發(fā)泡陶瓷燒成窯爐選擇與趨勢(shì)

黃惠寧

摘 要：從2003年國(guó)內(nèi)第一條發(fā)泡陶瓷保溫板輥道窯、2006年國(guó)內(nèi)第一條發(fā)泡陶瓷保溫板隧道窯，在江蘇一方科技投入生產(chǎn)，2012年國(guó)內(nèi)第一條發(fā)泡陶瓷隔墻板隧道窯在廣西碳歌投入生產(chǎn)，至今已有16年以上的發(fā)展歷程，國(guó)內(nèi)發(fā)泡陶瓷窯爐在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改善，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文對(duì)已投入生產(chǎn)的輥道窯、隧道窯相關(guān)資料進(jìn)行收集整理分析，提出了發(fā)泡陶瓷燒成窯爐選擇與發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：發(fā)泡陶瓷;輥道窯;隧道窯;發(fā)展趨勢(shì)

1 現(xiàn)狀與轉(zhuǎn)折

1.1 發(fā)泡陶瓷保溫板（密度150～200/200～300kg/m3）

（1）江蘇一方科技2003年在國(guó)內(nèi)率先用輥道窯爐生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷煙囪內(nèi)襯，產(chǎn)品密度350～450kg/m3，這是我國(guó)第一條發(fā)泡陶瓷輥道窯。

（2）江蘇一方科技2006年改用隧道窯生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫板，這也是我國(guó)第一條發(fā)泡陶瓷隧道窯。

（3）2019年6月統(tǒng)計(jì)，發(fā)泡陶瓷保溫板生產(chǎn)企業(yè)8家，生產(chǎn)線(xiàn)16條，全部采用隧道窯。

（4）2006年一方科技由輥道窯轉(zhuǎn)用隧道窯原因：產(chǎn)能、能耗、配方特點(diǎn)、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)過(guò)程控制等，這是一個(gè)窯爐生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)折。

1.2 發(fā)泡陶瓷保溫裝飾一體板（密度200～300kg/m3）

（1）生產(chǎn)企業(yè)：河南科美、安徽隆達(dá)、浙江孚甌、浙江中正（麗水）、山東俱安。

（2）河南科美是國(guó)內(nèi)第一個(gè)生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫一體化板的企業(yè)。

（3）生產(chǎn)窯爐：5個(gè)企業(yè)全部采用輥道窯。

（4）用輥道窯原因：與發(fā)泡陶瓷保溫裝飾一體板原料、配方、產(chǎn)品特點(diǎn)（厚度、規(guī)格尺寸等）、產(chǎn)能有關(guān)。

1.3 發(fā)泡陶瓷隔墻板（密度350～550kg/m3）

（1）廣西碳歌。2012年廣西碳歌企業(yè)1#線(xiàn)采用隧道窯，首先生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫板，由于市場(chǎng)欠佳，然后轉(zhuǎn)產(chǎn)發(fā)泡陶瓷隔墻板，成為我國(guó)首家生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷隔墻板的企業(yè)，2#線(xiàn)2018年10月投入生產(chǎn)，也是采用隧道窯，預(yù)計(jì)3#與4#線(xiàn)也將用隧道窯。碳歌也是率先用三層隧道窯布料的企業(yè)。

（2）沈陽(yáng)利盟高科。1條生產(chǎn)線(xiàn)，2014年由湖北科美窯爐公司建設(shè)，采用隧道窯，單層形式，開(kāi)始也生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫板，逐步轉(zhuǎn)產(chǎn)隔墻板。

（3）廣西超超。2條生產(chǎn)線(xiàn)，2015年由佛山摩德娜公司建設(shè)，1#線(xiàn)與2#線(xiàn)均采用隧道窯，一層和二層布料。

（4）廣東金意陶。三水生產(chǎn)基地，1#線(xiàn)采用輥道窯改造，2017年10月投入生產(chǎn)，與科達(dá)潔能合作，為中試性生產(chǎn)線(xiàn)，2#線(xiàn)采用由創(chuàng)瓷公司新建單層輥道窯，是生產(chǎn)性窯爐。2018年5月-10月調(diào)試，由于設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重不足，2019年6月開(kāi)始拆除。預(yù)計(jì)廣東金意陶將有可能建一條三層隧道窯（2019年12月計(jì)劃選擇KEDA560m單層輥道窯）。

