合理设计干燥器和干燥工艺－提高干燥效率将热空气与烟气分段鼓入干燥器在坯体出口处鼓入干燥的热空气，由坯体出口向坯体入口方向逐步增加含水蒸气的烟气的量。加强不同段中的气体循环，坯体入口段要“高温高湿”，尽快提高坯体温度和温度的均匀性，减少温度梯度对干燥的阻碍作用。适当引入微波干燥陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第10页!2022/12/13十一、变频球磨、连续球磨变频球磨－大型球磨机变频器问题连续球磨机－产量大、原料来源不稳定解决方法：超大型原料堆场，实现原料标准化；快速准确的配料系统产量适中的连续球磨机，可以避免产品的同质化。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第11页!2022/12/13十三、废气处理需要解决的问题是运行成本问题。脱硫：一般采用双碱法脱除烟气中的硫，年运行费用较低。除尘：水洗除尘静电除尘旋风除尘

袋式除尘

陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第12页!2022/12/13磨边与抛光废渣处理循环用水池热空气与烟气富氧发生装置热风炉废气处理废渣新型减水剂原料球磨机喷雾塔压制成型干燥窑炉料浆池污水处理热空气收尘循环用水气体循环装置微波热风混合管屏式高效换热器温度均匀器无氯化镁磨块烟气产品十五、陶瓷生产综合处理方案陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第13页!2022/12/132、卫生陶瓷

2005年平均每件的综合能耗为14.4kg标煤即中国卫生陶瓷耗能大约为210万吨标煤。消耗原材料240万吨左右。3、日用和艺术陶瓷（此处数据可能有一定出入）

综合能耗为0.8-0.84kg标煤/kg瓷。根据对潮州瓷泥供应商的调查，潮州年产日用和艺术瓷40万吨左右，广东省在60万吨左右，全国为200万吨左右，耗能全国大概为160万吨标煤。原材料消耗全国为240万吨左右。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第14页!四、墙地砖陶瓷生产能耗发生的主要工序球磨190－220kJ/kg产品喷雾干燥1680－2400kJ/kg产品干压成形约100kJ/kg产品坯体干燥400－500kJ/kg产品烧成2000－3000kJ/kg产品冷加工（抛光）280－310kJ/kg产品2022/12/13陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第15页!2022/12/13(2)结构水脱水、矿物分解（碳酸盐、硫酸盐等）、玻璃相生成、晶体生成（放热）、晶体相变等按目前产品含氧化铝量计算：

0.2(Al2O3)×2100=420kJ/kg制品烧成物理和化学反应耗热近似为：

36.8＋420＝457kJ/kg制品陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第16页!2022/12/138条抛光砖窑炉的平均热耗为2800kJ/kg制品，同样算得热利用率为59％5.烧成热量分布（按1kg制品计算,通常需要2000-3000kJ）烧成物理和化学反应耗热:457kJ20％窑体散热7-22%制品蓄热1158-1198kJ40－50％烟气和热空气带走的热量50-60%产品出窑时带走的热量2-10%陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第17页!2022/12/13七、喷雾干燥的节能

按泥浆含水率为33％，干燥至含水率为6％计算，生产1kg产品需要1.2kg含水率为6％的粉体，将粉体干燥到150℃，需热1577kJ/kg制品，高于烧成的理论耗热。调查的结果为1250－1600kJ/kg粉体，乘1.2系数后为1500－1920kJ/kg制品为烧成能耗的60％左右！非常值得重视！考虑利用窑炉、干燥器、喷雾塔排出的尾气的热量，高效减水剂，干法制粉等。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第18页!2022/12/13

如果按照废气的排放温度为110℃，烟气的出窑温度为262℃（测定12条窑的平均温度）计算，在不考虑烟气热容变化的情况下，烟气热量的（262－110）/262=58%可以利用，即还有30％以上的余热可资利用。

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富氧燃烧能够使部分烟气经过循环后成为高能级的气体再次加以使用，并且由于烟气量减少，陶瓷烧成的热利用率应当能够大幅度提高。富氧燃烧温度高，应当考虑直接将烟气抽到烧咀，在烧咀中与富氧燃烧的高温烟气混合后再进入窑内。此外，因为烟气中二氧化碳和水蒸汽含量增加，烟气的辐射能力增强，烟气与坯体的换热会得到增强。如果陶瓷烧成的余热能够得到有效利用，尾气排放的温度低，则富氧燃烧的节能率不是很高。可以考虑在喷雾干燥的热风炉采用富氧燃烧。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第20页!2022/12/13十、干法制粉

与湿法制粉比较节能60％以上。高效造粒系统高效的造粒成形添加物（目前造粒需要12％左右的含水率）粉体的稳定性（质量、色差）陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第21页!2022/12/13十二、固体废料零排放目前一般的固体废料可以通过直接进入球磨被完全利用，我们的实践证明，废料的加入量可以增加到70％以上，可以作为墙地砖、仿古砖的底料使用。需要做的工作是调整配方和制备工艺，由于废料的量有限，建议在条件成熟的企业定点消化。陶瓷抛光砖的废料比较难利用（每条生产线每年的处理费用为8－10万元），原因是抛光机的抛光磨头含有磨料碳化硅和胶凝材料氯化镁，这些材料在烧成是易于使坯体产生气泡，并放出氯气和二氧化碳。解决方法：分段处理，采用新型的抛光磨头。陶瓷行业清洁生产关键问题解决方法探讨江西会议共24页，您现在浏览的是第22页!