�。玻牳G爐結(jié)構(gòu)
�。保牳G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芡繉硬牧悉煟保挨牐鐭彷椛渫苛希煟龋桑耍粒停桑遥粒模桑粒裕桑希危茫希粒裕桑危牵牶�(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％
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�。矗牳G車窯具材料輕型化
采用輕質(zhì)耐火材料制作窯車和窯具對(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。至于窯車車襯材質(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襯時(shí)，產(chǎn)品熱耗是傳統(tǒng)重質(zhì)耐火磚做車襯時(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。
�。叮牳G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，窯體與窯車之間、窯車之間的嚴(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。
�。常犉渌�(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)能和水能等的開發(fā)利用。
曾令可
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