摘 要 随着国家对资源环境越来越多的关注，作为高能耗的陶瓷工业，节能势必成为发展改进的重要方向。本文从窑炉的结构设计上论述窑炉节能的措施，主要从窑炉类型、尺寸结构、烧嘴和保温材料以及窑车材料上进行讨论。

关键词 陶瓷窑炉；结构； 节能

中图分类号TK1文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0154-02

0 引言

陶瓷行业是一个“高能耗、高资源消耗、高污染”的行业，在我国尤其严重。对于陶瓷工业能耗，发达国家的能源利用率50%左右，美国达57%，而我国仅有28%~30%。陶瓷工业流程主要是加工、成型、干燥、烧成。其中，大部分用于烧成与干燥，二者的能耗占总能耗80%以上，其中60%用于烧成工序，20%用于干燥工序[1-2]。在我国，陶瓷窑炉内部结构的不合理是能源利用率低产品质量差的一个主要原因之一。

窑炉结构与节能：

对陶瓷工业窑炉技术改革以促进节能的过程中，认为窑炉节能的关键性原则有两条：一是窑炉的创新要围绕现代化的设计；二是要注意充分选用现代的炉材[3]。窑炉是主要的热工设备，在工作过程中耗能最大，科学设计窑炉，降低窑炉对热能消耗，是改进的关键之一。

1 根据燃料选择窑炉类型

要生产高质量的产品，使用优质燃料是必不可少的条件。这不仅与节能、降低生产成本有关，而且也反映一个国家的工业技术水平[4]。同的窑炉类型，对同种燃料的使用率也有很大差别，计算燃料的使用，不仅要考虑燃料的热值，还要考虑窑炉类型升温保温效果对产品质量的影响。随着科技的发展，对燃料的使用要求越来越高，陶瓷工业从最初原煤的使用，逐渐发展到对天然气，石油以及电力的使用。不同的原料，选择不同的窑炉类型。我国落后地区乡镇的窑炉企业，大部分还是以煤为原料，以前普遍使用的倒焰窑，产量低，烧成周期长，污染严重，能耗大。为了节约成本，实现节能，提高生产效率，使用节能型煤烧隔焰辊道窑具有占地面积少，投资收效快，劳动生产率高等特点。以油为原料，采用半隔焰或预热式明焰隧道窑烧制，节效果比较好。釉面砖的釉烧窑炉应选用隔焰辊道窑 ,淘汰热耗高的多孔窑，尽量少用预热式或隔焰式隧道窑，以达到更好的节能效果[5]。

2合理设计窑炉尺寸结构

目前很多窑炉内部结构设计不合理，窑炉的横截面窄而且高，太窄，限制了装车量，导致产量很低，而过高的窑墙使排烟多热量散失很快，因此，对窑炉的内部容积以及长宽高的设计尤其必要。

单位制品热耗和窑墙的散热随窑高增高而变大，高度增加，窑墙散热增加，而产量不变，同时，上部空间增大容易使气体分层，进而增加温差，因此，窑墙在合适的范围内越低越好。

至于窑长，窑长增加烟气能更好加热制品，从而延期耗能和制品的热耗相对减少，同时产量随窑长的增加而增加，从而抵消窑墙的散热损失，故而达到节能的效果。然而，由于排风机都设置在窑头位置，烧成带的微正压保证窑炉的正常运行，窑长增加相应负压增加，从而预热带吸进热风增多，造成升温困难，耗能增加。因此，窑长要合理才能达到节能效果。

单位制品热耗和窑墙散热随着窑宽的增加而减少，窑宽增加，产量的提高足以抵消窑墙散热量的增加，而烟气散热基本保持不变，故而在一定范围内，窑宽增加有利于节能。

3选用合适喷嘴

喷嘴的作用是将能源转化为热能，由喷头喷出燃料气体燃烧，自动进风助燃。由于热空气上升，窑内温度不均匀，因而热电偶检测的温度和实际温度会出现偏差。采用新型喷嘴，如全封闭喷嘴或者高速喷嘴，使火焰均匀向前喷射燃烧，因而避免温度偏差，保证窑炉内部温度分布均匀，也提高了制品的质量。特别对于宽断面的窑炉宜采用脉冲比例烧嘴或高速烧嘴 ，对于烧水煤气的辊道窑，采用预混式烧嘴，不但可以减少窑断面上的温差，而且可以节约能源近15%~20%[1，3]。

