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摘要：近些年来，我国的建筑陶瓷事业发展极为迅速，加热是建筑陶瓷生产中不可缺少的工艺过程，而热工设备则是完成此项工艺的主要设备。热工设备的装备水平与技术性能的好坏，对于建筑陶瓷生产节能工作具有极为重要的影响。在本文中，笔者根据相关生产经验详细阐述建筑陶瓷生产热工设备节能技术的改造措施。
关键词：建筑建陶；热工设备；节能技术；改造
中圖分类号：TU761.1+2 文献标识码：B 文章编号：1674-3954（2013）21-0159-02
1 前言
近几十年来，随着科学技术的不断发展，我国的建筑陶瓷事业发展极为迅速，作为建筑陶瓷生产中加热工艺过程不可缺少的设备，热工设备的装备水平与技术性能的好坏，对于建筑陶瓷生产节能工作具有极为重要的影响。建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，虽然当前热工设备生产技术和节能技术进步显著，但是我国陶瓷行业的能源利用率仍然不高，西方发达国家，尤其是美国的能源利用率高达50%，而我国的能源利用率仅为28～30%，差距甚大，因此，对我国当前的建筑陶瓷生产热工设备节能技术进行科学合理的改造具有非常重要的现实意义，是利国利民的大事。
2 建筑陶瓷生产热工设备基本情况
建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，陶瓷行业生产的突出问题是能源利用率低。建筑陶瓷行业消耗的热能中能源消耗较大的工序主要为干燥和烧成工序，占据整个建筑陶瓷行业能耗的3/4以上，虽然某些建筑陶瓷企业采用先进的干燥与烧成技术，在一定程度上降低了产品的热能消耗，提高了能源利用效率，但是与发达国家之间还存在较大的差距，这应当引起我们的足够重视。，与其配套的喷雾干燥塔略少于窑炉的数量。
2.1 窑炉
以建筑陶瓷企业较集中的广东佛山为例，目前共拥有建筑陶瓷连续烧成窑炉3000余座（小型窑1000余座，大中型窑有约1800-2200座）。广东地区建筑陶瓷企业的能耗情况如表1所示。
2.2 喷雾干燥塔
喷雾干燥塔的产品干粉单位热耗大约在2000～4000kJ/kg之间，喷雾干燥塔高热耗值的原因主要有以下几个方面：
①喷雾干燥塔操作工艺不合理，工作人员专业技能不足，不能全面掌握进塔风温、排风温度、喷浆压力和喷片孔大小之间影响关系，不能够很好的根据实际生产状况对各种工艺参数选择进行合理的优化，造成干粉单位热耗值偏高；⑦在实际的生产过程中存在偷工减料的情况，采用低劣的喷雾塔所使用材料，尤其是劣质的保温隔热材料，发生变形和收缩，使得喷雾干燥塔体散热损失加剧，干粉单位热耗值升高；③喷雾塔结构设计存在一定的问题，如喷雾干燥塔身较短、内径较小或者喷枪与塔体不匹配等情况，在生产过程中使得大量物料粘贴塔壁以及互相粘连的现象，增加了单位热耗值；④在生产过程中没有做好制浆工艺的控制工作，在添加外加剂时不能根据生产状况对外加剂的质量进行合理的控制，造成进入喷雾塔泥浆水分偏高，从而引起干粉单位热耗值较高。
3 热工设备节能技术改造措施
针对当前我国建筑陶瓷生产热工设备能源利用率低的现象，我们可以从优化窑炉或喷雾塔结构、改进整个陶瓷生产工序、余热回收和利用等方面着手，在建筑陶瓷行业整体范围内建立完善的节能系统，切实有效改变我国建筑陶瓷行业能源利用率低的现状。
3.1 优化窑炉结构
炉型结构对于陶瓷生产工艺的能源消耗具有极为重要的影响，在窑炉结构的改进过程中，明焰裸烧宽体隧道窑的发展淘汰了隔焰隧道窑，梭式窑、钟罩窑和升降窑不断取代间歇式窑和倒焰窑，20世纪70年代发展起来的辊道窑取代陶瓷砖烧成连续式窑炉，都使得单位能耗值有所降低。现代化陶瓷窑炉全轻质化装配式窑体，配合高速烧嘴，不仅降低了陶瓷窑炉重量，同时使得窑体蓄热比原来结构窑体的蓄热降低了2/3～5/6，这种变化使得连续式窑能够实现断续式生产，在周末、假日进行合理的停窑，并且产品的烧成热耗也大为降低，由30～40MJ/kg降低为2～6MJ/kg，极大地提高了能源利用率。
3.2 提高烧成质量
