發布時間：2023-12-14 11:41:31
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的陶瓷廢氣處理方法樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
摘要:
從熱力學的角度對蓄熱式氧化爐系統加以分析，了解了蓄熱體在熱力系統當中的巧妙應用，從而更加明確了余熱爐等各組成部分的設計方向。
關鍵詞:
蓄熱式氧化爐;有機廢氣;系統;設計
0引言
在印染、印刷、電子、有機材料等行業的生產過程中存在材料烘干的工序。烘干過程中會揮發出一定量的有機物混合在熱空氣中形成有機廢氣排出，嚴重污染環境，然而這些有機物均為可燃物質，排放也是一種能源浪費。蓄熱式氧化爐就是處理這些廢氣的一種產品，它將廢氣中的有機成分燃盡，并將產生的熱量反饋回生產線，實現節能環保的目的。此項技術源于國外，近些年來在國內也得到廣泛的應用，系統的設備組成與工藝流程也在不斷變化。我公司已為多個RTO項目配套導熱油爐、換熱器等設備。如果對整個RTO系統有詳細的了解，更有利于提高產品的設計性能，與整個系統實現更完美的匹配。RTO的工藝流程常根據蓄熱塔的數量不同而變化，雙塔式RTO是一個基本型(見圖1)，多塔式RTO由雙塔式發展而來。筆者現以一個雙塔式RTO的項目實例來說明此系統的設計原理。
1項目概述
某印染廠利用有機溶劑將染料溶解，有機溶劑由甲苯、丁酮和乙酸甲酯組成。溶解后的染料通過涂布生產線附著在塑料薄膜上，薄膜上同時也附著了有機溶劑。工廠配備了燃煤有機熱載體爐，利用導熱油帶散熱片，將熱量轉化成熱風，最后在烘箱中利用熱風將薄膜上的有機溶劑烘干氣化，脫離薄膜，從而得到了生產所需的產品。另一方面，大量有機溶劑成為氣態，混合在熱風里成為有機廢氣等待處理。該工廠內有多條生產線。每條生產線均有一個有機廢氣的出口。該印染廠的RTO工藝流程見圖2。雙塔式氧化爐結構簡圖見圖3。
2關鍵參數
充分了解有機廢氣中各組份的理化參數是設計的關鍵。參數見表1。
3熱平衡及節能計算［1］
3．1求廢氣燃燒后的煙氣成分比例
根據下列反應方程式進行計算，部分計算結果見表2。C7H8+9O2=7CO2+4H2OC4H8O+6O2=4CO2+4H2O2C3H6O+9O2=6CO2+6H2O
3．2求廢氣燃燒溫度
根據廢氣燃燒后生成的煙氣成分制定焓溫表［2］，見表3。廢氣燃燒每小時產生的熱量為:62．5×42257+125×34612+62．5×23220=8418870(kJ/h)我們發現有機成分燃盡產生的熱量只能使煙氣升高約138℃。這時蓄熱塔的作用開始體現。塔內蓄熱體由帶孔陶瓷磚組成，蓄熱塔分為A、B兩區。在系統啟動時先采用輕油輔助燃燒將陶瓷加熱，廢氣通過陶瓷磚的孔洞吸收了磚的熱量之后，溫度升高至設定的712℃。廢氣在這個溫度下自燃，釋放出熱量，使煙氣溫度達到目標值850℃。分解后的高溫煙氣從B區蓄熱體經過，將熱量傳給B區的陶瓷磚，自身溫度降至170℃并排放。隨著輔助燃燒器的關閉，A區溫度由于有廢氣的冷卻作用，不斷降溫;而B區溫度逐漸升高，系統排放溫度也逐漸升高。當排放溫度超出設定值180℃時，煙氣切換閥動作，廢氣改從B區進、A區出，形成穩定循環的工作狀態。
3．3求蓄熱陶瓷的理論用量
可以發現，蓄熱體可靈活轉換的熱量應有能力把煙氣從160℃加熱到712℃。查焓溫表可得到此部分熱量為35253MJ/h。作為相互傳熱的陶瓷與煙氣，兩者的參數一直在變化，每個切換周期內不同時段的傳熱率也一直變化。為了便于計算，首先要設定切換頻率，并假設溫度區間參考計算。該項目切換周期設定2min，2min的時間內傳熱量應為1172MJ。蓄熱磚的參考溫差取340℃，陶瓷比熱0.84kJ/kg•℃，計算可得單區蓄熱磚的理論最小重量為4104kg。
3．4節能計算
煙氣排放的熱損失通過熱力計算可得1214MJ/h，散熱損失根據鍋爐的經驗定為1．3%。則損失的熱量總計為1323MJ/h，可用熱量為7091MJ/h。余熱的利用方式為:從A、B兩蓄熱區的爐膛空間內，將高溫煙氣引出，帶余熱利用設備。根據焓溫關系反算可得，高溫煙氣的引出量為7150m3/h(標態)。由此可知，該RTO系統在穩定工作狀態下，可回收的熱量是7091MJ/h。
4余熱利用
根據熱力計算，可從爐膛引出加以利用的最大煙氣量是7150m3/h(標態)，最高溫度是850℃。爐膛內部壓力約為2000Pa。煙氣含塵量極少，屬于潔凈煙氣。要將余熱煙氣中的熱量轉化為導熱油的熱量返還回車間的散熱片，需要一臺余熱有機熱載體爐。煙氣的條件很好，所以鍋爐可選的結構也有很多種，該項目選擇的結構為翅片管錯列布置形成的管束，煙氣橫向沖刷管束傳熱，臥式布置。在余熱爐煙氣出口安裝調節風門，調節通過的煙氣量。采用爐膛溫度信號控制，保證爐膛內的溫度滿足有機成分氧化分解的要求并最大限度地供應熱能，回收利用。
5控制系統
5．1爐膛溫度自動調節
爐膛溫度的控制是整個控制系統的關鍵，是廢氣得到充分處理的保證，而且溫度的變化與多種因素有關。
(1)爐膛溫度與廢氣濃度的關系
當廢氣有機成分濃度降低時，有機成分分解獲得的熱能降低，直接導致爐膛溫度降低，可設定爐膛低溫值，減小去余熱鍋爐的煙氣量。當調節風門全關時，爐膛溫度仍然低于設定值，需開啟輔助燃燒器。此情況說明廢氣分解產生的熱量已經低于系統自身的散熱損失與排煙損失的總和。如果廢氣濃度大于設計濃度，爐膛溫度會超高，可增大余熱引出的煙氣量調節。增大的煙氣量視熱載體溫度需求而定。必要時做緊急排放，將一部分爐膛煙氣直接排放到煙囪來降低溫度。
(2)爐膛溫度與余熱利用的關系
過量引出爐膛煙氣會導致爐膛溫度降低，可通過調節風門控制。
(3)爐膛溫度與廢氣量的關系
項目是根據系統的最大處理量來設計的，所以常遇到廢氣量低于設計值的情況。處理方法與廢氣濃度降低的方法相同。
(4)爐膛溫度與蓄熱體切換頻率的關系
一般來講蓄熱體的質量都有較大余量，切換頻率可以降低，可以維持較穩定的爐膛溫度。當設計的蓄熱體質量偏小時，只有提高切換頻率才能提高爐膛溫度的穩定性。如果切換頻率與蓄熱體質量不協調，很可能造成快速降溫甚至熄火的情況。
5．2系統風機自動調速
系統風機將生產線廢氣吸入風機，然后鼓入蓄熱體進入爐膛。風機變頻控制，根據廢氣量進行調節，并滿足爐膛的壓力足夠克服蓄熱體對煙氣的阻力的要求。
5．3智能報警
爐膛設置關鍵點的溫度控制與報警;蓄熱段設置多個位置的溫度傳感器，實時監控報警;爐膛低壓報警與差壓控制。
5．4相關標準
余熱有機熱載體爐的控制需符合《鍋爐安全技術監察規程》，輔助燃燒器及系統符合相關國家標準即可。
6總結
根據現場實際的使用情況，煙囪進煙處有機物的濃度小于50mg/m3(標態)，達到國家排放標準要求;廢氣的處理效率達到了99%。該系統的技術核心在于蓄熱體與煙氣的熱量轉換、燃燒的控制與煙氣的往復切換，涉及到了燃燒學、傳熱學、流體力學等基礎知識。整個RTO的技術并沒有超出我們熟知的鍋爐基礎知識，但通過一些新穎的結構、部件及系統的配合，達到了理想的效果。當然RTO也有很多其他的變化值得我們鉆研。
參考文獻：
［1］徐旭常．周力行．燃燒技術手冊［M］．北京:化學工業出版社，2008．
關鍵詞 陶瓷，技術中心，研發，節能，減排
1前 言
近20年來，我國的建筑衛生陶瓷工業發展迅速，特別是近幾年，陶瓷技術裝備和工藝已接近或者達到世界先進國家的水平。2006年我國日用瓷、建筑瓷和衛生瓷的產量均位居世界第一，其中日用瓷產量高達140億件，約占世界總產量的65%；建筑瓷磚年產量約為35億m2，約占世界總產量的55%。
隨著陶瓷企業的做大做強，企業都加快了技術研發隊伍的建設，如何在激烈的市場競爭中，更快更好地研發出具有高附加值、有競爭力的產品，是擺在技術人員面前的一個重要課題。
2陶瓷工業設備現狀
現代化的工藝裝備技術是實現建筑衛生陶瓷工業可持續發展和產業化的基礎。根據工藝流程，從原料的加工到產品的成形到燒制再到產品加工和分級，基本上已實現了自動化；大噸位球磨機、大規格噴霧干燥塔、大噸位全自動壓磚機、二次或多次布料機、膠輥印花機、寬斷面隧道窯、拋光磨邊系統、污水廢氣處理系統、快速干燥器、壓力注漿成形裝備等全套技術已實現國產化并成功應用于企業生產，有力地推動了我國建筑衛生陶瓷工業的快速發展。
2.1大噸位球磨機
絕大部分生產廠家采用間歇式球磨機作細磨設備，生產能力從8t到16t再到40t，目前新建的生產線一般都采用40t球磨機。今后，陶瓷行業應大力推廣使用連續式、大噸位球磨機，其球磨產量可提高10倍以上。
2.2大規格噴霧干燥塔
陶瓷行業大部分廠家采用4000型噴霧干燥塔，有些陶瓷廠采用5000型和6000型，最大的有SACMI研制的12000型，噴嘴達48個。型號越大生產能力越大，生產每噸粉能耗相對就少，廠家可根據具體情況進行型號選擇。
2.3布料系統
布料設備對產品的花色和紋理效果起著決定性的作用。布料順序、布料方式、布料速度等不同，其花色效果和紋理也就不一樣。布料系統已從最初的簡單布料，正打、反打，到多管道多次布料，再到垂直布料，設備從簡單到復雜，陶瓷磚的表面紋理效果、質感和立體感等也得到了質的飛躍。
2.4大噸位全自動液壓機
大噸位壓磚機壓力大、產量大，壓制的磚坯質量好、合格率高、產品檔次也高，投資和電耗可減少30%以下。國產噸位最大的壓磚機是科達公司生產的YP7800型大噸位壓磚機，目前陶瓷企業選用最多的還是YP7200型等自動壓磚機。
2.5干燥窯和窯爐
干燥和燒成工序是耗能最大的環節之一，其發展趨勢是窯體增長增寬。最近300m長的瓷質磚輥道窯已在廣東三水試產成功，日產600mm×600mm瓷質磚14000m2；340m長的釉面磚輥道窯已在廣東高要投產成功，日產釉面磚18000m2，窯爐綜合耗能不斷下降，經濟效益明顯提高。但在節能降耗和節能減排方面，還有待深入的研究和探討。
雖然我國的陶瓷工業整體水平有了大幅度的提高，但是與國際領先水平相比尚有一定的差距，主要表現在產品性能和穩定性方面。因此必須拓展和優化產品性能，提高產品穩定性和節能降耗水平，提高新產品在企業的推廣力度，使整體裝備技術上一個新臺階。
3 工藝技術現狀
我國建筑衛生陶瓷生產工藝技術發展迅速，整體水平接近世界先進水平。仿天然石材拋光磚紋理技術、微晶玻璃復合磚生產工藝技術、多孔陶瓷生產工藝技術、陶瓷表面納米涂層自潔抗菌生產工藝技術等都已達到國際先進水平。隨著企業技術中心的建立和高精度測試實驗設備的完善，以及科研人才隊伍的培養和建設，傳統建筑衛生陶瓷生產將在技術領域有很大的突破。在企業做大做強的同時，建筑衛生陶瓷企業應注重向節約能源和資源、“三廢”減排、產品設計等方面的發展。