4选择高效的耐火保温材料

散热损失和蓄热损失是窑体热损失的主要来源。国内部分窑体材料比重大、保温效果差、蓄热多，对余热和烟气热量的回收不足，造成严重的热量损失。在结合经济和环境因素下，选择高效的耐火保温材料，加强窑体保温，能有效节能。

满足生产要求温度的同时，考虑生产过程中的温度梯度，选择导热系数低的窑墙材料，不仅能降低窑墙厚度，节约占地面积降低成本，还能增强保温效果。合理保温材料的选用对节能有很好的效果,如轻质陶瓷纤维与重质耐火砖相比: 质量轻、导热系数小,重量只有轻质材料的1/6，容重为传统耐火砖的1/25，蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/30~1/10，窑外壁温度降到30℃~60℃。纤维节能方面,从总能耗的20.6%下降到9.02%，节能达到16.67%[6]。除此之外，在预热带以及烧成带尾端窑墙外表增加隔热材料，也能减少窑墙散热，有利于节能。

5轻质高强低蓄热窑车

窑车在隧道窑中使用，窑车对制品的烧成时间、性能、质量和能耗，有很大的影响。用普通耐火砖或者耐热材料，蓄热损失大，加热时消耗热量多，阻碍向制品的传热，且上下温差增大；冷却时，保温效能又延缓冷却时间，降低生产效率，也降低对余热的利用。而在烧制中，制品的重量占整车的8%~10%左右，所以，窑车对热量的消耗占很大部分，如果能减少窑车对热量的消耗，就能达到节能效果。

采用轻质、高强、低蓄热材料砌筑窑车，能有效改善热量利用情况。轻质低蓄热保温材料替代普通耐火材料，内衬减少，使厚度变薄，减轻窑车的质量，减少窑车对热量的吸收利用。

通常使用的节能窑车材料为茧青石质骨料、德国研制重结晶碳化硅，此外全纤维结构较全粘土砖结构，具有低蓄热，散热少的特点。

6结论

窑炉节能的目地，是保证质量的同时，降低单位制品热量的损耗。本文从窑炉的结构上讨论节能措施，主要涉及窑炉的内部空间结构设计，窑炉类型对节能效果的影响，烧嘴结构以及保温材料和窑车材料的选用。随着科技的发展，我国优化窑炉结构上日臻完善。但是，我国陶瓷窑炉工业的节能与世界先进水平相比还有很大的差距，所以还要从更多的方向上进行技术改造，推进窑炉节能的发展。采用合理的烧成技术，提高对余热利用，引进先进的高温技术（红外、远红外、微波烧结、等离子体加热等），采用先进的燃料并且提高燃料的燃烧率等，都可以达到节能效果。

参考文献

[1]曾令可，刘涛，李萍，程小苏，王慧，税安泽，刘平安.陶瓷窑炉的节能减排技术[J].陶瓷，2008，1：57-59.

[2]曾令可，刘涛，王慧，刘平安.陶瓷窑炉的节能技术[J].材料研究与应用，2008，2(4)：292-296.

[3]颜汉军.欧洲陶瓷窑炉节能技术综述.Ceramics Science & Art，2006，1：33-36.

[4]虞雪琴，董来棋.国内外陶瓷窑炉节能现伏和发展趋势[J].中国陶瓷，1985，2：43-49.

[5]李湘洲.国内外陶瓷窑炉节能技术综述[J].河北陶瓷，1992，3：8-12.

[6]曾令可，邓伟强.广东省陶瓷行业的能耗现状及节能措施[J].佛山陶瓷，2006，110(2)：1-4.