�。玻牳G爐結(jié)構(gòu)
１窯型向輥道化發(fā)展
在陶瓷工業(yè)中，使用較多的主要窯爐有：隧道窯、輥道窯和梭式窯三大類。其中，輥道窯具有產(chǎn)量大、質(zhì)量好、能耗低、自動(dòng)化程度高、操作方便、勞動(dòng)強(qiáng)低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今陶瓷窯爐的發(fā)展方向。
�。ǎ玻┎捎酶咝�、輕質(zhì)保溫耐火材料及新型涂料
常見(jiàn)的保溫材料有重質(zhì)耐火磚、輕質(zhì)保溫磚、莫來(lái)石輕質(zhì)磚，高鋁輕質(zhì)磚和輕質(zhì)陶瓷纖維等。合理的選擇保溫材料對(duì)節(jié)能降耗產(chǎn)生了很大的影響。如輕質(zhì)陶瓷纖維與重質(zhì)耐火磚相比：質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、重量只有輕質(zhì)材料的ｌ／６、容重為傳統(tǒng)耐火磚的１／２５、蓄熱量?jī)H為磚砌式爐襯的ｌ／３０—１／１０、窯外壁溫度降到３０℃～６０℃。纖維節(jié)能方面，從總能耗的２０．６％下降到９．０２％，節(jié)能達(dá)到１６．６７％。
另外，為了提高陶瓷纖維抗粉化能力，又增加窯爐內(nèi)傳熱效率，節(jié)能降耗�？墒褂枚喙δ芡繉硬牧悉煟保挨�，如熱輻射涂料ＨＩＫＡＭＩＲＡＤＩＡＴＩＯＮＣＯＡＴＩＮＧ簡(jiǎn)稱ＨＲＣ。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，可節(jié)能１３８．３ＭＪ／ｍ２·ｈ；而在低溫階段涂上ＨＲＣ后，窯壁輻射率從０．７升為０．９７，可節(jié)能４５４７ｋｃａｌ／ｍ２·ｈ。
�。常牳纳聘G體結(jié)構(gòu)
隨著窯內(nèi)高的增加，單位制品熱耗和窯墻散熱量也增加。如當(dāng)輥道窯窯高由０．２ｍ升高至１．２ｍ時(shí)，熱耗增加４．４３％，窯墻散熱升高３３．２％，故從節(jié)能的角度講，窯內(nèi)高度越低越好；隨著窯內(nèi)寬度增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。如當(dāng)輥道窯窯內(nèi)寬從ｌ．２ｍ增大到２．４ｍ，單位制品熱耗減少２．９％，窯墻散熱降低２５％，故在一定范圍內(nèi)，窯越寬越好；當(dāng)窯內(nèi)寬和窯內(nèi)高一定的情況下，隨著窯長(zhǎng)的增加，單位制品的熱耗和窯頭煙氣帶走的熱量均有所減少。如當(dāng)輥道窯的窯長(zhǎng)由５０ｍ增加到ｌ００ｍ時(shí)，單位制品熱耗降低１％，窯頭煙氣帶走熱量減少１３．９％
１１
�。矗牳G車(chē)窯具材料輕型化
采用輕質(zhì)耐火材料制作窯車(chē)和窯具對(duì)節(jié)能具有重大的意義。產(chǎn)品與窯具的重量比越小，其熱耗越低。窯車(chē)應(yīng)使用低蓄熱、容重小、強(qiáng)度高、隔熱性能好的材料來(lái)制備。至于窯車(chē)車(chē)襯材質(zhì)的選取，據(jù)報(bào)道，輕質(zhì)磚、輕質(zhì)磚與硅酸鋁耐火纖維和全硅酸鋁耐火纖維做車(chē)襯時(shí)，產(chǎn)品熱耗是傳統(tǒng)重質(zhì)耐火磚做車(chē)襯時(shí)的９１％、７９．５～８５．８％和５９．１～６６．３％。
�。担犦�?zhàn)拥纳?