3.1 節約能源和資源
建筑衛生陶瓷行業是油耗和電耗大戶。目前，我國陶瓷工業的能源利用率為28～30%，與發達國家50～57%的能源利用率差距還比較大。雖然我國陶瓷產量在世界上遙遙領先，但總體上存在產品檔次低、能耗高、資源消耗較大、綜合利用率低、生產效率低等問題。因此必須對工藝技術裝備進行重點攻關。本文主要從以下幾點考慮：
3.1.1球磨機的改進
可從選用合適內襯、設定合理球磨轉速、加入合理的介質球的大中小級配等方面考慮。陶瓷行業應該推廣連續式、大噸位球磨機代替間隙式球磨機，這樣可提高生產能力，降低能耗。
3.1.2窯爐的改進
在窯爐設備上，采用高效、輕質保溫耐火材料及新型涂料。改善窯體結構,如增加窯長、窯寬，降低窯高。應使窯車窯具材料輕型化，窯車使用比熱低、強度高、隔熱性能好的材料來制備。加強窯體密封性、窯內壓力制度以及窯體與窯車之間、窯車相互間的嚴密性，降低窯頭負壓，保證燒成帶處于微正壓，減少進入窯內的冷空氣，從而減少排煙量，降低熱耗。采用自控技術，使窯爐的調節控制更加精確，窯爐余熱的利用更加充分等。
3.1.3噴霧干燥器節能
應從改善噴嘴結構來調節霧化效果，降低泥料水分等方面考慮。以上幾方面是國內陶瓷工業節能研究課題的主要環節，國外已做得比較成熟。
3.1.4工藝配方改進
由于大量的優質原料日漸減少，因此在新產品的開發上，應使用最少的原料開發出高附加值的產品，如大規格超薄磚的成功開發，有利于資源的合理利用，具有明顯的社會和經濟效益。又如新明珠公司正在研究的環保型低質原料基底復合材質陶瓷墻地磚，表面使用一層優質原料，基底是環保型低質原料，該項目得到了政府的資助。采用低溫快燒技術，在配方中適當地加入少量的添加劑，選用適于快燒的原料（如硅灰石、透輝石），實現低溫快燒是燒成節能的有效途徑；近年來，我國不少陶瓷企業在釉面磚、玉石磚、水晶磚、滲花磚、大顆粒和微粉磚的陶瓷工藝和燒成技術上取得了重大突破，實現了一次燒成新工藝，燒成的綜合能耗和電耗下降了30%以上，大大節約了廠房和設備投資，同時也提高了產品的產量。
3.2 “三廢”減排
“三廢”指的是廢氣、廢水和廢物。“三廢”的過量排放會嚴重污染空氣、水資源并會占用空地。陶瓷行業是高污染、高能耗、運輸量大的行業，在治理“三廢”方面，應通過各種手段盡量減少三廢的排放量。使用清潔燃油，減少窯爐廢氣的排放；噴霧干燥器廢氣、水煤漿發生器廢氣的排放量也要減少，控制壓機粉塵，拋光污水回收利用等，特別是廢氣余熱的利用要加強，以降低能耗；應用高科技裝置降低粉塵，減少對環境有污染的廢氣（如SO2，NOx，CO，CO2及煙塵等）的排放，另外，陶瓷熟料的回收再利用等措施也將逐漸得到控制和改進。
3.3 個性化產品的設計
隨著生活水平的不斷提高，人們對大自然原生態的追求和回歸大自然的愿望日益強烈，設計出極具個性化的產品，必將引領市場潮流。裝飾設計是一門藝術，也是一門學問，產品的設計無疑是最重要的措施之一，企業家應該像當年重視工藝技術一樣對待產品的設計，這將是企業做大做強的重要途徑之一。目前這個領域在中國陶瓷行業才剛剛起步。
4技術中心未來發展的幾點思考
在市場競爭日益激烈和原材料、燃料成本上漲的情況下，提高企業的技術力量和擁有產品的關鍵技術是企業做大做強的根本保證和基礎。因此，許多企業紛紛申請成立了企業技術中心，新明珠、東鵬、歐神諾、鷹牌、博德精工等相繼通過了省級企業技術中心的認定。技術中心是在企業集團決策層組建的，具有重大技術發展和產業發展投資決策咨詢權的綜合性機構，是企業技術創新體系的核心。技術中心應從戰略的高度，健全企業創新機制和組織架構，營造有利于創新活動的環境氛圍，加大資金和人才的投入力度，促進技術創新成果的產業化和收益最大化，增強企業核心競爭力。
4.1 開發具有明顯社會和經濟效益的多功能陶瓷新產品
以節能降耗和節約資源為主線，以增加新產品功能為目標，以配合生產對現有設備和工藝技術進行改造為輔助，提高現有工藝的生產水平，同時提升產品的附加值。具體如下：
4.1.1 陶瓷磚向薄型化發展
優質的泥砂原料日漸匱乏，研究大規格超薄磚是解決這一問題的有效途徑之一。目前該技術在國外已經有成功的案例。早在2002年華廈陶研所、科達機電等幾家單位已經立項聯合研制此項目，由于涉及到技術裝備和工藝技術的較大改進，研發有相當大的難度，但前景美好，企業技術中心應承擔此重擔，集合各部門信息、資源和科技優勢，使項目早日取得成功。
4.1.2替代優質原料
在現有陶瓷磚的基礎上，用劣質原料替代優質原料的方法將是一個熱點領域。優質原料越來越少，劣質原料不但多而且價格低，利用劣質原料的社會意義巨大。新明珠與華南理工大學合作的項目《低品質原料基底復合材質陶瓷墻地磚》、《基于節能高性能免燒陶瓷研發及產業化》的研發具有很大的社會意義。
4.1.3陶瓷廢物的再利用
利用陶瓷工業的廢棄物生產陶瓷磚，不但可降低生產成本，變廢為寶，同時也解決了廢物處理的問題，一舉兩得。利用現有的陶瓷熟料當骨料，加入部分添加劑，研制開發一種可迅速滲水的陶瓷磚，不但可以解決因下雨而產生的路面積水問題，天晴時，滲入磚底下或保留在磚里面的水會蒸發到大氣中，可起到調節空氣濕度、降低大氣溫度、消除“城市熱島”作用。
4.2設備和工藝技改
設備方面的技改，一要以節能為出發點，二要保持設備工作的穩定性，三要改善產品的某種功能。具體如下：
4.2.1布料設備的研制與改進
改進的目的主要是提高布料效果，使其具有仿石紋理，立體感和質感達到天然石材的效果，這方面還有很大的潛力可挖。在設備的研制項目上，思路和方法很重要，必須考慮動作的穩定性、合理性、速度和產品的創新性，涉及的領域包括機械、電器和工藝等多方面，因此一個項目的投入周期較長，投資較大，但最能出新品。這也是能出新花色、新品種的關鍵工序，應重點對布料設備進行改進和研究。
4.2.2拋光線技改
拋光線的技改主要考慮怎樣才能更節電節水。拋光工序的電耗和水耗相當大，在替代拋光磨頭材料，減少磨頭個數等方面有待改進。
4.2.3球磨機的技改
球磨機是耗電大戶，球磨機內襯的選用、料球的配比、球磨介質的級配、利用變頻球磨設置球磨轉速等的研究，是節能和改善球磨效率方面值得研究和改進的環節，前景良好，國外在這一領域的節能措施和控制技術比較高，比國內提高近30%的節能水平。
4.2.4噴霧塔節能
改用水煤漿供熱，降低泥漿的含水率等是節能的兩個主要方向，目前，還可以在其它方面進行改進，如改進泥漿噴頭，達到較高的霧化效果等。
4.3產學研合作項目
形成以企業為主體，產學研相結合的科研體系。利用學校的科研優勢、信息優勢、科研隊伍和企業的場地，這樣人力和物力優勢相結合，可加快技術的產業化，把先進的技術更快的應用于企業，同時，可以培養人才，承擔社會責任。
5結語
目前陶瓷行業的形勢是節能降耗、“廢氣”減排，全面推行清潔生產達到政府環保要求，加快速度開發具有新功能、新花色、新特色的建筑陶瓷產品。制定創新戰略，完善企業技術中心的規范管理，增強企業的競爭力，才能使建筑陶瓷技術含量更高，更能滿足顧客的需求。
參考文獻
1曾令可. 陶瓷工業的節能技術
Present of Building and Sanitary Ceramics in China and Research Methods of Corporation Technology Center
Jian Runtong Wu Xigui
(Guangdong Newpearl Ceramics Co., Ltd.FoshanGuangdong 528061)
關鍵詞：氧傳感器 故障 檢查
目前，實際應用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見的氧傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分，；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上三種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。其中應用最多的是氧化鋯式氧傳感器。
一、氧化鋯式氧傳感器的構造
在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發動機上，氧傳感器是必不可少的元件。氧傳感器位于排氣管的第一節，在催化轉化器的前面。氧傳感器有個二氧化鋯（一種陶瓷）制造的元件，其里外都鍍有一層很薄的白金。陶瓷化鋯體在一端用鍍薄鉑層來封閉。后者到保護套中，并安裝在一個金屬體內。保護套起到進一步保護作用并使傳感器得以安裝到排氣歧管上。陶瓷體外部暴露在排氣中，而內部與環境大氣相通。
這個元件低溫時有很高的電阻，所以溫度低時不允許電流通過。但高溫時，由于空氣中和廢氣中氧的濃度差異，氧離子卻能通過這個元件。這就產生了電位差，白金將其放大。這樣，空燃比低于理論空燃比（較濃）時，在氧傳感器元件內（廢氣）外（大氣）之間有較大的氧氣濃度差。于是，傳感器產生一相對較強的電壓（約翰遜伏）。另一方面，如果混合氣稀，大氣和廢氣之間氧濃度差很小，傳感器也就只產生一相對較弱的電壓（接近0伏）。
由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOX的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測排氣中氧的濃度，并向ECU發出反饋信號，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。
二、汽車氧傳感器的工作原理
氧傳感器安裝在排氣歧管上，它可以檢測廢氣中的氧氣濃度，據此計算空燃比，并將結果傳送到ECU。
例如：
1、廢氣中氧氣濃度高
當廢氣中氧氣的百分比很大時，ECU將據此判定空燃比大，即混合氣很稀。
2、廢氣中氧氣濃度低
當廢氣中氧氣的百分比很小時，ECU將據此判定空燃比小，即混合氣很濃。溫度高于300℃時，所采用的陶瓷材料，用作氧化鐵的導體。在此條件下，如果傳感器兩側氧的百分比含量不同，就會在兩端產生電壓變化 。兩種環境（空氣側和排氣側）中不同含氧量的測量值的這種變化告訴ECU，在排氣中剩余的氧含量，對保證燃燒有害廢氣生成是不合適的百分比。陶瓷材料在低于300℃溫度時是非線性的，因而傳感器不輸送有用信號。ECU有一個特殊功能，即在曖機時（開環運轉）停止對混合氣的調整。傳感器裝有加熱元件以盡快達到工作溫度。當電流流過加熱元件時，它縮短了使陶瓷成為鐵的導體的時間，而且使得傳感器可以裝在排氣管較后的部位。
