1       前言

    精陶生产环节复杂，工艺控制要求严格。“原料是基础，窑炉是心脏”，烧成工艺是精陶生产的关键。我公司窑炉的改革经历了四个阶段发展：即倒焰窑、煤烧隧道窑、油烧隧道窑及明焰素烧隧道窑、明焰油烧辊道窑。随着窑炉的改革，精陶产品的产量、质量、能耗及品位也经历了质的变化。窑炉改革促进了精陶企业的发展。近年来，精陶集团创出的一条成功经验就是运用明焰节能窑炉，促使精陶工业发生了根本性变化。在素烧工艺方面，明焰素烧隧道窑的运用，取消了传统的匣钵套装工艺，综合热耗显著下降，产品质量明显提高，实现了特大异形产品的合理任意配装；油烧明焰快速辊道窑大大缩短了釉烧烧成时间，促进了精陶釉下、釉中、色釉餐具的开发及上档升级，近几年来，我公司对素釉烧明焰窑的不断改进和完善，目前在窑体结构、布置、窑体保温措施、机械传动及自动控制等方面，均能适应精陶工业的生产要求，完全可以满足各类精陶产品生产之需要；同时，为精陶工业的发展，精陶制品的上档升级奠定了基础。目前，我公司现有生产窑炉10座，其中明焰素烧窑3座，明焰釉烧辊道窑5座，烤花辊道窑2座。

    2 新型节能窑炉的综合评估

    2．1   素烧明焰隧道窑与传统隧道窑的综合评估

    素烧明焰隧道窑通过采用轻柴油作燃料，高速等温喷咀代替低压比例喷咀，窑体采用棚板结构，取消了匣钵和窑体，采用轻质绝热砖作内墙，使窑体三带传热方法发生了根本的变化，同时，燃料得到充分燃烧。因此，在提高产品质量，降低能源消耗，缩短烧成周期，提高劳动生产率等方面与传统窑炉相比显示了巨大的优势，具体表现为以下几个方面。

    2．1．1  传热方式的改变，提高了生产效率

    传统窑炉的传热方式为对流辐射→传导→辐射传热。而明焰快烧窑的传热方式：辐射、对流，传热效率大大提高，为缩短烧成周期创造了条件。目前51.8m素烧明焰隧道窑烧成周期为14.29h，而原53m素烧匣钵隧道窑烧成周期为23.82h。

    ２．１．２  小流量高速等温喷咀的布置结构大大减少了窑内温差

    由于明焰隧道窑采用了小流量多喷头的高速等温喷咀，一方面火箱结构由传统窑炉墙设计转移于窑车车面，使产品的传热更直接；另一方面沿窑体方向的喷咀布置与传统窑炉相比更紧密均匀，可以根据产品升温制度的需要任意布置，相对延长了烧成带的距离，同时采用上部增设喷咀来补充窑体顶部的温度。经过我公司５０ｍ、６０ｍ素烧明焰隧道窑与原５３ｍ、７８ｍ素烧隧道窑的温差实测对比，明焰隧道窑的温差大大减小，显示了明焰窑炉结构的优势性。

    ２．１．３  支撑式棚板结构大大减轻了劳动强度，提高了产品质量及产量

    由于传统窑炉采用重油或煤作燃料，燃烧不充分，SO₂、CO有害气体较重，烟气对产品的腐蚀较严重。因此，只能采用匣钵将产品与烟气隔开，而明焰窑炉采用轻柴油作燃料，雾化充分，燃烧完全，燃烧烟气对产品质量无影响。另外，采用了支撑式棚板结构使工人的操作强度得到很大的减轻，套装工由原来的每人每班装出车3车/人每班，增加到目前的6车/人每班，提高了工作效率。同时产量明显提高，原53m隧道窑日产量2~8万件/天，50m素烧明焰日产量3.96万件/天，产品质量由原53m隧道窑78.5%提高到目前50m素烧明焰隧道窑88%,提高近10个百分点，明显提高了企业的经济效益。

    2．1．4  隔热保温措施的运用，降低了能源的消耗

    我公司明焰素烧隧道窑窑体内墙全部采用高温轻质材质，部分预热带及烧成带内墙采用了高温绝热砖，大大降低了墙体的导热系数，并减小了墙体厚度（原53m窑墙体厚1395mm，现51.8m窑墙体厚577mm）,降低了导热量。同时窑车采用高温轻质砖砌筑，车面铺盖3cm的陶瓷棉以加强窑体车面的保温，通过以上保温措施的运用，使目前我公司素烧窑炉的燃料消耗，吨陶消耗及单位制品能耗明显低于传统窑炉，具体见表1。

