在陶瓷工業(yè)的發(fā)展歷程中,對于能源的開發(fā)利用經(jīng)歷了最初依靠柴草燃料、煤炭、畜力、水力及風(fēng)力等能源,進入到20世紀(jì)50年代之后,能源結(jié)構(gòu)從以煤炭為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐允、天然氣等?yōu)質(zhì)能源為主的時期。古代陶瓷業(yè)的生產(chǎn)加工充分利用水能、太陽能與風(fēng)能促進泥料淘洗、加工及坯體干燥等工序。在北方磁州窯窯場中均有面積廣闊的曬坯場,以采取陽光與風(fēng)力促進坯體干燥。南方窯場除了曬坯場還在野外建有盛坯架,也是利用太陽能及風(fēng)能促進
坯體干燥。在陶瓷燒成工藝中南方窯爐多使用木柴,北方窯爐使用煤炭等一次能源燒造陶瓷制品。隨著現(xiàn)代陶瓷工業(yè)能源消費結(jié)構(gòu)進入石油、天然氣時代,陶瓷科技取得飛速發(fā)展,生產(chǎn)效率大大提高,產(chǎn)品質(zhì)量亦日趨豐富而登上新的臺階,建筑陶瓷工業(yè)的發(fā)展也隨之進入一個“黃金時代”。
  從地球蘊藏的能源數(shù)量來看,自然界存在有無限的能源資源。僅就太陽能而言,太陽每秒鐘通過電磁波傳至地球的能量達到相當(dāng)于500多噸煤燃燒放出的熱量。這相當(dāng)于一年中僅太陽能就有130萬億噸煤的熱量,大約為全世界目前一年耗能的一萬多倍。不過,由于人類開發(fā)與利用地球能源尚受到社會生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)、地理原因及世界經(jīng)濟、政治等多方面因素的影響與制約。包括太陽能、風(fēng)能、水能在內(nèi)的巨大數(shù)量的能源,可以利用的僅占微乎其微的比例。目前,煤炭、石油、天然氣的開發(fā)利用已經(jīng)達到相當(dāng)高的水平。即使如此,每當(dāng)世界上出現(xiàn)較大動蕩時,就會出現(xiàn)能源危機,在20世紀(jì)70年代初爆發(fā)中東戰(zhàn)爭時,西方國家由于石油來源受阻,供求短缺,油價暴漲,爆發(fā)了全球性能源危機,使經(jīng)濟衰退,陶瓷工業(yè)亦深受其害。
  由于目前全世界消耗的能源主要是煤、石油、天然氣等常規(guī)能源,其占能源消耗總量的97%以上,而又以石油、天然氣消耗量居多。據(jù)估計,全世界已探明的各種石油、天然氣資源儲量僅夠人類使用100多年,地球上煤炭資源雖較豐富,亦僅夠人類使用數(shù)百年而已。目前全世界對能源需求越來越大,而石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源越用越少,對于新型能源的開發(fā)利用僅處在研發(fā)階段,尚未有重大突破,加之近期內(nèi)能源消費主要依靠石油、天然氣和煤的狀況不會發(fā)生根本性改變,可以說世界能源供應(yīng)仍處在“青黃不接”的低谷階段。因此,必須從整個世界能源總的形勢及走向方面考慮建筑陶瓷工業(yè)的的可持續(xù)發(fā)展,一方面是采用先進的科學(xué)技術(shù)不斷拓展節(jié)能措施,減少能源的消耗,推遲能源枯竭的來臨;另一方面則是積極開發(fā)與利用新型能源,保證陶瓷工業(yè)不斷增長的能源需求。在相繼使用石油、天然氣及煤炭的同時,世界上發(fā)達國家的原子能發(fā)電工業(yè)發(fā)展迅速,作為一種清潔的能源,核電顯示出廣闊的開發(fā)利用前景,如法國的核電已占總發(fā)電產(chǎn)量的1/3以上,過幾年后可達到50%以上。因此,核電很可能成為繼地球上石油、天然氣及煤之后的主要替代能源種類。就陶瓷干燥與燒成所需能源來看,數(shù)十年或數(shù)百年后,電燒很可能會取代現(xiàn)行的油燒或液化氣燒窯,這是毋庸置疑的。