（5）廣東中盛華陶。1條生產(chǎn)線(xiàn)，采用科達(dá)潔能建造輥道窯，2018年10月投入生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)兩次技改，產(chǎn)量有一定提升，預(yù)計(jì)該公司第二條生產(chǎn)線(xiàn)采用隧道窯的可能性較大。

（6）內(nèi)蒙古建能興輝。2018年12月建成兩條生產(chǎn)線(xiàn)，1#窯與2#線(xiàn)均采用有科達(dá)潔能建造的輥道窯，經(jīng)考察論證，3#線(xiàn)與4#線(xiàn)均計(jì)劃采用隧道窯，2019年佛山瑞（樂(lè)）陶窯爐公司幫助建設(shè)二條隧道窯，并于當(dāng)年冷調(diào)，計(jì)劃2020年投入生產(chǎn)。

（7）福建德勝建材。2019年6月投產(chǎn)第一條生產(chǎn)線(xiàn)，采用科達(dá)潔能的輥道窯。

2 分析與討論

綜合我國(guó)16年多發(fā)泡陶瓷燒成窯爐生產(chǎn)實(shí)踐，我們可以歸納以下內(nèi)容：

（1） 試驗(yàn)或中試使用梭式窯、小型輥道窯燒成發(fā)泡陶瓷已成行業(yè)共識(shí)，例如：科達(dá)潔能、金意陶、江西新余中材等。

（2） 大生產(chǎn)一般采用隧道窯或輥道窯。

（3） 隧道窯的特點(diǎn)——磚瓦、日用陶瓷、衛(wèi)生潔具、耐火材料等燒成，多層、產(chǎn)品造型復(fù)雜、體積大、重量大等。

（4） 輥道窯的特點(diǎn)——廣泛適用于陶瓷墻地磚燒成，產(chǎn)品薄大均可，單層為主，可實(shí)現(xiàn)快速燒成，周期短。

（5） 隧道窯與輥道窯定性對(duì)比。（見(jiàn)表2）

（6） 發(fā)泡陶瓷隔墻板燒成周期對(duì)比。（見(jiàn)表3）

總體上看，單層輥道窯的燒成周期比隧道窯要減少50%左右（但是必須要綜合對(duì)比產(chǎn)量與能耗大小）。

（7）輥道窯燒發(fā)泡陶瓷隔墻板的技術(shù)進(jìn)步

1）耐高溫氧化鋁輥棒使用，高溫承重上升。

2）大功率輥棒驅(qū)動(dòng)裝置使用，驅(qū)動(dòng)力提高。

3）單層布料設(shè)備改善，布料更精準(zhǔn)，平整度提升。

4）圍邊結(jié)構(gòu)部與材質(zhì)改善，有利于裝卸，使用壽命上升。

5）SiC棚板與圍邊新型機(jī)構(gòu)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)。

6）圍邊自動(dòng)裝卸系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)，有利于自動(dòng)化水平提高。

7）窯頭特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于提高產(chǎn)量。

8）傳統(tǒng)的堇青石—莫來(lái)石棚板厚度減薄，從30mm到20mm，再減到15mm，11～12mm，有利于節(jié)能，由空心棚板向?qū)嵭谋∨锇遛D(zhuǎn)變，棚板使用壽命提高。

9）預(yù)熱、燒成、冷卻三段比例趨向合理，有助于產(chǎn)量提高。

10）自動(dòng)鋪陶瓷紙系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化試生產(chǎn)，有助于減少人工。

