四、建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的節(jié)能監(jiān)測(cè)

建筑衛(wèi)生陶瓷是指用于建筑飾面、建筑構(gòu)件和衛(wèi)生設(shè)施的陶瓷制品。按產(chǎn)品分類，建筑衛(wèi)生陶瓷可以分為衛(wèi)生陶瓷、陶瓷墻地磚、建筑琉璃制品、飾西瓦、淋浴間及物件配件。

我國是一個(gè)能源和資源相對(duì)貧乏的國家，陶瓷行業(yè)是一個(gè)高能耗行業(yè)，從原料的制備到制品的燒成等各工序燃料、電力等能源成本占整個(gè)陶瓷生產(chǎn)成本的23%～40%。

（一）主要生產(chǎn)工藝流程

1．模具開發(fā)制作

生產(chǎn)一種款式的產(chǎn)品首先要通過設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)開發(fā)之后制作生產(chǎn)模具由工人生產(chǎn)。其工藝流程為：產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)——模胎原料配制——模胎制作——生產(chǎn)模原料配制——生產(chǎn)模制作——生產(chǎn)模脫胎——生產(chǎn)模烘干——待注漿。

2．泥漿配制輸送

泥漿是陶瓷的主要原材料，泥漿好壞很關(guān)鍵，泥漿好壞直接影響到陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，對(duì)泥漿的配制要求很嚴(yán)格。其工藝流程為：泥漿配比攪拌加工——成漿初級(jí)過篩除雜——成漿攪拌雙缸泵抽漿——成漿二級(jí)過篩除雜——成漿除鐵——管道輸送待注漿。

3．產(chǎn)品坯體制作

有了生產(chǎn)模具和配制好的泥漿之后，就可以投入產(chǎn)品坯體的制作。其制作流程為：模具注漿成型退漿——開模——粘接——修坯——濕坯打水——坯體自然烘干——坯體強(qiáng)力烘干——坯體——級(jí)驗(yàn)收——坯體修整——坯體除塵——坯體上水——坯體二級(jí)精修——等待噴釉。

4．釉料加工配制

釉料的好壞直接影響到產(chǎn)品的外表形象，如光亮度、平整度等。因此，釉料配制要求很高，技術(shù)含量高。其配制流程為：原料球磨機(jī)粉碎——存釉（液體）——成釉去鐵除雜——成釉二級(jí)過篩除鐵——成釉儲(chǔ)存待用。

5．施釉及釉坯燒成工藝

有了制作好的成型坯體和配制好的釉料之后，就可以進(jìn)入施釉階段，坯體施釉后通過修整后就能裝進(jìn)窯爐進(jìn)行燒制。其工藝流程為：主坯體施釉——粘貼商標(biāo)——釉坯修整——釉坯除塵——釉坯裝窯——燒成控制——窯溫控制——待成品出窯。

6．產(chǎn)成品質(zhì)量判定及包裝

通過燒制后的釉坯就變成了最終的產(chǎn)品，也就是陶瓷，但由于整個(gè)制作工藝流程的復(fù)雜性，方方面面都有可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，燒成后出窯的產(chǎn)品要經(jīng)過嚴(yán)格的檢查后，合格的產(chǎn)品才能包裝。其工藝流程為：產(chǎn)成品出窯——產(chǎn)成品外觀檢驗(yàn)——產(chǎn)品安裝功能檢測(cè)——便器沖水功能測(cè)試——成品包裝——進(jìn)倉——銷售。

（二）陶瓷工業(yè)的節(jié)能技術(shù)措施

雖然我國陶瓷產(chǎn)量在世界上遙遙領(lǐng)先，但總體上存在產(chǎn)品檔次低、能耗高、資源消耗大、綜合利用率低、生產(chǎn)效率低等問題。陶瓷工業(yè)所消耗的能源，大部分用于燒成和干燥工序，兩者的能耗約占80%以上。據(jù)報(bào)道，陶瓷工業(yè)的能耗中約有61%用于燒成工序，干燥工序能耗約占20%。目前我國陶瓷工業(yè)的能源利用率與國外相比，差距較大，發(fā)達(dá)國家的能源利用率一般高達(dá)50%以上，美國達(dá)57%，而我國僅達(dá)到28%～30%。由表4-6可知，我國與國外能耗之間存在的差距。日用陶瓷每年消耗不少于348.23萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中原煤205.93萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占總能耗的59.14%；重渣油73.57萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占總能耗的21.13%;煤氣、天然氣2.31×107m3，占總能耗的0.88%；電力1.151×109kWh，占總能耗的13.35%;其他能源消耗19.16萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占總能耗的5.50%。

1．陶瓷原料制備過程中的節(jié)能措施

有資料顯示，原料制備部分的能耗在整個(gè)陶瓷生產(chǎn)過程中占很大的比例，其中燃料耗量占49%，裝機(jī)容量占72%，因此也是節(jié)能潛力較大的部分之一。