高效燃烧技术对于建筑陶瓷生产热工设备节能技术改造是必需的。相关生产实践表明，根据实际生产状况选择合理的高效燃烧装置可使窑炉节能5～6%左右。由于燃烧装置种类繁多，因此使用厂家应根据本身的实际生产状况合理选择燃烧装置。在购买燃烧装置时应对装置规格、型号进行全面了解，检查燃烧装置的附属设备如管路阀件、油泵、自动点火和火焰监测等是否能够满足本厂的生产需要；在使用前做好对燃烧装置的检查工作，确保燃烧装置正常使用，并根据生产工艺以对燃烧装置制定合理的布置方式；在进行烧成工序过程中做好燃烧装置的检查工作，检查燃烧系统的完善性和性能的稳定性；改善燃料燃烧状态，降低燃料的不完全燃烧损失，达到降低燃料能耗的目的。
3.3 使用节能长寿筑炉材料
热工设备尽量使用膨胀系数和导热系数较小、热容小、体积稳定性较好、耐急冷急热性好的耐火材料。采用导热系数小的耐火纤维可使炉体散热损失减少一半左右，如果筑炉材料具有比较小的热容量，则在进行烧成时可使得炉温迅速升高，降低炉体的热损失。热辐射涂料材料是一种用于热工设备节能降耗的很有前景的材料，不仅能够提高陶瓷纤维抗粉化能力，同时还能根据材料本身特性强化炉内的辐射传热效果，使得热能利用效果加强，采用热辐射涂料材料作为筑炉材料的节能效果为3～5%左右。表2为涂覆热辐射材料与未涂覆热辐射材料的对比。推广和扩大使用不定型耐火材料是筑炉技术的发展方向，不定性耐火材料与耐火砖相比有很多优势，不仅节省制砖烧成等工序，同时还能在一定程度上降低能耗。用不定型耐火材料作为筑炉材料的炉窑具有较好的整体性和严密性，可使炉窑节能4～5%左右，提高了炉子作业率。
3.4 余热回收和利用
在建筑陶瓷日常生产中，充分回收和利用热工设备的余热资源对于热工设备节能工作具有极为重要的现实意义。建筑陶瓷生产中热工设备余热资源包括烟气余热、产品和燃烧废渣的显热和潜热以及热水和热水气等资源，特别是烟气余热。生产中窑炉所产生的烟气会将巨大的热量资源散去，占据窑炉总热量的25～35%左右，并且喷雾塔所产生的烟气和水汽热能在散去时也会带走极大地热量，若能采取合理的手段，对这部分被烟气以及水汽等带走的热量充分回收和利用，将这部分余热利用起来，则会产生极大地经济效益和社会效益。加强预热资源的回收和利用可以从以下几个方面着手：①直接利用窑炉余热干燥坯体。直接使用窑炉缓冷段的冷却换热风，将其作助燃风、搅拌风及坯体干燥等；②用烟气余热加热助燃空气和气态燃料。采用换热器，不仅可以除去窑头排烟气中的坯釉料反应所产生的废气（含氟等有害物质），同时可以降低烟气温度，得到的热风可以作燃空气或者做干燥介质等，，切实有效提高窑炉的热效率；③用余热加热坯体或喷雾泥浆。充分利用余热资源在低温下加热坯体可使坯体温度升高至100℃以上，同时还能够除去坯体中的水分，提高了烧成窑的产量；④设置余热锅炉，充分利用烟气所携带热量生产蒸汽和蒸汽来发电等。
3.5 采用新工艺、新设备达到降能耗的目的
使用大型干法造粒机和流化床来代替能耗大的湿式球磨、喷雾干燥工序，生产薄型化产品等是建筑陶瓷行业节能降耗今后的一个努力方向。
4 结语
建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，虽然当前热工设备生产技术和节能技术进步显著，但是我国陶瓷行业的能源利用率仍然不高，与发达国家还存在较大的差距，建筑陶瓷这就给我们提出了改进建筑陶瓷生产热工设备节能技术提出了要求。从优化窑炉或喷雾塔结构、改进整个陶瓷生产工序、余热回收和利用等方面着手，在建筑陶瓷行业整体范围内建立完善的节能系统，切实提高建筑陶瓷的节能效率，具有非常重要的现实意义，是利国利民的大事。
参考文献
[1]黄凤萍，李转，李缨，建筑陶瓷工业热工设备节能技术探讨[J]，西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011（16）：21～22
[2]李萍，曾令可，吴细桂，阎常峰，程小苏，建筑陶瓷生产过程的节能技术[J]，中国陶瓷工业，2010（06）：121～124
[3]张海滨，寒冷地区居住建筑体型设计参数与建筑节能的定量关系研究[J]，天津大学学报，2008（08）：35～38
[4]陈延信，三系列悬浮预热系统热效率的理论研究[J]，西安建筑科技大学学报（自然科学版），2012（12）：77～79
