我國國土面積廣闊，擁有豐富的陶瓷原料，陶瓷生產(chǎn)歷史悠久，陶瓷行業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)重要產(chǎn)業(yè)，目前我國陶瓷出口量已經(jīng)躍居世界第一。由于地理環(huán)境的差異，我國北方瓷區(qū)原料中含F(xiàn)e2O3量較低，多采用硬質(zhì)料，在燒成氣氛上多采用氧化餡燒成，南方瓷區(qū)原料中含F(xiàn)e2O3量較高，多采用軟質(zhì)料，在燒成氣氛上采用還原焰為主。
采用還原焰燒成，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.含F(xiàn)e2O3量較高的原料．可以避免Fe2O3在高溫分解時放出氧，到使坯體發(fā)泡、在氧化氣氛下，F(xiàn)e2O3在1250-1370℃分解產(chǎn)生氧氣，造成坯體發(fā)泡。在還原氣氛下，會發(fā)生如下反應(yīng)： 2Fe2O3＋2CO = 4FeO＋2CO2（大量分解在1100℃）在低于Fe2O3分解的溫度下即完成了還原反應(yīng)，避免了發(fā)泡。
2.FeO與SiO2等形成亞鐵硅酸鹽，呈淡青的色調(diào)，使瓷器具有白如玉的特點(diǎn)。
3.促進(jìn)硫酸鹽較早分解，避免釉層封閉后氣體逸出而起泡。
4.亞鐵硅酸鹽是低熔點(diǎn)的玻璃，促進(jìn)坯體燒結(jié)，在1300℃左右的溫度下，與氧化焰燒成者相比較，坯體的氣孔率大為降低，減弱了散射的影響，相對增加了半透明度。
5.窯內(nèi)火焰長而柔，保證了熱強(qiáng)度不大的和緩的軟火，有利于釉沿坯體均勻的熔融。
目前，在世界上高檔瓷中，還原焰產(chǎn)品居多。我國南方瓷區(qū)及北方少數(shù)幾個瓷區(qū)雖然也采用了還原焰燒成，但由于所采用的窯爐多為簡易窯爐或小型抽屜窯，溫差大，能耗高，所燒產(chǎn)品穩(wěn)定性差，極大的制約了產(chǎn)品的質(zhì)量。黃岡市華窯中洲窯爐有限公司作為全國最大的日用陶瓷窯爐生產(chǎn)企業(yè)，很早就注意到了這個問題，并對此展開了研究。并且于2000年7月與廣東潮州宏華工藝陶瓷有限公司成功合作，在國內(nèi)首家自主開發(fā)出了48m液化氣還原焰輥道窯，燒成溫度達(dá)到了1410℃，填補(bǔ)了我國高溫還原焰輥道窯的空白，為我國還原焰窯爐發(fā)展提供了實際的發(fā)展方向。目前已成功運(yùn)行了2年，所燒產(chǎn)品質(zhì)量好，能耗低，受到了該廠極大的好評。
2窯爐技術(shù)介紹
2．1主要技術(shù)參數(shù)
2.1.1 窯長：48m
a：低溫加熱帶：12m
b：高溫加熱帶：18m
c： 冷卻帶：18m
2.1.2窯爐內(nèi)寬：1580mm
產(chǎn)品裝載寬度：1350mm
產(chǎn)品裝載高度：420mm
2.1.3 設(shè)計使用溫度：1420℃
2.1.4 窯爐截面溫差：＜5℃
2.1.5產(chǎn)量：80m3/天
2.1.6能耗：2200kg液化氣/天
2.1.7燃料種類；液化石油氣
2.1.8燃料熱值：45980KJ／kg瓷（11000Kcal/kg）
2.1.9噴咀數(shù)量：58支
2.1.10傳動方式：斜齒輪分節(jié)調(diào)頻調(diào)速傳動
2.l.ll輥棒：
低溫加熱帶、冷卻帶：高鋁輥棒
高溫加熱帶：重結(jié)晶SiC輥棒
輥棒規(guī)格：60×2950mm 輥棒中心距：80mm
2.1.12燒成周期：8小時
2.1.13燒成合格率：≥90％
2.1.14燒成氣氛：氧化、還原兩用