以電為能量的微波燒成技術(shù)的研究正在推進,由于微波燒成使用一種新穎的燒成方法及燒成機理,可大大縮短燒成時間與改善燒結(jié)質(zhì)量。目前國際上微波燒成技術(shù)已應(yīng)用在生產(chǎn)精細陶瓷及小件電瓷、工業(yè)瓷的階段。數(shù)年之后,隨著燒制大件產(chǎn)品如瓷磚乃至衛(wèi)生潔具微波燒結(jié)技術(shù)的突破,或許在一夜之間使傳統(tǒng)的燒制陶瓷的技術(shù)發(fā)生革命性的變化。除了核電技術(shù)外,現(xiàn)在太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)亦正取得重大的進展。隨著新型太陽能、光—電及熱—電新技術(shù)的開發(fā),在空間籌建太陽能電站,然后輸送到地球的研究工作亦在積極實施中。因此,太陽能轉(zhuǎn)換為電能應(yīng)用于陶瓷燒成離我們也不太遙遠了。此外,還有潮汐能、風(fēng)能、水能等的開發(fā)利用,在技術(shù)含量與深度方面也會有不少新啟發(fā)。這樣,未來陶瓷燒成能源種類將呈現(xiàn)出多元化與廣譜化的局面。因此,積極開發(fā)與利用新的能源形態(tài),將使陶瓷工業(yè)保持穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展而無后顧之憂。
  某一國家的能源消費數(shù)量與其經(jīng)濟發(fā)展程度具有密切的關(guān)系。人們常把能源消費平均增長率與國民生產(chǎn)總值年平均增長率之間的比值叫做能源消耗彈性系數(shù),能源消耗彈性系數(shù)的大小與國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、能源利用效率、產(chǎn)品質(zhì)量、原材料消耗和運輸消耗,以及國民生活的需求等因素有關(guān)。作為建陶企業(yè)的經(jīng)營者,當(dāng)然也應(yīng)該對本企業(yè)的能耗與產(chǎn)量、產(chǎn)值等效益情況,經(jīng)常作些比較,從中發(fā)現(xiàn)有規(guī)律性的東西。按照目前陶瓷燒成的技術(shù)主要以燃燒產(chǎn)生熱能,使產(chǎn)品燒結(jié)的方式由于節(jié)能技術(shù)與節(jié)能措施的實施,發(fā)達國家已達到幾乎臨近極限的地步。
  例如近年來英國在開發(fā)研制新型高效節(jié)能噴嘴方面取得很大進展。英國的廢氣回流節(jié)能噴嘴可節(jié)省能源30%左右,這種噴嘴由高速、高效能回流器與單一燃料在其內(nèi)部燃燒的小型噴嘴組成。采用從燃燒產(chǎn)物中抽出部分燃氣使助燃空氣加熱至650℃,這樣在高溫?zé)芍锌墒谷剂舷牧繙p低45%,并能增加燃燒空氣顯熱,提高火焰溫度,縮短加熱時間,節(jié)能降耗效果亦十分顯著。
  改進窯爐材料結(jié)構(gòu)在陶瓷燒成節(jié)能方面取得明顯效果。由于高效節(jié)能陶瓷纖維材料的采用,現(xiàn)代陶瓷窯爐實現(xiàn)輕量、節(jié)能與快速燒成等目標(biāo)。采用全纖維結(jié)構(gòu)的窯比傳統(tǒng)耐火磚窯爐節(jié)約燃料費用一半以上,如果加上匣缽等輔材熱耗的損失,新型窯爐已較之傳統(tǒng)窯爐節(jié)能在65~70℃左右。
  發(fā)展低溫?zé)山ㄌ债a(chǎn)品系列,對于節(jié)約能源消耗至關(guān)重要。隨著低溫陶瓷工藝研究的推進,現(xiàn)在陶瓷制品的燒成溫度已下降100℃~200℃,節(jié)能效果非常可觀。
  總之,隨著世界性能源形勢的緊張,我國建陶行業(yè)的企業(yè)應(yīng)該未雨綢繆,加大節(jié)能科研項目的開發(fā)研究,以保證中國建筑陶瓷工業(yè)持續(xù)、健康的發(fā)展。