發泡陶瓷燒成窯爐選擇與趨勢

黃惠寧

摘 要：從2003年國內第一條發泡陶瓷保溫板輥道窯、2006年國內第一條發泡陶瓷保溫板隧道窯，在江蘇一方科技投入生產，2012年國內第一條發泡陶瓷隔墻板隧道窯在廣西碳歌投入生產，至今已有16年以上的發展歷程，國內發泡陶瓷窯爐在生產實踐中不斷改善，取得了長足的進步。本文對已投入生產的輥道窯、隧道窯相關資料進行收集整理分析，提出了發泡陶瓷燒成窯爐選擇與發展趨勢。

關鍵詞：發泡陶瓷;輥道窯;隧道窯;發展趨勢

1 現狀與轉折

1.1 發泡陶瓷保溫板（密度150～200/200～300kg/m3）

（1）江蘇一方科技2003年在國內率先用輥道窯爐生產發泡陶瓷煙囪內襯，產品密度350～450kg/m3，這是我國第一條發泡陶瓷輥道窯。

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

（3）2019年6月統計，發泡陶瓷保溫板生產企業8家，生產線16條，全部采用隧道窯。

（4）2006年一方科技由輥道窯轉用隧道窯原因：產能、能耗、配方特點、產品性能、生產過程控制等，這是一個窯爐生產技術的轉折。

1.2 發泡陶瓷保溫裝飾一體板（密度200～300kg/m3）

（1）生產企業：河南科美、安徽隆達、浙江孚甌、浙江中正（麗水）、山東俱安。

（2）河南科美是國內第一個生產發泡陶瓷保溫一體化板的企業。

（3）生產窯爐：5個企業全部采用輥道窯。

（4）用輥道窯原因：與發泡陶瓷保溫裝飾一體板原料、配方、產品特點（厚度、規格尺寸等）、產能有關。

1.3 發泡陶瓷隔墻板（密度350～550kg/m3）

（1）廣西碳歌。2012年廣西碳歌企業1#線采用隧道窯，首先生產發泡陶瓷保溫板，由于市場欠佳，然后轉產發泡陶瓷隔墻板，成為我國首家生產發泡陶瓷隔墻板的企業，2#線2018年10月投入生產，也是采用隧道窯，預計3#與4#線也將用隧道窯。碳歌也是率先用三層隧道窯布料的企業。

（2）沈陽利盟高科。1條生產線，2014年由湖北科美窯爐公司建設，采用隧道窯，單層形式，開始也生產發泡陶瓷保溫板，逐步轉產隔墻板。

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

（4）廣東金意陶。三水生產基地，1#線采用輥道窯改造，2017年10月投入生產，與科達潔能合作，為中試性生產線，2#線采用由創瓷公司新建單層輥道窯，是生產性窯爐。2018年5月-10月調試，由于設計存在嚴重不足，2019年6月開始拆除。預計廣東金意陶將有可能建一條三層隧道窯（2019年12月計劃選擇KEDA560m單層輥道窯）。

（5）廣東中盛華陶。1條生產線，采用科達潔能建造輥道窯，2018年10月投入生產，經過兩次技改，產量有一定提升，預計該公司第二條生產線采用隧道窯的可能性較大。

（6）內蒙古建能興輝。2018年12月建成兩條生產線，1#窯與2#線均采用有科達潔能建造的輥道窯，經考察論證，3#線與4#線均計劃采用隧道窯，2019年佛山瑞（樂）陶窯爐公司幫助建設二條隧道窯，并于當年冷調，計劃2020年投入生產。

（7）福建德勝建材。2019年6月投產第一條生產線，采用科達潔能的輥道窯。

2 分析與討論

綜合我國16年多發泡陶瓷燒成窯爐生產實踐，我們可以歸納以下內容：

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

（2） 大生產一般采用隧道窯或輥道窯。

（3） 隧道窯的特點——磚瓦、日用陶瓷、衛生潔具、耐火材料等燒成，多層、產品造型復雜、體積大、重量大等。

（4） 輥道窯的特點——廣泛適用于陶瓷墻地磚燒成，產品薄大均可，單層為主，可實現快速燒成，周期短。

（5） 隧道窯與輥道窯定性對比。（見表2）

（6） 發泡陶瓷隔墻板燒成周期對比。（見表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（但是必須要綜合對比產量與能耗大小）。

