文化艺术：陶瓷窑炉污染分析 节能降耗是大势所趋

陶瓷窑炉污染分析 节能降耗是大势所趋

我国是陶瓷生产大国，日用瓷和建筑卫生陶瓷的产量均居世界第一。据有关资料显示，2003年建筑陶瓷产量达30亿平方米，占全世界总产量的40%;卫生陶瓷6000万~6500万件，全国有陶瓷厂上万家，拥有大小窑炉几万条，消耗能源4000万~5000万吨标准煤。然而，我国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均能源可采储量2000年石油为2.6吨、天然气为1074立方米、煤炭为90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%，远远低于世界的平均水平。而陶瓷行业是一个高能耗的行业，能耗占陶瓷生产成本的30%~40%，陶瓷的高能耗必然带来高污染，故 全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重。广东省内除佛山地区外，其他地区，如深圳、东莞、清远、潮州等地及全国各主要瓷区已出现不少有关陶瓷厂烟囱废气污染而造成附近农民果树及农作物枯死失收等纠纷。另外，窑炉废气易造成酸雨，广东每年因酸雨损失多达40亿元。因此，节能降耗减少陶瓷窑炉污染是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。
窑炉结构不合理造成热污染据报道，我国共有建筑卫生陶瓷厂3000多家，有大小窑炉上万座，年耗标准煤近500万吨。而能源的利用率仅是美国的一半，即28%~30%.这些窑炉中，很大部分仍是砖砌式窑墙结构，窑墙厚。早期的隧道窑，窑墙厚达1~2米，由于大都是重质耐火砖，导热系数大，故窑墙外表面温度高，有的高达300~400℃，不但造成了热损失，降低了窑炉的热效率，还造成严重热污染。如车间窑炉旁温度高达几十摄氏度，造成车间环境恶劣，严重影响窑炉操作工人的身体健康。
现在很多辊道窑，辊棒日夜辊动，使填塞的保温棉辊成孔洞漏热 ，特别是正压操作，火焰从孔洞两边喷出，辊棒附近温度高达300~400℃，对周围环境造成严重热污染。还有便是大多数的梭式窑，由于结构及烟气的排出没有经过余热回收，大多数的梭式窑尾气在600~860℃，不但大量的热从不锈钢板所弯制的烟囱排出，而且由于烟囱外壁的辐射对流把大量的热散失在车间周围引发热污染。由于热耗增加，故要多消耗大量的燃料，燃料在燃烧过程中会产生更多的废气，污染环境。
保温材料和保温方式不合理不同的窑墙结构、保温材料，其保温效果完全不同，窑墙外表面的温度也不同。利用轻质保温材料或陶瓷纤维，可大大地增强保温性能，使窑外壁的散热量大大减少，原因是纤维的导热系数一般只有传统耐火砖的1/6，容重在100~600千克/立方米，是传统耐火砖的1/25，而蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/30~1/10，如实用温度在1300~1500℃的新型SX系列电阻炉，使用莫来石纤维，不但可以减少炉壁厚度，大大减轻窑炉重量，加快窑炉升温速度，空炉升温至1500℃，升温时间仅为传统电炉的1/18，即少于20分钟即可。大大减少窑外壁的散热量，节能率可达30%左右。在连续式窑炉高温部位粘贴莫来石纤维，节油率达28.7%.全纤维5立方米梭式窑每窑次耗气量为170千克左右，比原砖混结构窑炉，每次可节气60千克左右。
故现代的轻质窑墙或全纤维质窑墙保温性能都很好，窑外壁温度可降到30~60℃，大大提高了窑炉的热效率，减少窑墙的热污染。同时，由于保温性能好，减少热损失，从而减少燃料的损耗，实际上是减少了废气污染。
