框架窯具節能效果測試與分析*

邱偉志

(韓山師范學院 廣東 潮州 521031)

前言

窯具是陶瓷燒成過程中用于承載和保護坯體的耐火材料，隨著氣體燃料的普及，目前大部分陶瓷采用棚板或棚架窯具明焰燒成，因受到材料性能的限制，棚板多為粘土結合碳化硅材質，厚度在12 mm以上，支柱多為堇青石結合莫來石材質的實心產品。窯具重量大，燒成過程加熱時窯具同樣需要吸熱，需消耗大量的能源。因此，研發推廣輕型窯具是陶瓷行業節能的重點之一。

隨著技術進步，重結晶碳化硅、氮化硅結合碳化硅和反應燒結碳化硅等新材料，以其高溫強度和導熱率等良好的性能，為輕型陶瓷窯具的開發提供了基礎。

框架窯具是由標準化柱、梁、板以剛接或鉸接相連接而成，構成承重體系，在陶瓷燒成過程中用于支承、保護產品的耐火材料制品。其柱、梁采用空心結構，壁厚僅為4～6 mm；墊板厚度為6～10 mm。與傳統窯具相比，重量明顯降低，屬于典型的輕型高效窯具。

1 實驗方法

燃氣梭式窯，整窯采用棚板窯具或框架窯具，裝載同一類型產品分別燒成。測定其窯具、產品重量、燃料耗用量等數據，然后進行計算分析。

2 實驗結果

16 m3快燒燃氣體梭式窯對比實驗測試結果如表1所示。

表1 實驗測試對比

續表1

3 結果分析

(1)測試結果表明，采用框架窯具與傳統棚板窯具比，每窯次可減少液化氣消耗139 kg；多裝產品58.7 kg。使單位產品能耗從0.582 3 kgce/kg下降到0.474 9 kgce/kg，節能率為18.44%。

(2)液化氣消耗減少的原因主要包括兩方面：一方面改用框架窯具后，窯具與產品的重量比僅有1.55，比棚板窯具3.29，下降52.89%，每窯減輕窯具重量3 810 kg，按碳化硅在1 260 ℃時的比熱容1.146 KJ/kg計算，相應減少耗熱541 416 2KJ，相當于液化氣107.9 kg。另一方面采用框架窯具后，層與層和板與板之間有較多的縫隙，有效減少了料垛阻力，改善了窯內熱流循環，提高了對流傳熱效率。同時窯內溫度均勻，加快了升溫速度，使燒成時間縮短了1 h，液化氣的消耗量也相應減少。

(3)多裝產品的原因在于改用框架窯具后，減少了棚板支柱的數量和占用空間，相對擴大了坯體擺放面積，使每窯增加了2.4%產品重量。

(4)日用陶瓷產品主要有盤、碗、杯、壺等，大部分都高度不大，除壺外均不大于100 mm。裝載層數多，每層單位面積的重量都不大，以常規的碳化硅棚板托燒，其窯具重量都遠遠高于產品的重量。窯具在燒成過程中的吸熱浪費了大量的能源，采用碳化硅框架窯具，可大幅度減少窯具重量，使燒成過程中吸熱量大大減少，具有良好的節能效果。

4 結語

由于日用陶瓷產品高度小，裝載層數多，目前采用的碳化硅柵板托燒，多數窯具重量比產品重量多4倍以上，窯具的吸熱在燒成中浪費了大量的能源。采用反應燒結碳化硅的節能窯具，在同等裝載情況下，窯具及產品的重量比可減少58.5%，使燒成過程中吸熱量大大減少，單位產品的燒成能耗可節省18.44%。具有良好的節能效果。