11）斷棒、窯車(chē)卡棒等事故報(bào)警裝置投入生產(chǎn)應(yīng)用，有助于防范。

12）預(yù)熱段上下配風(fēng)、冷卻帶上下配風(fēng)不斷改善。

13）燒成段上下溫控制、變形控制有效改善。

14）燒成周期逐漸縮短，產(chǎn)量逐步提高。

15）卸板、卸圍邊、棚板自動(dòng)規(guī)整裝置系統(tǒng)自動(dòng)化水平提高。

16）每立方米產(chǎn)品燒成氣耗呈下降趨勢(shì)，成本逐漸下降。

（8）隧道窯燒發(fā)泡陶瓷隔墻板的技術(shù)進(jìn)步

1）由單層向雙層及三層架燒發(fā)展，三層在生產(chǎn)中已取得成功。

2）SiC立柱與橫梁結(jié)構(gòu)上改善。

3）實(shí)心薄棚板與圍邊結(jié)構(gòu)改善。

4）大功率頂進(jìn)裝置穩(wěn)定性提升，窯內(nèi)軌道接口改善，軌道精確度提高。

5）由手工布料到機(jī)械自動(dòng)布料，三層布料車(chē)已研發(fā)成功。

6）寬斷面噴槍燒成系統(tǒng)已成熟。

7）燒咀系統(tǒng)由單層向雙層轉(zhuǎn)變，三層燒咀模型已出。

8）四層布料結(jié)合雙層燒咀的燒成模式已設(shè)計(jì)成功。

9）倒窯車(chē)事故處理系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)逐步完善。

10）圍邊與棚板裝卸逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。

11）燒成周期逐漸縮短，能耗下降。

（9）發(fā)泡陶瓷窯爐建設(shè)情況匯總表（至2020年2月止），見(jiàn)表4。

（10）影響發(fā)泡陶瓷窯爐選擇的主要因素

燒成窯爐選擇：①產(chǎn)品品種;②產(chǎn)品規(guī)格;③產(chǎn)量;④能耗;⑤投資;⑥占地面積;⑦人工;⑧管理。

各企業(yè)在發(fā)泡陶瓷燒成窯爐選擇時(shí)，可根據(jù)以上因素，綜合考慮已有生產(chǎn)案例分析。我們可以明確以下結(jié)論：

1）發(fā)泡陶瓷保溫板生產(chǎn)建議采用隧道窯燒成。

2）發(fā)泡陶瓷保溫裝飾一體板建議采用輥道窯燒成。

3）從技術(shù)分析對(duì)比，“大而厚的產(chǎn)品”宜采用隧道窯，“大而薄/小而薄的產(chǎn)品 ”宜采用輥道窯燒成。

到目前為止，發(fā)泡陶瓷隔墻板燒成用輥道窯還是隧道窯好，仍處于實(shí)踐與爭(zhēng)議中，就目前配方及原料體系和工藝水平，三層隧道窯在產(chǎn)量、能耗上優(yōu)于輥道窯，稍有勝出，下步隨著新工藝及輥道窯改進(jìn)，有些希望出現(xiàn)新的局面。

3 趨勢(shì)與選擇

從我國(guó)近幾年發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)化情況來(lái)看，各生產(chǎn)企業(yè)目前普遍存在著“單窯產(chǎn)能低，自動(dòng)化程度低，能耗高，成本高”的問(wèn)題。這些問(wèn)題是制約該產(chǎn)業(yè)迅速做大的主要原因，影響著產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，投入產(chǎn)出比偏低與投資回收期偏長(zhǎng)同時(shí)也影響著投資者與企業(yè)家的信心。

應(yīng)該可以看出，整個(gè)發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)仍不夠成熟，源頭主要是工藝技術(shù)與裝備，一是配方與工藝流程有待優(yōu)化，二是窯爐裝備（包括進(jìn)窯與出窯設(shè)備）和冷加工設(shè)備有待進(jìn)一步完善，重心是窯爐改善。無(wú)論是輥道窯還是隧道窯近期主要技術(shù)攻關(guān)都將圍繞著“提高產(chǎn)能，降低能耗”來(lái)展開(kāi)。

3.1 發(fā)泡陶瓷燒成窯爐發(fā)展趨勢(shì)

3.1.1 輥道窯

（1）輥道窯的長(zhǎng)度將會(huì)增大，從200m、300m到400m，也將會(huì)有400～500m的輥道窯進(jìn)入生產(chǎn)，甚至于500m以上的窯爐出現(xiàn)。

（2）輥道窯的寬度會(huì)有一定增大，但是受輥棒材質(zhì)、長(zhǎng)度與成本及噴槍的影響，其寬度增大在一定范圍內(nèi)。

（3）雙層輥道窯在技術(shù)突破后，應(yīng)用于大生產(chǎn)的比例會(huì)有一定增加，一方面節(jié)省空間占地，另一方面可節(jié)能10%左右。

（4）輥道窯特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將出現(xiàn)，冷卻多層結(jié)構(gòu)的輥道窯有希望推廣。

