陶瓷窑炉燃料现状分析

1、陶瓷窑炉燃料现状分析摘要：陶瓷窑炉燃料  烧成技术 天然气 石油 我国窑炉前言： 早在90年代初期，国外陶瓷窑炉界就开始重视陶瓷窑炉中排出的NOx的污染这个问题，并企图从燃烧方式着手解决这个问题。我国近年来也开始逐步重视，科技界已有人跟踪国外，试图用脉冲燃烧来解决它；陶瓷燃料的绿色化已迫在眉睫，陶瓷燃料的利用方式成为焦点问题。关键字：窑炉 燃料 天然气 石油Ceramic kiln fuel to analyze the current situationPreface: early in the early 1990s, foreign ceramic kiln

2、 boundary began on a ceramic kiln of pollution of the problem, NOx and attempt to start from the combustion way to solve this problem. In recent years in China, also began has been tracking technology abroad, trying to use pulse combustion to solve it, Ceramic fuelKEY WORDS：Kiln fuel一， 窑炉燃烧方式陶瓷窑炉有三种

3、基本的烧成方式：明焰装烧，隔热裸烧及明焰裸烧。窑炉烧成方式决定于燃料品种。早期窑炉直接烧煤，由于煤是非清洁燃料，烧成时陶瓷制品必须与火焰隔离，否则会使制品受到污染。对于明焰窑炉就不得不将制品装入匣钵烧成，这就是明焰装烧方式。然而匣钵装烧方式有许多严重缺点；耗费大量匣钵使产品成本上升；匣钵本身在窑炉中处于非稳态传热，不但易损，而且耗能；匣体占据窑内有效空间，并使装卸费力。随着窑炉技术的提高，出现了隔热窑炉，即火焰在火道中，借助隔焰板将热传给制品。对于连续式窑炉来说，隔热板处于稳态传热，此时制品不与火焰直接接触。就可以不用匣钵装烧，这就是隔焰裸烧方式。隔热裸烧方式是适合非清洁燃料的较为先进的烧成方

4、式。但是，不论明焰装烧还是隔焰裸烧方式，都存在一个共同的缺点，即火焰不能直接接触制品，不能直接传热给制品，需要通过匣钵壁或隔热板将热间接传给制品，这就大大增加了热阻，减缓了传热速率，这不仅限制窑炉生产能力的提高，而且耗能多。二， 窑炉燃料陶瓷窑炉燃料的现状随着各国燃料工业的发展,使用石油和天然气的比例在逐渐增加,煤的比重逐渐下降,这是因为石油和天然气在技术经济方面比煤炭有很大优越性的缘故.首先,石油和天然气工业所需的劳动生产率比煤炭工业少好几倍,开采一吨标准燃料的煤所花费的劳动力比开采一吨标准燃料的天然气多11倍,开采一吨标准燃料煤的劳动力也比开采一吨标准石油多好几倍.其次,在工业和国民经济其

5、它部门,利用高热值的天然气和石油燃料也有很多好处.另外,即使在拄有或缺少石油或天然气资源的国家,也都走煤气化的道路,回收煤的各种宝贵的化工原料.实行煤的综合利用,也便于窑炉操作的机械化和自动化.美国的陶瓷工业采用天然气,液体燃料和电;法国采用重油,煤气,丙丁烷,天然气和电作燃料;意大利以重油,天然气和电为主;英国所采用的燃料有煤,天然气,液化石油气,丙烷,乙烷.日本在第二次世界大战以前,陶瓷工业的燃料以媒和木柴为主,近些年来,广泛采用重油作燃料.日本是一个缺乏燃料的国家,煤和液体燃料都要靠进口,但是,采用重油还是比煤有利.重油与煤比较有以下优点:重油的单位发热量大,容易产生高温.重油的品质划一