在三元催化凈化器中，ECU利用來自氧傳感器的數據，調節空燃比，但其方法EFI裝置各標準化油器多少有些不同。
在EFI裝置中，EFI的ECU通過增減從噴油噴入氣缸的燃油量，調節空燃比。如果ECU從氧傳感器檢測到混合氣太濃，就會逐漸減少燃油噴射量，于是混合氣就變稀了。實際空燃比因此變得比理論空燃比大些（稀些）。發生這種情況時，ECU通過氧傳感器測出這個事實，就會開始逐漸增加噴射量。這樣，空燃比就會孌得低些（濃些）直到低于理論空燃比。于是，這樣循環反復，ECU主濁以這種方式，不斷地增減空燃比，使實際空燃比接近理論空燃比。
在使用化油器的裝置中，是用調節進入進氣口的空氣量調節空燃比。混合氣通常保持略濃理論空燃比。ECU內氧傳感器不斷得到空燃比的信息，并要據實際空燃比操縱EBCU（電控進氣閥）調節進入化油器進氣口的空氣量。如果混合氣太濃，就允許較多空氣進入，使其變稀：如果混合氣太稀，就允許較少空氣進入，使其變濃些。
三、汽車氧傳感器的常見故障
氧傳感器一旦出現故障，將使電子燃油噴射系統的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣污染增加，發動機出現怠速不穩、缺火、喘振等故障現象。因此，必須及時地排除故障或更換。
1、氧傳感器中毒
氧傳感器中毒是經常出現的且較難防治的一種故障，尤其是經常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧傳感器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧傳感器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，這時就只能更換了。
另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。一般來說，汽油和油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質量好的燃油和油。修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規定使用以外的溶劑和防粘劑等
2、積碳
由于發動機燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內部進入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧傳感器內部，使氧傳感器輸出的信號失準，ECU不能及時地修正空燃比。 產生積碳，主要表現為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復正常工作。
3、氧傳感器陶瓷碎裂
氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發現問題及時更換。
4、加熱器電阻絲燒斷
對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達到正常的工作溫度而失去作用。
5、氧傳感器內部線路斷脫。
四、汽車氧氣傳感器的檢查方法 1、氧傳感器加熱器電阻的檢查
拔下氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧傳感器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40Ω(參考具體車型說明書)。如不符合標準，應更換氧傳感器。
2、氧傳感器反饋電壓的測量
測量氧傳感器的反饋電壓時，應拔下氧傳感器的線束插頭，對照車型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細導線，然后插好線束插頭，在發動機運轉中，從引出線上測出反饋電壓(有些車型也可以由故障檢測插座內測得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產的系列轎車都可以從故障檢測插座內的OX1或OX2端子內直接測得氧傳感器的反饋電壓)。
對氧傳感器的反饋電壓進行檢測時，最好使用具有低量程(通常為2V)和高阻抗(內阻大于10MΩ)的指針型萬用表。具體的檢測方法如下：
1)將發動機熱車至正常工作溫度(或起動后以2500r/min的轉速運轉2min)；
2)將萬用表電壓檔的負表筆接故障檢測插座內的E1或蓄電池負極，正表筆接故障檢測插座內的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線束插頭上的號|出線；
3)讓發動機以2500r/min左右的轉速保持運轉，同時檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回擺動，記下10s內電壓表指針擺動的次數。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數應不少于8次。如果少于8次，則說明氧傳感器或反饋控制系統工作不正常，其原因可能是氧傳感器表面有積碳，使靈敏度降低所致。對此，應讓發動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧傳感器表面的積碳，然后再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可后電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧傳感器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。
4）檢查氧傳感器有無損壞
拔下氧傳感器的線束插頭，使氧傳感器不再與電腦連接，反饋控制系統處于開環控制狀態。將萬用表電壓檔的正表筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出接線柱連接，負表筆良好搭鐵。在發動機運轉中測量反饋電壓，先脫開接在進氣管上的曲軸箱強制通風管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應下降。然后接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個4-8KΩ的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應上升。也可以用突然踩下或松開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時，混合氣變濃，反饋電壓應上升；突然松開加速踏板時，混合氣變稀，反饋電壓應下降。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。
另外，氧化鈦式氧傳感器在采用上述方法檢測時，若是良好的氧傳感器，輸出端的電壓應以2.5V為中心上下波動。否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測量其電阻值。若電阻值很大，說明傳感器是好的，否則應更換傳感器。
5)氧傳感器外觀顏色的檢查
從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧傳感器。
通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：
①
淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；
②
白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧傳感器；
③
棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧傳感器；
④
黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發動機積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。
結束語：為了節能和防止汽車污染，西方發達國家大都裝有氧傳感器，對我國來說裝汽車用氧傳感器勢在必行。我國汽車工業同國外的主要差距之一，也表現在汽車傳感器方面。因此，可得出氧傳感器推廣應用的前景十分樂觀。
參考文獻
【1】
王銀.陳丙辰 .汽車傳感器使用與檢修. 北京: 金盾出版社2002
【2】
董輝.汽車電子技術與傳感器. 北京：北京理工大學出版社，1995
關鍵詞：放射性廢物；水泥固化；玻璃固化；陶瓷固化
中圖分類號：V444.3+8 文獻標識碼：A 文章編號：
1前言
核能的利用已成為繼化石燃料（包括煤、石油和天然氣等）和水力資源之后的第3種主要能源[1]。核能的開發和利用給人類帶來巨大的經濟效益和社會效益，但也產生了大量的放射性廢物，給人類的生存環境帶來了較大的威脅。現在的科學技術仍不能將這些放射性核素重新利用，只能把它們當廢物處置。因此，如何安全有效地處理放射性廢物，使其能夠與生物圈最大限度的隔離，已成為核工業、核科學面臨的重要課題，是影響核能持續健康發展的關鍵因素。
2 放射性廢物固化
固化體在深地質下，要承受高溫高壓的環境[3]，因此，放射性廢物固化體應具備兩個基本條件：(1)能對核素進行長期的固化，達到相關標準測試評定的要求。(2)具有長期的耐久性。同時，考慮到固化體的運輸，這些材料還要求有一定的抗機械性力學性能。現在，世界各國根據以上條件研究和使用的固化體材料較多，有了以下幾種固化方法。
2.1水泥固化
水泥固化至今已有40多年的歷史，已是一種成熟的技術，被很多國家的核電站、核工業部門以及核研究中心廣泛采用，在德國、法國、美國、日本、印度等國都有大規模工程化應用[4]。它被廣泛用于蒸殘液、泥漿、廢樹脂等中、低放廢物的處理。近年來，水泥化學、新水泥系列、混合材、外加劑及混凝土用纖維等方面取得了許多進展，這對于指導放射性廢物水泥固化的研究和應用有很大的幫助。
水泥固化的機理[5]：固化有放射性廢物的水泥固化體是一個不均勻的多相體系，由固相、少量液體和空氣組成。其中，固相主要由各種水化產物、殘余熟料和廢物等構成，而少量液體則存在于體系的孔隙中。整個體系對于核素的滯留作用主要有三種：固溶作用、吸附作用和包容作用。前兩種是化學作用，與水化產物及核素的化學性質有關，核素離子與水泥水化產物反應生成新的礦物質或者在混合材表面吸附；包容是物理作用，與固化體的孔結構有關，水泥致密的孔結構會在空間上阻礙核素的擴散。
