運用現代技術改造傳統龍窯——兼論龍窯微型化

吳小平

我國傳統龍窯，商周至明清南方各窯口多有砌筑。千多年前南方龍窯與北方饅頭窯、葫蘆窯、馬蹄窯，共同演義了中國陶瓷在世界輝煌的歷史，如浙江越窯，燒出類冰似玉“千峰翠色”的“密笈瓷”；河北邢窯唐代北方最大窯場燒出“類雪似銀”“天下無貴賤”白瓷；內地長沙窯，利用龍窯燒出釉下多彩人稱“天作窯變”的“釉里紅（俗稱：雞血紅）密笈釉”。龍窯的使用直到上世紀中葉，由于煤窯、電窯、氣窯的出現，市場、環境的變化，傳統龍窯許多問題呈現出來。如占地面積大，窯內氣氛控制難，滿窯裝載量大，成品率低，薪柴用量大、對生態破壞嚴重，生產方式等不適宜當代藝術品小規模陶瓷的生產，而被逐步淘汰，如今“龍去歌息”。多年來，躺在山頭無人問津，成了不可移動的“文物”。近年來，為了追求柴窯“一窯進、萬色出”，“窯變、天作”的純自然藝術效果，臺灣、日本和韓國，又重新回歸，追求柴窯的真蹄，國內陶人卻又止于其弊。筆者認為，如何去其弊揚其利，核心是要將傳統大型龍窯小型化、微型化，以適應現代社會的要求，這是傳統龍窯重生的關鍵。為此筆者與同事運用現代技術對傳統龍窯進行了系列優化和改進，以適應柴窯燒制陶瓷產品，傳承千年窯火文化的新需求。

一、龍窯微型化改造的路線圖思考。

改造后的龍窯要小，長、最好要控制在5米以內，寬、不超2米，高、應根據人體工程學的要求工作高度不超過1.4—1.6-米。容積1--4立方米為宜。其意：一）、適應藝術品小批量生產的要求；二）、占地小、投資少、生產、維護、保養成本低：三）易操作、控制、燃燒充分利于環保。四）、目的是保持柴窯“窯變天作”的燒成效果。

二、“微龍”的結構與工作原理。

圖一 “微龍”二層四門主視示意圖

圖二 傳統龍窯 長51米

圖三 多層微型龍窯 長4.2米

“微龍”縮身后結構會發生一些重大變化，如過去依山坡而建的幾十米長的大龍窯，移至平地與室內，在總長度不能超5米的條件下，“微龍”火路、煙路、氣路，又成為熱能利用的枝術瓶頸。如何在總長度大大縮短的情況下延長火路，成為“微龍”成敗的關鍵。因此必需在各窯室增設阻火墻，改平焰為多次倒焰以延長火路、煙路、氣路。本文以樓式“雙層四門”“微龍”為例，總長4.2米（含爐臺泡）、窯身高2.6米、窯寬1.6米。《參見：樓式多層“微龍”參貝二層四門主剖視示意圖一》由：爐房、窯室、阻火墻、煙囪、控制系統四大部分組成。爐房由爐臺泡、爐門、爐膛、爐橋和沉灰池構成；窯室由活動窯門、投柴孔、觀火眼、窯床，構成窯室的外墻構成窯體；阻火墻置于兩窯室之間，由阻火墻、過火孔、微調洞構成；煙囪安裝在二層二窯室一側，主煙道、爐門處裝風控裝置；控制系統由熱感應器、進風閥、出風閥構成。使用前將需要燒制的陶瓷坯件有序擺放各窯室窯床上，可用匣缽疊裝、也可裸燒。坯件之間應留二指寬隔距作為火道、煙道、氣路。然后關閉窯門，打開爐門，投柴點火。燃燒產生的火焰、煙、氣由爐內煙道在煙囪抽風的作用下，按照設計要求，從煙道（過火孔）被拉入第一窯室，經窯內坯件，形成上下波曲線，火成倒焰、并依次經過各窯室。爐膛柴薪燃燒時產生的高溫、煙、氣，在煙囪抽風作用下經依次經過各窯室，最后從煙囪被排出。

