陶瓷企业如何走出节能的误区

摘要 我国“十一·五”规划纲要明确提出了节能减排的要求，各级政府也先后出台了一些具体的控制措施，这些举措陶瓷企业无不首当其冲。针对国家日益严格的环保法律法规及各级政府对陶瓷行业具体节能减排的要求，陶瓷企业实施节能改造并保持一定的前瞻性变得非常必要和紧迫，有见于此，本文对现行的节能方法进行分析，并对陶瓷企业未来的节能方法进行了归纳。

关键词 陶瓷企业，节能

1前 言

我国“十一·五”规划纲要提出，“十一·五”期间，单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10%。这是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路。全国及广东省也在推行“双千”节能行动，自2006年底以来，广东省、佛山市及所属各职能部门先后出台了一些煤气发生炉的治理要求，这些举措陶瓷企业无不首当其冲。

陶瓷产业作为高投入、高能耗、高污染、低产出的“三高一低”传统产业，国家及各级政府不断出台新政策，在能源、环保、关税等方面逐渐在提高陶瓷行业的准入门槛和加大准入限制，受此大环境影响，各企业纷纷不惜重金加大节能改造力度，并取得了良好的经济效益。但是法律法规的不断推出表明，现在国家正在努力改变以往以牺牲环境换取经济效益的做法，企业在追求经济效益时必须首先关注社会效益，具体来说就是要真正做到节能减排才能持续发展。

2陶瓷企业节能的误区

面对原材料价格不断上涨和能源供应日渐紧张，陶瓷企业的生存面临更加严峻的考验，洗牌和重组不断深入，分化越来越明显。各企业各显神通，比以往任何时候都更重视开源节流，追求降低成本和提升产品质量已经成为每一个陶瓷企业管理者要同时抓的两个基本点。在此前提下，占制造成本比例最高的燃料成本的降低就成为各单位的当务之急。目前陶瓷企业普遍在寻找廉价替代燃料以提升企业的经济效益，常见的做法是选择以煤制气取代重、柴油或液化石油气。这种应用现在比较广泛，毕竟中国煤炭资源远比石油资源丰富，燃料的煤代油可以化解国内企业受国际石油市场变化制约的困扰，且在现行的市场价格下，单位产品的燃料成本可以降低30%～50%，所以尽管转换设备投入动辄几百万，规模稍大的需要上千万甚至几千万，陶瓷企业仍纷纷上马改造。同时还有一些企业在谋求使用廉价油品如渣油、焦油及其它废弃回收油等，这些油由于价格低廉也可以取得一些经济效益，况且也符合循环经济和减废的要求。如果仅仅是燃料的替代，无论是哪种都很难取得真正的节能减排效果，节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。以目前煤制气取代重油生产熔块取得的数据为例，1吨热值为42MJ/kg（约10000kCal/kg）的重油需要约2.5吨热值为25MJ/kg（约6000kCal/kg）的煤才能取代，热利用率明显偏低，而且污染物（如CO2、SO2等）排放无法降低，这显然不符合节能减排的要求，同样其它简单的燃料取代方式均存在类似的状况，只不过程度略有不同而已。也就是说，现在一些企业正在进行的所谓节能改造只能增效并不节能，甚至会更浪费能源，如果不能引起及早的足够重视，可能会导致企业在未来的发展中出现障碍。

随着内地招商引资力度的加大和各项资源得到开发利用，且原来的几大产区各项成本都在不断增加，资源优势也逐渐在淡化，各地的龙头企业纷纷进行转移，陶瓷企业由早年的区域集中逐渐发展为国内遍地开花。导致陶企迁移的另一个原因是原来的陶瓷产区环境污染企业密集，环境污染严重，尤其是SO2排放导致酸雨状况加剧，这些区域环境承受能力减弱，环保要求更加严格，如佛山市出于环保安全因素考虑，限制煤气发生炉的使用，导致部分在期限内无法完成整改的陶瓷企业无法正常生产，这种状况在其它陶瓷产区也有不同程度的存在。常言道“前车之鉴，后事之师”，相当一部分有实力的陶瓷企业在整改或迁移时会参照现在所遇到的问题，并根据社会发展对环保要求不断提升的趋势，把设备规划一次到位，“三废”控制尽量超前，但是还是有为数不少的企业不能很好地规划，原厂禁止使用的设备就搬到要求不高的地方继续使用，试想不久的将来同样的问题又会出现。