現今用的水泥固化基材主要有：（1）硅酸鹽水泥（PC），這是以硅酸鈣為主要成分的熟料制成的水泥的總稱，在世界范圍內長期用來固化液體和濕固體危險廢物，國內也大多用硅酸鹽水泥進行放射性廢物實踐。（2）硫鋁酸鹽水泥（SAC），這類水泥是由我國自主開發的品種，具有抗凍、耐腐蝕、抗滲、低堿度等優點。（3）堿活化礦渣水泥（AASC），又稱堿礦渣水泥，是指礦渣與堿金屬化合物共同磨細組成的一種水硬性膠凝材料，堿性物質作為活化劑，使潛在水硬性的礦渣表現出凝膠性質。與PC相比，AASC的水化產物對核素離子的固溶和吸附作用更強，而且AASC的孔隙率遠小于PC，對核素的包容作用更好，核素浸出率更低。向AASC其中摻入黏土類材料，可使固化體水化產物中生成沸石類物質，從而提高對Sr、Cs的吸附性能[5]。
水泥固化與其他固化方法相比，原料易得，設備簡單，生產能力大，成本低，無廢氣凈化問題，固化生產過程二次污染少，迄今為止仍是核電站應用最廣泛的一種固化工藝。而由于水泥固化體多孔性導致的核素浸出率等問題正隨著固化配方和工藝的深入研究不斷改進，水泥固化用于放射性廢物處理具有巨大的社會效益和經濟效益。
2.2玻璃固化
最近幾年，我國加強了對玻璃固化體的浸出機理的研究，建立了靜態浸泡、動態浸泡、高溫靜態浸泡等一系列的浸泡實驗方法。已經研究了溫度、pH、浸泡劑流速、浸泡劑類型、容器腐蝕產物、各種回填材料等各種環境因素對固化體浸出的影響。通過實驗建立起的一套經驗方程和數學模型，能夠比較好地預測固化體中長期的浸出行為。研究表明玻璃固化體的浸出受溫度的影響較為明顯，在較低溫度時（60～70 ℃以下），玻璃固化體浸出的反應速率是由離子交換反應控制的；較高溫度時則以網絡溶解反應控制整個反應的速率。求出表觀活化能則可以很方便地看出由于溫度變化而導致反應機理的改變[17]。
玻璃固化體有很強的放射性和很高的釋熱率，在法國拉阿格的高放玻璃固體罐一般要冷卻貯存40～50年才進行處置[18]。因此，制定高放廢物貨包放置的接受準則，還只是在醞釀階段，接受準則的建立是一項艱巨的任務。
目前，人們已經認識到玻璃固化高放廢液的缺點[19]：首先，玻璃是一種過冷過飽和固溶體，從熱力學上講，析晶必然發生，析出的晶體絕大多數是水溶性的，不利于最終深地質處置；其次，玻璃體對核素的包容量偏低，對錒系核素的包容量更低。玻璃固化體的包容量低、長期穩定性差成為高放廢物最終處置的世界性難題。增加廢物的包容量、提高固化體的長期化學穩定性是目前的研究方向。
2.3陶瓷固化
陶瓷固化（即礦物固化）是用人造巖石（SYNROC）作為核廢液的固化材料，SYNROC是是Synthetic rock的簡稱，由澳大利亞Ringwood等首次提出的一種固化體，其實質是一種陶瓷。人造巖石固化體被譽為“第二代高放廢物固化體”，因為它具有比玻璃固化體更好的長期熱和化學穩定性、更高的密度和廢物包容量。陶瓷固化體是從地球化學觀點出發，根據“類質同象”、“礦相取代”、“低溫共熔”原理開發研制的一系列固化體。這種固化體材料針對錒族核素的固化體呈現出了優良的性能，具有巨大的發展潛力。
陶瓷固化體它們有一些共同點：（1）化學組分復雜（類質同象廣泛）；（2）晶體結構對稱性低（抗輻射損傷）；（3）結構緊密；（4）化學鍵性復雜；（5）結晶能力強。目前，陶瓷固化普遍存在原料價格昂貴、工藝復雜、對特定的放射性廢物需要設計特定的礦相并采用與之相適應的固化處理工藝等問題，使得放射性廢物的處理工藝受到放射性廢物的物質狀態、化學成分等因素的限制，給研究工作及工程化應用帶來了諸多困難。
3結論與展望
水泥固化，玻璃固化和陶瓷固化在處理放射性廢物方面各有優缺點，但都不能完全達到處理放射性廢物的要求。水泥固化與其他固化方法相比，設備簡單，生產能力大，成本低，無廢氣凈化問題，原料易得，固化生產過程二次污染少，但水泥固化體多孔性導致的核素浸出率低；玻璃固化可以同時固化高放廢液的全部組分，但固化體的包容量低、長期穩定性差；陶瓷固化體有長期熱和化學穩定性、更高的密度和廢物包容量，但原料價格昂貴、工藝復雜。而理想的固化體要求同時具有優越的化學穩定性、機械穩定性、熱穩定性、較高的貨載量，要求設備簡單，生產能力大，投資和運行費用低，無廢氣凈化問題，原料易得，固化生產過程二次污染少。因此，對于放射性廢物的固化研究還需要長期的探索。
參考文獻：
[1]姜圣階, 任鳳儀. 核燃料后處理工學[M]. 北京:原子能出版社, 1995: 1
[2]郭永海, 王駒. 高放廢料深地質處置及國內研究進展[J]. 工程地質學報, 2000, 63(5): 1004
[3]FERGUS G F Gibb. High-temperature, very deep, geological disposal: a safer alternative for high-level radioactive waste. Waste Management, 1999, 19: 207
關鍵詞： 耐火材料； 節能； 高能耗
中圖分類號： TU 541文獻標志碼： A
Energy saving in the production of refractory materials
KANG Rui
（Yangquan Institute of Quality and Technical Supervision Inspection & Measurement，
Yangquan 045000， China）
Abstract： This paper carried out investigations on the energy saving problem in the production of refractory materials. On one hand， heat loss could be reduced by reducing the thermal conductivity of refractory materials， e.g. by changing the composition and organization of refractory materials. On the other hand， we can adopt various energy saving methods， e.g. kiln technology improvement， waste heat utilization， selecting the best technological conditions for refractory materials production， development and application of new processes and technologies， and recycling of waste refractory materials， etc. In addition， a critical path method is used to save energy and protect environment via optimizing the management and parameter matching， with the help of advanced monitoring and managing technique by means of computer.
Key words： refractory material； energy saving； high energy consumption
耐火材料是我國高溫領域的一種戰略性材料，服務于許多行業.其中，鋼鐵行業是第一大消費領域，使用量高達65%，水泥行業使用量達10%，建材、金屬等行業也在大量消費耐火材料.經過幾十年的發展，我國耐火材料產銷量已躍居世界耐火材料首位，耐火制品及原料已出口到100多個國家和地區.然而，耐火材料所面臨的困境也不容忽視：產品結構能耗高、資源消耗量大導致資源和能源的大量浪費；綠色節能型材料所占比重小，數量和品質都有待進一步提升.
我國雖有豐富的耐火原料資源，尤其是礬土、菱鎂礦、石墨，但過多的不合理消耗造成了資源的匱乏，優質原料供不應求，產品質量很難穩定.隨著國家“節約能源”和“淘汰高能耗行業落后產能”基本國策的提出，耐火材料行業迎來新的挑戰和發展機遇，節能降耗刻不容緩.在本文中，主要介紹了耐火材料在節能方面的一些思路和所做的工作，為可持續發展尋求新的出路.
1節能耐火材料的開發和應用
通過改變耐火材料的組成成分可以滿足節能需求.耐火材料主要用于各種窯爐、轉爐等需要高溫處理的部位，由于襯體存在一定熱導率，爐體的散熱量達到了總供給熱量的15%～45%，能量損失相當嚴重，因此需要研發各種低熱導率的工作襯用耐火材料.如降低含碳耐火材料的碳含量，使用無碳和低碳的鋼包磚.目前，用于水泥回轉窯高溫帶的主要是氧化鎂-鎂鋁尖晶石、鐵鋁尖晶石耐火材料[1] .與鎂鋁尖晶石相比，鐵鋁尖晶石有更低的熱導率和熱膨脹率，保證了較低的窯體溫度，降低了熱損失，延長了回轉窯的使用壽命.李艷等[2]對比了輕質耐磨磚和硅莫磚的性能，結果如表1所示.實踐證實，使用較低熱導率的輕質耐磨磚時，筒體溫度下降了42 ℃，有效降低了熱損耗，每年可節約標煤390 t.
能源研究與信息2013年第29卷
第3期康睿：耐火材料節能化研究
不定形耐火材料由于不需要高溫燒成，已經成為耐火材料節能領域的重要成員.通過原料的輕質化和微孔化，可以顯著降低熱導率，減少單位材料的能量消耗，如氧化鋁空心球、氧化鎂空心球的應用.文獻[3-4]分別采用原位分解法獲得了莫來石、鎂鋁尖晶石等微孔骨料，孔徑在10 μm以下.Vladimir 等[5] 高溫合成了以六鋁酸鈣為主晶相的高純輕質骨料，25～1 400 ℃時的熱導率為0.15～0.5 W?m-1?K-1.
表1輕質耐磨磚與硅莫磚性能對比
Tab.1Porperty comparison between light wearresistant
brick and SiMo brick
性能參數硅莫磚輕質耐磨磚密度/（g?cm-3）2.71.6熱導率（1 000 ℃）/（W?m-1?K-1）2.01.3
2工業窯爐的改進與余熱利用
工業窯爐是使用耐火材料的主要設備，也是陶瓷、冶金、建材等工業領域中至關重要的熱能設備.因此，加強窯爐管理和技術創新是耐火材料節能的重點.
