论文部分内容阅读
摘要 经过多年研制，中宏窑炉有限责任公司已成功设计、制造出适合卫生洁具烧成的辊道窑，并经过两家企业1～3年的使用，证明该窑型的技术经济指标与卫生洁具隧道窑相比较先进。本文介绍了ZHRK106/2-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的研制过程、技术特点、优点与不足，可供业内人士参考。
关键词 卫生洁具，辊道窑，烧成
1引 言
黄冈市华窑中宏窑炉有限责任公司（以下简称“中宏公司”）开发设计、制造的ZHRK106/2-Ⅱ型卫生洁具辊道窑先后在河南两家卫生洁具生产企业投入使用，其中一家企业一年多的正常使用表明，中宏公司研制的ZHRK106/2-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的技术经济指标先进，填补了国内卫生洁具辊道窑设计与制造的空白（依据笔者收集到的窑炉资料），给卫生洁具生产企业工艺设备配套提供了一个全新的选择。
2ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的开发设计简介
在国家有关科研院所及相关卫生瓷厂的支持下，中宏公司技术人员在消化吸收国外先进的窑炉技术和设计理念的基础上，结合该公司多年从事辊道窑及卫生洁具隧道窑设计制造的经验，于2002～2005年，根据用户需要，开发设计出ZHRK-Ⅰ型卫生洁具辊道窑，以煤粉为燃料，长度为60～80m，内宽1.5m，生产中低档卫生瓷，经多家企业使用，获得成功。在此期间，中宏公司攻克了1.5m内宽情况下辊棒直径、间距、选材、承重等技术难题。2006年以来，随着国家“西气东输”工程的实施及环保工作的加强，中宏公司又根据用户需要，在ZHRK-Ⅰ型卫生洁具辊道窑的基础上，成功地设计制造出内宽达2m、长度为106m，以天然气为燃料的ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑，受到用户好评，同时给用户带来了明显的经济效益。
3 ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑主要的技术经济指标
﹙1﹚ 窑长：80～120m
﹙2﹚ 有效高度：0.76m
﹙3﹚ 窑内宽：2m
﹙4﹚ 使用温度：1200～1250℃
﹙5﹚ 高温段最大温差:≤±5℃
﹙6﹚ 烧成周期：10～13h
﹙7﹚ 烧成合格率：≥96%
﹙8﹚ 使用燃料：洁净煤气
﹙9﹚ 控制方式：PID程序控制+可编程控制
﹙10﹚辊棒材料：
高温段：SiC质
中温段：高铝质
低温段：无缝钢管
﹙11﹚ 每排硼板数量：4块
﹙12﹚ 硼板尺寸：800mm×440mm×20mm
﹙13﹚ 烧成气氛：氧化焰
﹙14﹚ 日产量：800～1300件（按连体大件产品计）
4ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的主要技术特点
（1） 窑头设置有独特的封闭气幕，可大大减少窑外冷空气的进入，缩小窑头的上下温差。
（2） 预热段设有搅拌气幕，高速喷入的空气经过预热后，可有效均匀预热段的上下温差，缩短产品的烧成周期。
（3） 烧成段设置了60～108支小流量等温高速烧嘴。高温段大量呈品字形布置的烧嘴，可在窑内产品上下形成密实而均匀的火网，保证窑内温差不超过设计值。
（4） 助燃空气经过预热（可达60～150℃），能够有效降低燃料消耗。
（5） 冷却段设有急冷、缓冷和直冷三个区，能够完全适应卫生瓷产品单件大、器形复杂的冷却制度，确保出窑产品温度低、光泽好、无风惊缺陷。
（6） 为了防止管道杂质进入窑内造成产品落脏等质量缺陷，除窑尾冷却风管外，窑炉所有进风主管道都采用不锈钢材料，并且在风机进风口设置过滤网，风机底座安装减震消音装置。
（7） 窑炉采用轻型平吊顶结构。窑体钢结构主体采用方形钢管精工焊制而成，饰以彩色烤漆钢板，外形美观大方。
（8） 为了减少卫生瓷的落脏缺陷，本窑的吊顶采用工字形耐火砖配平板结构，上铺高温硅酸铝纤维毯保温。高温段窑墙内衬采用优质轻质莫来石砖，确保窑炉使用寿命长、保温性能好。
（9） 窑炉测控系统：包括动力控制、温度控制（PID）、传动控制（PLC）等部分。
