微电脑自动控制环型旋转式节能烤花隧道窑的研发

摘要：本文主要针对烤花隧道窑所存在的问题，研发出一种新型实用环型旋转式节能烤花隧道窑。

关键词：烤花隧道窑；问题；研发；应用

1 前言

近年来，陶瓷工业窑炉发展十分迅猛。微电脑自动控制环型旋转式节能烤花隧道窑具有低能耗、低污染、高效率、运行灵活、操作方便、造价低、占用场地少等优点。因此，赢得各中、小型陶瓷产品烤花加工厂家的喜爱。

2 烤花隧道窑所存在的问题

为对新型烤花窑炉的设计有较明确的目标，笔者组织了一个科研小组对当前较常用的烤花隧道窑进行全面的调查与分析。分析，旧式烤花隧道窑所存在的问题如下。

2.1能耗大

烤花隧道窑的窑体内胆为普通低铝轻质砖，中间夹一层保温棉，外壁封普通铁皮。由于普通低铝轻质砖含泥量高，同时在升温的过程中要吸收大量的热量，且升温速度较缓慢。因此，要达到烧成的额定温度，一般需要10h左右，造成能量消耗严重。

2.2窑内上、下温差大

窑内上、下温差大的原因：一方面是由于烧成段的火枪布局不合理所造成的。它的烧成段加热火枪采用两侧排列，底部无加热火枪。根据热传递原理，热总是上升的，这样窑的顶部温度高而下部温度低；另一方面由于测温热电偶装在窑的顶部，因而只能测到窑内顶部温度，而测不剑下部的温度，因此所测的温度值与窑内的实际温度偏差很大。温差大导致产品生产速度慢、合格品率低。

2.3占用场地大

窑的墙壁较厚，一般单面墙壁厚度为63cm，如工作截面有效宽度为80cm时，两侧墙壁厚度为126cm，总宽度约206cm，因而工作场地较浪费。

2.4建成进度慢

窑体由普通低铝轻质砖、高铝粉加保水剂作粘合剂组成。如果粘合剂真正要凝固，需要相当长的时间，从而大大影响建造速度。一般建造一座长30m的辊底烤花隧道窑需要约3个月的时间。

2.5操作灵活性差，产品质量不稳定

烤花隧道窑烧成调节为手工操作，加上普通低铝轻质砖要吸收一定热能，存在升温依赖性，烧成产品稍改变，就必须调节液化气的压力和空气的配比。要达到所需要的工作温度，需要调整较长的时间，导致出产量低、产品质量不稳定。

3 新型窑炉的研发

针对烤花隧道窑所存在问题，根据国内目前中小型陶瓷烤花加工厂的迫切需求，通过分析与研究，成功研发出环型旋转式节能自动控制烤花隧道窑φ5m～φ14m系列，并从2002年开始投放使用至今，深得广大用户的欢迎和好评。

现以φ10m明焰烧成的微电脑自动控制环型旋转式节能烤花隧道窑进行论述。

3.1主要技术性能和参数

（1）有效工作直径：φ10m；

（2）有效工作截面：50cm×50cm；

（3）工作方式：连续可调；

（4）额定工作温度：850℃；

（5）烧成时间：2.5～4h/周（视产品而定）；

（6）窑内温差：±3℃；

（7）控制方式：自动控制；

（8）燃料：石油液化气。

3.2窑体结构

1）窑体

窑体的多个支架由10#槽铁焊接成龙门架，外壳为403#不锈钢板封制，使整座窑的结构稳定，外形美观。内胆为12cm厚度的硅酸铝纤维棉交错粘合外面，再粘上一层厚度为2cm高温耐火纤维棉毯，具有吸热少、散热少、保温性能好的特点。外壳在窑连续工作24h后，表面温度约40℃。

2）轨道

轨道是用轨面1.8cm宽度的轻型工字钢弯制成环型。

3）窑车

窑车采用6#槽铁弯制成环型，车底部用厚度为2mm钢板封焊，上面砌高度为11.5cm轻质保温砖，再粘上厚度为4cm的硅酸铝纤维棉毯，由于窑车是环型的，无需要任何粘合剂。6cm×6cm×25cm耐火砖支柱作为托柱，上面盖上碳化硅板，从而构成下面火道；周边焊接6#链条，作为配合传动装置使用，装有配合轨道的若干单联轴车轮，使整部环型窑车传动平稳可靠，没有出现抖动现象，保证产品不移动，不出现倒窑故障。

