中國(guó)粉體網(wǎng)訊 新型陶瓷作為新材料的重要分支，已經(jīng)成為許多高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料，陶瓷人的貢獻(xiàn)與智慧關(guān)乎著我國(guó)整個(gè)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。2023年3月9日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦，萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)人民政府、江西萍鄉(xiāng)龍發(fā)實(shí)業(yè)股份有限公司、萍鄉(xiāng)市工業(yè)陶瓷行業(yè)商會(huì)協(xié)辦的“第五屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在江西萍鄉(xiāng)湘東區(qū)會(huì)議中心隆重開(kāi)幕！會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到眾多專(zhuān)家學(xué)者做客“對(duì)話”欄目，圍繞新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行訪談交流。本期我們邀請(qǐng)到的是華南理工大學(xué)曾令可教授。
華南理工大學(xué)曾令可教授
中國(guó)粉體網(wǎng)：曾教授，陶瓷行業(yè)碳排放來(lái)源是哪些？
曾令可教授：主要有三個(gè)方面。第一個(gè)來(lái)源于原料，陶瓷原料大多是黏土類(lèi)的，其成分含有碳酸鈣和碳酸鎂，在燒成時(shí)這兩種成分會(huì)分解出二氧化碳；第二個(gè)來(lái)源是燃料，包括天然氣、重油、柴油或者煤轉(zhuǎn)氣，這些燃料含有大量的碳，在陶瓷燒成時(shí)這些碳就會(huì)反應(yīng)生成二氧化碳；第三個(gè)來(lái)源是電，我們目前所用的電主要是由化石燃料如煤等轉(zhuǎn)化來(lái)的，在發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，目前行業(yè)碳來(lái)源主要有以上三個(gè)方面。
中國(guó)粉體網(wǎng)：如何核算陶瓷行業(yè)中的碳排放量？
曾令可教授：這可以根據(jù)上面我講的碳來(lái)源進(jìn)行計(jì)算，首先只要我們知道原料里碳酸鈣、碳酸鎂的含量，通過(guò)計(jì)算可以得出來(lái)源于原料的碳排放量；燃料方面，不同燃料含碳量不同，排放出來(lái)的二氧化碳也不同，但只要知道具體使用了哪些燃料及其使用量，就可以計(jì)算出通過(guò)燃料燃燒排放的二氧化碳量；用電方面，只要知道陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中用了多少電，根據(jù)電廠提供的煤電轉(zhuǎn)化率就可以計(jì)算出這方面的碳排放量。以上三方面的碳排放量加起來(lái)就是陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中總碳排放量。
中國(guó)粉體網(wǎng)：窯爐作為陶瓷節(jié)能減碳的重要環(huán)節(jié)，它的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)有哪些？
曾令可教授：涉及到窯爐方面的節(jié)能技術(shù)是比較多的，目前比較顯著的方法有以下幾個(gè)：
第一個(gè)是窯爐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。我們知道以往的窯爐又窄又短，寬度為七八十厘米，長(zhǎng)度為四五十米甚至更短，而現(xiàn)在的窯爐已經(jīng)發(fā)展到內(nèi)寬達(dá)四米、長(zhǎng)五百多米的水平，目前大家對(duì)這種高產(chǎn)量、低能耗、高效率的窯爐非常重視。還有雙層輥道窯等，而且在最近十多年來(lái)，節(jié)能成效非常明顯。
第二個(gè)是窯爐的寬體化。窯爐的構(gòu)造參數(shù)分為長(zhǎng)、寬、高、壁厚等，但我們要突出它的寬度。這方面我們用計(jì)算機(jī)做過(guò)模擬，證明窯爐的寬度對(duì)產(chǎn)量及能耗影響最大，在窯的寬體化優(yōu)化方面我也總結(jié)了很多有說(shuō)服力的經(jīng)驗(yàn)。隧道窯也是一樣，也可以通過(guò)寬體化改造設(shè)計(jì)，十三五建材行業(yè)規(guī)定衛(wèi)生陶瓷能耗在1100cal／kg瓷，通過(guò)優(yōu)化窯爐結(jié)構(gòu)等，現(xiàn)在能夠?qū)⒛芎膹?100cal／kg瓷降低到800多，甚至600多，減少了將近一半能耗，能耗減少了，碳排放自然就降低了。