6、,易于进行均匀的烧成.重油是流体,可以采用机械吸收,节约搬运和烧窑的人工费用.节能论坛可以根据需要进行自动调节.重油的入库和保管简单,储藏用地较小可采用输油管运输,用燃烧器燃烧,有利于环保.现代陶瓷窑炉在选择燃料方面应着重考虑用清洁燃料。清洁燃料包括：柴油、煤油、天然气、液化石油气。焦炉煤气、水煤气及发生炉冷煤气。1、柴油及煤油A、柴油用作清洁燃料其优点是：运输及贮存比较简便，设备投资少，热值高而稳定，粘度较小，较易雾化，发热温度高达20802100。缺点是：价格高，凝点较高的柴油在较冷的环境中使用时需要加热。在选用柴油时应注意其含硫量，如含硫量过高，将会影响陶瓷产品品质并腐蚀设备及管道、污染

7、环境B、煤油用作清洁燃料其优点是：低位热值比轻柴油稍高约42.843.5MJ/kg。它是清洁燃料中的上品，不凝固，粘度比轻柴油更小，更易雾化。缺点是：闪点不低于40，否则使用不安全，另外价格太高。2、天然气及液化石油气A、天然气作为燃料其燃烧特性如下：（1）因其主要成分为甲烷，所以燃烧特性取决于甲烷。甲烷与空气混合物的着火浓度范围很窄，在5%15%。因此，在燃烧过程中对缺氧很敏感，同时也减少了回火的危险性。（2）甲烷的火焰传播速度很小。其常温、常压下最大可见火焰传播速度不到1.0m/s。因而燃烧较为缓慢。天燃气属于低火焰传播速度的燃气。比较容易发生脱水。（3）天燃气的发热温度约20002040

8、，对于各种陶瓷产品几乎都可满足要求的烧成温度，即使用常温空气。（4）天燃气与空气混合良好时其火焰黑度很小，为液化石油气的二分之一弱，比液体燃料的黑度更低得多。然而对于现代陶瓷窑炉来说，火焰辐射传热不占重要地位。一般都使用高速烧嘴，为无焰燃烧，几乎没有火焰。（5）天燃气的理论空气量大，约为7.811.2Nm3/Nm3，因此对烧嘴混合性能要求高，也就是说1Nm3，天然气要能很好地与多于7.811.2Nm3的空气混合。（6）天燃气的碳/氢质量比（3.03.2）比液体燃料（6.07.4）或固体燃料（1030）低得多。因此燃烧产物中含H2O较多。B、液化石油气作为燃料有如下几个特点：（1）热值很高，是气

9、体燃料中最高的。（2）理论空气量高达2430Nm3/Nm3，因此，助燃空气与之混合完全比天燃气更为困难。可以用空气或烟气先冲稀液化石油气，然后使用。但用空气稀释时，不得在着火浓度范围内以防爆炸。通常规定液化石油气体积浓度必须高于着火浓度范围上限的1.5倍。（3）火焰传播速度低，燃烧缓慢，但较天燃气快一些。（4）纯净。一般含硫少，是烧制高档陶瓷产品的优质燃料。（5）密度较大，约为同温度及压力下的空气的1.52.0倍，泄漏时往下沉，易与空气混合达到着火浓度范围内，遇火发生爆炸。（6）一般液化石油气蒸气压较高。在37.8时约为0.91.5Mpa。这作为气体燃料是有利的。但在使用中必须要求气化站减压阀

10、良好，以保证安全。3、焦炉煤气、水煤气及发生炉煤气焦炉煤气、水煤气及发生炉煤气这些人造气体燃料是由煤炭气化制成，又统称为煤制气。A、焦炉煤气焦炉煤气的平均组成为：H246%61%CO4.0%8.5%CH421%30%CmHn1.5%3.0%CO21.0%4.0%N23.6%26%O20.3%1.7%干煤气的低热值为13.219.2MJ/Nm3，属于中热值燃气，其发热温度高约为21002130。由于含氢高，故火焰传播速度比天然气和液化石油气大，其常温、常压下最大火焰传播速度约为1.5m/s。焦炉煤气的着火范围也较大，下限约为6%，上限约为31%。焦炉煤气能够满足现代陶瓷窑炉各种烧成温度的要求，而