輥?zhàn)邮禽伒栏G的一個(gè)重要組成部分，分布在沿窯長(zhǎng)的不同溫度區(qū)間。受溫度的影響，輥棒分別采用鋼輥和瓷輥。輥棒向外散熱主要是通過(guò)其兩端各伸出窯墻約０．１米的輥端。由于輥道窯中使用的輥棒數(shù)量之多通�？蛇_(dá)１０００多根，以至于其能耗增加。通過(guò)對(duì)輥道窯長(zhǎng)８０米，輥棒兩端各伸出窯墻０．１１米，共有１３２７根輥?zhàn)舆M(jìn)行數(shù)值計(jì)算，其中Ｔ＞８００℃高溫區(qū)采用瓷輥，其余采用鋼輥。
隨著溫度的升高，瓷輥的散熱損失變化比較平緩，而鋼輥的熱量散失則幾乎呈線性增加。計(jì)算表明，輥?zhàn)觾啥送ㄟ^(guò)導(dǎo)熱過(guò)程所散失的熱量約占窯爐總供給熱量的２％１２，因此，其具備節(jié)能潛力。
６窯爐余熱的利用
衡量一座窯爐是否先進(jìn)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是有沒(méi)有較好的利用余熱。據(jù)窯爐熱平衡測(cè)定數(shù)據(jù)顯示，僅煙氣帶走的熱量和抽熱風(fēng)帶出的熱量占總能耗的６０％一７５％。若能利用蓄熱式燃燒技術(shù)將明焰隧道窯的余熱預(yù)熱空氣供助燃，不但可改善燃料燃燒，提高燃燒溫度，而且可降低燃耗７％。
余熱利用在國(guó)外受到重視，視其為陶瓷工業(yè)節(jié)能的主要環(huán)節(jié)。國(guó)外對(duì)煙氣帶走的熱量和冷卻物料消耗的熱量約占總窯爐耗能的５０％～６０％這一部分?jǐn)?shù)量可觀的余熱利用較好。目前，國(guó)外將余熱主要用于干燥和加熱燃燒空氣。現(xiàn)在歐洲陶瓷企業(yè)普遍采用在窯爐上安裝附加余熱利用裝置，進(jìn)行余熱的再回收利用。對(duì)于排煙廢熱的余熱利用，亦采用換熱器進(jìn)行能量收集與輸送到所需場(chǎng)所。其綜合節(jié)能的效果使熱效利用達(dá)到８０％～９０％。
�。罚牸訌�(qiáng)窯體密封性和窯內(nèi)壓力制度
加強(qiáng)窯體密封，窯體與窯車(chē)之間、窯車(chē)之間的嚴(yán)密性，降低窯頭負(fù)壓、保證燒成帶處于微正壓，減少冷空氣的進(jìn)入窯內(nèi)，從而減少排煙量，降低熱耗。經(jīng)計(jì)算，煙道匯總出的空氣過(guò)剩系數(shù)由５減少到３時(shí)，當(dāng)其他條件不變的情況下，煙氣帶走熱量從３０％降為１８％，節(jié)能１２％。
�。福牪捎米钥丶夹g(shù)
采用自控技術(shù)是目前國(guó)外普遍采用的有效節(jié)能方法，它主要用在窯爐的自動(dòng)控制１３。因而使窯爐的調(diào)節(jié)控制更加精確，對(duì)節(jié)省能源、穩(wěn)定工藝操作和提高燒成質(zhì)量十分有利，同時(shí)還為窯爐燒成的最優(yōu)化，提供了可靠的數(shù)據(jù)。計(jì)算表明，在排出煙氣中每增加可燃成分１％，則燃料損失要增加３％，如果能夠采用微機(jī)自動(dòng)控制或儀表一微機(jī)控制系統(tǒng)，則可節(jié)能５—１０％。當(dāng)今先進(jìn)的自控可以通過(guò)高級(jí)專家系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在線的外部參數(shù)溫度、濕度、壓力、氣氛等測(cè)量宋引導(dǎo)操作向最大的節(jié)能方向進(jìn)行，降低能耗５％以上。在國(guó)外，如日本礙子公司的窯爐均設(shè)置有先進(jìn)的自動(dòng)點(diǎn)火、熄火測(cè)知、窯內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)、窯內(nèi)氧濃度監(jiān)測(cè)、氣體泄漏監(jiān)測(cè)、瓷輥損折監(jiān)測(cè)及噴嘴用電偶記錄儀等一系列監(jiān)測(cè)儀器。從而保證了窯爐的省力、節(jié)能、快速燒成，其可節(jié)能１０％～３０％。在國(guó)內(nèi)尚未達(dá)到。