根據龍窯“火膛移位”補溫的原理，窯門左上分別設有投柴孔，當爐房燃燒、將第一窯室中坯件燒成后，應開啟第一窯室的左上（8）投柴孔、對第二窯室補火、補溫（長沙窯又稱：隔窯補火），此如類推，直至窯中全部器件燒結。（圖三）

三、延長“火路”是“微龍”的技術關鍵。

傳統龍窯屬平焰窯，因窯身長余熱利用較好。“微龍”身短，如果按平焰窯設計，火路極短，余熱浪費大，熱效能低，溫度上不去，故“微龍”必從兩方面進行技術上的突破，一）、增設阻火墻，迫使火路從在窯內遇阻后，以先上后下、波浪形穿過各窯室，人為延長火路、煙路、氣路，實現短窯身，長火路、高熱效。二）、因在窯內增設多個阻火墻，抽風阻力增加，設計時相應加大加高煙囪，增強抽火、抽煙、抽氣的能力。

四、改人工“看火”為設備控制。

傳統龍窯溫控信息主要由專職“火師”看火獲得，“火師”通過長期的實踐和口耳相傳撐握了這門絕活。他們認為：火為紅色（初起）時約470度；火焰顏色暗紅（黑赤）時530度；紫紅（暗赤）時650度；桃紅時750度；黃紅（楺黃）時900度；橙黃950度；淺黃1000度；亮黃時1100度；發白1200度待轉為鮮紅亮白焰時，窯內溫度已過1240度。傳統龍窯溫控，除了通過觀察火焰顏色的變化確定窯內溫度外，有時還采用吐痰辦法，如痰吐入窯內器物上立即起泡，被煙“拉”走，而且黑跡立即消失，重現原來火色，即可落火停燒。傳統龍窯“看火”雖非絕技，但也算是真功夫，是用無數次生燒、欠燒、生夾、過火燒塌代價換得。樓式多層“微龍”沒有必要通過“觀火”了解窯內溫度，再進行火控、溫控。可在各窯室內分別安置熱感應器，即時準確撐握窯內溫度，并通過進、出風閘、燃料增減，對其進行控制，還原燒成則可通過風閘門控制進窯氧量，人為造成窯內供氧不足，迫使器物釉內氧氣釋放，陶瓷釉色產生“天作窯變”效果。

五、改一次性砌建臨時窯門為永久式活動窯門。

傳統龍窯的窯門是臨時砌建，工件入窯裝載后窯工砌磚（土磚）封門，形成一個臨時零氣壓的封閉體，燒成出貨時又需拆門，千百年來都是如此，并代代相傳。照理，“微龍”關于窯門的處理，也可如此，并無大礙。因考慮工作時頻繁砌建費工、費料，在不影響“微龍”柴燒的效果的前提下，將其改成保溫型永久式活動窯門，并在窯門上增設觀火孔。燒成試驗，取得很好效果。

