升級版的高鐵時代型輥道窯

萬 鵬，徐廣華，楊培忠

（廣東中鵬熱能科技有限公司，廣東 佛山 528223）

升級版的高鐵時代型輥道窯

萬 鵬，徐廣華，楊培忠

（廣東中鵬熱能科技有限公司，廣東 佛山 528223）

文章重點介紹了升級版的高鐵時代型輥道窯，是由中鵬云控、高穩(wěn)高效高溫助燃風節(jié)能技術(shù)和具有高鐵風格外觀設(shè)計三大領(lǐng)先的核心技術(shù)所組成。這款輥道窯具有六大特點，具有保持常新、整潔大氣的外觀；節(jié)能效果顯著；節(jié)能伴侶技術(shù)提升了窯爐體感舒適度；安裝和維護的易操作性好；增加了維護的安全性，易于清潔；基于中鵬云控的信息化技術(shù)提升等。最后，總結(jié)了高鐵時代型輥道窯研發(fā)過程的兩點創(chuàng)新啟示。

高鐵時代；輥道窯；窯爐；產(chǎn)品設(shè)計；外觀設(shè)計；產(chǎn)品開發(fā)；外側(cè)板；助燃風加熱；中鵬云控

0 引 言

最初的高鐵時代型輥道窯研究重點放在產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計上，創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在外觀設(shè)計，經(jīng)過深入研究開發(fā)，全方位地技術(shù)升級，現(xiàn)在的“高鐵時代”作為中鵬窯爐創(chuàng)新技術(shù)的承載者，她搭載了中鵬云控、高穩(wěn)高效高溫助燃風節(jié)能技術(shù)和具有高鐵風格的外觀設(shè)計三大領(lǐng)先的核心技術(shù)，這三項技術(shù)分別代表了信息化、節(jié)能減排和工業(yè)設(shè)計三大創(chuàng)新方向，這些技術(shù)的有機結(jié)合，將輥道窯的技術(shù)進步提升到一個新的高度。升級版的高鐵時代輥道窯受到國家十多項知識產(chǎn)權(quán)的保護。

1 高鐵時代型輥道窯的三大核心技術(shù)

1.1 高鐵時代外觀設(shè)計的理念表達與應(yīng)用實效

本外觀設(shè)計主要應(yīng)用于窯爐中，整體設(shè)計靈感來源于“和諧號”高速列車(下稱高鐵)，設(shè)計融入了“軟幾何”的設(shè)計手法，用平面加弧面的特征元素和高鐵外形特征相結(jié)合，充分體現(xiàn)了產(chǎn)品的嚴謹性和親和力，將時尚與科技完美結(jié)合，拉近了人機關(guān)系，為消費者和生產(chǎn)工人帶來視覺新體驗，營造舒適的工作環(huán)境。圖1是高鐵時代型輥道窯設(shè)計理念概念圖。

此外，產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)冷板進行激光切割加工而成的外側(cè)板，對窯體進行了大膽的全包覆設(shè)計，板面平整光滑，機身線條明朗，造型簡潔大方，設(shè)備大氣穩(wěn)重，給人的視覺感觀帶來了強烈的沖擊，突顯出產(chǎn)品設(shè)備高檔大氣的高貴地位。由于對產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)進行了統(tǒng)一包裹，將功能結(jié)構(gòu)置于內(nèi)部，巧妙地避開了“裸露式”的傳統(tǒng)俗氣設(shè)計方式，實現(xiàn)了外觀效果與功能效果雙優(yōu)化，大大提升了產(chǎn)品的外觀價值。同時，將外側(cè)板遠離窯體，使內(nèi)部空間暢通，具有良好導(dǎo)流效果，有利于排煙降溫，使外側(cè)板長期保持亮麗如新的狀態(tài)。

