龍窯結構和作用原理分析

繆松蘭，莊烈永

(1.景德鎮陶瓷大學 材料科學與工程學院，江西 景德鎮 333403；2.浙江省瑞安市第二實驗小學，浙江 瑞安 325200)

0 引言

龍窯是中國陶瓷窯爐發展中使用時間最長的熱工設備。從戰國時期開始，在中國南方的陶瓷產區得到延續使用。但隨著時代發展和科技進步，如今在各大陶瓷產區，絕大部分龍窯早已退出歷史舞臺。它們經歷了漫漫歲月，在野外長期被日曬夜露、風吹雨打，在風霜雨雪侵蝕下，早已倒塌、損毀、消失，成了歷史遺址。

近二三十年來，各種非物質文化遺產、傳統技藝的保護和傳承，得到國家相關部門、社會各界、行業專家學者極大的關注和投資。專家學者們認為，非物質文化遺產的特點是“活態性”。因為傳統手工產品與人們的生產和生活息息相關，必須將之引入生產領域進行活態的保護和生產。要秉持保護優先，有序開發的原則，并產生經濟價值，這樣才能得到可持續發展。

第十三屆全國人大代表、景德鎮陶瓷大學原校長寧鋼教授曾經說過，陶瓷作為一種重要的文化載體，在推進文化交流方面可以發揮巨大作用的。陶瓷既是民族語言，也是世界語言。陶瓷文化是中國優秀文化的國粹。傳播好中華陶瓷文化，讓更多人來了解、參與，并進行文化傳承，就是講好中國故事，傳播中國聲音，展現中國風貌的一種文化自信。陶瓷文化不是“死的”，不是陳列在博物館里的“花瓶”。而應該是活的，活在當下人們的生活里。傳承與傳播陶瓷文化正是要讓文化資源從“小眾”走向“大眾”。陶瓷文化傳播就是要引導陶瓷文化回歸當代人民日常生活，滿足人民群眾對美好生活的新期待。

對于一些有價值的傳統陶瓷重要的燒成設備——龍窯，我們要采取有力措施，使其從“原生態”轉變到“市場態”，并使龍窯柴燒手工陶瓷產品適應人們現在社會生活的多元化需求。讓傳統龍窯在科技發達的今天獲得再生，得到持續性的保護與傳承。

今天筆者的目光再次聚焦于龍窯，對其結構與作用原理、裝燒工藝進行歸納總結與分析。目的是為了讓當今年輕一代陶瓷工作者和陶瓷愛好者，對中國歷史悠久的傳統陶瓷工藝和龍窯有了解、能傳承、再創新。

1 龍窯的保護開發概況

過去南方各陶瓷產區，制作傳統青釉瓷、黑釉瓷等，主要以鐵為著色劑，草木灰配釉，龍窯燒制。龍窯在古代陶瓷生產中起到至關重要的作用。

據調查和報道，浙江全省多地域、福建閩北地區、安徽寧國地區、廣東潮州與佛山等地、江蘇宜興、江西景德鎮與吉安、湖南醴陵等地都有很多龍窯遺存。浙江龍泉曾氏龍窯從清代一直經營到現在。福建德化也有一部分龍窯由私人陶瓷廠一直在經營著。其中，在龍窯的保護與開發利用方面做得比較突出，有知名度與成效的一些示范點，還受到陶瓷工作者、游客的青睞。

安徽寧國地區至今還完整保存有十多條龍窯組成的龍窯群，在燒的仍有8 條。眾鑫瓷廠、恒豐陶瓷廠、株木店陶瓷廠目前仍在使用龍窯燒制陶器。眾鑫瓷廠龍窯燒制的大型陶缸大部分銷往海外，賣價非常高。株木店陶瓷廠現有2 條長80 m、寬2 m、高1 m 多的建在山坡上燒松枝的龍窯，產品生產工藝流程均沿襲古代龍窯的傳統生產工藝。

