陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展正面臨自然生態(tài)環(huán)境的嚴峻挑戰(zhàn)，能源短缺又給陶瓷行業(yè)的發(fā)展提出了越來越嚴格的要求。節(jié)能降耗和減少陶瓷窯爐污染是陶瓷生產(chǎn)的大勢所趨，也是陶瓷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。在今年“第三屆國際陶瓷工業(yè)發(fā)展論壇”上，華南理工大學博士導師曾令可教授為中國陶瓷窯爐的新技術(shù)與新工藝發(fā)展指明了方向。本文是其發(fā)言的綱要，希望對業(yè)內(nèi)人士有所啟迪。
一 窯爐結(jié)
1.間歇式窯爐
能耗大，產(chǎn)量較低，排煙溫度在６００℃～８６０℃ �！ ∮绊懰笫礁G內(nèi)溫度場均勻性的關(guān)鍵因素：
①采用新型燒嘴，如：等溫燒嘴，脈沖燒嘴，高速燒嘴。
�、谡{(diào)整燒嘴的布設，
�、鄹纳拼a坯的放置，
④合理布設煙道，
�、輰τ谒笫礁G，余熱利用，
�、捱x擇適當?shù)臏囟葯z測點和控制方法。
2.連續(xù)式窯爐
�、偎淼栏G
溫差大，特別是預熱帶； 窯墻、窯車蓄熱量大，能耗高２４００－１２０００×４．１８ｋＪ／ｋｇ產(chǎn)品；采用一些新技術(shù)能耗可降至１１００－５２００×４．１８ｋＪ／ｋｇ。采用新技術(shù)：無匣裸燒，輕質(zhì)保溫，輕質(zhì)窯車。存在關(guān)鍵問題：還原燒成氣氛的檢測與控制 �、谳伒栏G
能耗較低：最低可達２００－３００×４．１８ｋＪ／ｋｇ產(chǎn)品；
產(chǎn)量大：窯長２２０ｍ以上，墻地磚產(chǎn)量１００００ｍ２／ｄ以上；
合理控制霧化風壓和助燃風量
合理調(diào)節(jié)排煙風機，抽熱風機的抽出量
合理設置擋火墻，擋火板
延長燒嘴或延長火焰的長度″引火歸心″
在結(jié)構(gòu)上，將全窯平頂或全窯筑拱的結(jié)構(gòu)改造為燒成帶筑拱的結(jié)構(gòu)，可有效的減少斷面溫差。
二 保溫技術(shù)
重質(zhì)耐火磚； 質(zhì)量、熱容、導熱系數(shù)大蓄熱、導熱量大，窯墻外表面溫度高達３００℃～４００℃ 。
輕質(zhì)保溫磚；
莫來石輕質(zhì)磚； 高鋁輕質(zhì)磚； 輕質(zhì)陶瓷纖維；
質(zhì)量輕，導熱系數(shù)小，重量只有輕質(zhì)材料的１ ／６，容重為傳統(tǒng)耐火磚的１／２５，蓄熱量僅為磚砌式爐襯的１／３０～１／１０窯外壁溫度降到３０℃～６０℃ 。采用輕質(zhì)陶瓷纖維，降低產(chǎn)品與窯具的質(zhì)量比。
纖維節(jié)能，總能耗的２０．６％下降到９．０２％，節(jié)能達到１６．６７％。
纖維粉化，
粉化研究，
抗粉化，
窯墻結(jié)構(gòu)越合理，節(jié)能效果越好。
三 燒成技術(shù) 采用新型燒嘴：等溫燒嘴，脈沖燒嘴，高速燒嘴。 調(diào)整燒嘴的布設�！ ∷� 涂層技術(shù)
