近日，國家五部門聯合釋出《高耗能行業重點領域能效標杆水平和基準水平（2021年版）》的通知》。

針對建築陶瓷製品製造（3071），通知規定：吸水率≤0.5%的陶瓷磚單位產品綜合能耗標杆水平為4千克標準煤/平方米，基準水平為7千克標準煤/平方米；0.5%＜吸水率≤10%的陶瓷磚單位產品綜合能耗標杆水平為3.7千克標準煤/平方米，基準水平為4.6千克標準煤/平方米；吸水率>10%的陶瓷磚單位產品綜合能耗標杆水平為3.5千克標準煤/平方米，基準水平為4.5千克標準煤/平方米。

在“依據能效標杆水平和基準水平，限期分批實施改造升級和淘汰”的大政策背景下，建陶行業該如何降低綜合能耗指標？作為節能減排的關鍵要素之一-窯爐，還有哪些技術環節有進一步改造升級的潛力？推動窯爐向低碳化方向邁進的先進技術核心點有哪些？

本期欄目陶視覺團隊特別邀請到華南理工大學教授曾令可、佛山市佳韻窯業技術有限公司總經理程昭華兩位嘉賓，並由廣東佛山市陶瓷研究所控股集團股份有限公司金剛科技研究院執行院長喬富東擔任主持，共同暢談窯爐先進技術。

▲中國矽酸鹽學會陶瓷分會副理事長、窯爐熱工專業委員會主任、華南理工大學教授曾令可

曾教授是華南理工大學博士生導師、教授，1993年就已獲得國務院政府特殊津貼，並著有窯爐相關專業書籍多本，同時還是中國矽酸鹽學會陶瓷分會副理事長、窯爐熱工專業委員會主任、國務院發改委能耗標準委員會成員之一。

針對國家最新公佈的建陶製品製造不同吸水率能耗指標，曾教授解讀道，以前建陶製品吸水率≤0.5%的綜合能耗指標為4千克標準煤/平方米屬於先進值，現在達不到這個指標，連進這個行業都難。此外，0.5%＜吸水率≤10%的綜合能耗指標為3.7千克標準煤/平方米，吸水率>10%的綜合能耗為3.5千克標準煤/平方米。為什麼會按吸水率來制定綜合能耗指標？因為吸水率越高，陶瓷磚燒成溫度越低，燒成的緻密度也越低；而吸水率越低，燒成溫度會越高，燒成的緻密度也會比較強。在當前“雙碳”政策背景下，這三個吸水率引數對陶瓷行業來講非常關鍵，陶瓷行業要想長期維持下去，必須要動員一切力量，從各個方面加強節能幅度，真正執行該引數標準，否則一旦違反這個節能指標的話，就會走上被淘汰的道路。

◆如何加強節能幅度？窯爐改造是關鍵。

佛山佳窯總經理程昭華，作為窯爐改造方面的專業人士，曾幫助很多陶瓷企業進行窯爐改造，積累了大量的節能經驗和技術。那麼，在實踐中具體可以採取哪些有效措施減少碳排放和能耗強度？

▲佛山市佳韻窯業技術有限公司總經理程昭華

對此，程總認為，國產窯爐經過不斷創新最佳化，憑藉著更適合中國生產需求的特性和更能降低成本的優勢，目前已基本取代了進口窯爐。雖然國產窯爐各方面效能比以前更好，但是窯爐畢竟屬於固定裝置，不可能今年做一個明年又做一個，所以現下仍會存在一部分早期粗放發展時代的窯爐。早期窯爐如何適應現階段的產品需求？如果依舊維持以前窯爐設計時的那種技術狀態，有可能生產上就實現不了最大化地產能放大和優等率提升以及廢品率降低。根據現階段的產品特性和工藝操作要求，窯爐的所有技改或者裝置技能提升，都需要在滿足了生產工藝要求之後再來說節能降耗，如此它的產質量提升才有意義。如果犧牲了本，後面就會出問題。所以佳窯在進行技改的時候，更多的是首先滿足陶瓷廠生產工藝要求，讓廠方產值最大化，然後再繼續它的成本最小化。