設(shè)計以表達保護環(huán)境為主題，將白色與寶藍色相結(jié)合，形成了藍天與白云的概念。采用高光白色來強化弧面部分，應(yīng)用噴塑工藝來提升質(zhì)感，使整套產(chǎn)品設(shè)備能實現(xiàn)高品質(zhì)的感官傳達。中間部位搭配寶藍色，寶藍色具有沉穩(wěn)的特性，具有理智，準確的意象，強調(diào)了科技，效率的商品或企業(yè)形象。將寶藍色與白色相配，產(chǎn)生強大反差，從而在整體上給人一種簡潔大氣，具有時代感、科技感的心理感受，使員工能夠在高溫的工作環(huán)境中，輕易聯(lián)想到海洋與天空，保持積極的心態(tài)，在一個干凈舒適的工作環(huán)境中投入工作。窯爐的中間部位結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，功能性結(jié)構(gòu)比較多，用深色的外裝飾板覆蓋該區(qū)域，容易淡化視者對這里的注意力，而更多地將目光關(guān)注到簡單耐看的淺色區(qū)。

同時，把高鐵時代設(shè)計理念貫穿到相關(guān)的配套產(chǎn)品設(shè)計，獲得系統(tǒng)化效果，更容易讓員工取得認同感和歸屬感，加強企業(yè)凝聚力，樹立企業(yè)整體形象，強化受眾意識。圖2是高鐵時代型輥道窯設(shè)計效果圖。

全包覆的設(shè)計方法，將風管、燃氣管等大部分零部件設(shè)置于外側(cè)面板內(nèi)，提高外觀整體美感，外側(cè)板不需要拆動任何管線即可直接取下對內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)進行維護，易于清潔表面。而且外側(cè)板遠離燒嘴，內(nèi)部空間沿高度方向暢通，具有良好的導(dǎo)流效果，利于排煙降溫，能夠避免面板因燒嘴高溫造成油漆燒壞和高溫變形，不會受到高溫侵害和煙熏，提高了設(shè)備的耐用性和抗污性，設(shè)備操作安全性能高。同時，外側(cè)板也允許在窯爐安裝工作完成后最后才安裝，增加了安裝過程的靈活性，使得設(shè)計更加合理，大大優(yōu)化了人機關(guān)系。

圖1 高鐵時代型輥道窯設(shè)計理念概念圖Fig.1 The concept of the design for KOHSTA

圖2 高鐵時代型輥道窯設(shè)計效果圖Fig.2 The effect of the design for KOHSTA

圖3 高鐵時代型輥道窯實物照片F(xiàn)ig.3 The picture of KOHSTA

為適應(yīng)不同管線配置，有效隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)計還采用了具有專利保護的推拉式活動門結(jié)構(gòu)。使擋板能夠遮擋操作孔，并能通過連接構(gòu)件與側(cè)板上的滑槽滑動連接。有效解決了現(xiàn)有技術(shù)窯爐側(cè)板由于設(shè)置太多通孔而影響整體窯爐美觀，而且，這種結(jié)構(gòu)簡潔巧妙，操作方便且造價低，推拉門的使用對窯爐設(shè)備的保溫性能、外觀質(zhì)感和美觀度有顯著提升作用。圖3是高鐵時代型輥道窯實物照片。

1.2 具有“三高”特征的助燃風加熱技術(shù)

升級版的高鐵時代型輥道窯搭載了高穩(wěn)、高效、高溫助燃風加熱系統(tǒng)，能夠有效降低輥道窯使用能耗，提升其綠色能力。

該技術(shù)主要特征是在輥道窯整個或部分冷區(qū)內(nèi)部，用助燃風連續(xù)均衡換熱，將助燃風溫度梯級提升，并采取措施穩(wěn)定其溫度、壓力、流量，同時開發(fā)出相應(yīng)的燃燒與控制系統(tǒng)，配置相應(yīng)的風機系統(tǒng)，輔以合適的窯爐操作手法。

該項目是四個方面技術(shù)的綜合，要解決的關(guān)鍵問題包括如下：

1.2.1 助燃風加熱技術(shù)

其要點是必須獲得穩(wěn)定的高溫助燃風，即溫度、流量、壓力要穩(wěn)定。本技術(shù)通過助燃風在輥道窯的整個或部分冷卻區(qū)內(nèi)部均衡梯級換熱，達到余熱高效回收的目的。高穩(wěn)，是因為余熱回收工作分布在幾乎每個冷卻箱，各處取熱量很少，運行時局部由于空窯等工況波動，對整體來講影響很小；高效，是因為換熱過程全部在窯內(nèi)連續(xù)完成，沒有散熱損失；高溫，是因為采用了逆流式連續(xù)梯級換熱升溫方案，溫度最高可以超過350 ℃以上。