2.l.15裝機(jī)容量：約80KW（運(yùn)行時46KW）
2.1.16控制方式：自動控制結(jié)合手動微調(diào)
2.2窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)置及特點(diǎn)
2.2.1三帶比例及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
低溫加熱帶和高溫加熱帶占窯長的62.5％，冷卻帶占總窯長的37.5％，能滿足燒成制度、易調(diào)節(jié)。
低溫加熱帶內(nèi)襯采用隔熱輕質(zhì)高鋁磚。窯頭設(shè)置封閉氣幕，使窯頭形成一種渦流循環(huán)狀態(tài)，有效防止窯外冷空氣的進(jìn)入。同時為減少預(yù)熱帶氣體分層形成窯內(nèi)溫差，沿墻兩側(cè)交錯布置攪拌氣幕，在窯內(nèi)形成強(qiáng)烈湍流，擾動煙氣，從而達(dá)到減少低溫加熱帶溫差的目的。
高溫加熱帶內(nèi)襯采用氧花鋁空心球磚和1500系列輕質(zhì)莫來石磚，能保證燒成溫度在1420℃，外表采用低蓄熱、低導(dǎo)熱系數(shù)的新型輕質(zhì)保溫材料，有效控制爐體對外散熱，降低能耗，在夏天最高溫度時，窯爐外壁溫度僅為85℃（主要是重結(jié)晶SiC輥棒散熱所致）。窯體兩側(cè)共設(shè)58只高速燒嘴，上部26只，下部32支，呈上、下、左、右品字型交錯布設(shè)。氧化與還原氣氛轉(zhuǎn)換采用獨(dú)特的熱風(fēng)氣幕進(jìn)行分隔，使氣氛轉(zhuǎn)換分明。各級窯室之間采用擋火墻結(jié)構(gòu)加以分隔，分為15個相對的獨(dú)立的控制單元，各單元分別通過熱電偶－一溫控調(diào)節(jié)器一助燃風(fēng)執(zhí)行器——液化氣比例閥一一燒嘴自動控制該段燒成溫度。燒嘴布于輥棒下和窯道上側(cè)，有效避免了火焰對產(chǎn)品的直接沖刷。燒嘴向低溫加熱帶延長布置，有利于預(yù)熱帶溫度的調(diào)節(jié)，減少低溫加熱帶上下溫差，有效縮短燒成時間。
冷卻帶采用直接冷卻和間接冷卻相結(jié)合的冷卻方式。冷卻分為急冷區(qū)，緩冷區(qū)、出窯前冷卻區(qū)，以直接冷卻為主，間接冷卻為輔。急冷噴風(fēng)口設(shè)于輥棒下和窯道上層之間，避免了冷風(fēng)直接沖擊產(chǎn)品而造成的炸瓷現(xiàn)象，間接冷卻則采用抽余熱的方式解決，窯尾設(shè)置冷風(fēng)系統(tǒng)對出窯前產(chǎn)品進(jìn)行最后冷卻，使出窯產(chǎn)品溫度接近于室溫，既改善了操作環(huán)境，又起到了平衡窯內(nèi)冷卻風(fēng)量的作用，保持了窯內(nèi)冷卻帶壓力的穩(wěn)定。
2.2.2傳動系統(tǒng)
包括進(jìn)出窯裝置、窯體傳動、轉(zhuǎn)彎機(jī)。窯體傳動采用45°斜齒輪分節(jié)傳動，包括調(diào)速裝置、斜齒輪、輥棒等裝置，共分為6段，通過6臺統(tǒng)一控制的變頻調(diào)速電機(jī)帶動斜齒輪、驅(qū)動輥棒轉(zhuǎn)動，窯外設(shè)置自動回車線，與窯爐整體通過PLC實現(xiàn)連鎖控制。回車線采用雙鏈條傳動，設(shè)置可自轉(zhuǎn)90°的轉(zhuǎn)彎機(jī)裝置，能與窯爐一起實行全循環(huán)。
2.2.3供氣、供風(fēng)系統(tǒng)