3树立正确的节能观念，选择正确的节能方法

从节能减排要求来看，真正意义上的节能应该是在同样产量的情况下通过提高能源利用率，如燃料的燃烧效率、提高热利用率、减少热损失、减少电力浪费及引入其它节能技术来减少能源的消耗。针对陶瓷行业的主要耗能设备为各种型式的窑炉（池窑、辊道窑、隧道窑、梭式窑等）和电器动力设备（球磨机、混合机、空气压缩机、传送设备等），可以从窑炉节能和节电控制两个方面来进行规划。

3.1 窑炉节能

陶瓷行业大量使用各种型式的工业窑炉，一般有池窑、辊道窑、隧道窑、梭式窑等，一般占全厂总能耗的60%以上。目前尚无系统的窑炉热利用状况测试结果，以熔块池窑为例，因其结构、功能均与玻璃熔池窑相似，可以参照玻璃窑的热平衡测试结果，在玻璃窑上熔化玻璃液的能耗占总能耗的1/3左右，从窑体散失的热量占总能耗的1/3，从烟囱冒出的烟气带走的能耗占总能耗的1/3左右，第一个1/3的能耗是必不可少的；第二、第三个1/3的能耗是浪费，所以抓住后两个1/3的节能就抓住了玻璃熔窑节能的关键，就会取得事半功倍的效果，这就是玻璃熔窑节能的方向。同样，其它型式的窑炉一样存在窑体散热和烟气带走热量的问题，围绕这两部分，可以从以下几个方面进行节能改造。

3.1.1 窑体密封保温

窑体散热是热量损失的主要部分，窑体保温是减少这部分热量流失的主要手段。通过窑体的强化保温一般都能取得较好的节能效果，同时降低了环境温度，改善了作业条件，减少了环境污染，稳定了窑炉的温度制度。一般窑体保温所花费的投资在一年之内就可以回收，其经济效益十分显著。国内外的保温经验表明，要想获得良好的保温效果，必须做到以下几点:

密封一方面可以防止窑体漏气和穿火而烧到保温材料，另一方面可减少窑体的热损失。实践证明，窑炉保温措施的成败关键在于密封，因密封不好，窑炉穿火将烧坏保温材料，造成保温材料的保温性能失效，特别在窑龄后期更为严重。需要注意的是，密封料的选择要与耐火砖材相匹配，使用厚度一般以30mm为宜。

3.1.2余热回收利用

对于另一个主要热量流失——烟气，可以采取一些热回收装置进行余热回收，常用的方式是利用蓄热室、换热器等装置进行热回收，用来加热助燃空气，提升燃烧效率，减少热量流失。现在规格较大、能耗较高的窑炉，如熔块窑均有设置热回收装置，主要以蓄热室为主，小规格的窑炉也会使用其它较简单的换热方式，但仍有大量的隧道窑、辊道窑、梭式窑等没有进行热回收，造成大量的能源浪费。形成这种状况的主要原因是投资回报周期太长，回报率偏低，进行节能技改需要比较多的投入，在现有的燃料价格较低且节能环保要求不是很严格的情况下，很多陶瓷企业宁愿选择不去进行节能改造。随着政策导向的加强，陶瓷企业有了明确的节能减排目标加上相关法律法规的到位，各种窑炉都应根据实际情况增加热回收装置，并对已有的热回收装置进行提升改造。

当然，在烟气温度不是很高的情况下，也可以考虑一些简单的热回收，如：热风干燥、加热生活或工业用水等。

3.1.3 改变助燃方式

采用热回收装置可以把废气带走的热量进行回收，减少热量流失，也可以采用改变普通空气助燃为富氧空气或全氧助燃的方法，目的是通过减少需要加热的助燃气体量和减少废气的排放量来减少热量流失。

在干燥空气中，按体积计算，含20.95%的O2，其余的79.05%是N2以及其它不参与燃烧与反应的物质，由于这些大量的不参与燃烧反应的气体的存在，增加了燃烧产物的数量，使废气带走的热量增多。如果采用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数，这样既提高火焰温度，又降低排烟热损失，从而节约能源。

采用富氧燃烧具有下列特点：燃烧速度加快，燃烧完全；空气过剩系数降低，在1.05～1.1之间选择，可获得较高的火焰温度；所需的助燃空气量减少，烟气排放量和热损失都得到降低，节约了燃油；火焰温度提高，火焰亮度增大，传热效果增强；窑炉下部火焰温度提高，熔化率增加，从而提高成品率，增加产量；窑顶温度降低，炉龄延长。