３其他節(jié)能技術(shù)
�。保犘滦碗p層雙溫窯爐１４
雙層雙溫窯爐是一種新型節(jié)能窯爐，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是窯爐從單層單溫發(fā)展為雙層雙溫。其上下兩層溫度均采用ＰＩＤ單獨(dú)控制，兩層之間采用結(jié)晶碳化硅作橫梁并用高保溫性能的耐火材料做隔熱層。特殊的設(shè)計(jì)能有效防止上下兩層串溫，同時(shí)又能使有效的熱量共享。與單層窯爐能耗相比，雙層雙溫窯爐低于其１５０—２５０大卡／ｋｇ瓷，即最少可以節(jié)省能耗３０％。
�。玻犖⒉ㄝo助燒結(jié)技術(shù)
微波輔助燒結(jié)技術(shù)是通過(guò)電磁場(chǎng)直接對(duì)物體內(nèi)部加熱，而不像傳統(tǒng)方法熱能是通過(guò)物體表面間接傳入物體內(nèi)部，故熱效率很高一般從微波能轉(zhuǎn)換成熱能的效率可達(dá)８０～９０％，燒結(jié)時(shí)間短，因此可以大大降低能耗達(dá)到節(jié)能效果。例如Ａ１２０３的燒結(jié)，傳統(tǒng)方法只需加熱幾個(gè)小時(shí)而微波法僅需３～４分鐘。
據(jù)報(bào)道，英國(guó)某公司有一種新型的陶瓷窯爐生產(chǎn)與制造技術(shù)，該窯爐最大的特點(diǎn)在于：它不僅采用了當(dāng)今世界上微波燒結(jié)陶瓷的最新技術(shù)，而且采用了傳統(tǒng)的氣體燒成技術(shù)。它在傳統(tǒng)窯爐中把微波能和氣體燃燒輻射熱有機(jī)結(jié)合起來(lái)，這樣既解決微波燒成不容易控制的問(wèn)題，又解決了傳統(tǒng)窯爐燒成周期長(zhǎng)，能耗大等問(wèn)題。據(jù)介紹這種窯爐適用于高技術(shù)陶瓷及其他各種陶瓷的燒成，達(dá)到快速燒成，減少能耗，降低成本的目的。
四、展望
“十一五”節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃將對(duì)我國(guó)陶瓷工業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。根據(jù)建筑衛(wèi)生陶瓷和日用陶瓷專業(yè)特點(diǎn)和工藝需要，圍繞大型化、高效化、智能化趨勢(shì)，嫁接現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)推廣新設(shè)備，提高設(shè)備技術(shù)水平和穩(wěn)定可靠性，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)。
先進(jìn)的窯爐技術(shù)往往凝聚了燃燒技術(shù)、材料技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多領(lǐng)域研究成果。因此，我們應(yīng)重視熱工基礎(chǔ)理論學(xué)科的研究，大膽吸收各國(guó)最新的科研成果，將其應(yīng)用到新型窯爐的研制中。特別應(yīng)重視技術(shù)創(chuàng)新，不斷以高新技術(shù)來(lái)推動(dòng)窯爐產(chǎn)品的創(chuàng)新。
積極推廣高紅外、遠(yuǎn)紅外、等離子、感應(yīng)加熱等高效加熱新技術(shù)，以及推廣微波能高溫技術(shù)，如微波燒結(jié)、微波高溫合成工藝及相關(guān)設(shè)備。為保持陶瓷工業(yè)穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，積極開(kāi)發(fā)與利用新能源，并呈現(xiàn)出多元化與廣譜化的局面。如太陽(yáng)能、潮汐能、風(fēng)能和水能等的開(kāi)發(fā)利用。
曾令可
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