為了獲得穩(wěn)定流量、壓力和溫度的助燃風，還設(shè)計了一套回路進行自動調(diào)節(jié)。助燃風的溫度通過回路上的電動閥調(diào)節(jié)，流量由風機的變頻來調(diào)節(jié)，風壓通過一套防空窯控制系統(tǒng)進行穩(wěn)定。

1.2.2 高溫助燃風節(jié)能燒嘴的研發(fā)

對于高溫助燃風，開發(fā)了不同的燒嘴與之配套。燒嘴及燃燒控制系統(tǒng)的改變也是高溫助燃風技術(shù)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。

1.2.3 窯爐運行參數(shù)包括風機參數(shù)、燒嘴參數(shù)等的系統(tǒng)集成

采用高溫助燃風后，窯爐的運行參數(shù)都必須做相應(yīng)的調(diào)整。這些調(diào)整，意味著在窯爐控制軟件上大量數(shù)據(jù)和參數(shù)的修改與調(diào)整。

圖4 中鵬云控現(xiàn)已經(jīng)覆蓋的主流終端Fig.4 Main-stream terminals covered by J-COS

1.2.4 為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必需考慮窯爐的熱工參數(shù)穩(wěn)定，保證產(chǎn)品品質(zhì)不受影響。開發(fā)了一套相應(yīng)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)

助燃風加熱之后，在窯爐的燒成帶會導(dǎo)致助燃風管和噴槍外壁溫度過高，從而使得窯爐的外表面整體溫度也過高，惡化窯爐的操作環(huán)境，高鐵時代通過對輥道窯外部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，完全解決了這些不利因素帶來的負面影響，從這個角度來講，高鐵時代的外觀技術(shù)，也是一項節(jié)能伴侶技術(shù)。

1.3 基于云技術(shù)的智能化窯爐監(jiān)控系統(tǒng)——中鵬云控(J-COS)

該項技術(shù)在行業(yè)內(nèi)也是率先在輥道窯上獲得應(yīng)用。中鵬云控有利于產(chǎn)品與信息系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)各種平臺之間無縫銜接，操作簡單并有更多個性化增值服務(wù)。通過采用無線數(shù)據(jù)通信，數(shù)字化圖像采集、壓縮、存儲等技術(shù)，能夠幫助用戶在互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)環(huán)境獲取窯爐節(jié)能系統(tǒng)的相關(guān)運行信息，獲取遠程協(xié)助支持控制，定制個性化服務(wù)，實現(xiàn)在線升級功能，使手機與計算機能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)同步，可以隨時隨處查看歷史數(shù)據(jù)，報警信息以及各種窯爐狀態(tài)信息，同時，設(shè)計了完善的管理機制與密碼認證機制，根據(jù)不同級別的用戶分配相應(yīng)的控制權(quán)限。為了增加對用戶的親和力，將高大上的窯爐互聯(lián)技術(shù)變得更親民、易落地，中鵬云控還有效地打通了與微信的結(jié)合，為促進窯爐+互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用解決了“最后一公里”的問題。

圖4是中鵬云控現(xiàn)已經(jīng)覆蓋的主流終端，包括工業(yè)計算機、平板電腦、手機等。圖5是中鵬云控與微信結(jié)合的手機截屏圖，例如用戶推送的報警、生產(chǎn)狀態(tài)、以及產(chǎn)量信息等都反映在其中，實現(xiàn)窯爐生產(chǎn)的全天候、無地理差別的管理。