4）传动自动控制系统

传动系统由P909型微电脑PID温度检测控制仪、调速器、齿轮、皮带等组合而成。其中PID温度检测控制仪当检测温度达到设定烧成温度时，发出指令，传动系统接到指令后开始工作；当检测温度低于设定烧成温度时，发出指令，使传送系统停业工作，从而达到传送自动控制。它是确保产品烧成质量的重要环节之一。

4 燃料与控制

4.1燃烧系统的改进

该窑选1枪多点射出火枪（自制），火枪多点分布式控制面较宽，死角少，具有烧成曲线分布合理、产品受热均匀，不开裂、热能利用率高、产品质量好等优点。特别是对铅、镉溶出量要求高，旗红、宝石红等产品烧成更理想。石油液化气输送至气化桶，再减压阀门、电动执行器供给火枪。液化气在气化过程中，要吸收大量的热量，使得工作能耗增加，且气压不稳定，从而影响烧成温度。为解决此问题，笔者公司专门设计了一个换热器，并装于窑内尾端，利用窑内余热，采用虹吸原理加热于气化桶，保证气化温度正常，使得烧成温度恒定，从而提高产品的质量和生产量。

在烤彩烧成过程中，产品不能直接接触火焰，即不能明焰烧成，但又要解决窑内上、下温差大的问题，因此窑下部必须加装喷火枪来提高下部工作温度。

要解决明焰问题，就必须采用隔焰方法。因而，在旋转窑上，用耐火砖柱作主柱，上面加上一层耐火不锈钢网，再布上一层平面瓦片。这样既能隔焰，又使导热性能好。但由于瓦片急冷急热性能差、易开裂，运行不到一个月，出现了局部有火焰直接接触产品的表面，出现有破花和颜色不鲜艳等问题。为解决此问题，过多次试验发现，可用碳化硅板取代。自从隔焰板改为碳化硅板投入运行至今，效果较好，且从来没有发现有火焰影响产品烧成现象。

过火枪布局的改造，窑车底部加装隔焰装置，使窑内上、下温差得到彻底解决，从而大大提高生产速度和产品合格率，合格率从原来85%左右，提高到95%，济效益大大提高。

4.2排烟系统

烤花加工排水、排碳是关键。水份排放速度太快会造成花面破花现象；排碳速度太慢，排不干净直接影响产品花面的光亮度。为减少环境的噪音不采用引风机，但要增加预热带的长度，增大主烟囱的口径和高度，再设辅烟道，且辅烟道开设多个排气口，使预热升温曲线合理。这样既解决缓慢排水和加快排碳气，又能提高产品的烧成质量。

4.3温度自动控制系统

烧成温度自动控制系统如图1所示，即先在P909型微电脑PCD温控仪设定烧成温度后，当检测到窑内实际温度低于设定的温度值后，发出指令给传送系统，传送系统接到此指令后立即停止传送。同时，该指令发送给气压电动执行阀门，使之马上给窑内补给气压，至窑内达到设定温度。当检测到窑内达到设定温度，发出指令，当传送系统接收到该指令后，传送系统马上工作。当检测到窑内温度超出设定值，发出指令给气压电动执行阀门，气压电动执行阀接到该指令后，马上降低窑内的工作气压，从而使烧成温度恒定。如此循环控制，确保了产品的烧成质量、节约了能源、降低了劳动强度。由于环型旋转式节能自动控制烤花隧道窑具有温度自动控制、传送自动控制、传送速度可调，从而窑炉适应高、中、低温度的大小陶瓷制品的烤花加工，玻璃制品贴花加工、玻璃制品深加工等。

5 实例

本文以φ10m环形旋转烤花遂道窑（下表称旋窑）与L30m普通烤花隧道窑（下表称普窑）为例进行说明，其各性能如表1所示。

由表1可知，环型旋转式节能自动控制烤花隧道窑具有产量高、质量好、空间利用率高、操作方便、装窑灵活、劳动强度低（装、拆、烧只需2人），占用场地少（只需12m×12m地型）、无噪音、资金投入少、能耗低、建成速度快、故障率低等优点。

6 结语

环型旋转式节能自动控制烤花隧道窑比普通烤花隧道窑具有更多的优势。因此，它获得越来越多的厂家的欢迎，应用前景较好。