制定耐火材料工業窯爐技術目錄，積極發展新技術，淘汰落后技術；淘汰落后窯爐，制止其重復建設.例如，淘汰落后的倒焰爐，開發新型間歇式隧道窯.該窯型是在梭式窯的基礎上，前端增加了預熱帶，后端增加了冷卻帶，具有隧道窯的高“熱效率”優點.
采用微機操作等技術改進現有窯爐，有針對性地解決問題，降低熱耗.三相電弧爐[6] 以“熔塊法”生產電熔剛玉和電熔鎂砂，成為行業耗能大戶.河南義馬某廠經過改進和創新，建成了單極直流電爐，預計降低電耗200 kW?h?d-1，降低石墨電極消耗30%～40%，降低原料消耗20%.張豫等[7] 改進了智能高溫電爐，采用氧化鋁纖維耐火材料作爐材，二硅化鉬作發熱元件，經測試，能耗低于普通電爐50%，工作效率高于普通電爐5倍以上.李儀[8]對比了頂燒式隧道窯與側燒窯的主要熱工指標，如表2所示.不難看出，頂燒式隧道窯二次空氣溫度高，窯墻散熱損失小，煤氣消耗量、預熱帶上下溫差、單位產品燃料消耗小，充分節約了燃料.
表2兩種窯爐的主要熱工指標
Tab.2Main thermal indexes of two different industry kilns
熱工指標側燒窯頂燒窯二次空氣溫度/℃150550窯墻散熱損失/W489326消耗煤氣熱值/W549328預熱帶上下溫差/℃35080單位產品燃料消耗/（L?t-1）11075
鑒于很多工業窯爐的熱效率都低于70%，而其排放的廢氣熱值占窯爐總能耗的20%以上，廢氣的余熱利用率僅為4%～5%，具有很大的節能潛力.譚業鋒[9] 研究了熱管技術在窯爐廢氣余熱利用方面的應用，設計出結構合理的低溫高效熱管換熱設備，可將廢氣余熱用于冬季民用取暖，實現了經濟、社會和環境效益的統一.其設計思路可推廣到其它類似窯爐換熱器中.
3工藝條件的選擇與創新
除了窯爐必須節能外，更要重視生產過程中的工藝創新，例如，利用微波和遠紅外線快速干燥，降低燒成溫度，縮短燒成周期等，都可有效節約燃料.鄭化[10] 采用行星式高能球磨機機械法制備氧化鎂微粉，在粉磨過程中通過添加助磨劑，可使粉磨時間控制在90 min以內，氧化鎂粉體粒徑降至6 μm左右，粉磨效率提高了20%～30%，從而達到一定的節能目的.
富氧燃燒是近代燃燒領域的節能技術之一.該技術可以降低燃料燃點，加快燃燒速度，促進燃燒完全，提高熱利用率[11] .與普通空氣燃燒相比，其節能效果顯著.表3為日本富氧燃燒節能效果的試驗數據[11].
表3助燃富氧空氣氧含量與節能效果
Tab.3Oxygen content and energy saving effect
in oxygenenriched combustion
氧含量/%232527節能率/%10～2520～4030～50
4廢舊耐火材料的再利用
在我國，廢舊耐火材料通常被填埋，重新回收利用的比例還不足30%，而歐洲耐火材料再生利用比例可達到50%以上，被廢棄的耐火材料很少.隨著能源短缺的日益加劇以及對減少固體廢棄物要求的提高，耐火材料的回收利用已經成為一項社會責任和可持續發展的驅動力.逐漸轉向開發高附加值產品的研究，不僅解決了其帶來的環境污染問題，更有利于實現廢料的再利用，為耐火材料節能減排開辟一條新途徑.
鄭忠燕[12] 通過對半成品鎂碳廢磚進行預處理，選擇合理的碾料方式，同時添加1%的添加劑，將半成品鎂碳廢磚加入量的比例提高到30%，實現了半成品鎂碳廢磚的有效回收利用.鐘蓮云[13] 以耐火材料廢料為主要原料，天然礦物為助熔劑，通過合理設計晶界相的組成，成功制備了一系列性能優異的Al2O3含量45%～85%的Al2O3基瓷球.張國富[14] 分析了煉鋼中廢棄鋁碳耐火材料的回收利用情況，指出將少量廢棄鋁碳材料與未使用過的材料混合，由于鐵水滲透到氧化鋁天然石墨基質中的量微不足道，損毀非常低，不影響使用.
5系統節能的提出與應用
楊大東[15] 提出了“系統節能”的概念.系統節能就是指在不改變現有的設備、工藝技術狀況，不涉及單個環節的耗能水平或用能效率的情況下，通過改變管理和控制方面的參數匹配，使其調整到一組最佳值，從而使企業在一定產出條件下達到能耗總量最低的技術方法.輔以計算機管理后，可實現動態快速的跟蹤和優化決策.
上海耐火材料廠在使用該方法進行管理之后，實現了工序能耗環比下降3.49 kg?t-1，直接節能效益和間接經濟效益達236萬元，項目的投資效益比高達1 ∶39.[15]
6結語
資源短缺、環境污染日益成為制約耐火行業發展的瓶頸.面對諸多困難，耐火材料行業更應接受挑戰，解決自身產品結構不合理、產能過剩、資源利用過于粗放、能耗高等問題，發展高效、節能、功能化、綠色環保為內涵的先進耐火材料，走資源節約、環境友好型的可持續發展道路.
參考文獻：
[1]郭宗奇，NIEVOLL J.氧化鎂-鐵鋁尖晶石耐火材料在水泥回轉窯中的應用[J].中國水泥，2007（5）：63-65.
[2]李艷，毛恩亮，白雪松.耐火材料節能技術在水泥行業的應用[J].水泥，2012（5）：31.
[3]LI S，LI N.Effects of composition and temperature on porosity and pore size distribution of porous ceramics prepared from Al（OH）3 and kaolinite gangue[J].Ceramics International，2007，33（4）：551-556.
[4]鄢文.原位分解法制備多孔陶瓷的影響因素及相關應用研究[D].武漢：武漢科技大學，2008.
[5]VLADIMIR V P，VALERY V M，LARISA D，et al.Super low thermal conductivity heat insulating lightweight material on the basis of calcium hexaaluminate[C]∥Proceeding of UNITECR 01，Cancun，2001：1186 -1192.
[6]魏同，吳運廣.我國耐火材料生產節能方向[J].耐火與石灰，2007，32（1）：4-8.
[7]張豫，李志強，牛學臣，等.改進智能高溫高效節能電爐及耐火材料[J].稀有金屬材料與工程，2008，37（S1）：725-728.
[8]李儀.陶瓷耐火材料工業窯爐節能的措施[J].陶瓷，1981（4）：42-47.
[9]譚業鋒.工業窯爐廢氣余熱的回收與利用研究[D].濟南：山東大學，2006.
[10]鄭化.有機助磨劑在機械法制備和改性MgO微粉中的應用[D].武漢：武漢科技大學，2010.
[11]蘇俊林，潘亮，朱長明.富氧燃燒技術研究現狀及發展[J].研究與開發，2008（3）：1-4.
[12]鄭忠燕.半成品鎂碳廢磚回收利用的研究[J].四川冶金，2011，33（3）：71-73.
[13]鐘蓮云.用硅酸鋁質耐火材料廢料制備氧化鋁基陶瓷的技術及機理研究[D].武漢：武漢理工大學，2006.