涂層技術(shù)范圍很廣，其中紅外輻射涂層和多功能涂層在窯爐中的應用值得關(guān)注。
紅外涂層加熱工藝簡單、成本較低、紅外發(fā)射率高具有顯著的節(jié)能效果。
保護窯墻不受到粉化： 窯內(nèi)落臟，纖維粉化
增加紅外輻射傳熱和熱能利用率：在高溫階段，將其涂在窯壁耐火材料上，材料的輻射率由０．７升為０．９６，每平方米每小時可節(jié)能３３０８７×４．１８ｋＪ，而在低溫階段涂上ＨＲＣ后，窯壁輻射率從０．７升為０．９７，每平方米每小時可節(jié)能４５４７ｋｃａｌ。
避免二次落臟。
五 有害氣體生成機理
陶瓷窯爐煙氣中有害成份：ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２、ＲＯｘ粉塵 �。危仙蓹C理：
①熱力型ＮＯｘ： 空氣中的氮氣被氧化，主要受到煙氣溫度和氧濃度的影響，煙氣溫度達１５０００℃以上時，ＮＯｘ呈指數(shù)增加。 �、谌剂闲停危希喝剂现械模伪谎趸�，與燃料中含Ｎ量有關(guān)�！ 、劭焖傩停危希汉枯^少，一般在５％以下，主要在富燃料的火焰斷面�！ 。樱希纳�
①坯體原料中硫酸鹽的分解，如：黃鐵礦，硫酸鹽的氧化。
�、谌剂现辛虻难趸�，如：有機硫，黃鐵礦，硫酸鹽等的氧化。
六 抑制技術(shù) 還原法：選擇性催化還原ＳＣＲ，加入還原劑如ＮＨ３在催化劑作用下還原ＮＯｘ ，還原率９０％以上；選擇性非催化還原ＳＮＣＲ，加入還原劑如ＮＨ３在高溫作用下還原ＮＯｘ，還原率３０％－７０％。易造成二次污染、催化劑失活、腐蝕設備�！ 〉入x子技術(shù)：等離子體過程煙氣ＮＯｘ治理技術(shù)的核心是通過一定的方式在煙氣中產(chǎn)生等離子體，ＮＯｘ等污染性氣體在等離子體區(qū)被分解或氧化。設備造價貴，還處于實驗階段。
微生物法：適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下，利用ＮＯｘ做為氮源，將ＮＯｘ氧化成最基本的無害的Ｎ２，而脫氮菌本身獲得生長繁殖，脫除效率達到９９％。厭氧環(huán)境難保證。
電化學法：利用電子作為中間產(chǎn)物氧化或還原ＮＯｘ，脫除率９０％以上。處理工藝溫度較低，電解液不易運輸。
氯酸氧化法：利用氯酸的強氧化特性處理，脫除ＮＯｘ和ＳＯｘ率９５％以上。
微波技術(shù)：
�、� 高溫熱解炭（或活性炭）既是一種性能優(yōu)良的射頻能吸收劑，又是一種性能良好的還原劑。當將活性炭置于射頻能量場中時，氣相中的ＳＯ２、ＮＯｘ與射頻能量場中的焦炭接觸時，炭能迅速地奪取這些氧化物中的氧，其奪取氧的速度要比沒有射頻能量場存在時快得多。
② 工藝簡單、處理效率高、無二次污染 、投資小，裝置簡單、能耗低 。
多功能涂層脫除ＮＯｘ：
�、� 在紫外光和太陽光對多功能復合涂膜的照射下，ＮＯｘ光催化降解率可達５５％左右。
�、谠趧傞_始反應時，ＮＯｘ的降解率很快就達到了５０％以上，６ｈ后變化不大，達到了飽和值８０％左右。
③當ＮＯｘ流速為０．１Ｌ／ｍｉｎ，反應物接觸時間為７６．３ｓ時的ＮＯｘ降解率最高，達到４０．２％以上。
