专利名称：一种型煤还原剂陶瓷煅烧方法
技术领域：
本发明涉及一种燃煤陶瓷煅烧方法，特别涉及一种型煤还原剂陶瓷煅烧方法。
背景技术：
我国是以煤炭为主要能源的国家，陶瓷工业窑炉主要是以廉价的煤炭作为燃料，隧道窑和倒焰窑作为燃煤陶瓷窑炉煅烧瓷器的主要设备，应用于电瓷、化工瓷、日用瓷等陶瓷行业。由于煤炭燃烧时产生的烟尘和二氧化硫等有害气体造成对大气的环境污染。特别是我国南方的瓷泥属原生高岭土，含铁量较高。煅烧时，一般坯体进入940℃左右的高温后，为了在较低温度下，在釉玻化之前，使Fe2O3还原成亚铁并在坯体中生成具有助熔作用的硅酸铁，形成适当的液相，促使莫来石生成及晶体的线性增长，增加瓷器的机械强度，必须采用还原焰继续升温煅烧。目前主要是频繁加煤，使窑内形成不断火，不断烟的不完全燃烧方式，不仅浪费了优质煤，而且不完全燃烧的黑烟和SO2气体更加严重污染环境。这种煅烧方式产生的还原焰气氛是高低不稳定的曲线形，产生的黑烟和SO2对瓷器质量产生不良影响。
为了改善煤的燃烧性能和环保问题，近几年来国内外都做了大量的工作，申报了许多专利。例如各种助烧剂、固硫剂以及本申请人1993年发明的“助燃粘结剂(ZL93107352.9)”和“催燃剂(ZL93107353.7)”两项专利都只能改善煤的燃烧特性，适宜于氧化焰燃烧的锅炉，化肥造气及其它采用氧化焰燃烧的工业窑炉中，并不适宜于“还原焰”的燃烧的方式。
由于陶瓷制品在煅烧过程中，在不同的烧成阶段具有不同的烧成气氛及不同的烧成压力等特殊工艺要求。高温阶段烟气最高温度达1000℃左右。采用各种除尘设备虽然能解决部分烟尘，但增加成本。水浴除尘器造成对水的二次污染，并且对烧成工艺的特殊要求不适用，影响烧成质量。采用“重油”、“石油液化气”、“煤气”等液体或气体燃料在陶瓷窑炉中的应用对消烟降尘、环保有显著作用。在点火器的作用下一般采用短焰喷嘴和无焰喷嘴，燃烧温度不稳定时，容易出现回火及脱火。燃料价格贵，造成陶瓷行业成本上升，并对原有陶瓷煅烧设备要进行大量的投资改造。油类燃烧的火苗对耐火砖有侵蚀作用，重油中的硫类在燃烧中产生的SO2造成大气污染，油类在还原气氛中容易产生析炭，而煤气燃烧主要是产生气态辐射为主。其传热强度不及燃煤火苗的固态和气态辐射。石油资源储量有限，陶瓷行业由煤改油和液化汽以后，增加了市场上对石油供应的紧张，成本较高。不符合国家对陶瓷工业就地取材和使用廉价燃料的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服了已有技术上存在的问题，在不大改造现有燃煤隧道窑，倒焰窑的前提下，提供一种节能、消烟、固硫、降尘，提高烧成质量，减轻烧窑工劳动强度的煅烧方法。
本发明采取的技术方法是，在现有使用的燃煤陶瓷窑炉中，将本申请人于1993年发明的“助燃粘结剂(ZL93107352.9)”和“催燃剂(ZL93107353.7)”掺入燃煤中，制成消烟、固硫的型煤，在窑炉中进行氧化焰燃烧。根据烧成工艺，当窑中温度950℃左右高温时，向窑内喷入一氧化碳和氢气的还原剂与型煤燃烧的氧化焰中的游离氧混合燃烧，使窑内形成还原气氛和压力气氛。同时窑内的高温起到了对还原剂一氧化碳和氢气的点火作用。检测窑炉尾部排出的烟气中氧气的含量，调整还原剂的喷入量，达到控制窑内瓷器的烧成质量。当清理炉渣时，或煤质差火焰较短时，可向窑内补充喷入还原剂，达到保持或提高窑内温度的作用。
本发明所述的消烟、降尘、固硫型煤在原煤中助燃粘结剂和催燃剂的掺入量的重量百分比为1-5％，制成各种规格尺寸。由于型煤冷热强度高，在燃烧时煤粉不会被吹风带走，起到降尘作用，并且根据燃烧特性，适当控制煤的挥发份泄放速度，让其在炉膛内充分燃烧，降低黑烟排放浓度，同时熔剂有固硫作用，使之SO2固定在炉渣中形成硅硫酸盐矿物从炉渣中排出。炉渣疏松多孔，有利于撬炉和清理炉渣。
根据不同烧成阶段特点，型煤可制成点火型煤、中温型球、高温型煤，型煤在窑内透气性好，燃烧充分，处于氧化焰燃烧状态，烟气中过剩氧含量达8-16％左右。
型煤在窑炉膛中，通风良好，有利于形成氧化焰燃烧。形成高温又对喷入窑中一氧化碳和氢气的点火作用。
本发明所述的还原剂，是造气炉中生产的混合煤气和半水煤气中的一氧化碳和氢气，在燃煤中助燃粘结剂的掺入量的重量百分比1-4％，制成高效造气型煤。
采用此种型煤制造的煤气，含硫量比原煤降低90％。