將窯爐節能理論和實踐相結合，是曾教授一直以來的研究方向，他認為節能關鍵有三點：1.窯體寬體化。以順成和白兔的成功案例為例，順成某個車間四條2.4米窯爐改建成兩條3米多窯爐後，一條線的總產量不僅能超過原來兩條線的總產量，而且還節能5000多噸標煤/年，兩條線加起來比原來四條線時節能11000多噸標煤/年；白兔則是原本計劃在攸縣投資10個億，新建八條生產線，最後在曾教授的建議下，改為新建四條寬體窯，投產後總產量不僅超過原來設計的八條線，而且還節能2萬多噸標煤/年，減少二氧化碳排放21600噸。2.雙層窯爐。以新明珠的雙層輥道窯為例，佔地面積小，節能可達15%以上，每年可減碳5千多噸。3.窯爐結構的最佳化。煤改氣後，如果窯爐本身的結構不相應改一下，一方面很難達到很好的節能效果，另一方面，窯爐的保溫效能也難以得到提升。保溫材料目前效果比較好且被不少企業採用的是奈米棉，此外，中鵬的“高鐵時代”窯爐打破了人們對陶瓷窯爐的刻板印象，賦予了窯爐一個全新的面貌，非常值得肯定。

▲廣東佛山市陶瓷研究所控股集團股份有限公司金剛科技研究院執行院長喬富東

◆十大先進窯爐節能技術總盤點

說到窯爐的節能改造和最佳化，程總及其團隊在這方面可以說非常具有實力，那麼，如何在進行窯爐改造時最大程度地釋放節能空間？

對此，程總總結了十大先進窯爐節能技術：1.節能降耗整體解決方案。包括對噴槍和顏色的最佳化，讓燃氣值最大化利用。2.窯體散熱。按照能量守恆定律，把熱水池堵住，可能能耗就小了。3.窯爐的散熱。陶瓷產品大概有42%左右的能耗是燒成產品之後在冷卻過程中帶走的，如果能將這42%的能耗進行熱回收，節能效益會很明顯。4.窯爐排煙系統。大多數排煙系統產生的熱能沒有經過餘熱利用直接送去脫硫塔，白白浪費掉了。如果將排煙風機關小一點，能耗自然就會下降。但是往往因為裝置沒有最佳化，排煙風機關小之後，會對產品的品質，比如色差、燒結度以及釉面效果產生影響。所以想透過排煙系統降耗，就必須得先對裝置進行最佳化。5.擋火板往下的窯裡的氣流控制。6.從窯爐到乾燥窯整個生產鏈過程中的餘熱利用。7.對乾燥窯的排煙率、排溼、散熱的利用。8.窯爐助燃風的加熱。由於助燃風進入窯裡面助燃，溫度從幾十度升到1200度的過程中，實際上是一個吸熱的過程，會消費很多熱能，如果在這方面做一些餘熱利用節能效果也會很好。9.燃耗。10.電耗。如果把電耗省下來，對企業也是很重要的一個節能環節。

佛山佳窯從成立至今做過許多成功技改案例，經其節能改造後的窯爐降耗率可達到百分之二十甚至將近百分之三十。例如，清遠某集團公司有一條內觀2.7米，生產1米×1米陶瓷磚的進口窯爐，能耗一直比較高，有時甚至高達3.0/㎡，經過佳窯技改後直接降到2.07/㎡。