（5）SiC窯具（棚板與圍邊）經(jīng)改善設(shè)計(jì)后將有應(yīng)用可能。

（6）輥道窯進(jìn)窯布料系統(tǒng)與出窯卸板系統(tǒng)自動(dòng)化水平將進(jìn)一步提高，人工用量將進(jìn)一步下降。

（7）輥道窯三帶（預(yù)熱、燒成、冷卻）結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步合理。

（8） 輥道窯日產(chǎn)量將有一定上升，從目前100～ 200m3/d提高到200～300m3/d，能耗下降。

3.1.2 隧道窯

（1） 隧道窯的長(zhǎng)度將會(huì)增大，從200～300m到300～400m，將達(dá)到400～500m，500m以上的隧道窯將可能實(shí)現(xiàn)。

（2） 隧道窯的寬度，目前內(nèi)寬已達(dá)4600mm，再寬（>4.8m）有可能實(shí)現(xiàn)，吊頂、材料、窯車(chē)傳動(dòng)、噴槍等因素，技術(shù)上已突破。

（3） 隧道窯日產(chǎn)量將上升，從目前200～300m3/d，將增加到300～400m3/d，400～500m3/d將有可能實(shí)現(xiàn)，能耗下降。

（4） 隧道窯窯車(chē)裝載層數(shù)將從現(xiàn)在三層向四層發(fā)展，四層模型已出，有待生產(chǎn)檢驗(yàn)，五層模型設(shè)計(jì)也在進(jìn)行。

（5） 特殊結(jié)構(gòu)的隧道窯（三層/四層）正在設(shè)計(jì)之中，能耗將明顯下降。“雙排進(jìn)”隧道窯一層已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，三層有待檢驗(yàn)。

（6） 隧道窯生產(chǎn)過(guò)程控制水平提升，窯車(chē)設(shè)計(jì)及用材改善，倒窯車(chē)事故將明顯減少。

（7） 新型噴槍、先進(jìn)燃燒系統(tǒng)、余熱風(fēng)充分利用、合理空燃比在隧道窯上得到應(yīng)用。

（8） 隧道窯入窯布料及出窯卸板的機(jī)械化與自動(dòng)化水平將明顯提高。

輥道窯適合“相對(duì)快燒”，而隧道窯適合“相對(duì)慢燒”，以上分析是基于現(xiàn)有發(fā)泡陶瓷隔墻板配方及工藝技術(shù)體系，當(dāng)工藝技術(shù)發(fā)生重大變化時(shí)，將顛覆現(xiàn)有的一些概念，給發(fā)泡陶瓷隔墻板產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的希望。

3.2 選擇

（1） 發(fā)泡陶瓷保溫板燒成宜選擇隧道窯，降低能耗與提高產(chǎn)量是重點(diǎn)。

（2） 發(fā)泡陶瓷裝飾一體化板燒成建議選擇輥道窯，降低能耗與提高產(chǎn)量是重點(diǎn)。

（3） 隧道窯用于發(fā)泡陶瓷隔墻板燒成仍有改善空間。

（4） 輥道窯用于發(fā)泡陶瓷隔墻板燒成也有改進(jìn)空進(jìn)。

（5） 2019年6月前，根據(jù)現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，三層裝載隧道窯在產(chǎn)量燒成能耗及成本方面優(yōu)于單層輥道窯，應(yīng)列為優(yōu)先選擇。

（6） 2019年12月前，輥道窯改進(jìn)后的生產(chǎn)線(xiàn)能耗、產(chǎn)量、成本三方面數(shù)據(jù)出來(lái)后，可再進(jìn)行論證與評(píng)估。

（7） 2019年12月前，隧道窯“雙排入窯，三層裝載”體系若成功應(yīng)用于生產(chǎn)，則在能耗上會(huì)明顯下降，產(chǎn)量會(huì)明顯上升，應(yīng)該列入2020年后發(fā)泡陶瓷隔墻板重點(diǎn)推廣窯型。

（8） 2020年發(fā)泡陶瓷隔墻板燒成窯爐模式應(yīng)該相對(duì)完善，選擇也容易成功。

1）相同內(nèi)寬（4.28m）的隧道窯燒保溫板，隨著窯爐加長(zhǎng)，產(chǎn)量增大。

2）相同型號(hào)隧道窯燒保溫板產(chǎn)量比隔墻板大。

3）生產(chǎn)煙囪內(nèi)襯產(chǎn)品，隧道窯產(chǎn)量相比于輥道窯大。