多年前廣東佛山石灣的“南風古灶”，就對周邊景觀進行規劃打造，對2 條古代龍窯進行修復，使其變成了活體博物館，發展成為著名的旅游景點。每個月定期燒窯，并讓一些陶藝家搭燒。還定期招收成人、青少年、幼童陶瓷興趣班，不僅增加了龍窯景區的人氣和藝術氛圍，還提高了龍窯的知名度，推廣了龍窯的使用。同時，還傳播了龍窯文化和中國的陶瓷文化。

福建武夷山遇林窯文化創意園是福建目前唯一展現御窯制瓷工藝的特色景區，是集制瓷工序展示、手工制瓷體驗、陶瓷精品鑒賞和康養休閑度假于一體的國家3A 級旅游景區。在這里真實地記錄了御窯制瓷工藝的各個生產場景，活化了傳統陶瓷生產工藝，見證了中國博大精深的陶瓷文化。使遇林窯古法制建盞、龍窯柴燒的精湛技藝鮮活了起來，恢復了人們對遇林窯的千年記憶。

2 古代龍窯和現代龍窯結構對比分析

2.1 龍窯的長度

由升焰窯發展為龍窯，最初的龍窯是較短的。隨著生產力的發展，產量的提高，龍窯逐漸增長。古代龍窯的長度由最初的6 m 逐步向長的方向發展，東漢時約10 m、三國時約13 m，唐代達40 m，到南宋發展到45 m—63 m，與現代龍窯很接近。

現代龍窯一般長約20 m—85 m，如20 世紀江蘇宜興燒陶器的窯長約35 m—85 m；湖南銅官與湘陰燒缸類的窯長約80 m—85.5 m；廣東燒瓷器的窯長約30 m—40 m；而湖南醴陵燒瓷器的窯長約42 m—50 m。

2.2 龍窯窯室的高度與寬度

龍窯內高與窯內上下的溫差大小有關，也與窯具、制品高溫的耐壓強度有關，還應方便裝窯、出窯。

初期龍窯的高度不高。隨著用匣缽裝燒瓷器，高度逐漸增加，一般在2 m 以下。龍窯早期高為1.2 m—1.6 m。到了唐代，由明火疊燒改為匣缽裝燒，解決了生坯在疊燒時的負重問題。所以，窯的高度有了提高，增加到1.6 m—2 m，與現代龍窯基本相等。

由于使用了匣缽，匣缽柱可以碼得高些。提高了窯爐利用率，窯可建得高些，為后來大容積階級窯和景德鎮蛋形窯提供了條件。由于使用了匣缽，把火焰和制品隔離起來，減少了落渣、火刺、煙熏、粘釉、變形等產品缺陷，并使產品器型端正、器壁減薄、釉面瑩潤光滑，大大提高了成品率和產品質量。

龍窯內寬要考慮窯內寬度方向允許的溫差，并方便碼窯。古代龍窯內寬一般在2 m 以下。現代山區龍窯多燒制中、小型產品，又以茅柴、樹枝為燃料。所以，窯室的高度與寬度一般都在2 m以內。而湖南銅官、湘陰燒制大缸，又盛產蘆葦，竿葉稍長，故窯室較寬也較高。

現代江蘇宜興與廣東龍窯窯室橫截面積上窄下寬，其上寬為下寬的0.87—0.92。沿窯長度方向，橫截面積又不斷變化。一般窯頭最窄（0.7 m—1 m）、最矮（0.6 m—1 m），窯尾次之。中后段最寬（2 m—3 m）、最高（1.8 m—2.5 m）。

2.3 龍窯的窯壁

越窯早期以耐火粘土做窯壁。唐宋時期，窯壁多以土坯磚錯縫平砌而成，同時還普遍存在用廢匣缽筑造窯壁的現象。因為匣缽本身用耐火粘土燒造，經過多次高溫焙燒，既是廢物利用又是就地取材，為理想的建窯材料。

窯墻的加高為擴大窯室空間，提高裝燒容量提供了基礎。并使窯門的開設成為可能，從而方便窯工裝窯和出窯，提高了勞動效率。堅固牢靠的窯頂是窯爐高度能夠提升、窯門得以設立并且是延長窯爐使用壽命的保證。窯頂一般使用粘土磚砌成拱形。唐宋時期窯頂的砌筑可通過使用楔形磚來砌拱。此外，還可以用竹條做筋，然后涂抹耐火土，燒結之后成為窯頂?；蚋G頂泥坯磚疊筑，經過焙燒成為磚頭。拱頂的特點是結構堅固牢靠、氣密性好。