（1）干碾和造粒干法制粉。現(xiàn)在陶瓷磚壓型粉料的制備通常通過濕球磨機(jī)——噴霧干燥來實(shí)現(xiàn)。如果用干法制粉，即原料干燥——配料——千法粉碎——增濕（到濕度10%）——造粒——干燥（到6%）。與濕法相比，需要蒸發(fā)水量大大減少，其耗能約0.71MJ/kg，與濕法耗能1.8MJ/kg相比節(jié)能60%以上。

(2)球磨機(jī)制漿。球磨機(jī)制漿的電耗占陶瓷廠全部電耗的60%。通過采用合理的球料比，選用高效減水劑、助磨劑和氧化鋁球，氧化鋁襯可提高球磨機(jī)效率、縮短球磨機(jī)周期。選用大噸位的球磨機(jī)可減少電耗10%～30%。提高噴霧干燥塔泥漿的濃度，可顯著降低噴霧干燥熱耗，如將噴霧干燥泥漿的濃度從60%提高到65%，可節(jié)省單位熱耗21%，如濃度從60%提高到68%，則可節(jié)省能耗的33%，這可以通過加入高效的減水劑來實(shí)現(xiàn)。

(3)連續(xù)式球磨機(jī)。國內(nèi)制備泥漿均采用間歇式球磨機(jī)，而國外發(fā)展出連續(xù)式球磨機(jī)，球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)給排料完全自動(dòng)化，不需要停機(jī)，易制濃漿．使后面的噴霧干燥過程節(jié)約能量，能節(jié)省能耗10%～35%。

(4)變頻球磨機(jī)等。國內(nèi)的球磨機(jī)都是恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的，國外部分球磨機(jī)采用變頻器改變電流頻率來調(diào)速，有可能縮短球磨周期15%～250/，從而減少電耗。

(5)大型噴霧干燥塔。大型噴霧干燥塔的單位電耗省，我國最大的噴霧塔型號(hào)為7000型，可向10000型或更大型號(hào)發(fā)展，國外最大為20000型。

(6)漿池間歇式攪拌。漿池電動(dòng)機(jī)上裝有時(shí)間繼電器，攪拌20～30min，停30～40min，泥漿不會(huì)沉淀，可節(jié)電50%以上。

2．成形過程中的節(jié)能

（1）壓釉一體。在此過程中瓷磚的施釉和它們的成形同時(shí)進(jìn)行，采用干釉粉的優(yōu)點(diǎn)是取消傳統(tǒng)的施釉線，增加釉的稠度，提高釉的抗磨損性。

(2)大噸位壓機(jī)。大噸位壓機(jī)壓力高，壓制的磚坯質(zhì)量好，合格率高。在同等產(chǎn)量的條件下，耗電少，節(jié)能效果明顯。國內(nèi)各噸級(jí)的壓機(jī)均有生產(chǎn)。國內(nèi)陶瓷磚生產(chǎn)采用大噸位壓機(jī)，可有明顯的節(jié)電效果。大噸位壓機(jī)已有專門節(jié)能型的設(shè)計(jì)，可節(jié)電27%，國內(nèi)的壓機(jī)制造廠也應(yīng)致力于節(jié)能型壓機(jī)的開發(fā)。

(3)壓力注漿。衛(wèi)生瓷高中壓注漿可免除模具干燥和加熱工作環(huán)境所需的熱，并節(jié)省坯體干燥熱，有一定的節(jié)能效果，節(jié)省綜合熱耗損的10%以上。

(4)真空注漿。這是衛(wèi)生陶瓷工業(yè)出現(xiàn)的另一種方法。模型內(nèi)鋪設(shè)排水管網(wǎng)，取代傳統(tǒng)的石膏模，注漿后排水管內(nèi)抽真空，泥漿內(nèi)水分被抽出，順模型的毛細(xì)管匯人排水管網(wǎng)，加速坯體的形成。脫坯后模具無需干燥，一天內(nèi)能重復(fù)使用多次。由于免除模具干燥而凈節(jié)省的能量大約是1MJ/kg。

(5)塑性擠壓成形生產(chǎn)墻地磚。墻地磚塑性擠壓成形通常采用含水率為15%～18%的陶瓷泥料，擠壓成形后得到含水率約為14%的墻地磚坯體，最后干燥至1%～1.5%的入窯水分，比采用含水率為32%～40%的泥漿噴霧干燥，制得含水率5%～7%的陶瓷粉料，經(jīng)壓制成形為墻地磚再干燥至1%～1.5%的入窯水分，所耗能量大大地減少。此成形生產(chǎn)技術(shù)還有投資小、無粉塵污染、產(chǎn)品更換快等優(yōu)點(diǎn)。