第三個(gè)就是采用先進(jìn)的保溫材料。有些窯爐內(nèi)部溫度達(dá)到1300攝氏度，外表面溫度多達(dá)一二百攝氏度，甚至達(dá)到三四百攝氏度，這種情況下大概就有20%-30%的熱量散失了，所以現(xiàn)在我們推薦使用高效的保溫材料，例如二氧化硅氣凝膠（或者叫納米棉），這種新材料氣孔率能夠達(dá)到98%，所以它的導(dǎo)熱系數(shù)很小，1cm厚度的該材料可以等同于4cm厚度的普通耐火材料，如果使用這種新材料，窯壁減薄了，對(duì)于同等長(zhǎng)度的輥棒的窯爐內(nèi)寬就增加了，產(chǎn)量就會(huì)得以提高。所以說(shuō)，現(xiàn)在好的保溫材料能夠有效地減少散熱，同時(shí)還能提高生產(chǎn)能力。
第四個(gè)就是余熱回收利用。以前排出的煙氣溫度就有三四百度，有30%-40%的熱量都浪費(fèi)掉了，所以余熱的回收非常重要。現(xiàn)在可以用熱交換的方式，例如將不銹鋼管埋在煙囪里面，向不銹鋼管內(nèi)部通入空氣，在煙氣熱量作用下，空氣就會(huì)被加熱，被加熱的空氣再吹到窯里面實(shí)現(xiàn)再利用，這種熱空氣送入窯內(nèi)可使窯內(nèi)上下溫度非常的均勻。再比方說(shuō)，在產(chǎn)品燒結(jié)后需要冷卻，可以采取往窯里吹冷空氣的形式進(jìn)行降溫冷卻，這些吹進(jìn)去的冷空氣被加熱后溫度很高，于是可以將其回收到干燥窯進(jìn)行干燥坯體。此外，還可以將回收的熱風(fēng)用于噴槍中作為助燃風(fēng)并可對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行加熱，我們知道，助燃風(fēng)里的氮?dú)夂窟_(dá)到70%，冷氮?dú)庑顭徇^(guò)程會(huì)消耗大量熱量，通過(guò)熱風(fēng)加熱對(duì)降低能耗也有積極作用。
第五，先進(jìn)的燃燒技術(shù)方面，首先噴槍是非常關(guān)鍵的，它的燃燒效率高低對(duì)能耗影響很高。另外，還可以采用微波輔助加熱、紅外加熱等先進(jìn)燒成技術(shù)。
第六，自動(dòng)控制方面，早期流行人工操控或采用儀表控制燒成溫度，現(xiàn)在大多數(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工業(yè)自動(dòng)化控制及工藝數(shù)據(jù)的管理與優(yōu)化，還可以進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化云控制。可實(shí)現(xiàn)能源管理、績(jī)效分析、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、故障分析、設(shè)備監(jiān)控、系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行等全面功能，節(jié)能10%～30%，車(chē)間員工減少80％，產(chǎn)能提高10％。中國(guó)建材出版社委托我們?nèi)酥骶帉?xiě)了一本書(shū)，叫《建筑衛(wèi)生陶瓷智能控制研究及實(shí)踐》，我們列舉了一些先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的智能控制車(chē)間。在我看來(lái)，智能云控制大大減少了人工操作，更多的避免了工藝調(diào)控誤差，這也是很多行業(yè)所提倡的，也是陶瓷行業(yè)必然發(fā)展方向。
中國(guó)粉體網(wǎng)：雙碳政策下，陶瓷行業(yè)除了在陶瓷燒成過(guò)程中工藝技術(shù)、設(shè)備改造外，還有其他的節(jié)能減碳的方法嗎？
曾令可教授：工藝過(guò)程中，目前大多數(shù)陶瓷生產(chǎn)中會(huì)使用噴霧塔，需要將水煤漿料中大量的水分烘干揮發(fā)掉，這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)消耗很多能量，對(duì)此現(xiàn)在提出微煤干燥技術(shù)，省去煤粉制漿加水環(huán)節(jié)，將煤粉磨細(xì)之后直接噴進(jìn)去燃燒，減少這部分水的蒸發(fā)可以節(jié)省大量能量。還有一個(gè)干法制粉，就像制水泥一樣直接干磨、篩分等，這樣也可以避免濕法制粉漿料中大量的水分烘干時(shí)所消耗的能量。另外，以前的球磨都是間歇磨，現(xiàn)在采用連續(xù)磨，大大減少了停歇時(shí)間提高了效率、降低電耗。
中國(guó)粉體網(wǎng)：好的，我們的采訪就到這里，謝謝您。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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