目前窯爐技改還有沒有降耗空間？程總認為，隨著生產技術不斷總結和新材料，比如奈米板、燃氣催化以及具有隔熱效能的降耗材料地出現，其實仍然有節能降耗的空間。

◆三大替代，助力低碳生產

說到節能降耗低碳生產，首先我們需要知道陶瓷磚生產中“碳”是怎麼產生的？又該從何處著眼去解決？

曾教授總結了三個方面：1.燃料。燃料燃燒產生二氧化碳排放，這是陶瓷行業最大的一個碳排放量。那麼燃料該怎麼減碳？慢慢取代。首先改燒天然氣，目前陶瓷行業基本實現了“煤改氣”，用天然氣取代水煤氣，相同單位的量，排放的二氧化碳可減少50%左右，因為天然氣含碳量只有百分之十五點幾，而水煤氣的含碳量則高達百分之27點幾。此外，天然氣的碳氧化率燃燒完成程度比水煤氣也要好。其次，電觧水制氫加甲醇，只要有水便可制氫。雖然加甲醇后里面依然有碳，但是它的含碳量卻是大大減少了。再次，電窯。8、90年代，用電窯燒陶瓷曾盛行一時，後來由於成本問題慢慢被淘汰了。現在從國家的減碳政策層面去鼓勵，改用水電、風電、光伏、核電等無需消耗又價格便宜的清潔能源，既能減碳又能降低生產成本。當然從窯爐結構來講，燒電還需要解決窯爐結構及溫度均勻性等方面的問題。

2.電。生產用電也會產生碳排放，而水電、風電、核電、光伏發電則可以大大減碳，目前已有100多家陶瓷企業透過光伏發電實現碳減排。其中簡一的“光伏一體化”，一年發電6000萬度，節標煤兩萬噸/年，減排二氧化碳54000噸，堪稱“減碳標兵”。

3.原料。原料因為含有碳酸鈣，碳酸鎂，在燃燒過程中會釋放二氧化碳，這種稱為工藝過程的碳。工藝過程的碳怎麼解決？可以儘量利用陶瓷廢料、摻陶瓷廢料或其他原料等方法來取代原料。

◆節能效果好不好，噴槍很重要

窯爐節能效果好不好，除了燃料，燒成裝置也至關重要。曾教授認為，熱工窯爐核心的一個部件，就是噴槍。

曾教授總結了目前陶瓷行業三大類噴槍的特點，1.預混，或者稱為預混燃燒，它的原理是首先在噴槍裡面將燃氣跟空氣混合均勻，這樣能夠保證燃氣充分燃燒，使得煙氣裡面沒有未燃燒完全的碳或者一氧化碳存在。預混式噴槍節能效果比較好的代表企業有欣星熱能科技有限公司，其噴槍在新潤成、能強、強輝等企業的實際使用中都能夠達到能耗下降10%、產量提高10％左右的節能效果。

2.二次預混，預混雖然燃燒好，但是如果窯爐寬度增大了，火焰就會顯得比較短，要想火焰長怎麼辦？曾教授與蒙娜麗莎合作，在預混的基礎上再在中間搞多一個風，無形中把火焰拉長，這樣既可以解決寬窯的溫度均勻性問題，又可以調節空氣過剩係數。二次預混的節能效果可以達到百分之九點多，並且列入了國家節能推薦專案清單。

3.蓄熱式或叫熱交換式。蓄熱式噴槍控制原理是，槍的中間是燃氣跟空氣，周邊是熱氣，透過熱交換把中間的燃料跟空氣加熱後，將熱空氣抽出來進行處理，經過處理後將當中的熱風再用到窯裡，或者送到其它噴槍裡面作為熱助燃風。如此一來，熱效率大概可以提高到百分之十幾二十。目前，德力泰和摩德娜也有類似這種噴槍，即利用“洪吸”現象，當高速燃氣一吹產生負壓空間的時候，將熱氣體抽出來形成對流並進行熱交換，加熱燃氣及預熱助燃風。

最後，喬院長進行了總結，在曾教授和程總的一番分析暢談下，我們明晰了窯爐節能減排先進技術的核心要素，也明確了陶瓷行業節能減排的空間還是巨大的。積極響應國家低碳政策，陶瓷行業一直在行動，我們共同努力。

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