一般氧浓度每增加1%，烟气量约下降2～4.5%，从而提高燃烧效率。目前国内外普遍采用膜法富氧技术，氧气浓度可以达到30%左右。也可以使用更高更纯的氧气助燃，一般把采用纯度≥85%的氧气进行助燃的方式称为全氧燃烧，目前全氧燃烧受窑炉耐受能力、燃烧设施性能和氧气成本过高的限制，此技术在国内外均没有得到广泛应用。

3.2 节电控制

由于使用大量球磨机、混合机、空气压缩机、传送设备等电力设备，耗电惊人，加上电力供应日趋紧张、科技进步速度加快、节电技术不断更新，越发显示工厂节电形势的紧迫。当前我国在行业整顿、优化组合、企业竞存，优胜劣汰中，新兴成长的大中型企业技术装备和自动化程度已有相当水准，初具现代化规模，供电系统电力效能都有较大提高，但是许多老旧企业及规模较小、技术较弱的工厂的许多老旧设备还在运行，电力设备节电性能较差，节能降耗技术改造任务还很繁重。

节电的关键是减少无谓的电能损耗，可从以下几方面入手，首先是确保合理供电，减少线路损耗，其次是提高电器设备(包括负载装置)的效率，再次是提高电气系统的功率因数，进而消除无功电流。针对这几个方面，结合目前陶瓷企业的实际情况，进行以下简单讨论。

3.2.1配置合适的变压器

变压器是换能效能较高的设备，尽管如此，由于存在空载损耗、负载损耗和热损耗，且目前在用的不少为老旧产品，使用不尽合理，因而节电挖潜空间很大。据专家分析建议，如能以S9及以上系列产品更替旧产品，节电回收年限为2～3年，特别是SC11型卷铁芯变压器，D10型单相配电变压器，非晶合金配电变压器等，空载损耗下降非常可观，有望成为今后的发展方向。此外，合理的配电经济运行方式，更能发挥管理的能动作用，优化运营，避免浪费。

3.2.2 供电线路治理

线损是电力损耗的重要原因，低压线路尤甚。治理工作要重视日常供电管理，包括减少无效运行、常明灯、提高功率因数等，同时要着重改善电网结构。按照最新电网结构优化理论研究结果，与常规电网结构相比，选取变压器容量要加大，台数要增多，线路截面要加大，条数增多，并治理电网低功率因数和谐波，这样的话，电网的容载比显著增大，条数增多，负载调整功能增强，促使电网运行中供电设备过载减少，从而减少线路电压损耗，提高供电质量和安全可靠性。目前，我国部分农村供电正试行单、三相变压器混合线路供电，这种供电结构国外已广泛采用，其原则是，单相变压器直接到户，最大限度减少低压线路压降，因而西方国家配电线损一般在4%以下。借鉴这个经验，陶瓷企业也可因地制宜，灵活地采用类似方法，在新建或改造供电系统时应用，如在使用整流或隔离变压器时，可尽量采用高压变压器，对孤远大电流低压线路，可采取高压供电、就地降压的方式，许多料场供电、远程照明也可仿此操作。

3.2.3 电动机及其控制

电动机作为方便高效的动力机械，是电力能源最重要的应用，通常人们把直流电机、交流异步电机和交流同步电机作为传统电机的三大机种，陶瓷行业中，三相交流异步电动机和直流电机最为普遍。电动机及其控制技术发展很快，如直流电机调速系统，目前已采用模块化整流器件及数字式调速产品。随着微电脑和电力电子技术的发展，变频调速真正解决了交流电机的调速问题并得到了广泛的推广应用，永磁伺服电机、开关磁阻电机等新型机电一体化控制技术和设备涌现并迅速成熟，其中这些技术，很多都与节电有关，使电机的能效特性有了很大的提高。