供氣管路采用無縫鋼管，閥門采用密封性好，耐腐蝕對夾式蝶閥，噴嘴采用小流量節(jié)能型噴嘴，窯用助燃風(fēng)采用換熱器預(yù)熱，在噴嘴布置上，充分考慮利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用和附壁作用，上下對稱錯位布置，使火焰貼附于窯爐內(nèi)壁，對流傳熱加強(qiáng)，提高產(chǎn)品充分受熱性，保證窯內(nèi)溫度均勻。在主管上我們設(shè)有常開式電磁閥，遇到停電或者出現(xiàn)其他故障時能自動切斷燃?xì)夤⿷?yīng)，在放散管上設(shè)置的常閉式電磁閥也立即自動打開，將管內(nèi)多余的液化氣排空，同時還設(shè)有過濾、壓力上下限報警等裝置。
全窯風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)均按熱工要求選型，共設(shè)置兩臺排煙風(fēng)機(jī)，兩臺余熱風(fēng)機(jī)、兩臺助燃風(fēng)機(jī)、一臺急冷風(fēng)機(jī)、一臺冷卻風(fēng)機(jī)。其中，助燃、急冷風(fēng)機(jī)設(shè)置空氣過濾裝置，以利于明焰燒成。
2.2.4控制系統(tǒng)
全密控制系統(tǒng)采用自動化控制，儀表為PID功能儀表，采用PLC進(jìn)行連鎖和管理。該控制系統(tǒng)包括溫度自動控制、壓力自動控制、風(fēng)機(jī)傳動部分控制、設(shè)備聯(lián)鎖等幾個方面。
A溫度自動控制
該系統(tǒng)采用GT31（德國進(jìn)口）型執(zhí)行器、GERFRAN型溫控儀（意大利進(jìn)口）來控制燒成溫度，原理為：熱電偶探測溫度一溫度調(diào)節(jié)器（設(shè)定溫度）一助燃風(fēng)執(zhí)行器一助燃風(fēng)調(diào)節(jié)閥－液化氣比例調(diào)節(jié)閥一燒嘴，窯內(nèi)預(yù)熱帶或者冷卻帶溫度采用溫度巡檢儀進(jìn)行顯示，排煙、余熱溫度采用雙金屬溫度計現(xiàn)場顯示。
B壓力控制
該系統(tǒng)在排煙風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)上設(shè)置變頻器（日本），有利于壓力控制的穩(wěn)定性，該窯壓力顯示點(diǎn)有排煙機(jī)壓力、余熱風(fēng)機(jī)壓力、助燃風(fēng)機(jī)壓力、液化氣壓力、窯壓等，全部在控制柜上顯示。
C氣氛控制
該窯在氣氛控制上關(guān)鍵在于通過穩(wěn)定窯內(nèi)壓力來穩(wěn)定窯內(nèi)氣氛，在穩(wěn)定壓力時，先讓排煙風(fēng)機(jī)抽力在保證窯內(nèi)廢氣抽出的前提下，盡量減小排煙風(fēng)機(jī)抽力，讓其壓力穩(wěn)定，從而使氣氛不受到壓力波動干擾。在氣氛保持過程中，通過變頻器來穩(wěn)定排煙風(fēng)機(jī)抽力，急冷風(fēng)機(jī)抽力以及氣氛轉(zhuǎn)換氣幕壓力來保證氣氛穩(wěn)定，通過比例閥控制CO含量在4-8％左右。在自動控制的同時輔助手動微調(diào)，能保證不出現(xiàn)煙熏及泛黃現(xiàn)象。
D風(fēng)機(jī)及傳動系統(tǒng)
該窯采用連鎖控制，利用變頻器控制排煙風(fēng)機(jī)的抽力，穩(wěn)定零壓點(diǎn)位置，從而控制窯內(nèi)壓力。助燃風(fēng)機(jī)及急冷風(fēng)機(jī)可通過控制柜上助燃風(fēng)壓和急冷風(fēng)壓變送器來直觀的設(shè)定壓力，然后通過變頻器進(jìn)行自動控制其風(fēng)壓，能保持窯內(nèi)壓力穩(wěn)定。主傳動在正常生產(chǎn)前先采用手動調(diào)節(jié)傳動速度，保證窯內(nèi)所有輥棒采用同一速度運(yùn)行．然后再通過變頻器穩(wěn)定其運(yùn)轉(zhuǎn)周期，在控制柜上設(shè)有周期給定器，可以方便的控制燒成周期。所有風(fēng)機(jī)控制柜上通過控制按鈕開啟。