燃料和燃烧方式不同形成的污染物不同(一)以煤为燃料我国是煤炭储量大国，同时也是世界上最大的煤炭消费国，耗煤量占世界总耗煤量的1/4，2000年煤产量达14.5亿吨，这么多煤炭，大部分都作为燃料烧掉，故煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源。目前我国大气中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx(粉尘)和50%的NOx均来自煤的燃烧，其中煤炭燃烧后排放出的温室气体CO2占我国全部矿物燃料燃烧排放出的CO2的85%，而我国每年的CO2的排放量已排名世界第二位(13.6%)。陶瓷窑炉使用燃料多种多样，而煤占燃料总消耗量的2/3，由于燃煤窑炉建造费用和燃料成本低，煤炭资源丰富，分布广泛，可就地取材，所以对大、中、小陶瓷企业，特别是乡镇企业，仍有很大的吸引力。据资料统计，目前仅在日用陶瓷、建筑卫生陶瓷生产企业中就有3000余座燃煤窑炉，达到窑炉总数的70%.据计算，烧天然气的CO2排放量比烧煤炭少45%左右，烧石油比烧煤炭少15%左右。燃烧产生的大量CO2促使地球大气层产生温室效应，造成地球表面温度逐年升高，使人类生态环境受到极大的威胁，人类文明进程中所产生的温室气体的负面作用正威胁着人类本身的生存和发展，国际上已提出“大气污染防治重点在亚洲，而亚洲的关键在中国”。各国为了减轻温室效应给人们带来的严重后果，采取各种积极措施，如丹麦、荷兰、瑞典、芬兰4国已开始向企业征收CO2排放税，多数国家征收煤炭税，即用税收政策来控制CO2的排放量。
SO2虽不是温室气体，但却是很有害的气体，它与空气中的水蒸汽结合生成的亚硫酸和硫酸对森林植被、农作物、建筑物、文物古迹、牲畜等一切生物及人类本身都有很大的危害。据统计，世界历史上最典型的10次公害中，有8次是由于大气受SO2等有害气体物污染而引起的。目前我国每年由于环境污染造成的损失高达380亿元，占国民生产总值的6.75%;大气污染造成的损失高达120亿元，占国民生产总值的1.67%.例如，某村就有多家陶瓷厂，据佛山环保部门的统计仅3家陶瓷厂的SO2排放量就达100.9吨。佛山城南大气自动检测结果显示，SO2的浓度为0.254毫克/升、NOx浓度为0.03毫克/升，总悬浮颗粒浓度为0.104毫克/升，可吸入颗粒浓度为0.031毫克/升，可见陶瓷厂废气污染的严重性。
(二)燃烧重油造成污染重(渣)油是用原油经常压或减压蒸馏提取镏分后的残渣油，重油作为经济、安全、热值高的燃料，早期在陶瓷窑炉上使用较多，但由于所使用重油的质量越来越差，黏度高、雾化困难、燃烧性能不好、含杂质高、污染产品等，影响了它在陶瓷窑炉中的应用。重油在陶瓷窑炉中燃烧也会产生烟气污染，高标号重油硫含量较高，燃烧时除生成CO2外，同样产生SO2、NOx、CO等有害气体及黑色烟尘，烟尘的主要污染物为碳黑，它是燃料不完全燃烧的产物，原因是重油雾化后温度急剧升高到650℃以上时，重油发生不对称裂化，形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒，另外重油油滴蒸发成油气后，高温下缺氧发生热解，产生少量H2的油烟碳粒，这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒、油烟碳粒随烟气排出而形成黑烟，其林格曼黑度一般为4级左右，既不符合国家标准，也造成对环境的污染。
(三)燃烧轻柴油或燃气造成污染轻柴油是动力燃料，由于陶瓷烧成对燃料洁净的要求愈来愈高，故被用作陶瓷窑炉燃料越来越多，只要燃烧完全，排放出的烟尘不多，黑烟、粉尘污染远低于燃煤窑炉，一般也不会对制品产生影响。气体燃料是一种洁净燃料，最适合用于烧制陶瓷，其一般含杂质少，特别是一般不含硫。但这两种燃料的燃烧一样会产生CO2温室气体，特别是会产生NOx，主要是燃料在燃烧过程中和空气中的氧或来自燃料中的氧在高温中氧化生成NOx，NOx的生成速度与燃烧过程中的温度及氧、氮浓度有关，与气体在高温区停留的时间密切相关，停留的时间越长，烟气中的NOx浓度越大。