2 升級版高鐵時代的六大特點

2.1 具有保持常新、整潔大氣的外觀

平面搭配弧面的高鐵風格特征，配合藍天白云的配色理念，使得整個窯爐外觀簡潔大氣，突出了時代感、科技感，給人予善心悅目的視覺感官。以前的窯爐外側(cè)板離燃燒器附近的窯體很近，溫度比較高，容易被燒壞、烤黃或煙熏，影響窯爐外觀，特別是有些窯爐外側(cè)板內(nèi)部空間相對封閉，熱對流差，爐內(nèi)因各種原因外泄的煙氣直接溢流到外側(cè)板外側(cè)，加速煙熏。高鐵時代外側(cè)板在燃燒器附近離開窯體的距離較大，在該處并沒有像以前的設(shè)計那樣刻意收窄空間，內(nèi)部空間沿高度方向暢通，具有良好的導(dǎo)流效果，有利于排煙降溫，規(guī)避了上述缺點，容易保持外觀常新。

2.2 節(jié)能效果顯著

采用了具有高穩(wěn)、高效、高溫特征的助燃風加熱系統(tǒng)，助燃風最高可以被加熱到350度以上，對于一條日產(chǎn)10000平方米拋光磚的天然氣窯爐來講，平均每條每天約節(jié)省3000立方米天然氣，年減少二氧化碳排放達1700噸以上。

2.3 節(jié)能伴侶技術(shù)提升了體感舒適度

由于采用了首創(chuàng)的全包覆式設(shè)計，充分改善了爐體表面的熱對流情況，并對這些熱輻射起到有效的隔離作用，操作環(huán)境溫度大幅度降低，很好地解決了過去因采用助燃風加熱系統(tǒng)帶來窯爐操作環(huán)境惡化的問題，提升了操作者的體感舒適度，這是一項有效的節(jié)能伴侶技術(shù)。

2.4 安裝和維護的易操作性好

各助燃風管和燃料管全部內(nèi)置，均不用做任何拆除動作，就可以直接拆除外側(cè)板，這樣，不但方便了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的維護，也允許外側(cè)板在輥道窯的所有安裝工作完成后才安裝，增加了安裝工作的靈活性，是易操作性在窯爐安裝和維護方面的一次進步。

2.5 增加了維護的安全性，易于清潔

外表面平整簡單，易于清潔維護，也減少了在清理過程中意外觸碰窯體其它結(jié)構(gòu)的可能，比如閥門等，同時待清潔面溫度也更低，使用安全性得到有效提高。

圖5 中鵬云控與微信結(jié)合的手機截屏圖Fig.5 Screen capture of the mobile phone integrating J-COS and wechat

2.6 基于中鵬云控的信息化技術(shù)提升

中鵬云控J-COS系統(tǒng)是高鐵時代的另一項創(chuàng)新技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)，向使用計算機、平板或智能手機的窯爐管理員，傳送各種傳感器采集到的窯爐設(shè)備與生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同時通過預(yù)設(shè)或者大數(shù)據(jù)分析，給出各種預(yù)警和優(yōu)化信息，將信息化、智能化引入生產(chǎn)，建立一個高度靈活的個性化、數(shù)字化產(chǎn)品及服務(wù)模式。為陶瓷行業(yè)實現(xiàn)“智能工廠”打開了一扇窗，將中鵬云控與微信平臺的結(jié)合，更是解決了窯爐設(shè)備+互聯(lián)網(wǎng)“最后一公里的問題”，降低了使用者的技術(shù)門檻和心理門檻，增強了使用的便捷性，是易操作性在信息交互方面的一次進步。

3 高鐵時代帶來的創(chuàng)新啟示

正如作者在《高鐵時代型輥道窯產(chǎn)品開發(fā)與實踐》中提到的一樣，高鐵時代的開發(fā)，在消費層面、設(shè)計層面和社會層面都有著很多啟示。此外，在技術(shù)創(chuàng)新層面，這個項目的開發(fā)活動也給了我們兩點啟示：

3.1 創(chuàng)新，從原點開始

這里提到的原點，有兩層意思，一個是客戶的原始需求；一個是事物現(xiàn)象產(chǎn)生的原始機理。

3.1.1 我們的創(chuàng)新活動起始于客戶的原始需求

客戶的每一個需求，都是我們創(chuàng)新研發(fā)的努力方向。有人說找課題難，其實只要緊盯這一點，深入應(yīng)用現(xiàn)場，我們會發(fā)現(xiàn)需要創(chuàng)新突破的地方太多了。在高鐵時代的研發(fā)項目中，大的研發(fā)方向就已經(jīng)包含有信息化、節(jié)能減排和工業(yè)設(shè)計三類。