E工作狀況監(jiān)護(hù)及報警系統(tǒng)
為了能在控制室監(jiān)視窯頭、窯尾產(chǎn)品裝載運(yùn)行情況，分別在窯頭、窯尾設(shè)置攝像鏡頭，并傳送到控制室顯示器上，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，能提醒操作工及時處理。報警系統(tǒng)包括各種設(shè)備開啟故障報警、溫度上、下限設(shè)定報警，變頻故障報警等。并可以實行燃料自動切斷與放散，符合環(huán)保與消防要求。
F設(shè)備連鎖
PLC輸入與輸出檢測，變頻器異常，風(fēng)機(jī)故障。電機(jī)過載均能采用聲光報警，并采取相應(yīng)的連鎖處理。
2、3該窯技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
2.3.1所燒產(chǎn)品質(zhì)量
該窯所燒產(chǎn)品經(jīng)抽檢外觀質(zhì)量較原產(chǎn)品相比，變形小，釉面光潤，產(chǎn)品白度高，無陰黃、落臟等缺陷。
2.3.2經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
廣東潮州宏華工藝陶瓷有限公司在建該窯前，該廠原采用6座4m3手動抽屜窯進(jìn)行燒成產(chǎn)品，所燒出來的產(chǎn)品由于受裝窯及燒容師傅的感覺等外在因素干擾，所燒出來的產(chǎn)品不穩(wěn)定，有變形及色差現(xiàn)象。特別指出的是，抽屜窯由于是間隙式窯爐，加之其本身固有的溫差大等因素，能耗極高，經(jīng)該廠測算，每條4m3抽屜窯每天可以燒1窯，其產(chǎn)品容量為4m3，其耗氣量達(dá)到了400kg，相當(dāng)于每m3產(chǎn)品需要100kg液化氣，而采用我公司研制的48m高溫還原焰輥道窯之后，每天產(chǎn)量為80m3，而其耗氣量僅為2200kg，而同比抽屜窯則需要8000kg液化氣，每天節(jié)約5800kg液化氣，按26元／kg考慮其價值，相當(dāng)于每天節(jié)約15000元燃料費(fèi)用，扣除電力損耗因素，半年即可收回成本。所以該廠該窯建設(shè)成功后，立即停掉了所有抽屜窯，產(chǎn)品檔次也上了一個新臺階。
該窯由于窯外全部采用自動回車線，加上窯爐外部采用鋼板裝修，采用噴塑工藝，所以外觀美麗大方，布局合理，能極大的提高企業(yè)形象，產(chǎn)生很好的社會效益。
該窯在環(huán)保上經(jīng)潮州市環(huán)保局檢測，完全達(dá)到了環(huán)保要求。
3結(jié)論
3.1本項目輥道窯以液化石油氣作燃料，單位產(chǎn)品能耗低于日本、意大利輥道窯能耗，達(dá)到國際九十年代先進(jìn)水平；燒成熱效率46.64％，高于國內(nèi)同類窯爐先進(jìn)水平。該窯燒成溫度己達(dá)1410℃以，上下溫差不高于5℃，填補(bǔ)了國內(nèi)高溫輥道窯空白。在日用瓷高溫還原焰快燒方面，起到示范及推廣作用。
3.2研制了與高溫輥道窯燒成相配套的日用瓷及工藝瓷配方和工藝，產(chǎn)品釉面及規(guī)整度等外觀質(zhì)量大有提高，內(nèi)在質(zhì)量均達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。