2.4 龍窯的坡度

龍窯窯底沿窯長方向有一定坡度（平坡或臺階），當初龍窯坡度不大。坡度小，抽力就小，燒成時間長，產量低。為了縮短燒成時間，提高產量，要求增加坡度。但坡度過陡，抽力過大，不易控制，大量冷風進入窯內。溫度低，不易維持還原氣氛，又要求降低坡度。

古人經過長期反復摸索，才逐漸找到龍窯坡度的變化規律。合理的坡度設計就是同一條龍窯的頭尾坡度不一樣，窯頭坡度大一些，使其易上火；窯尾坡度小一些，使其易于存火。東漢龍窯雖然頭高尾低，但總的坡度過大。東漢龍窯后階段傾斜度為21°，比現代龍窯大。所以，火焰流速快，熱量損失多，前后溫差大，燃料消耗也大。而三國龍窯坡度又是頭低尾高。與現代龍窯相比，正好相反，都不合理。西晉龍窯尾部坡度又改小為10°，才摸出了合理規律。也就是說，西晉龍窯后段的傾斜度才逐漸趨于合理。唐宋越窯龍窯長度40 m 左右，傾斜度為10°—15°。

現代龍窯的傾斜度一般為8°—15°，為了加快窯頭的火焰流速，故窯頭的傾斜度較大。隨著山坡往上逐步減小，因燒成品種和氣氛不同，各地龍窯的傾斜度也不一樣。江蘇宜興陶器龍窯傾斜度較大（7°—23°），廣東等地瓷器龍窯較?。?5°以下）。燒還原氣氛的龍窯最大為10°，燒氧化氣氛的龍窯最大為15°。

2.5 龍窯的窯床

唐宋時期越窯龍窯的窯床一般寬約為2 m。窯床的構筑方法大致順著自然地形，略加填土平整，構成一定坡度的窯底?；蛘咴谠仄?，根據需要把它鏟成一定的斜度。此外，還可以縮小底部中間與底邊沿溫差的兩側窯底，或者中間高的瓦弧形窯底，也有砌階梯的窯底。

在窯床上鋪石英等砂粒，是越窯龍窯技術中的定例，砂層厚度一般在20 cm 左右。鋪石英砂粒的目的是使置于斜面窯床上的墊具更加穩定。厚厚的砂層能夠起到墊平、固定墊具的作用。同時砂層具有吸熱和發放輻射熱的功能，可使窯內溫度更加均勻。

2.6 龍窯的窯門

窯室達到一定長度才會設置窯門。古代龍窯門寬度最窄的40 cm，最寬的60 cm，各門之間距約1.75 m—4 m。

現代龍窯門寬0.6 m—1.5 m，高1 m—2 m，在窯的一側或兩側設置2—4 個窯門。

2.7 龍窯的燃燒室與投柴孔

龍窯除窯頭設有1—2 個火膛（預熱燃煤燃燒室）用于預熱窯頭坯體外，其余燃燒室均在燃燒室通道內。裝窯時沿窯室縱向，每隔一段留出約15 cm 寬的空間作火坑。

設在窯頭的火膛（湖南醴陵稱槽頭），用來預熱窯頭的坯體。廣東現代燒柴的龍窯，在預熱燃燒室正面窯頂增設一個投柴孔，并在拱頂兩側窯墻上每隔1 m 左右開一對投柴孔。燒陶器寬度大于2 m 的龍窯，則沿窯背長度方向每隔1 m 左右，兩邊各開一排投柴孔，對稱布置。燒劈柴的龍窯，只在窯背開投柴孔。燒樹枝或茅草的龍窯，要在兩側窯墻上開設投柴孔。