[5]吴艳华，促进高安市建筑陶瓷业发展的税收征管措施研究[J]，南昌大学学报，2011（21）：21～23
[6]张富，张福滨，水泥行业纯低温余热发电技术及现状[J]，建材发展导向，2010（08）：39～40
关键词：建筑建陶；热工设备；节能技术；改造
中圖分类号：TU761.1+2 文献标识码：B 文章编号：1674-3954（2013）21-0159-02
1 前言
近几十年来，随着科学技术的不断发展，我国的建筑陶瓷事业发展极为迅速，作为建筑陶瓷生产中加热工艺过程不可缺少的设备，热工设备的装备水平与技术性能的好坏，对于建筑陶瓷生产节能工作具有极为重要的影响。建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，虽然当前热工设备生产技术和节能技术进步显著，但是我国陶瓷行业的能源利用率仍然不高，西方发达国家，尤其是美国的能源利用率高达50%，而我国的能源利用率仅为28～30%，差距甚大，因此，对我国当前的建筑陶瓷生产热工设备节能技术进行科学合理的改造具有非常重要的现实意义，是利国利民的大事。
2 建筑陶瓷生产热工设备基本情况
建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，陶瓷行业生产的突出问题是能源利用率低。建筑陶瓷行业消耗的热能中能源消耗较大的工序主要为干燥和烧成工序，占据整个建筑陶瓷行业能耗的3/4以上，虽然某些建筑陶瓷企业采用先进的干燥与烧成技术，在一定程度上降低了产品的热能消耗，提高了能源利用效率，但是与发达国家之间还存在较大的差距，这应当引起我们的足够重视。，与其配套的喷雾干燥塔略少于窑炉的数量。
2.1 窑炉
以建筑陶瓷企业较集中的广东佛山为例，目前共拥有建筑陶瓷连续烧成窑炉3000余座（小型窑1000余座，大中型窑有约1800-2200座）。广东地区建筑陶瓷企业的能耗情况如表1所示。
2.2 喷雾干燥塔
喷雾干燥塔的产品干粉单位热耗大约在2000～4000kJ/kg之间，喷雾干燥塔高热耗值的原因主要有以下几个方面：
①喷雾干燥塔操作工艺不合理，工作人员专业技能不足，不能全面掌握进塔风温、排风温度、喷浆压力和喷片孔大小之间影响关系，不能够很好的根据实际生产状况对各种工艺参数选择进行合理的优化，造成干粉单位热耗值偏高；⑦在实际的生产过程中存在偷工减料的情况，采用低劣的喷雾塔所使用材料，尤其是劣质的保温隔热材料，发生变形和收缩，使得喷雾干燥塔体散热损失加剧，干粉单位热耗值升高；③喷雾塔结构设计存在一定的问题，如喷雾干燥塔身较短、内径较小或者喷枪与塔体不匹配等情况，在生产过程中使得大量物料粘贴塔壁以及互相粘连的现象，增加了单位热耗值；④在生产过程中没有做好制浆工艺的控制工作，在添加外加剂时不能根据生产状况对外加剂的质量进行合理的控制，造成进入喷雾塔泥浆水分偏高，从而引起干粉单位热耗值较高。
3 热工设备节能技术改造措施
针对当前我国建筑陶瓷生产热工设备能源利用率低的现象，我们可以从优化窑炉或喷雾塔结构、改进整个陶瓷生产工序、余热回收和利用等方面着手，在建筑陶瓷行业整体范围内建立完善的节能系统，切实有效改变我国建筑陶瓷行业能源利用率低的现状。
3.1 优化窑炉结构
炉型结构对于陶瓷生产工艺的能源消耗具有极为重要的影响，在窑炉结构的改进过程中，明焰裸烧宽体隧道窑的发展淘汰了隔焰隧道窑，梭式窑、钟罩窑和升降窑不断取代间歇式窑和倒焰窑，20世纪70年代发展起来的辊道窑取代陶瓷砖烧成连续式窑炉，都使得单位能耗值有所降低。现代化陶瓷窑炉全轻质化装配式窑体，配合高速烧嘴，不仅降低了陶瓷窑炉重量，同时使得窑体蓄热比原来结构窑体的蓄热降低了2/3～5/6，这种变化使得连续式窑能够实现断续式生产，在周末、假日进行合理的停窑，并且产品的烧成热耗也大为降低，由30～40MJ/kg降低为2～6MJ/kg，极大地提高了能源利用率。
3.2 提高烧成质量