3.1.2 我們的創(chuàng)新活動要著眼于事物現(xiàn)象產(chǎn)生的原始機理

熱傳遞的方式主要有三種，包含傳導(dǎo)、對流、熱輻射。在窯爐設(shè)計中，由于爐內(nèi)溫度很高，最重要的工作之一就是保溫。而關(guān)于保溫，大家最能夠想到的就是保溫材料的選用，很難會想到導(dǎo)熱性極好的金屬板能夠在其中起到什么作用，這是因為“傳導(dǎo)”的概念容易在我們的主觀意識中占據(jù)上風。而如果我們著眼于熱傳遞的物理機理，便很容易通過這層金屬板對“對流”的影響來改變系統(tǒng)的熱傳遞效果。這里之所以注意到金屬板的應(yīng)用，是因為在我們的輥道窯外側(cè)本身已經(jīng)有了它作為裝飾板使用，我們只要通過合理的設(shè)計安排，便能夠新增它的功能，解決更多的問題。

3.2 跨界，是一種有效的創(chuàng)新方法

隨著技術(shù)的發(fā)展進步，用戶需求的多樣化，原來的傳統(tǒng)設(shè)備會有更多提升空間，而這種提升，通過把其它相關(guān)行業(yè)的新技術(shù)或成熟技術(shù)嫁接過來，往往也有捷徑。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是當今在各個方面影響人類發(fā)展的一項重大技術(shù)，把它應(yīng)用于窯爐，可以改變?nèi)藗儗ΩG爐維護操控的使用習慣，極大地提升設(shè)備工作的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，中鵬云控做的就是這件事，而最近完成的微信接入工作，又是把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跨界應(yīng)用在窯爐操控上往前推進了一步，這就是它山之石可以攻玉。

[1] 李鋒, 吳永杭, 熊文湖. 產(chǎn)品設(shè)計-以用戶為中心的設(shè)計方法及其應(yīng)用[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2013.

[2] 徐廣華, 萬鵬, 楊勝傳. 中鵬云控在陶瓷窯爐設(shè)備中的應(yīng)用與優(yōu)勢[J]. 佛山陶瓷, 2015(10).

[3] 萬鵬. 高鐵時代型輥道窯產(chǎn)品開發(fā)與實踐[J]. 佛山陶瓷, 2016(4).

[4] 萬鵬. 賴日東. 高鐵時代窯爐隔熱能力分析[J]. 佛山陶瓷, 2016(5).

[5] 徐廣華, 楊勝傳, 成啟凱, 萬鵬. 解決最后一公里-讓互聯(lián)網(wǎng)+窯爐流行起來[J]. 佛山陶瓷, 2016(9).

The Upgraded Version of KOHSTA Roller Kiln

WAN Peng, XU Guanghua, YANG Peizhong
(Guangdong Jumper Thermal Technology Co., Ltd., Foshan 528223, Guangdong, China)

This paper mainly introduces the upgraded version of KOHSTA (Kiln of high-speed train age) roller kiln. It is composed of Jumper J-COS, Combustion air warm up system with stable, high efficiency and high temperature energy saving technology, and high speed train designing. The KOHSTA kiln has six features: a new, clean and tidy appearance for a long term; good energy saving; good integration of energy saving technology for a perfect kiln condition; easy maintenance and operation; more safety for maintaining and cleaning and new technology of Jumper J-COS. The two innovative ideas about KOHSTA in its development have been pointed out.

KOHSTA; roller kiln; kiln; product designing; appearance designing; product researching and developing; decorating board; combustion air warm up; Jumper J-COS

TQ174.6+53

A

1006-2874(2016)06-0038-05

10.13958/j.cnki.ztcg.2016.06.008

2016-06-15。

2016-06-18。

廣東省應(yīng)用型專項資金項目(2016B020243001)。

徐廣華，男，碩士，工程師。

Received date:2016-06-15. Revised date: 2016-06-18.

Correspondent author:XU Guanghua, male, Master, Engineer.

E-mail:13790010295@163.com