1） 动力控制元器件如接触器、空气开关、继电器等均选用天水二一三、正泰产品等国内名牌产品，温控仪使用日本生产的产品。温度控制由热电偶、补偿导线、电动调节阀、温控仪等组成，温度变化信号通过热电偶进入微电脑的温控仪进行处理，指令反馈信号进入电动调节阀指挥执行器自动调节温度。
2） 对于煤气高温烧成的窑炉，窑内压力控制相当重要。本窑炉于最大负压处、零压处、最大正压处设置了3～5对测压取样孔，通过测压取样孔将窑内气体导出，经微压变送器转换处理后在显示仪直观地显示窑内压力，另一侧墙的三个测压取样孔将窑内气体导出，由窑壁的斜管微压计进行现场测压，从而方便窑炉的调试与操作，实现对窑炉运行状态的精确控制。
3） 控制柜采用冷轧钢板装配而成，柜体外观经喷塑处理，上设模拟屏直观显示全窑的工艺流程，煤气、助燃风及急冷风主管均设有膜盒压力表现场显示压力。
4） 本窑炉的传动系统、自动进出窑机及回车线通过PLC实现了连锁控制，自动化程度高。为了满足产品的装卸要求，回车线分成数段，能实现局部停止运行。
5） 为了更精确对窑炉进行自动控制，同时进一步节省窑炉电耗，本窑炉可根据用户需要，为排烟风机、助燃风机、急冷风机等配置变频器，另外还可根据用户需要采用更为先进的计算机自动控制技术，通过计算机、模糊控制器、可编程控制器和智能仪表，实现高精度的双回路串级自动调节、控制和管理。
5 ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的主要优点与不足
5.1 与卫生洁具隧道窑相比，本系列辊道窑的主要优点
5.1.1节约燃料
由于生产工艺条件不同，两家采用ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的企业实际日耗天然气为3200～3800m3，按日产量折算，每公斤瓷燃耗约为3800～4800kJ，比同产量隧道窑节能10%以上。
5.1.2 节约电能
由于辊道窑燃耗较低，无窑车吸热散热，并且窑外漏入的冷空气及窑内外泄的热空气都非常少，因此，本系列窑炉的节电效果非常明显。其中一家企业的辊道窑风机使用功率仅为50～55kW。
5.1.3 单线产能大
由于窑炉较长、内宽较大，本系列辊道窑单线产能较大，可以达到卫生瓷企业单线经济产量。ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的企业日产连体坐便器均可达1100件，若配以小件，则年产量可达50～70万件。
5.1.4 自动化程度高
如前所述，本系列辊道窑可实现生产的高度自动化。当然，若出于建设成本等方面的考虑，可不配备自动回车线。
5.1.5 维护费用低
辊棒是辊道窑最大的日常维护花费，特别是价格较高的SiC辊棒。其中一家企业的辊道窑使用已一年，正常更换的SiC辊棒仅十几支，费用也仅一万余元。
5.1.6 基础简单、建设周期短、投资较省
辊道窑没有隧道窑那么复杂的前期基础准备，加之国内SiC辊棒生产技术提高、产能扩大、价格下降，据测算，产能相同的辊道窑比隧道窑投资可节省10％以上。
5.2本系列辊道窑存在的不足
（1）若能研制开发出与辊道窑快速烧成相匹配的卫生瓷坯、釉配方及工艺，才可最大限度地发挥辊道窑快速烧成的优势。河南现有的两家企业因技术力量等原因，其大件产品的烧成周期都为11h左右，这与资料上国外卫生洁具辊道窑8～10h烧成周期相比尚有较大差距。
（2） 与隧道窑相比，卫生洁具辊道窑由于受到辊棒承重能力的限制，装窑不够灵活。
6结 束 语
十几年前，刘振群教授在谈到陶瓷窑炉发展趋势时，曾经提出过“陶瓷窑炉辊道化”这个富有前瞻性的观点。正是由于辊道窑在节能环保、投资总额、建设周期、增加效益等方面具有其它窑型无可比拟的优势，所以它一经出现，就得到了广泛应用。尤其是近十年来，随着辊棒材料技术的进步、设计制造水平的提高，辊道窑更是在工业技术陶瓷（烧成温度1350～1450℃）、日用陶瓷等领域大量应用，并向更宽、更长发展。但是，在卫生洁具烧成设备中，却鲜见辊道窑的影子（除了上世纪八、九十年代引进的几条外，尚未见其它报道）。笔者希望，中宏公司设计、制造的ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的成功应用，可以给卫生洁具生产企业提供一个新的选择。