混合煤气重量百分比组成CO2＝5.5％，HS＜0.1％O2＝0.2％，CO＝27.5％，H2＝13.5％，CH4≥0.5％，N2＝52.6％左右，煤气低热值≥5200KJ/NM3。
半水煤气重量百分比组成H2+CO≥68％，O2≤0.5％，CO2≤8％，余量是N2，煤气低热值为11000KJ/NM3。
本发明采用一氧化碳和氢气是还原剂，同时又是一种可燃气体，它不仅可以促使坯体在较低温度下将Fe2O3形成亚铁和形成具有助熔作用的硅酸铁，增加坯中液相量，促使莫来石晶格的形成，提高陶瓷制品的机械强度和提高电瓷绝缘强度。它还可以和氧化焰中的过剩游离氧在高温中迅速燃烧，产生CO2和H2O等三原子，提高气体辐射能力，使窑内温度比较均匀，该还原气氛稳定可靠。提高瓷器的机械强度和电瓷的绝缘强度。
当窑内温度达900℃以后，根据烧成工艺要求，从窑的外围中部或窑内采用有焰喷嘴喷入还原剂气体。还原剂中的CO和H2等可燃气体与燃烧型煤的高温氧化焰中的过剩氧燃烧，生成CO2和H2O，剩余少量的CO使窑内气体氧含量降低到0.2％到0.5％之间，达到还原气氛。同时火苗加长，CO2和H2O等三原子量的增加，提高了气体辐射能力，与型煤燃烧火苗中的固态辐射和气态辐射结合在一起。
根据烟囱排放尾气检测氧含量，可适当增减向窑内喷入的还原剂量。达到所需要弱氧化焰、中性焰、弱还原焰、强还原焰的烧成工艺要求，并使窑内温度趋于均匀的作用。
当燃煤质量较差和在清炉过程中，可适当向窑内喷入还原剂，达到提高或保持室内温度的目的。
在倒焰窑中一般向窑内加入还原剂采用长焰喷嘴或较长焰喷嘴稍短的有焰喷嘴，在窑炉中不会产生回火及脱火现象。
在隧道窑炉中一般采用有焰喷嘴。
本发明所述型煤还原剂陶瓷煅烧方法还适用于在各种燃烧锅炉中使用，还可以取代液化气在棱式窑炉中使用。
经查新只发现单纯用以煤、油或煤气为燃料的燃煤窑炉、油烧窑炉、煤气窑炉和电热窑炉。未发现采用型煤结合还原剂的煅烧方法，因此本方法属于首创。
本发明所述型煤还原剂陶瓷煅烧方法，充分利用丰富的廉价的煤炭资源，有效地人为控制陶瓷煅烧温度、气氛和压力的方法，提高了陶瓷的烧成率，缩短烧成时间，减轻工人劳动强度，节煤15％充分利用了煤资源，具有显著的经济和社会效益。
具体实施例方式
实施例1在Φ6M3的96M3倒焰窑中采用还原焰烧制高压电瓷。
1、将2％助燃粘结剂掺入无烟煤中制成Φ30MM的型煤，作为原料煤，在Φ1.2M混合煤气炉中生产含H2＝13.5％，CO＝27.8％的混合煤气，作为还原剂使用。
2、将2.5％的粘结剂和催燃剂，掺入瓷厂现使用的烟煤中，制成点火型煤、中温型煤、高温型煤代替原来的原煤方案进行煅烧瓷器。
3、其效果如下
本发明用煤量包括了制作还原剂的用煤量。
实施例2在长53M的隧道窑中，采用实施例1的方法，制作中温型煤和高温型煤和还原剂烧制釉面砖。
型煤代替原来的原煤，分别将上述二种型煤投入窑内燃烧，还原剂分别从窑内和高温带喷入，造成还原气氛和提高窑炉温度。节煤率达18％，烧成速度提高7％，烟囱排出淡兰色微烟，提高瓷器的釉面色彩，达到节能环保，提高瓷器质量。
权利要求
1.一种型煤还原剂陶瓷煅烧方法，其特征在于，燃煤中掺入助燃粘结剂和催燃剂制成型煤，在窑炉中燃烧，当烧成进入高温时，向窑内喷入还原剂，同时检测窑炉尾部排出的烟气中氧气的含量，调整还原剂的喷入量；当清理炉渣时，或煤质差火焰较短时，可向窑内补充喷入还原剂。
2.根据权利要求1所述的型煤还原剂陶瓷煅烧方法，其特征在于，型煤的助燃粘结剂和催燃剂的掺入量的重量百分比为1-5％。
3.根据权利要求1所述的型煤还原剂陶瓷煅烧方法，其特征在于，还原剂是造气炉中产生的混合煤气和半水煤气中的一氧化碳和氢气。
4.根据权利要求1所述的型煤还原剂陶瓷煅烧方法，其特征在于，造气型煤的助燃粘结剂的掺入量的重量百分比为1-4％。
全文摘要
本发明公开了一种型煤还原剂陶瓷煅烧方法，其特点是，在现有使用的燃煤陶瓷窑炉中，采用掺入助燃粘结剂和催燃剂制成的型煤，在窑炉中进行氧化焰燃烧，进入高温和还原期时，向窑内喷入还原剂与燃烧的高温烟气混合燃烧，提高窑内温度。实现消烟、降尘、固硫以及提高陶瓷烧成质量，缩短烧成时间，减轻工人劳动强度，节煤15％，充分利用了煤资源，具有显著的经济和社会效益。
文档编号C04B35/64GK1426980SQ0113187
公开日2003年7月2日 申请日期2001年12月20日 优先权日2001年12月20日
发明者罗海甦 申请人:罗海甦