     表1  传统素烧隧道窑与明焰素烧隧道窑指标评估

    2．2釉烧辊道窑与传统釉烧隧道窑的综合评估

     精陶釉烧辊道窑是在原墙地砖辊道窑的基础上，通过对燃烧系统三带比例结构以及各带热工调节的结构的合理布置等方面的改进，逐步完善形成的窑炉，它具有快速、高质量、高品位、低热耗、低劳动强度等优点，是目前精陶釉烧工艺最佳的专业性窑炉，与传统釉烧隧道窑相比具有明显优势。由于精陶制品素烧赋予了坯体的强度及内存质量，而釉烧仅仅是促使坯釉的结合，坯体的物化反应较小，因此可以实现快烧。而传统窑炉由于装载方法、传热方式以及窑体结构的特性决定了车速不能快，否则产生炸裂或增加上下温差，而快速辊道窑解决了这一难题，烧成周期原54m釉烧隧道窑18h缩至2.25h，实现了快速烧成见表2。

表2     传统釉烧隧道窑与明焰辊道窑指标评估

    3  窑炉的改革促进了精陶工艺的发展

    烧成是整个陶瓷生产过程中一个关键性的工序，烧成状况的好坏直接影响陶瓷制品的质量及品位。近年来，随着精陶烧成系统的不断改进及深化，与之相适应的新产品不断，相继开发成功釉下手彩、釉下花纸、釉中手彩、釉中花纸及色釉系列（包括三色釉、双色釉、色釉釉中）等新装饰。打破了原精陶工业的生产格局，实现了精陶制品的上档升级，而这些新产品的出台都离不开窑炉结构的改革。

    3．1  新型窑炉的烧成促进了装饰工艺的发展

      传统窑炉由于采用匣钵装窑车结构以及重油燃烧的火箱结构，决定了窑炉慢速烧成的升温及冷却曲线，同时也决定了窑内上下温差的存在。而要获得色彩鲜艳、釉面光泽、色泽一致的高档釉下手彩，必须要确立快烧快冷、无温差的烧成制度，而这一制度只能在快速辊道窑中形成。色釉系列餐具及釉中系列餐具在不同温度及不同气氛情况下，色釉及花面均会产生不同程度的变色，影响了餐具系列的配套，降低了产品的档次。

    3．2  新型窑炉的发展，有效地控制了精陶制品的铅镉溶出量，实现了美国FDA的铅镉标准

    影响精陶制品的铅镉溶出量主要因素是釉料配方、熔块的烧制以及合理的烧成制度。在釉料配制工艺不变的情况下，合理的烧成制度是控制铅镉溶出量的关键。而烧成制度主要由气氛及温度所决定，当窑内温差达到甚至超过釉料的烧成范围时，产生“欠烧”缺陷而形成超铅，当窑内气氛不良产生水汽时，更会产生严重超铅。而这些都是传统窑炉无法改变及控制的状态。

    4    精陶明焰窑炉存在的不足

    明焰素釉烧窑炉的发展对精陶工艺的改革及产品的更新换代，起到了积极的推动作用。但现有生产中也存在一些不足，突出在窑体结构设计、保温措施、燃料系列以及机械传动方面，必须进一步改进，以求得优质高产、低能耗、便操作的目的。

    a.             目前我公司50m、60m素烧明焰隧道窑主要存在“产品边裂”和“炸裂”等质量缺陷，该类缺陷影响了我公司双90%指标的实现。

    b.             窑内压力制度波动较大，稳定性偏差。

    c.             窑体蓄热性能较差，因停换电后降温升温时间较长，滞后性较大。

    d.             目前，釉烧辊道窑存在的主要不足是产品的“滴釉”缺陷。

    5  明焰隧道窑及辊道窑的改进措施

    a.      调整明焰素烧隧道窑三带比例结构，适当拉长预热带比例，改进拢动气幕结构，缓冲300~500℃区域的急升温，缩小上下温差，减少边裂缺陷，同时改进冷却带中温区域冷却结构，提高鼓入风流速，使窑车中部外墙产品冷却均匀，减少“炸裂”缺陷。

    b.      合理选用空压机以及稳定柴油油质，确保助燃风压、油压的稳定，同时加强进出窑车的操作管理制度，稳定窑内压力。

    c.      在窑体保温方面，材质的导热与蓄热是同等的，减少材质导热系数，蓄热量也相应减少，既要减少墙体的导热系数，同时又要适当增加墙体的蓄热量，以提高窑体温度的稳定性，这一课题有待于进一步研究。

    d.      改进釉烧辊道窑排烟系统，调整辊道窑火道与窑道的压力分布，解决“滴油”缺陷。