参考文献
1 宋耑主编.现代陶瓷窑炉[M].武汉工业大学出版社，1996
2 杜衍海.卫生陶瓷烧成窑炉技术浅析及消化吸收问题
关键词 卫生洁具，辊道窑，烧成
1引 言
黄冈市华窑中宏窑炉有限责任公司（以下简称“中宏公司”）开发设计、制造的ZHRK106/2-Ⅱ型卫生洁具辊道窑先后在河南两家卫生洁具生产企业投入使用，其中一家企业一年多的正常使用表明，中宏公司研制的ZHRK106/2-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的技术经济指标先进，填补了国内卫生洁具辊道窑设计与制造的空白（依据笔者收集到的窑炉资料），给卫生洁具生产企业工艺设备配套提供了一个全新的选择。
2ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的开发设计简介
在国家有关科研院所及相关卫生瓷厂的支持下，中宏公司技术人员在消化吸收国外先进的窑炉技术和设计理念的基础上，结合该公司多年从事辊道窑及卫生洁具隧道窑设计制造的经验，于2002～2005年，根据用户需要，开发设计出ZHRK-Ⅰ型卫生洁具辊道窑，以煤粉为燃料，长度为60～80m，内宽1.5m，生产中低档卫生瓷，经多家企业使用，获得成功。在此期间，中宏公司攻克了1.5m内宽情况下辊棒直径、间距、选材、承重等技术难题。2006年以来，随着国家“西气东输”工程的实施及环保工作的加强，中宏公司又根据用户需要，在ZHRK-Ⅰ型卫生洁具辊道窑的基础上，成功地设计制造出内宽达2m、长度为106m，以天然气为燃料的ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑，受到用户好评，同时给用户带来了明显的经济效益。
3 ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑主要的技术经济指标
﹙1﹚ 窑长：80～120m
﹙2﹚ 有效高度：0.76m
﹙3﹚ 窑内宽：2m
﹙4﹚ 使用温度：1200～1250℃
﹙5﹚ 高温段最大温差:≤±5℃
﹙6﹚ 烧成周期：10～13h
﹙7﹚ 烧成合格率：≥96%
﹙8﹚ 使用燃料：洁净煤气
﹙9﹚ 控制方式：PID程序控制+可编程控制
﹙10﹚辊棒材料：
高温段：SiC质
中温段：高铝质
低温段：无缝钢管
﹙11﹚ 每排硼板数量：4块
﹙12﹚ 硼板尺寸：800mm×440mm×20mm
﹙13﹚ 烧成气氛：氧化焰
﹙14﹚ 日产量：800～1300件（按连体大件产品计）
4ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的主要技术特点
（1） 窑头设置有独特的封闭气幕，可大大减少窑外冷空气的进入，缩小窑头的上下温差。
（2） 预热段设有搅拌气幕，高速喷入的空气经过预热后，可有效均匀预热段的上下温差，缩短产品的烧成周期。
（3） 烧成段设置了60～108支小流量等温高速烧嘴。高温段大量呈品字形布置的烧嘴，可在窑内产品上下形成密实而均匀的火网，保证窑内温差不超过设计值。
（4） 助燃空气经过预热（可达60～150℃），能够有效降低燃料消耗。
（5） 冷却段设有急冷、缓冷和直冷三个区，能够完全适应卫生瓷产品单件大、器形复杂的冷却制度，确保出窑产品温度低、光泽好、无风惊缺陷。
（6） 为了防止管道杂质进入窑内造成产品落脏等质量缺陷，除窑尾冷却风管外，窑炉所有进风主管道都采用不锈钢材料，并且在风机进风口设置过滤网，风机底座安装减震消音装置。
（7） 窑炉采用轻型平吊顶结构。窑体钢结构主体采用方形钢管精工焊制而成，饰以彩色烤漆钢板，外形美观大方。
（8） 为了减少卫生瓷的落脏缺陷，本窑的吊顶采用工字形耐火砖配平板结构，上铺高温硅酸铝纤维毯保温。高温段窑墙内衬采用优质轻质莫来石砖，确保窑炉使用寿命长、保温性能好。
（9） 窑炉测控系统：包括动力控制、温度控制（PID）、传动控制（PLC）等部分。