關鍵詞:景德鎮;青花瓷;生命周期;環境影響評價
1引 言
進入二十一世紀,隨著我國加入WTO,我國陶瓷工業現代化面臨巨大的發展機遇,同時迎來新的挑戰。其中,作為傳統產業的陶瓷生產要消耗大量資源p能源,并排放CO2、SO2污水和粉塵污染物,嚴重污染環境,大大制約著我國陶瓷工業可持續發展戰略目標的實現[1]。
傳統陶瓷生產的整個生命周期過程的各個階段均會對環境造成影響。為更好地了解生產工藝和產品的環境行為,找出其生命過程中減少污染物產生的機會和潛力,需要對陶瓷生產的整個生命周期的資源消耗和環境影響進行分析評價[2-4]。生命周期環境影響評價(LCA-Life Cycle Assessment,簡稱LCA)就是目前國際上常用的一種對產品、生產工藝及活動對環境的負荷進行客觀的評價方法,它通過對能量和物質消耗以及由此造成的廢棄物排放進行辨識和量化,來評價能量和物質利用對環境的影響,以尋求改善產品或工藝的途徑[5]。
作為擁有千年陶瓷文化的景德鎮,在我國陶瓷工業中有著舉足輕重的地位和影響。為此,本文以最具代表性的景德鎮釉下青花瓷為研究對象,利用生命周期影響評價方法,建立數學模型來表征和量化陶瓷生產過程的能源p物質的消耗p廢棄物的排放,評價青花瓷生產過程對環境負荷的影響,并得到其量化的環境負荷指標。通過對這些指標進行分析,尋找改善環境、降低環境影響的技術方向,并提出相應的建議或措施,為景德鎮陶瓷企業推行清潔生產,通過ISO14000認證和實現可持續發展提供技術支持。
2研究目標與范圍
進行LCA評價時,首先需要根據其目標確定研究對象、評價范圍和功能單位。本研究擬以最具中國特色的景德鎮釉下青花瓷為研究對象,對其生產過程進行環境影響分析,尋找改善環境、降低環境影響的技術方向,以實現陶瓷的清潔生產。釉下青花瓷是指采用釉層下的花色裝飾的瓷器,具有釉面晶瑩潤澤、白里泛青、高雅玉潔和無鉛鎘溶出危害等優點。青花瓷的典型生產過程主要分為原料制備、成形加工和燒成三個階段(見圖1)。
本研究根據ISO14041標準[6],結合研究目標和景德鎮青花瓷普遍采用的工藝流程,確定LCA研究系統的邊界范圍,將范圍界定在直接采用標準化的原料,不考慮原料加工、輔助材料制造等過程;坯體干燥以窯爐余熱為主要熱源;燃料為焦化煤氣,不考慮其制備過程。青花瓷采用天然礦物原料,由于其直接來自自然界,經過漫長的演變過程,其組成及存在形式與周圍環境達到了最佳的協調與穩定,以此制成的制品廢棄后,與周圍環境也會有較好的親和性,不會對水系和土壤造成污染。另外,還由于青花瓷使用壽命較長,相對環境負荷小,對人體不會產生直接危害,無二次污染,因而暫不考慮其最終的廢棄處置。研究系統的輸入包括資源和能源等;輸出為排入水、氣、聲和固體廢物等污染物。功能單位采用1t釉下青花瓷產品。
3清單分析
根據上述邊界劃分,將景德鎮青花瓷生產的生命周期各階段進一步細化為相對獨立的過程單元,并進行相關數據的收集與統計,從而得到景德鎮青花瓷生產生命周期各階段資源、能源消耗和污染物的排放清單,如表1所示。
數據主要來源于《日用陶瓷工業手冊》,景德鎮陶瓷工業設計研究院的《工廠設計技術報告》內部資料;其次為公開發表的文獻資料、企業生產運行實測數據、環保部門的監測報告和相關研究的文獻等[7-10]。
從表1可以看出,青花瓷生產的主要原料為瓷石、高嶺土、長石和石英等硅酸鹽類礦物原料,它們被稱為高克拉克值材料。從宏觀上看,資源地域分布廣、含量豐富,因此,青花瓷的生產對資源消耗影響不大。但是,由于現階段陶瓷原材料落后的生產方式,致使天然原料的開采、分選對環境的污染主要集中在土地、植被的破壞,水土流失、淘洗分選過程的水污染和散亂廢棄的尾礦渣。因此,需要建立標準化原料專業生產基地,以實現青花瓷現代化清潔生產的基本要求。
青花瓷生命周期過程中的能源消耗主要是燒成階段所用的液化煤氣,耗用量為2500Bm3/t;生產1t青花瓷在原料、成形和燒成三個階段分別需耗電220、200和190kW?h。
青花瓷生命周期中的廢棄物主要分為廢氣、廢水和固體廢棄物。廢氣排放中排放量最大的是CO2,為2404.8kg/t,其次是NOx(3.86kg/t)和SO2(2.28kg/t)。煙塵(0.41kg/t)、粉塵(0.780kg/t)和CO(0.013kg/t),它們主要來源于青花瓷的燒成階段。
青花瓷生命周期中產生的水體污染物主要集中在原料制備和坯體成形兩個階段,生產每噸青花瓷的廢水排放量為18t,其中,最大的污染物是懸浮物SS(88820g/t),其它依次為:COD(881.630 g/t)、BOD5 (193.557 g/t)、NO3- (22.633g/t)、石油類(22.576 g/t)、氟化物(11.425 g/t)。
青花瓷生產過程中產生的固體廢物主要是廢棚板、匣、廢石膏和廢品等,盡管數量較大,但基本都可回收再用。
青花瓷生產在原料加工與燒成階段會產生一定的噪聲。另外,由于青花瓷采用的是釉層下的花色裝飾,因此無鉛鎘溶出危害。
4環境影響評價模型
按照國際標準化組織的ISO14040的框架[10],影響評價模型建立包括三個步驟:分類、標準化和加權評估。青花瓷生產的環境影響類型可分為全球變暖效應、酸化、富營養化、煙灰塵和固體廢棄物五種。
為了進一步確定和分析生產過程的環境影響及對生命周期各階段的主要貢獻,對青花瓷生產各過程的環境影響因子按如下公式進行歸類計算,得到各類環境影響潛值,并列于表2中。
EP(j)=P(j)i=[Q(j)i×EF(j)i] (1)
其中:
EP(j)――產品系統對第j種潛在環境影響的貢獻;
P(j)――第i種排放物質對第j種潛在環境影響的貢獻;
Q(j)i――對環境產生第j種影響的第i種物質的排放量;
EF(j)i――第i 種排放物對第j 種潛在環境影響的當量因子。
當量因子的確定因不同的環境影響類型而不同,通常以某種物質為參考,計算其他物質的相對大小。如對全球變暖采用CO2,酸化則采用SO2等。
對以上所計算的各類環境影響潛值,采用其相應的標準化基準進行標準化,從而比較其相對大小,詳見表2。但是,經標準化后兩種不同類型環境影響潛值數值大小相同,并不意味著兩者的潛在環境影響同樣嚴重。因而需要對影響類型的嚴重性進行排序,即賦予不同影響類型不同權重后,才能進行比較[11]。為此,采用根據“目標距離”法確定的權重進行加權評估,結果見表2。
5生命周期解釋
從表2中不難看出,在青花瓷生產中各環境影響類型的貢獻率有很大差異,它們的相對貢獻見圖2。結果表明,在青花瓷生命周期內相關的環境影響主要為固體廢物,但是,固廢基本都可回收再利用,因此,實際對環境的影響負荷并不大。其次是全球變暖、酸化和富營養化,同時對工業煙塵和粉塵的影響也不容忽視。
結合清單數據結果,發現在全球變暖、酸化和富營養化三種環境影響中主要的干擾因子分別為CO2、SO2和NOx,它們主要來自于青花瓷燒成過程中的氣體污染排放物,這也正是青花瓷生產中要求使用清潔氣體燃料的緣故。為此,目前在景德鎮政府的組織下,青花瓷生產不斷采用新技術,改變燃料結構(由燃煤改成燃氣),使該市的環境污染狀況有了明顯的改善。此外,還需對引起大氣污染的工業窯爐進行技術改造,選擇節能型設備,采用先進的燃燒技術和煙塵處理技術,提高燃燒效率,減少CO2、SO2和NOx污染物排放。另外,由于陶瓷生產廢水主要來自原料制備過程,其中懸浮物SS 顯著偏高,因此,需要設立陶瓷廢水處理設施,做到廢水的回收再利用,實現廢水的零排放。
參考文獻
[1] 郭建暉,加入WTO對中國陶瓷經濟發展的影響與對策[J].江西社會科學,2003,10:217-219.
[2] 夏光華,廖潤華,王群等.陶瓷材料與環境協調發展[J].中國陶瓷工業.2003,3:53-55.
[3] Caterian Rinaldi,Alberto Fregni,Carlo Palmonari.Methodology for life cycle assessment of ceramicfloor and wall tiles-applications in BATdefinition for ceramic tiles industry[J].Tile&brick international,2002,6:394-396.
[4] C.Palmonari,G.Timellini.The environmentalimpactof the ceramic tile industry.New approachestothemanagement in Europe[J].Journal oftheAustralasian ceramic Society,2000:23-33.
[5] A.A.Burgess,D.J.Brennan.Application of lifecycle assessment to chemical processes[J].Chemical Engineering Science,2001,2.
[6] GB/T.24040-1999,ISO14040.環境管理-生命周期評價-原則與框架.
[7] 楊物華.陶瓷工廠設計參考[M].南京:南京大學出版社,1993.
[8] 黃浪歡.陶瓷窯爐NOX的污染與防治[J].中國陶瓷,2000,6:23-25.
[9] 夏光華,廖潤華,程錦崇等.日用陶瓷的清潔生產與生周期評價[J].中國陶瓷工業,2004,11(4):28-31.
關鍵詞 蜂窩陶瓷，制備，應用
1引 言
蜂窩陶瓷作為一種功能性多孔材料[1]，早在20世紀70年代就由美國康寧(Corning)公司開始試制，并在1975年進行了小型車尾氣凈化試驗，取得了良好的效果。目前世界上最大的兩個蜂窩陶瓷的生產廠家[2]是美國康寧公司（約占世界市場的50%）和日本NGK公司（約占40%）。這兩大廠家均采用堇青石作為蜂窩載體，其原因是：（1）價格便宜；（2）原材料易取得；（3）生產工藝簡單易實現；（4）性能基本上能夠滿足使用需要。
蜂窩陶瓷具有高的比表面積和良好的物理化學穩定性，另外還具有低密度、高滲透率、良好的能量吸收性能以及耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性和尺寸穩定性高、易于再生等諸多特點。近年來，隨著制備技術的發展，其應用范圍不斷擴大，應用水平也不斷提高。蜂窩陶瓷作為一種新型材料，越來越受到人們的重視。與傳統的顆粒狀陶瓷載體相比，多孔狀蜂窩陶瓷載體具有壓力降小、幾何表面大、擴展距離短、有利于反應物的進入和生成物的排出，并可縮小反應器的體積等優點。因此蜂窩陶瓷特別適用于汽車尾氣的處理、煙道氣的凈化、蓄熱體以及紅外輻射燃燒板等方面。本文就其制備技術與典型應用進行介紹。