目前变频控制技术不断进步，低压“交-直-交”通用变频器已广泛使用，尤其在水泵风机类负载得到普及，取得显著的节电效果，而大容量高压变频器的试制推广方始热行，国产高压变频产品已趋成熟，占有了市场一席之地。为了改进普通型变频器含5次以上谐波的非标准正弦缺陷，一方面，推出以三电平多电平为代表的各种完美正弦波方案，改进一般带滤波桥式整流器波形畸变的电路，一方面对需要场合采用“交-交”矢量变频控制。这种矩阵式电力变换器(MC)，是一种绿色环保型变频器新概念，波形好、效率功率因数高，可四象限运行，是一种极有发展前途的新技术。电动机自身的改进和换代，也得到快速发展，如现在推广的Y×2高效电机、变频器专用电机等，也算在其中。通过估算，采用新型节能电机所投入的资金，完全可由节电费用得到补偿。

3.2.4 电气设备的功率因数和谐波治理

设备的低功率因数和谐波，会造成设备自身和电网相当大的附加无功电流，增加电网输变电以至发电设备的负担，影响设备运行及寿命。目前，世界各国都在严格限制低功率因数电气产品，制定输入谐波的标准。对不同情况的功率因数校正(PFC)，应针对具体对象和特点，采取不同的方法和策略，通常又分为无源或有源校正。对于主要因感性负载产生的无功，基本方法是采取无源校正的一种，并联电容补偿，或同步调节。在电容无功补偿使用中，根据经验，应注意不宜采用功率因数控制型控制器，而应优先采用无功功率型、无功电流型控制器，以避免“切投震荡”。如要同时兼顾谐波治理，则可采取无源校正的另一方式，接入LC滤波器，如针对变频器产生的奇次谐波，专门设计了各型专用滤波器，或采用有源滤波器动态补偿。无源滤波的优点是简单、成本低、故障少，但体积重量较大，只适于静态和较单一谐波的补偿，且不易快速动态补偿，而有源功率因数校正(APFC)，可在网络和负载变化时，全面快速动态进行补偿，节电及保证电网质量，预计今后将会有越来越多的应用。

一个企业的节电措施，应全面衡量电网情况，测试分析，纠其根源，根椐情况有主次、分层次制定措施，首先从工艺技术、设备选用(包括电气)精选改进做起，电网整理、基础层无功谐波消除或补偿，多种方法相辅，最后才是综合补偿，以达到系统优化、电网改善、降低电耗的目的，不能简单把希望寄托于一两种好产品或单一措施上，而未能合理恰当地用至最佳。

3.2.5 照明

电力照明耗电较大，也是节电的重点。长期以来，企业一直在节能政策的指导下，加强管理、提高技术、采用节电产品，并运行于市场规律和环境之中。如目前配电盘柜的信号指示灯都已换成节能类型，各种照明节电新产品出现较多，高管压光效高的节能荧光管、稀土三基色节能荧光灯、电子式镇流器曾在节电方面起过一些好作用，但最近有一些技术回归，主要是新型感容式荧光灯镇流器的研制成功，据说节电效果较好，使用寿命延长，可给予关注；另外日本等国在半导体节电照明、太阳能发电蓄电等方面有不少研究进展，值得关注。

3.2.6绿色电力

“绿色电力”是指由风能、太阳能、地热能、生物质能等可再生能源生产的电力，企业可以根据实际情况以前瞻性的眼光去关注和利用。

4结 束 语

随着科技进步，节能的技术日新月异，关键是企业要充分重视，根据自身情况合理利用，这样才能在节能减排增效的短期内收到明显的效果。在能源管理方面，政府和能源管理部门制定和出台了一系列相关管理法规政策和鼓励措施，改进管理及借鉴国外优秀的管理模式，同时也出现了一些新理念，如电力需求侧管理(DSM)、合同能源管理(EMC)等，值得各陶瓷企业关注。节能减排方案的制定和实施，离不开企业的决策和技术管理，根本问题是提高整个行业对节能减排工作的认识和自觉性。我国是最大的发展中国家，尽管目前已取得了巨大的发展，然而与发达国家相比，技术和专业管理水平仍相对落后，我国的单位GDP能耗和其它统计能耗，与它们相比还相差较大，节能潜力很大。企业实施有效的节能减排措施，可以达到企业效益和社会效益双赢的效果。

目前全球气候变暖、能源供应紧张、酸雨等问题日益严重，各国对节能减排的要求更加严格，企业如何因应不断变化的外界环境及时调整各项规划策略，实现永续经营，同时遵章守法也是一个企业需要具备的最基本的素质。在节能减排方面，只有抛开权宜之计，走出得过且过的误区，制定具有前瞻性的方针政策才能立于不败之地。

参考文献

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2 徐利华，延吉生.热工基础与工业窑炉[M].2006

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