1） 动力控制元器件如接触器、空气开关、继电器等均选用天水二一三、正泰产品等国内名牌产品，温控仪使用日本生产的产品。温度控制由热电偶、补偿导线、电动调节阀、温控仪等组成，温度变化信号通过热电偶进入微电脑的温控仪进行处理，指令反馈信号进入电动调节阀指挥执行器自动调节温度。
2） 对于煤气高温烧成的窑炉，窑内压力控制相当重要。本窑炉于最大负压处、零压处、最大正压处设置了3～5对测压取样孔，通过测压取样孔将窑内气体导出，经微压变送器转换处理后在显示仪直观地显示窑内压力，另一侧墙的三个测压取样孔将窑内气体导出，由窑壁的斜管微压计进行现场测压，从而方便窑炉的调试与操作，实现对窑炉运行状态的精确控制。
3） 控制柜采用冷轧钢板装配而成，柜体外观经喷塑处理，上设模拟屏直观显示全窑的工艺流程，煤气、助燃风及急冷风主管均设有膜盒压力表现场显示压力。
4） 本窑炉的传动系统、自动进出窑机及回车线通过PLC实现了连锁控制，自动化程度高。为了满足产品的装卸要求，回车线分成数段，能实现局部停止运行。
5） 为了更精确对窑炉进行自动控制，同时进一步节省窑炉电耗，本窑炉可根据用户需要，为排烟风机、助燃风机、急冷风机等配置变频器，另外还可根据用户需要采用更为先进的计算机自动控制技术，通过计算机、模糊控制器、可编程控制器和智能仪表，实现高精度的双回路串级自动调节、控制和管理。
5 ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的主要优点与不足
5.1 与卫生洁具隧道窑相比，本系列辊道窑的主要优点
5.1.1节约燃料
由于生产工艺条件不同，两家采用ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的企业实际日耗天然气为3200～3800m3，按日产量折算，每公斤瓷燃耗约为3800～4800kJ，比同产量隧道窑节能10%以上。
5.1.2 节约电能
由于辊道窑燃耗较低，无窑车吸热散热，并且窑外漏入的冷空气及窑内外泄的热空气都非常少，因此，本系列窑炉的节电效果非常明显。其中一家企业的辊道窑风机使用功率仅为50～55kW。
5.1.3 单线产能大
由于窑炉较长、内宽较大，本系列辊道窑单线产能较大，可以达到卫生瓷企业单线经济产量。ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的企业日产连体坐便器均可达1100件，若配以小件，则年产量可达50～70万件。
5.1.4 自动化程度高
如前所述，本系列辊道窑可实现生产的高度自动化。当然，若出于建设成本等方面的考虑，可不配备自动回车线。
5.1.5 维护费用低
辊棒是辊道窑最大的日常维护花费，特别是价格较高的SiC辊棒。其中一家企业的辊道窑使用已一年，正常更换的SiC辊棒仅十几支，费用也仅一万余元。
5.1.6 基础简单、建设周期短、投资较省
辊道窑没有隧道窑那么复杂的前期基础准备，加之国内SiC辊棒生产技术提高、产能扩大、价格下降，据测算，产能相同的辊道窑比隧道窑投资可节省10％以上。
5.2本系列辊道窑存在的不足
（1）若能研制开发出与辊道窑快速烧成相匹配的卫生瓷坯、釉配方及工艺，才可最大限度地发挥辊道窑快速烧成的优势。河南现有的两家企业因技术力量等原因，其大件产品的烧成周期都为11h左右，这与资料上国外卫生洁具辊道窑8～10h烧成周期相比尚有较大差距。
（2） 与隧道窑相比，卫生洁具辊道窑由于受到辊棒承重能力的限制，装窑不够灵活。
6结 束 语
十几年前，刘振群教授在谈到陶瓷窑炉发展趋势时，曾经提出过“陶瓷窑炉辊道化”这个富有前瞻性的观点。正是由于辊道窑在节能环保、投资总额、建设周期、增加效益等方面具有其它窑型无可比拟的优势，所以它一经出现，就得到了广泛应用。尤其是近十年来，随着辊棒材料技术的进步、设计制造水平的提高，辊道窑更是在工业技术陶瓷（烧成温度1350～1450℃）、日用陶瓷等领域大量应用，并向更宽、更长发展。但是，在卫生洁具烧成设备中，却鲜见辊道窑的影子（除了上世纪八、九十年代引进的几条外，尚未见其它报道）。笔者希望，中宏公司设计、制造的ZHRK-Ⅱ型卫生洁具辊道窑的成功应用，可以给卫生洁具生产企业提供一个新的选择。
参考文献
1 宋耑主编.现代陶瓷窑炉[M].武汉工业大学出版社，1996
2 杜衍海.卫生陶瓷烧成窑炉技术浅析及消化吸收问题