�、軐⑼坑泄獯呋苛系牟ＡО宸胖糜谑彝�，每隔１０天用水沖洗１次，每個月測試１次對ＮＯｘ降解效果，結(jié)果表明，在室外放置６個月后，該涂料對ＮＯｘ的氧化降解作用降低很少，大約只降低２％３％，涂層外觀無變化�！ � 七 微波輔助燒成技術(shù)
微波燒成與常規(guī)燒成的區(qū)別。
微波輔助氣體燒成技術(shù)（ ＭＡＧＦ ）是一種較實用、合理的環(huán)保型潔凈燒成技術(shù)。
采用微波燒成技術(shù)完全可以避免產(chǎn)生ＣＯ、ＣＯ２、ＳＯ２及ＮＯｘ等廢氣熱效率可以提高４０％～５０％ 在國內(nèi)，微波燒成技術(shù)在高性能陶瓷及電瓷燒成中有所嘗試，但在日用陶瓷、建筑陶瓷上仍是空白�！ ≡趪�，這類ＭＡＧＦ技術(shù)已成功地在各種耐火材料、日用陶瓷及衛(wèi)生陶瓷燒成中得到應用并已從實驗室階段走向了小規(guī)模生產(chǎn) 。 據(jù)國外資料報道采用 ＭＡＧＦ 技術(shù)燒成可增產(chǎn)４倍，節(jié)能 ７０％以上，能源成本下降 ４０％，有害物質(zhì)的揮發(fā)量大量減少，產(chǎn)品的機械性能亦有所改善。
八 檢測控制技術(shù)
模糊控制： 優(yōu)點：對于陶瓷窯爐這種非線性、難于建立模型的控制對象不失為一種良好的控制方法。 缺點：控制精度不高、自適應能力有限、存在穩(wěn)態(tài)誤差、可能引起振蕩，缺乏有效的學習機制。 單點模糊控制：控制對象通常是爐溫，由于陶瓷燒成過程中受窯爐控制特性的影響，造成所設計的模糊控制規(guī)則不合適或不完整而影響其控制效果。 多變量模糊控制：
�、籴槍哂卸鄻�、隨機、連續(xù)、高度不確定等特性的控制對象，達到多層次、多目標的綜合效果。
�、诩夹g(shù)核心：軟嵌入式無模型自學習多變量模糊控制器。 斷面流場控制： �、僭陬A熱帶的特定位置窯室下部安裝若干高速燒嘴，加大上下氣流的攪動，減少斷面的上下溫差�！ 、谠跓蓭Ш屠鋮s帶的窯頂每間隔一定距離設置吊掛式耐火纖維″屏障″�！ 、墼跓蓭ЦG頂和被燒制品的上邊緣之間合理選擇上部燒嘴的最佳位置�！ 、茉诶鋮s帶，制品的上方和下方設置多個噴空向急冷帶鼓入冷風或低溫熱風�！ 、輰τ趯挃嗝娓G，應適當?shù)难娱L火焰長度，避免斷面溫度的駝峰分布。
九 計算機模擬技術(shù) 實體模型： 水利模型、火焰模型、空氣動力模型
�。疲蹋眨牛危攒浖䲠�(shù)值：
�、倌M材窯內(nèi)流體對流換熱過程，
�、谀M輥道窯燒嘴的布設角度對窯內(nèi)流場的影響，
�、勰M梭式窯內(nèi)流場，對流換熱規(guī)律以及對流換熱系數(shù)對窯內(nèi)換熱不均勻度的影響，
④模擬陶瓷燒成過程中影響ＮＯｘ生成的各個因素。
陶瓷窯爐的發(fā)展方向：
在窯爐結(jié)構(gòu)上，向連續(xù)式窯爐長度方向發(fā)展，在窯體、窯具的材料上，采用輕質(zhì)陶瓷纖維， 采用涂層材料，節(jié)能降耗，降低污染物的排放， 在燒成技術(shù)上，向溫度均勻性高、低污染方向發(fā)展，如微波燒成技術(shù)，在檢測方法上，采用多變量控制技術(shù)， 在研究方法上，將窯爐熱工理論和計算流體力學相結(jié) 陶瓷窯爐的綠色化，這是新世紀窯爐工作者的重任。