（7）輥道窯燒發泡陶瓷隔墻板的技術進步

1）耐高溫氧化鋁輥棒使用，高溫承重上升。

2）大功率輥棒驅動裝置使用，驅動力提高。

3）單層布料設備改善，布料更精準，平整度提升。

4）圍邊結構部與材質改善，有利于裝卸，使用壽命上升。

5）SiC棚板與圍邊新型機構進入工業化生產試驗。

6）圍邊自動裝卸系統進入生產，有利于自動化水平提高。

7）窯頭特殊結構設計，有利于提高產量。

8）傳統的堇青石—莫來石棚板厚度減薄，從30mm到20mm，再減到15mm，11～12mm，有利于節能，由空心棚板向實心薄棚板轉變，棚板使用壽命提高。

9）預熱、燒成、冷卻三段比例趨向合理，有助于產量提高。

10）自動鋪陶瓷紙系統開始進入工業化試生產，有助于減少人工。

11）斷棒、窯車卡棒等事故報警裝置投入生產應用，有助于防范。

12）預熱段上下配風、冷卻帶上下配風不斷改善。

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，產量逐步提高。

15）卸板、卸圍邊、棚板自動規整裝置系統自動化水平提高。

16）每立方米產品燒成氣耗呈下降趨勢，成本逐漸下降。

（8）隧道窯燒發泡陶瓷隔墻板的技術進步

1）由單層向雙層及三層架燒發展，三層在生產中已取得成功。

2）SiC立柱與橫梁結構上改善。

3）實心薄棚板與圍邊結構改善。

4）大功率頂進裝置穩定性提升，窯內軌道接口改善，軌道精確度提高。

5）由手工布料到機械自動布料，三層布料車已研發成功。

6）寬斷面噴槍燒成系統已成熟。

7）燒咀系統由單層向雙層轉變，三層燒咀模型已出。

8）四層布料結合雙層燒咀的燒成模式已設計成功。

9）倒窯車事故處理系統和預警系統逐步完善。

10）圍邊與棚板裝卸逐步實現機械化。

11）燒成周期逐漸縮短，能耗下降。

（9）發泡陶瓷窯爐建設情況匯總表（至2020年2月止），見表4。

（10）影響發泡陶瓷窯爐選擇的主要因素

燒成窯爐選擇：①產品品種;②產品規格;③產量;④能耗;⑤投資;⑥占地面積;⑦人工;⑧管理。

各企業在發泡陶瓷燒成窯爐選擇時，可根據以上因素，綜合考慮已有生產案例分析。我們可以明確以下結論：

1）發泡陶瓷保溫板生產建議采用隧道窯燒成。

2）發泡陶瓷保溫裝飾一體板建議采用輥道窯燒成。

3）從技術分析對比，“大而厚的產品”宜采用隧道窯，“大而薄/小而薄的產品 ”宜采用輥道窯燒成。

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

3 趨勢與選擇

從我國近幾年發泡陶瓷產業化情況來看，各生產企業目前普遍存在著“單窯產能低，自動化程度低，能耗高，成本高”的問題。這些問題是制約該產業迅速做大的主要原因，影響著產品在市場上的競爭力，投入產出比偏低與投資回收期偏長同時也影響著投資者與企業家的信心。

應該可以看出，整個發泡陶瓷產業仍不夠成熟，源頭主要是工藝技術與裝備，一是配方與工藝流程有待優化，二是窯爐裝備（包括進窯與出窯設備）和冷加工設備有待進一步完善，重心是窯爐改善。無論是輥道窯還是隧道窯近期主要技術攻關都將圍繞著“提高產能，降低能耗”來展開。

3.1 發泡陶瓷燒成窯爐發展趨勢

3.1.1 輥道窯

（1）輥道窯的長度將會增大，從200m、300m到400m，也將會有400～500m的輥道窯進入生產，甚至于500m以上的窯爐出現。

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

（3）雙層輥道窯在技術突破后，應用于大生產的比例會有一定增加，一方面節省空間占地，另一方面可節能10%左右。

（4）輥道窯特殊結構設計將出現，冷卻多層結構的輥道窯有希望推廣。

（5）SiC窯具（棚板與圍邊）經改善設計后將有應用可能。

（6）輥道窯進窯布料系統與出窯卸板系統自動化水平將進一步提高，人工用量將進一步下降。

（7）輥道窯三帶（預熱、燒成、冷卻）結構將進一步合理。

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

3.1.2 隧道窯

（1） 隧道窯的長度將會增大，從200～300m到300～400m，將達到400～500m，500m以上的隧道窯將可能實現。

（2） 隧道窯的寬度，目前內寬已達4600mm，再寬（>4.8m）有可能實現，吊頂、材料、窯車傳動、噴槍等因素，技術上已突破。

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

（4） 隧道窯窯車裝載層數將從現在三層向四層發展，四層模型已出，有待生產檢驗，五層模型設計也在進行。

（5） 特殊結構的隧道窯（三層/四層）正在設計之中，能耗將明顯下降。“雙排進”隧道窯一層已實現生產，三層有待檢驗。

（6） 隧道窯生產過程控制水平提升，窯車設計及用材改善，倒窯車事故將明顯減少。

（7） 新型噴槍、先進燃燒系統、余熱風充分利用、合理空燃比在隧道窯上得到應用。

（8） 隧道窯入窯布料及出窯卸板的機械化與自動化水平將明顯提高。

輥道窯適合“相對快燒”，而隧道窯適合“相對慢燒”，以上分析是基于現有發泡陶瓷隔墻板配方及工藝技術體系，當工藝技術發生重大變化時，將顛覆現有的一些概念，給發泡陶瓷隔墻板產業帶來新的希望。

3.2 選擇

（1） 發泡陶瓷保溫板燒成宜選擇隧道窯，降低能耗與提高產量是重點。

（2） 發泡陶瓷裝飾一體化板燒成建議選擇輥道窯，降低能耗與提高產量是重點。

（3） 隧道窯用于發泡陶瓷隔墻板燒成仍有改善空間。

（4） 輥道窯用于發泡陶瓷隔墻板燒成也有改進空進。

（5） 2019年6月前，根據現有企業的生產經驗數據，三層裝載隧道窯在產量燒成能耗及成本方面優于單層輥道窯，應列為優先選擇。

（6） 2019年12月前，輥道窯改進后的生產線能耗、產量、成本三方面數據出來后，可再進行論證與評估。

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

（8） 2020年發泡陶瓷隔墻板燒成窯爐模式應該相對完善，選擇也容易成功。

1）相同內寬（4.28m）的隧道窯燒保溫板，隨著窯爐加長，產量增大。

2）相同型號隧道窯燒保溫板產量比隔墻板大。

3）生產煙囪內襯產品，隧道窯產量相比于輥道窯大。