高效燃烧技术对于建筑陶瓷生产热工设备节能技术改造是必需的。相关生产实践表明，根据实际生产状况选择合理的高效燃烧装置可使窑炉节能5～6%左右。由于燃烧装置种类繁多，因此使用厂家应根据本身的实际生产状况合理选择燃烧装置。在购买燃烧装置时应对装置规格、型号进行全面了解，检查燃烧装置的附属设备如管路阀件、油泵、自动点火和火焰监测等是否能够满足本厂的生产需要；在使用前做好对燃烧装置的检查工作，确保燃烧装置正常使用，并根据生产工艺以对燃烧装置制定合理的布置方式；在进行烧成工序过程中做好燃烧装置的检查工作，检查燃烧系统的完善性和性能的稳定性；改善燃料燃烧状态，降低燃料的不完全燃烧损失，达到降低燃料能耗的目的。
3.3 使用节能长寿筑炉材料
热工设备尽量使用膨胀系数和导热系数较小、热容小、体积稳定性较好、耐急冷急热性好的耐火材料。采用导热系数小的耐火纤维可使炉体散热损失减少一半左右，如果筑炉材料具有比较小的热容量，则在进行烧成时可使得炉温迅速升高，降低炉体的热损失。热辐射涂料材料是一种用于热工设备节能降耗的很有前景的材料，不仅能够提高陶瓷纤维抗粉化能力，同时还能根据材料本身特性强化炉内的辐射传热效果，使得热能利用效果加强，采用热辐射涂料材料作为筑炉材料的节能效果为3～5%左右。表2为涂覆热辐射材料与未涂覆热辐射材料的对比。推广和扩大使用不定型耐火材料是筑炉技术的发展方向，不定性耐火材料与耐火砖相比有很多优势，不仅节省制砖烧成等工序，同时还能在一定程度上降低能耗。用不定型耐火材料作为筑炉材料的炉窑具有较好的整体性和严密性，可使炉窑节能4～5%左右，提高了炉子作业率。
3.4 余热回收和利用
在建筑陶瓷日常生产中，充分回收和利用热工设备的余热资源对于热工设备节能工作具有极为重要的现实意义。建筑陶瓷生产中热工设备余热资源包括烟气余热、产品和燃烧废渣的显热和潜热以及热水和热水气等资源，特别是烟气余热。生产中窑炉所产生的烟气会将巨大的热量资源散去，占据窑炉总热量的25～35%左右，并且喷雾塔所产生的烟气和水汽热能在散去时也会带走极大地热量，若能采取合理的手段，对这部分被烟气以及水汽等带走的热量充分回收和利用，将这部分余热利用起来，则会产生极大地经济效益和社会效益。加强预热资源的回收和利用可以从以下几个方面着手：①直接利用窑炉余热干燥坯体。直接使用窑炉缓冷段的冷却换热风，将其作助燃风、搅拌风及坯体干燥等；②用烟气余热加热助燃空气和气态燃料。采用换热器，不仅可以除去窑头排烟气中的坯釉料反应所产生的废气（含氟等有害物质），同时可以降低烟气温度，得到的热风可以作燃空气或者做干燥介质等，，切实有效提高窑炉的热效率；③用余热加热坯体或喷雾泥浆。充分利用余热资源在低温下加热坯体可使坯体温度升高至100℃以上，同时还能够除去坯体中的水分，提高了烧成窑的产量；④设置余热锅炉，充分利用烟气所携带热量生产蒸汽和蒸汽来发电等。
3.5 采用新工艺、新设备达到降能耗的目的
使用大型干法造粒机和流化床来代替能耗大的湿式球磨、喷雾干燥工序，生产薄型化产品等是建筑陶瓷行业节能降耗今后的一个努力方向。
4 结语
建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业，虽然当前热工设备生产技术和节能技术进步显著，但是我国陶瓷行业的能源利用率仍然不高，与发达国家还存在较大的差距，建筑陶瓷这就给我们提出了改进建筑陶瓷生产热工设备节能技术提出了要求。从优化窑炉或喷雾塔结构、改进整个陶瓷生产工序、余热回收和利用等方面着手，在建筑陶瓷行业整体范围内建立完善的节能系统，切实提高建筑陶瓷的节能效率，具有非常重要的现实意义，是利国利民的大事。
参考文献
[1]黄凤萍，李转，李缨，建筑陶瓷工业热工设备节能技术探讨[J]，西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011（16）：21～22
[2]李萍，曾令可，吴细桂，阎常峰，程小苏，建筑陶瓷生产过程的节能技术[J]，中国陶瓷工业，2010（06）：121～124
[3]张海滨，寒冷地区居住建筑体型设计参数与建筑节能的定量关系研究[J]，天津大学学报，2008（08）：35～38
[4]陈延信，三系列悬浮预热系统热效率的理论研究[J]，西安建筑科技大学学报（自然科学版），2012（12）：77～79
[5]吴艳华，促进高安市建筑陶瓷业发展的税收征管措施研究[J]，南昌大学学报，2011（21）：21～23
[6]张富，张福滨，水泥行业纯低温余热发电技术及现状[J]，建材发展导向，2010（08）：39～40