 (6)擠壓成形節(jié)能。國外的設(shè)備制造商提出了關(guān)于擠壓的先進(jìn)機(jī)械，它能準(zhǔn)確地提供在某一時(shí)刻的壓力，優(yōu)化擠壓周期，節(jié)約55%～65%的能耗。這是通過較復(fù)雜的控制系統(tǒng)（可變的壓力泵、壓力加速器等）來實(shí)現(xiàn)的。

3．干燥過程的節(jié)能

成形后坯體包含的水分通過干燥被排除。顯然坯體含水量越低，干燥所需的能量也越少。注漿成形的坯體（如衛(wèi)生陶瓷）水分約20%，擠壓成形坯體（如劈離磚）水分約15%，半干壓成形坯體（墻地磚）水分約5%。因此，干燥消耗的能量占全部能量消耗的比例，衛(wèi)生陶瓷可高40%，擠出磚約30%，半干壓墻地磚約10%。常規(guī)的干燥器用熱空氣干燥，最少時(shí)間為30～40min。現(xiàn)在陶瓷磚快速干燥取代緩慢的常規(guī)干燥器，非常規(guī)干燥器最少用3～4min。它一般用電磁波（微波）作為唯一的能源或是微波與熱空氣結(jié)合。未來的趨勢(shì)是采用快速和超快干燥器，減少干燥時(shí)間，同時(shí)盡可能地避免中間的儲(chǔ)存及輸送。同時(shí)，為了獲得快速干燥，有必要在更復(fù)雜的程度上控制空氣流動(dòng)和溫度。在干燥器中采用的節(jié)能技術(shù)有：

(1)優(yōu)化干燥空氣的循環(huán)。優(yōu)化熱空氣的流動(dòng)，采用更復(fù)雜的通風(fēng)技術(shù)和體系控制基本參數(shù)，如相對(duì)濕度、濕度、空氣流動(dòng)度、干燥器內(nèi)壓力等。

(2)廢熱利用。利用窯爐冷卻帶回收的干凈熱空氣作干燥介質(zhì)，有可能提供干燥器100%的熱能。

(3)臥式快速輥道干燥器。臥式快速輥道干燥器與立式快速干燥器相比能更好地控制產(chǎn)品的干燥曲線。采用快速干燥器，干燥時(shí)間可縮短10min，產(chǎn)品含水量為0.4%～0.6%。單層臥式快速輥道干燥器比立式快速干燥器節(jié)能0.21MJ/kg，節(jié)能率為20%～40%，現(xiàn)已取代立式干燥器。近年來發(fā)展起來的多層臥式快速輥道干燥器能有效縮短干燥器的長度，便于其他工藝配置。

(4)少空氣干燥與控制除濕。在傳統(tǒng)的干燥器中，氣流使坯體中水分蒸發(fā)，大量熱的水蒸氣被排放到大氣中，造成很大的浪費(fèi)。少空氣干燥器就利用這種排出氣流的能量作為干燥器的非直接加熱，用此氣流作為熱交換媒介，從而減少干燥時(shí)間和能量消耗，這種用于干燥的超熱流的熱量是空氣（作干燥介質(zhì)）的兩倍，而且有更高的熱傳導(dǎo)性。此外，干燥器控制除濕，除了排出潮濕的空氣外，還能更有效地利用資源。基于此兩項(xiàng)改進(jìn)的少空氣干燥器可以減少干燥時(shí)間到原來的1/3，節(jié)省20%～50%的熱能。

(5)超熱氣流。提高干燥氣流溫度，在干燥器隧道內(nèi)引進(jìn)一橫向的、局部、間歌性的干燥熱氣流，而不是在長度上持續(xù)的氣流，使得濕氣有足夠的時(shí)間從坯體中心轉(zhuǎn)移到表層，這一方法可使普通輥道干燥器中40min的干燥周期減少到超熱氣流干燥的10min。

(6)微波干燥。微波干燥時(shí)熱能從濕坯體內(nèi)部產(chǎn)生，使得濕氣能在坯體中更自由地移動(dòng)。這種由內(nèi)而外的加熱方式使得坯體被加熱而干燥通道仍是冷的，被用來加熱通道的熱量節(jié)省了。同時(shí)這使坯體與環(huán)境間有更合適的溫差，因此干燥過程加速。水是極性分子，比坯體更快地被加熱，然后被排出。微波干燥使干燥時(shí)間顯著地縮短（從7min到30min不等），而且能更有效地利用能量。

(7)紅外線干燥。紅外源（燃?xì)饧訜岬姆派涔埽┓派涞募t外線加熱物體很薄的一個(gè)表層，通過從外到內(nèi)的熱源傳導(dǎo)加速能源利用。僅用于形狀簡(jiǎn)單的半干壓磚坯，用于衛(wèi)生陶瓷之類不規(guī)則形狀的坯體，易造成坯體開裂。