六、“微龍”的標準化與燒成制度的建立。

龍窯燒成制度包括：溫度、氣氛、氣壓三種制度，傳統龍窯因自然山坡而建，寬窄、高矮、長短不一，屬非標陶瓷熱工設施。因此，傳統龍窯的燒成制度，雖有一些規律，但終在動蕩之中，難已建立。“微龍”根據目前的市場需求，窯的容積可分一立方、二立方、四立方、多種標式。對窯內溫度的控制，根據“差熱曲線”可分為：冷火干燥、爬坡式升溫、燒結玻化、落火冷卻四個階段設置燒成制度。冷火干燥階段：一股溫度控制在400度以內，這一階段實質上是坯件干燥在窯內的延伸，低溫培燒的目的是要將坯體內殘留的機械水、化學水升溫后排出。冷火干燥階段時間，一般控制在8--10小時。二階段爬坡式升溫速度不宜太快，一般而言宜采用“中升”升速，即按每小時30—50℃升溫進入燒結玻化階段。以前述樓式二層四室“微龍”（2立方）為例，差熱曲線值在100℃時產生小的吸熱峰；450—900℃有一個明顯的吸熱峰（膨脹曲線），加熱到1000℃時產生明顯放熱峰值。（參見國家陶瓷產品質量監檢驗中心‘江西’檢驗報告06W2014013）產品燒結、玻化終極溫度，視泥料和產品而定。長沙窯產品1240℃為宜，湖南醴陵、江西景德鎮產品一般在1300℃左右燒結。落火降溫階段不能立即打開窯門讓其急速降溫，應讓其自然緩慢降溫，否則將引起坯件炸裂。

“微龍”窯內氣氛控制，因小型化標準化后，配有通風進、出風控制系統，相對傳統龍窯則要筒單。在撐握“微龍”差熱曲線規律的基礎上，適時通過進出風裝置可對窯內氧氣量供給實現有效的精準控制。

“微龍”壓力控制是保證窯內溫度和氣氛實現的基礎。為了確保窯排煙、排氣通暢拉力，應注意窯床面積與煙囪規格相匹配。冷火干燥階段應吸入少量二次空氣（負壓狀態），確保窯內富氧氣氛，此時窯內壓力一般控制在30PA（帕）以內。但進入燒成玻化階段（950--1300度），應確保弱氧化還原氣氛，防止坯件玻化前被二次氧化。

七、“微龍”的幾種模式。

“微龍”除本文已提到的二層四門一式外，可根據需要設計：二層二門二式，二層（下二上一）三門三式，二層（下一上二）三門四式，三層多門五式，四層多門六式等多種模式。

追求柴窯燒成效果的生產者選擇什么“微龍”模式，可根據生產場地條件和生產產品情況選擇最佳“微龍”模式。

八、“微龍”需要注意的幾個問題。

1、“微龍”窯身熱冷交換“應力”的處理。

關于“應力”引起龍窯垮塌問題，從已發現挖掘的半埋式古龍窯考查中，古人建窯時已意思到這一問題，建窯時已將窯身一半、嵌入地下，解決了龍窯在冷熱交換“應力”擠動和收縮引起窯頂垮塌重大技術問題。“微龍”從半地下搬到地面，“應力”矛盾突出，在實踐中應引起注意，可采取抱筋加固處理，防止冷熱轉換造成“微龍”的垮塌。

2、窯床與煙囪的比例問題。

“微龍”一般火膛的面積占11%，窯床面積占71%，煙囪面積占18%。煙囪面積（以圓形為例）=3.14×［（煙囪底部半徑十煙囪上部）/2］直徑×煙囪高度×煙簡圓臺（長沙窯為方臺）部分側面的長度。正確的熱壓與風壓的比例，確保煙囪起到拔火、拔煙、排煙氣效果，滿足窯內各個階段燒成條件的要求。

3、燃料問題。

“微龍”產品要達到傳統龍窯的燒成效果，追求柴窯“窯變天作”獨特的藝術獨顯自然的魅力，選薪柴作燃料應以“松柴”劈柴（硬柴）為主，利用松柴、含油質特奌，窯內高溫燃燒時產生的油質氣氛與坯件結合，其“天作”藝術效果遠高于其它軟柴。

九、“微龍”市場淺析。

陶瓷熱工設備從熱源角度看，目前大量使用的有：煤窯、電窯、氣窯，我國極個別的地方也有柴窯在燒，但窯爐基本上仍保持傳統的方式“帶病”操作，遠不能滿足現代人對現代柴窯的需求。將柴窯微型化后，可解決日益增長“天作窯變”陶瓷生產需求。