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李 扬
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    中国陶瓷工业的可持续发展

    作者:肖红军 出版时间:2016年10月
    摘要:

    随着国内外对资源节约和环境保护的日益重视,绿色发展和节能减排已经成为我国陶瓷工业转变发展方式、提升发展质量的重要内容。本文首先分析了我国陶瓷工业资源消耗和能源消耗情况,研究了陶瓷工业的主要污染物排放,从目标管控、标准管控和评价管控等方面梳理了陶瓷工业能耗排放的管控政策标准,提出了通过原料高效利用、清洁能源使用、工艺技术创新和产品优化改进等举措来实现陶瓷工业的节能减排。

    虽然我国是绝对的陶瓷生产大国,陶瓷产量在全球处于领先地位,但产品档次低、能耗高、资源消耗大、污染排放大、综合利用率低、生产效率低等问题长期突出,严重影响了陶瓷工业的可持续发展。随着国内外对资源节约和环境保护的日益重视,绿色发展和节能减排已经成为我国陶瓷工业转变发展方式、提升发展质量的重要内容。我国政府与企业对陶瓷工业的绿色发展和节能减排也进行了积极探索,取得了重要成效,但面临的困难和挑战依然巨大,亟须进一步破解,以便推动陶瓷工业真正走上可持续发展之路。

    一 陶瓷工业的资源能源消耗情况

    1.资源消耗情况

    传统陶瓷制造业是一个资源消耗型产业,直接消耗大量天然矿物原料。开采矿产资源时由于大多是传统开采,对矿源没有进行充分的质量评估,开采无序,往往只选取其中较纯的原料,其余的废弃不用,使资源浪费很大,对自然生态环境损害也极大。我国最主要的陶瓷生产基地——广东佛山,一年消耗陶瓷原料超过4000万吨,平均每天的消耗量超过12万吨,加上全国其他陶瓷产区,我国陶瓷原料的年消耗量超过1.3亿吨,各种原料的浪费也相当惊人。很多地区对不可再生的矿产资源过度开采,极大地破坏了生态环境,这种状况不仅导致国内矿产资源过度消耗,也阻碍了我国陶瓷行业的可持续发展。

    以建筑卫生陶瓷为例,目前,建筑卫生陶瓷企业生产所使用的原料普遍都是原矿原料,大多数都是由一些能力较低的开采商进行挖掘,不仅导致资源浪费严重,而且造成了对矿山生态环境的破坏。另外,建筑卫生陶瓷原料种类繁多,即使是同一种原料,虽然名称相同,但是由于产地不同,原矿原料质量、性能差别较大。加工工艺不同和原料采购批次间的质量波动较大,是造成企业产品质量不稳定的主要因素。

    2.能源消耗总体情况

    陶瓷生产过程需要消耗大量燃料,属于高能源消耗型产品。其生产界区包括从原料、釉料、煤、油、气、水煤浆等原材料,经计量进入工序开始,到成品陶瓷计量入库的整个过程,能源消耗由生产系统工艺装置、辅助生产系统和附属生产系统设施三部分用能组成。产品综合能耗包括煤、油、气和电力的消耗。

    不同陶瓷产品的综合能耗计算范围因生产工艺不同而略有差别。生产系统工艺装置用能一般包括原料处理、模具制作、坯体制作、烧成、加工包装和仓储各生产车间的能源消耗。以建筑陶瓷生产为例,综合能耗计算范围包括原料粗中细碎、原料制备输送、粉料制备、釉料制备、成型、干燥、施釉、烧成、冷修、抛光、检验包装等生产过程。

    “十二五”期间,我国陶瓷工业的单位产品综合能耗和万元增加值能源消耗下降。2010~2015年,建筑陶瓷单位产品综合能耗年均下降1.9%,卫生陶瓷单位产品综合能耗年均下降1.8%[1]。然而,目前,我国陶瓷工业的能源利用效率总体上仍然不高,与国外相比仍有十分明显的差距。发达国家的陶瓷工业能源利用效率一般都在50%以上,而我国仅仅为30%左右。而且,虽然近些年来我国陶瓷产品的单位产值能耗不断下降,但随着陶瓷产量的较快增长,陶瓷工业的总能耗仍然保持增加,能耗在陶瓷产品生产成本中的占比仍然较高。以建筑卫生陶瓷为例,2014年,按照产能102.3亿平方米、燃料消耗量300~350千克标准煤/吨测算,建筑陶瓷行业的能源消耗达到6700万~7800万吨标准煤,能耗成本占陶瓷成本的比例高达30%以上。

    3.不同工序的能源消耗情况

    陶瓷工业所消耗的能源大部分用于烧成和干燥工序,两者的能耗占80%以上。从烧成工序来看,烧成工序的能耗设备是窑炉,而窑炉也是陶瓷生产企业最关键的热工设备和耗能最多的设备。当前,我国陶瓷生产企业的产品单位烧成热耗仍然较高,其原因主要包括:不同品种与不同质量要求的产品需要烧成的次数不同,一些产品需要二次烧成;窑炉的结构和生产工艺制度不合理;窑炉排烟损失较大;由于产品出窑的温度和排烟的温度偏高,不能充分利用热能;窑体产生较大的散热损失,余热不能充分利用;一些窑炉使用垫板,而垫板吸收热能,白白增加能耗。此外,除了窑炉自身类型、结构、材料等因素造成的高耗能,烧成温度对窑炉的能耗也有重要影响。

    原料制备工序也是陶瓷生产中的重要能耗环节,其主要的耗能设备是喷雾干燥塔。喷雾干燥塔是陶瓷生产企业的主要工艺设备之一,它采用泥