2蜂窩陶瓷的制備技術
蜂窩陶瓷的制備工藝大體上可以分為下面幾種：擠壓、熱壓鑄、注漿及注凝成形。其中生產量比較大、使用比較廣泛的是擠壓和熱壓鑄兩種方法。
2.1 擠壓成形
擠壓成形是通過模具將可塑性料擠壓成形、微波干燥并燒制成多孔陶瓷的方法。形成的孔通常有幾個毫米大，小的孔可達微米級，而且是直線連通的，常見的孔外形有正方形、三角形、六邊形等。
其制備工藝流程為：原料合成混合練泥陳腐擠壓成形干燥燒成。
制備蜂窩陶瓷的主要原料有堇青石、鈦酸鋁、鋰輝石、氧化鋁、鋯英石、碳化硅、氮化硅、莫來石等。由于蜂窩陶瓷采用擠壓成形，必須在主原料中加入各種添加劑來提高泥坯的可塑性和流動性，這些添加劑主要有：粘結劑、增塑劑、解膠劑、劑、潤濕劑等。此外，還有保水劑、鰲合劑、靜電防止劑、膠體保護劑和表面活性劑等。目前大都采用淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇作為粘結劑；桐油、硬脂酸等作劑；甘油作增塑劑。目前我國已經生產出400孔/in2模具，但是美國、日本已經研制出了600孔/in2、900孔/in2甚至高達1100孔/in2的高密度孔蜂窩陶瓷。我國現在已開始了600孔/in2擠出成形模具的研究，并取得了初步成功[3]。
2.2 熱壓鑄成形
熱壓鑄成形為注漿成形的一種，采用在陶瓷泥料中加入石蠟和油酸、硬脂酸、蜂蠟等表面活性劑的方法，在一定溫度下流體化配料，再用壓縮空氣將料漿壓入模具中，在室溫下有機物硬化后成形（有機物在高溫燒結時被燒掉）。實踐表明，這是目前比較常用、生產效率較高、質量較好的生產方法。為了增加低溫強度，采用低溫排蠟的工藝，工藝流程如圖1所示。
燒成過程采用慢升溫，特別是在低溫排蠟除去有機物階段，窯內溫度要均勻，以減少因有機物的大量迅速排除及溫度不均勻產生開裂等缺陷。燒成設備可用電熱隧道窯及燃油燃氣梭式窯。燒成時應注意碼坯方法，才能保證成品率及燒成質量。
3蜂窩陶瓷的應用
蜂窩陶瓷的應用已非常廣泛，在很多領域都有成功的應用，下面介紹幾種較典型的應用。
3.1 工業煙氣處理
隨著工業的發展，大氣污染也越來越嚴重。為了控制大氣污染，人們開發了多種凈化技術。多孔蜂窩陶瓷因其性能優良，已被廣泛用于煙道氣中NOX、SO3的排除處理。例如，采用靜電沉降器的電廠需選用低硫煤作為原料，以減少硫氧化物，從而防止引起酸雨。然而，低硫煤含硫量太低，又不能從鍋爐中有效去除燃燒產生的灰塵。以往解決該問題的方法是在工藝過程中加入硫，此方法成本高、不方便、維護危險且影響產率。
最近， Applied陶瓷公司及相關的公司、組織已成功開發出一種新型陶瓷材料來解決該問題。該方法源于Applied陶瓷公司的蜂窩陶瓷擠壓成形技術和催化劑技術。該方法能使低硫煤產生足夠的SO3，無需另外添加硫。這種工藝方法需采用陶瓷材料是因為催化劑在高溫環境下才能起作用，而陶瓷材料可在工藝過程中保持惰性，不會和催化劑發生反應。該方法采用熔融石英陶瓷材料擠壓成形做成蜂窩陶瓷。熔融石英的優點在于具有惰性、低熱膨脹特性及高熱容性。這種熔融石英蜂窩陶瓷可作為催化劑載體和基底。催化劑被結合在蜂窩陶瓷表面，并通過二次浸漬工藝滲透至孔隙中，在這種蜂窩陶瓷的使用期限內，即使其表面結構在使用過程中被腐蝕掉，里面的催化劑也將持續暴露出來，這樣便可維持安裝時的催化效率。
這種蜂窩陶瓷催化劑結構為解決低硫煤的問題提供了一種成本低而又非常有效的方法。它的優點還包括：節省能源消耗、避免發生火災和熔融硫儲存和處理過程發生爆炸的潛在危險等。這種工藝方法將產生巨大的經濟效益，減少環境污染。
3.2 過濾材料
蜂窩陶瓷作為過濾材料有以下優點：（1）化學穩定性好，耐酸堿及有機溶劑；（2）極好的耐急熱急冷性能，工作溫度可高達1000℃；（3）抗菌性能好，不易被細菌降解，不易堵塞且易再生；（4）較強的結構穩定性，孔徑分布狹窄，滲透率高；（5）無毒，尤其適用于食品和藥物的處理。這里主要介紹一下其在冶金和水質凈化兩個方面的應用[4]。采用擠壓成形工藝，使陶瓷過濾片具有獨特的正方形和三角形設計。該結構增加了陶瓷體的比表面積，提高了過濾片吸附和捕捉細小雜質的能力，比非擠壓式過濾片過濾效果好，金屬液流動平穩。通過過濾可取得以下效果：（1）凈化金屬液，去除非金屬雜質和氣體；（2）使金屬液充型平穩，減少漩渦；（3）簡化澆注系統，提高工藝出品率；（4）減少鑄件氣孔、優化、細化金屬組織；（5）提高鑄件表面質量和力學性能；（6）降低鑄件廢品率；（7）減少加工余量和提高刀具壽命，降低鑄造成本。
水質凈化方面主要以活性炭材料為主要成分制成孔徑很小的蜂窩載體，裝入處理設備中處理工業廢水中的重金屬和有機物，具有一定的效果。此種方法吸附容量大、阻力小、價廉、可再生利用，但也存在不少不足之處。研究部門和工廠正在研究開發用聚丙烯材料制成管狀或蜂窩狀用于水質凈化，目前處于初試階段，有著良好的前景。
3.3 催化劑載體
隨著國民經濟的高速發展，交通運輸業所帶來的環境污染日益嚴重。對國內外大城市大氣質量的測試結果表明：汽車尾氣是空氣污染的主要污染源。汽車尾氣中含有CO、NOX和碳氫化合物，這些成分雖然占的比例不大，但都是有害的，并有強烈的刺激性氣味及致癌作用。為了解決這一問題，目前世界各國都趨向于使用三元催化劑。三元催化凈化器主要由外殼、載體和催化劑三部分組成，其中載體是最基本、最關鍵的因素。在汽車尾氣催化凈化器采用的載體材料中，得到廣泛應用的是陶瓷材料，即整體型蜂窩陶瓷載體[5]。
作為載體，其制備工藝主要采用擠壓成形技術，然后在其表面涂附一層催化活性組分，一般為Pt、Rh和Pd等比較昂貴的貴金屬。催化劑活性組分可以使廢氣中的有害成分轉變為無害的CO2、H2O和N2而排出。
蜂窩陶瓷由于其發達的比表面本身具有催化功能，而涂覆特定的催化劑后，則可實現對目標反應的選擇性催化，大幅度地提高通過其孔道流體的轉換效率和反應速率。因此目前人們一致認為用蜂窩陶瓷制造的汽車凈化器和微粒捕捉器是控制汽車尾氣排放的最有效的方法。
3.4 蓄熱體
20世紀90年代初，日本科學家首先發明了高溫空氣貧氧燃燒技術(HTAC)，該技術被譽為21世紀最具發展潛力的技術之一。該技術的關鍵之一是制備高性能的蓄熱體材料――蜂窩陶瓷[6]。蜂窩陶瓷蓄熱體具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩定性好、強度高、蓄熱量大、導熱性能好等顯著優點，節能效果和使用壽命大大提高。
蓄熱式高溫空氣燃燒是一項具有巨大節能和環保雙重功效的新型燃燒技術，蜂窩陶瓷蓄熱體是蓄熱式燃燒器的關鍵部件，廣泛用于鋼鐵、機械、建材、石化、有色金屬冶煉等行業的各種加熱爐、熱風爐、熱處理爐、裂解爐、烘烤器、熔化爐、均熱爐、油氣鍋爐等窯爐中。該技術通過換向裝置使兩個蓄熱室交替吸熱放熱，最大限度地回收煙氣的熱量，再把爐內的助燃空氣和煤氣加熱到1000℃以上，即使低熱值的劣質燃料也能實現穩定著火和高效燃燒，可節省燃料達40%～70%，產量提高15%以上，鋼坯氧化燒損下降40%以上，NOX排放小于100ppm，排放的煙氣溫度低于150℃，大大降低了地球大氣的溫室效應。如果全國大多數工業窯爐都采用HTAC技術，其經濟效益和社會效益不可估量，將極大地緩解能源緊缺的狀況，并改善人類的生存環境。
3.5 紅外輻射燃燒板
把蜂窩陶瓷裝載在灶具及燃燒器上面，憑借其高開孔率的優勢可以起到充分燃燒的效果。另外，由于其具有輻射作用可起到節能環保的效果。天然液化石油氣和煤氣會產生碳氫化合物和CO等有害氣體，嚴重污染室內空氣，而采用蜂窩陶瓷時則可以凈化燃燒。廣州紅日燃具公司生產出了具有圓孔和方孔狀耐高溫陶瓷片，此種陶瓷片可裝在灶具和燃燒器上（見圖2），使用時燃燒可以輻射出紅外線，使液化氣經催化、氧化而充分燃燒，碳氫化合物、CO等轉化率均在95%以上。通過應用該技術，紅外線燃氣灶具與普通大氣式灶具相比，具有以下幾方面顯著的優點：
（1） 高效節能：熱效率高，節約燃氣，是一種具有顯著節能效果的燃具。紅外線家用燃氣灶具產品的燃燒熱能主要由輻射傳熱和對流傳熱兩部分組成，輻射能約占50%～60%；大氣式灶具產品的燃燒熱能主要是對流傳熱，輻射傳熱僅占極少的一部分。由于輻射傳熱具有傳熱效率高的特點，對于被加熱物質（如水），具有很強的穿透性，其熱量很容易被加熱物體所吸收，故具有熱效率高、節約能源的優點。而對流傳熱是通過對流熱（熱空氣、火焰）與被加熱物體間的溫差、加熱時間來進行的，由于其停留時間短，對流熱有大量被耗廢掉，使得器具所接收的熱量大為減少，熱效率低。實踐證明，紅外線家用燃氣灶具產品的熱效率約比普通大氣式灶具產品高20%，即節能約20%左右。
（2） 環保健康：燃燒完全，燃燒后煙氣中的有害物質含量明顯降低。由于紅外線家用燃氣灶具燃燒器采用完全一次空氣預混燃燒方式，燃燒所需的空氣完全來自引射的一次空氣，一次空氣的比例大，其燃燒完全，燃燒煙氣中的一氧化碳含量很低。同時由于其火孔熱強度遠低于大氣式燃燒方式，燃燒火焰的局部溫度低，不利于熱氮氧化物的產生，其燃燒煙氣中的氮氧化物含量很低。
（3） 衛生潔凈，不熏鍋。由于紅外線燃氣燃燒器的燃燒在輻射板的表面進行，無可見火焰，在加熱物體時無燃燒火焰接觸被加熱器具，不會出現大氣式灶具火焰遇冷而出現的析碳現象，即不會出現熏黑鍋的現象，可保持對廚房和被加熱器具的干凈，是綠色的燃具。
（4） 安全可靠、抗風吹熄。安全性能好，不易被風吹熄，不易被雨淋熄。由于紅外線燃氣燃燒器燃燒輻射板面積大、火孔多，其燃燒緊貼于輻射板的內表面，當風吹過時無火焰可被吹脫離，而且灼熱的輻射板表面可使燃氣重新點燃，具有優越的抗風性能，其抵抗風速的能力是大氣式灶具的三倍或以上。紅外線燃燒器的火孔數是大氣式灶具的一百倍左右，遠比大氣式多，當出現被湯水所淋的情況時，其大的燃燒面不易被全部淋熄，而灼熱的燃燒面又可迅速恢復燃燒，確保其燃燒的正常進行。
4結語
蜂窩陶瓷在近幾年來得到了很大的發展，其制備方法不斷完善，應用領域也不斷擴寬。對其制備工藝的研究正在走向系統化、理論化并逐漸轉入實用開發階段。雖然蜂窩陶瓷具有諸多優良的技術性能，并得到了廣泛應用，但是在廣泛應用的同時，其缺點也在不斷暴露出來。蜂窩陶瓷日前發展需要解決的是如何降低膨脹系數、提高單位面積的孔數及提高其機械強度等問題。
參考文獻
1 曾令可,王慧.多功能陶瓷制備與應用[M].化學工業出版社,2006.7
2 高隴橋.蜂窩陶瓷的應用與進展[J].真空電子技術,2003（3）：70～71.