現代龍窯投柴孔數量多，設在兩側窯墻上的拱腳處，對稱排列。廣東龍窯20 對—40 對，宜興龍窯40 對—90 對，醴陵龍窯30 對—80 對?？字睆? cm—20 cm 不等（近窯頭處較大）?？着c孔的中心距均按焙燒制品的大小而定，為 0.7 m—1.5 m，孔的高度為窯相應截面積總高的75 %—80 %，醴陵的窯多在1.4 m 以內。

燒窯時，先燒窯頭火膛將坯體預熱。待第一排投柴孔下的坯體快燒熟時，停止窯頭燒火。改為從投柴孔投柴，依次燒至窯尾。通過合理設置投柴孔，燒成時采用“火膛移動”的方法，實現由窯頭到窯尾一段連續燒成。

2.8 龍窯的排煙孔和煙囪

由于龍窯依山而建且窯身長，沿窯體長度方向有上坡坡度，因而存在垂直高度差。故燒窯時，自然抽力較強，無需再建一個高高的煙囪來抽引火焰。沒有煙囪或只有很矮的煙囪是龍窯的一個特點。所以，古代龍窯的尾端一般不設煙囪，只設一個擋火墻和排煙孔（出煙坑）。而且后壁排煙孔都集中在下部，這與古代馬蹄窯是一致的。有的窯設有一個圍坑排煙，也有的排煙孔是一個平面或半圓形的土穴。

現代龍窯，也有因窯體尾部傾斜角度較小，或為了增大抽風而設置煙囪的。其高度和大小視具體情況而定。坡度大的窯，煙囪高2 m—4 m；坡度小的窯，煙囪高4 m—8 m。煙囪均為方筒形，底部尺寸為0.3 m—0.4 m。部分龍窯的煙囪與窯尾之間還設有2 m—4 m 長的總煙道。

現代龍窯窯尾的排煙孔設在后壁的中、下部，以避免以往火焰集中在下部的缺點。

3 龍窯的特點和作用原理分析

戰國龍窯的出現，為浙江在東漢時期燒制成功瓷器奠定了基礎。龍窯的結構、燃料、窯具、焙燒工藝都具有自身的特點。從熱工觀點來分析，它是較好的窯爐種類之一。

3.1 龍窯的結構簡單

龍窯在原料產地依山而建，不要求尺寸嚴格的拱磚和復雜的窯底。其阻力小，不要煙囪或只要很矮的煙囪，建造費用低廉。其作用原理像一個傾斜放置的隧道窯，但制品不動，火膛移動。這種窯可以看作是由間歇窯過渡到機械化連續性的隧道窯中間形式。

3.2 龍窯可以快燒急冷

龍窯一般以薪柴為燃料。松柴含有松脂，揮發組分多，火焰較長、灰分少、升溫快、降溫也快，可以快燒急冷。坯體在窯內先經預熱和干燥再焙燒，內外溫差較小，對燒成較為有利。

3.3 龍窯的廢熱利用

龍窯既能利用前段廢煙氣預熱后，焙燒制品；也能利用前段制品冷卻放出之熱來預熱助燃空氣。故節省了燃料消耗，焙燒溫度可以提高。比倒焰窯優越，具有現代隧道窯等窯爐的優點。雖然當燒成快結束（近窯尾處）時，廢熱利用較差。但由于窯結構簡單，傳熱效率高，周轉期快。故燃料消耗相對較少，熱利用率高。只要使用得當，可降低產品成本，提高利潤空間。

3.4 龍窯窯內的壓力制度

龍窯與地平線所成的角度一般在10°—20°范圍內。窯頭角度較大，窯尾角度較小，可不設煙囪，窯本身就起著煙囪作用。

因傾斜角度合理，窯所造成的過剩幾何壓頭（抽力）能克服料垛阻力。使全窯各點基本上都近于零壓的情況下操作，而有利于消除窯內氣流分層現象。這一優點為其他窯所不及。如果隧道窯、多室窯、輪窯要維持燒成帶零壓，就必須在冷卻帶機械鼓風，在預熱帶抽風。結果使預熱帶處于負壓下，易吸入冷空氣，造成氣體分層。熱氣在上，冷氣在下，溫度分布不均勻。