11、且燃烧快，不易脱水，但回火的爆炸危险较大一些。B、水煤气水煤气是将水蒸气与赤热焦炭中的碳产生下列反应而生成的燃气H2O+C=CO+H22H2O+C=CO2+2H2生成的CO、CO2又产生下列反应CO+H2O=CO2+H2CO2+C=2CO由反应式可以看出，水蒸气被碳还原后生成的CO和H2的分子数是相等的，因此，水煤气的理论组成是：CO50%，H250%，理论低热值是11.78MJ/Nm3，水煤气也属中热值燃气，其发热温度高达2200左右。C、发生炉煤气三，天然气 天然气含热量很高,比用重油更好,只要用变压设备就可以将天然气用到陶瓷窑炉上.由于天然气能以始终不变的质量输送出来,而且不存在因含量所

12、引起的质量损失.用天然气无需燃料储存设备和采取油罐安全措施.因此比采用重油的设备更省.电是陶瓷工业最理想的能源,不仅许多水力发电的国家(如法国,意大利,瑞士,瑞典,美国),就是象火力发电的国家(如英国,德国,捷克)都逐渐采用电来焙烧制品.电热窑炉的优点较多;很容易达到所需的温度,能够准确地控制温度曲线,热耗量低.存在问题是:如何使还原气氛中的氢和燃烧所生成的水汽不致使发热元件缩短寿命.近年来,国外陶瓷工业采用液化气燃料逐渐增多,液化气有以下优点:发热量为46.09/,无论储存和使用都很干净,它可以全部燃烧,燃烧后无烟,无灰,无臭,无毒,无残渣.这一点对培烧制品很重要.可避免在煅烧过程中因废气污

13、染而使制品产生缺陷.液化气是液态储运,气态使用,其液体体积仅相当于气态体积的/250.因此,大量的能源可以装在较小的容器里,运输到任何地方.液化气是石油开采和加工的副产品,它是丙烷,工业丁烷一丁烷的混合物,液化的主要目的是解决运输问题.因此,凡是开采和加工石油的国家一般都生产液化气 天然气是一种高热值燃料。但由于天然气中CH4含量大，燃烧速度较慢，以及煤气重度小等原因，为了提高天然气火焰的黑度和燃烧效率，因此在燃烧时组织火焰和燃烧技术上必须采用相应的措施，以保证充分发挥天然气的作用。可以向天然气喷射重油或焦油等液体燃料；也可以设法使天然气中的碳氢化合物发生分解，靠分解出来的游离碳来提高火焰的黑

14、度，叫做火焰的自动增碳；还可以采用增氧助燃的方法，由于在主燃区燃烧化学反应速度快，所以氧气供应远远落后于反应的需要，通过采用增氧助燃而增加喷射气流中氧气的含量，则可以提高燃烧效率，可达到充分燃烧、节能的目的四，我国窑炉我国在现阶段，常压固定床发生炉冷煤气很适合陶瓷窑炉使用，因为这种煤制气虽然属于低热值燃气，但对于一般烧成温度不太高的陶瓷产品烧成，还是完全能够满足的。常压固定床发生炉煤气属于低热值燃气，冷煤气热值一般在4.497.62MJ/Nm3范围内，其发热温度为16501750，如果取空气系数为1.10，高温系数取0.83，则可得到助燃空气温度与实际燃烧温度之间的关系，对烧成温度为1280的

15、陶瓷产品来说，实际燃烧温度约高于烧成温度50100，约为1350，当使用热值为5.70MJ/Nm3的冷煤气，助燃空气只需要常温即可。如烧成温度13001350，实际燃烧温度需要达到约1400，则助燃空气温度需要200左右，这对于一般隧道窑，辊道窑及带有换热器的间歇窑炉是不难做到的。对于烧成温度较低的11001200陶瓷产品，更可以使用发生炉煤气。结论：陶瓷发展史上适用于陶瓷烧成的能源种类很多有固体燃料、液体燃料及气体燃料等。它们有木柴、煤炭、重油、轻质油、电力、天然气、液化石油气等等。随着历史前进的脚步，有的能源地位上升。有的被淘汰出局。例如，用于传统陶瓷制品烧成的木柴及煤炭等固体燃料由于热效低，及环境保护等原因，在建筑卫生陶瓷生产方面已经基本上完成其历史使命。重油与液化石油气热值高。便于低温快速烧成方式。尤其是液化石油气，在新型建筑卫生陶瓷行业将成为最受青睐的能源种类。由于液化石油气热值高，燃气内杂质