3 鄧重寧.600孔/in2蜂窩陶瓷載體擠出成形模具[J].陶瓷,2001,152（4）：40～41.
4 王耀明，蔡偉慶.多孔陶瓷過濾材料[J].江蘇陶瓷,2003,36(1):19～28.
（河北省保定地質工程勘查院，保定 071000）
（Baoding Geological Engineering Exploration Institute of Hebei Provence，Baoding 071000，China）
摘要： 在減輕大氣污染對策的問題里，嚴格治理柴油機冒煙具有重要意義。
Abstract: To strictly control diesel engine smoking is of great significance in the countermeasures to reduce atmospheric pollution.
關鍵詞 ： 柴油機；冒煙；控制
Key words: diesel engine；smoking；control
中圖分類號：TK42 文獻標識碼：A
文章編號：1006-4311（2015）06-0039-02
0 引言
作為野外施工機械主要動力的柴油機，因其功率高、馬力大、使用價值高而被廣泛應用。然而，隨處可見的柴油機邊工作排氣，邊冒煙的現象，在柴油機使用當中普遍地存在。當今，運用于發電機組、輪船、汽車引擎的柴油機為數居多。在減輕大氣污染對策的問題里，嚴格治理柴油機冒煙也應當作為一個議題。
在正常情況下，柴油機工作時，從排氣管排出煙的顏色應該是無色透明的氣體。如果柴油機出現排煙異常，就說明柴油機的工作狀況出現變化，我們可以根據排除煙的顏色，來判斷柴油機各個工作系統出現工作異常的問題。
柴油機出現異常排煙的顏色一般分三種現象：黑煙、藍煙和白煙。下面就分別根據排煙的顏色，來分析柴油機工作系統出現這些現象的原因，加以采取處置措施。
1 柴油機排氣管冒黑煙
柴油機冒黑煙的原因主要是進入燃燒室的空燃比較小（油多氣少），燃燒不完全。柴油機冒黑煙的情況出現后，首先從柴油機外部系統進行檢查，也就是，從易到難查起，通過排除法進行檢查。
1.1 檢查進氣系統 ①檢查空濾器是否太臟，造成進氣阻力過大。處置措施：清潔空氣濾芯，必要時更換空氣濾芯。②檢查增壓器到發動柴油機進氣管連接部分膠管是否有開裂，連接卡箍是否有松動現象，這些故障造成進氣系統漏氣，柴油機進氣量不足。處置措施：加固配件氣密性。③檢查中冷器是否開裂漏氣，中冷器開裂會影響柴油機進氣量。中冷器如果開裂，可以通過焊補漏氣部分處理或更換中冷器。④排氣制動開度不夠，排氣不通暢，影響柴油機進氣量。處置措施：維修更換配件。
1.2 檢查渦輪增壓器 ①柴油機排放的有害廢氣成份主要是微粒物質和NOX。采用先進的噴射系統可以減少微粒物質的排放，而廢氣再循環則是有效控制NOX的最有效途徑。設置渦輪增壓器能夠加強這一功能。渦輪增壓器損壞，造成進氣量不足，廢氣排放則大。處置措施：更換渦輪增壓器。②渦輪廢氣旁通閥損壞，造成廢氣旁通常開，造成進氣量不足。處置措施：更換廢氣旁通閥（必須到渦輪增壓器指定的維修部維修）或更換渦輪增壓器。③渦輪增壓器壓氣機側嚴重漏機油，機油進入燃燒室。處置措施：更換壓氣機側油封或更換渦輪增壓器。
1.3 柴油機供油系統 ①由于高壓油泵調整不當，造成供油量加大，燃燒不充分，未完全燃燒的燃油，通過排氣管排出。處置措施：調整高壓油泵到正常供油量。②噴油器調整不當，造成噴油壓力過低，噴油霧化不好，造成燃燒不充分。處置措施：及時調整噴油器的噴油壓力到正常。③噴油器卡死或噴油器噴嘴積碳，霧化不好，燃燒不充分。處置措施：調整、清洗或更換噴油器。④供油提前角過大或過遲，燃油不在做功時間作用，在較低溫下燃燒不完全。處置措施：調整供油提前角。⑤高壓油泵上的冒煙限制器損壞，調速器不靈，也會造成柴油機在急加速時冒黑煙。處置措施：調整調速器，維修或更換冒煙限制器。⑥燃油品質太差。處置措施：更換品質較好的燃油。⑦提高噴油壓力和強化柴油霧化效果，增大混合氣充分燃燒來改善排放，使用預噴射也是行之有效的方法。預噴射就是在主噴射之前的某一時刻精確的噴入約為1-2毫升的預噴油量，從而使燃燒室被加熱，縮短了隨后進行的主噴射的著火延遲期。于是溫度與壓力上升減緩，降低了燃燒噪聲水平和NOX，以及有害氣體的生成與排放。噴油嘴磨損燒結及易產生積碳。處置措施：清潔預燃室積碳或更換配件。
1.4 柴油機配氣系統 ①缸套與活塞及活塞環磨損過大，造成氣缸壓力不足，燃燒不完全，引起冒黑煙。處置措施：調整檢修配合間隙或更換機件。②氣門間隙不正確。氣門間隙過大或過小，都會造成氣缸壓縮不良。燃燒不充分，引起冒黑煙。處置措施：調整研磨氣門配合帶和間隙到正確的的數值。當然柴油機冒黑煙，除了上述因素外，還有其他的因素，譬如柴油機超負荷工作、制動系統故障等因素，也會造成發動機冒黑煙的現象。這就要求機器使用者提高控制操作技能了。
2 柴油機冒藍煙
柴油機冒藍煙的情況主要是柴油機燒機油引起的。引起柴油機燒機油的原因主要有下列幾種。①活塞、活塞環及缸套磨損，活塞環與缸套間隙加大，密封不好，造成機油上竄燃燒室進行燃燒，引起冒藍煙。處置措施：更換缸套、活塞、活塞環。②如果在發動柴油機的裝配過程中，在安裝活塞環時，切口沒有按照要求錯開，造成活塞環對口，機油通過環口進入燃燒室，引起燒機油。處置措施：重新對活塞環進行裝配，使活塞環切口按技術裝配要求錯開裝配。③活塞環斷裂，機油進入燃燒室燃燒。處置措施：更換活塞環。④活塞環裝反，也會造成機油進入燃燒室。處置措施：安裝檢查，確保正確安裝。⑤氣門及氣門導管嚴重磨損，氣門密封圈損壞，都會導致機油進入燃燒室，造成燒機油。處置措施：更換配件。⑥增壓器回油管回油不暢，造成增壓器油腔壓力較高，增壓器漏油或壓氣機側油封損壞，機油經壓氣機側進入燃燒室，造成燒機油。檢查增壓器回油管是否油堵塞現象。處置措施：如果是增壓器回油管存在擠扁變形，需要更換回油管。如果是增壓器本身損壞漏油，維修或更換增壓器。⑦另外如果空濾器堵塞，使空氣流動受阻，就會在壓氣機側形成真空區，造成增壓器油腔與壓氣機側形成大的壓差，引起機油泄漏，經進氣系統進入燃燒室，造成燒機油現象。這種情況一般清潔空濾器后，漏油問題就可以解決，不一定要更換增壓器。
3 柴油機冒白煙
柴油機冒白煙一般是燃油中水的含量過多引起。引起柴油機冒白煙的原因一般可從下面幾種情況去檢查。①油品質太差，含水量太大，引起柴油機燃燒冒白煙（水蒸氣）。處置措施：更換品質符合要求的燃油故障就能排除。②發動柴油機缸墊損壞，造成冷卻水進入燃燒室，水高溫狀態下變成蒸汽排出。處置措施：更換氣缸墊處理。③因缸套和缸蓋開裂，水直接進入燃燒室。處置措施：更換缸套或缸蓋，即可排除。④噴油提前角過小，造成部分燃油來不及燃燒，而排出發動柴油機。處置措施：調整噴油提前角到正確的角度。⑤有時冷車啟動冒白煙，特別是低溫啟動時柴油機冒白煙，但隨著柴油機溫度升高而白煙消失則屬正常現象。對于電控機來講，控制單元的故障同樣也有可能引起柴油機排煙異常，這就要通過檢查電控部分解決。為滿足越來越嚴厲的排放法規，柴油機在全面采用電子控制的基礎上，各國不斷改進廢氣再處理技術。氧化催化器在這方面起著舉足輕重的作用，該裝置是基于單體陶瓷式結構發展而來的，能夠對廢氣進行較為充分的再處理，以降低廢氣中HC、CO和NOX等的濃度。有研究結果顯示，采用先進涂覆技術的氧化催化器可將廢氣中的CO、HC和NOX分別減少50%～80%、40%～70%、10%～20%，減少微粒物質排放30%～40%。
現在歐、美、日各國正在從事催化還原理論與氧化催化劑應用技術的研究，用以解決柴油機使用催化劑不能實現有害排氣，特別是使NOX大幅度降低和催化劑耐久性的問題。
采取一切技術和管理控制措施，使柴油機運行中減少廢氣排放，減輕對大氣的污染量，是當今科學發展、生態發展、可持續發展所要求和重視的問題。
參考文獻：
[1]孟昭寧.淺析柴油車尾氣煙度過高原因及預防[J].農村實用技術，2004（02）.
