框架窯具節(jié)能效果測(cè)試與分析*

邱偉志

(韓山師范學(xué)院 廣東 潮州 521031)

前言

窯具是陶瓷燒成過(guò)程中用于承載和保護(hù)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(jié)合碳化硅材質(zhì)，厚度在12 mm以上，支柱多為堇青石結(jié)合莫來(lái)石材質(zhì)的實(shí)心產(chǎn)品。窯具重量大，燒成過(guò)程加熱時(shí)窯具同樣需要吸熱，需消耗大量的能源。因此，研發(fā)推廣輕型窯具是陶瓷行業(yè)節(jié)能的重點(diǎn)之一。

隨著技術(shù)進(jìn)步，重結(jié)晶碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅和反應(yīng)燒結(jié)碳化硅等新材料，以其高溫強(qiáng)度和導(dǎo)熱率等良好的性能，為輕型陶瓷窯具的開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)。

框架窯具是由標(biāo)準(zhǔn)化柱、梁、板以剛接或鉸接相連接而成，構(gòu)成承重體系，在陶瓷燒成過(guò)程中用于支承、保護(hù)產(chǎn)品的耐火材料制品。其柱、梁采用空心結(jié)構(gòu)，壁厚僅為4～6 mm；墊板厚度為6～10 mm。與傳統(tǒng)窯具相比，重量明顯降低，屬于典型的輕型高效窯具。

1 實(shí)驗(yàn)方法

燃?xì)馑笫礁G，整窯采用棚板窯具或框架窯具，裝載同一類型產(chǎn)品分別燒成。測(cè)定其窯具、產(chǎn)品重量、燃料耗用量等數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

16 m3快燒燃?xì)怏w梭式窯對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)比

續(xù)表1

3 結(jié)果分析

(1)測(cè)試結(jié)果表明，采用框架窯具與傳統(tǒng)棚板窯具比，每窯次可減少液化氣消耗139 kg；多裝產(chǎn)品58.7 kg。使單位產(chǎn)品能耗從0.582 3 kgce/kg下降到0.474 9 kgce/kg，節(jié)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(chǎn)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(shí)的比熱容1.146 KJ/kg計(jì)算，相應(yīng)減少耗熱541 416 2KJ，相當(dāng)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(nèi)熱流循環(huán)，提高了對(duì)流傳熱效率。同時(shí)窯內(nèi)溫度均勻，加快了升溫速度，使燒成時(shí)間縮短了1 h，液化氣的消耗量也相應(yīng)減少。

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

(4)日用陶瓷產(chǎn)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(shù)多，每層單位面積的重量都不大，以常規(guī)的碳化硅棚板托燒，其窯具重量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)品的重量。窯具在燒成過(guò)程中的吸熱浪費(fèi)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(guò)程中吸熱量大大減少，具有良好的節(jié)能效果。

4 結(jié)語(yǔ)

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