3.5 龍窯投柴孔的作用

從龍窯的燒成來看，投柴操作最為關鍵。隨著燒成的進行，沿窯的長度方向，停止投柴后的窯前段屬于冷卻區；正在投柴燃燒的中間段屬于燒成區；將要投柴的后段屬于預熱區。這三區的比例大小并不是固定不變的。因燒成區不斷向窯尾方向移動，窯前段的冷卻區不斷擴大，后段的預熱區不斷縮小。這與現代隧道窯、輥道窯三帶結構固定不動相同，只是制品由窯頭預熱帶向中間燒成帶、窯尾冷卻帶移動的燒成過程正好相反。

燒成時處于預熱區高溫部位的投柴孔起著“氧化爐”的作用，操作時要保證氧化反應能夠充分進行。處于燒成區的投柴孔，起到投柴和控制二次助燃空氣量，從而控制燒成溫度、氣氛的雙重作用。操作時要控制好投柴頻率和投柴量，還要及時用薪柴大部分堵塞柴孔，降低從孔口進入的空氣量，以保證窯內的還原氣氛。因為龍窯窯內氣體流動是與窯體垂直高度差、煙囪高度，并與窯內熱氣體與窯外冷空氣的重度差有關。所以，燒成時從投柴孔進入的漏風量與窯的幾何壓力有關。在氧化和還原交接部位的投柴孔，要靈活掌握，必要時可允許漏入適量新鮮空氣，協助氣氛轉換。處于冷卻區的投柴孔起著控制制品冷卻速度和向燒成區提供一次助燃空氣的作用。操作時要根據冷卻制品的需要，打開或封閉冷卻區相應的投柴孔，并且要控制好窯頭預熱燃燒室爐門的開、關大小。通過控制漏入冷風的流通截面積，來控制漏入冷卻制品的冷風量，以控制制品冷卻速度。

最后，還要注意在燒成區熄火后不燒的投柴孔，都必須及時用匣缽蓋好，并用黃泥或耐火泥封閉縫隙，確保投柴孔不漏風。

4 龍窯燒成技術討論

4.1 制定合理的裝燒操作規程

龍窯的結構必須滿足燒成操作需要，燒成操作正確才能實現合理的燒成制度。燒成制度包括溫度、氣氛、壓力三個方面。科學的方法是沿龍窯的長度方向測定各個區域的溫度、氣氛、壓力參數，并作出這三條曲線。以此為依據，制定一套合理的裝燒操作規程。

4.2 控制助燃空氣量，燒好還原氣氛

龍窯升溫快、降溫也快。表面看來，好像不易保溫，也不易燒還原氣氛。其實這是由于不注意控制操作的結果。窯工往往不太注意窯背孔眼緊閉和煙囪閘板控制問題。所以，一旦不加燃料，因窯散熱大，溫度下降。注意窯頭、窯背、窯尾各處孔眼和閘門的啟閉，適當較小抽力是可以達到一定的保溫、控制助燃空氣流入量，燒好還原氣氛的。

4.3 龍窯裝窯

裝窯要注意裝窯密度以下稀上密為宜。碼窯要注意對著投柴孔流出火膛位置，以免投柴時碰倒匣缽柱。

裝窯要求窯底的石英砂鋪平整使缽柱穩定?？拷鹛盘幍南焕徺|量要好，底缽耐壓強度高，頂部蓋好蓋缽。

碼窯時要注意火路暢通，缽柱之間、缽柱與拱頂、窯壁之間均要有一定間距，使燃燒產物（熱煙氣）流動的阻力均勻，保證窯內溫度均勻。對內高較大的窯，缽柱與窯頂間距可以適當縮小，有利于縮小窯內上下溫差。

4.4 龍窯窯頭火膛點火操作方法

如果龍窯窯頭火膛采用燃煤燃燒室，點火時在爐柵上先放一些干燥易燃的柴。其上鋪一層小顆粒焦炭（俗稱煤屎），再鋪一層煙煤。打開爐門，在爐柵下面點火，柴燃燒后慢慢點燃焦炭和上層煙煤，再慢慢升溫。待溫度升到700 ℃—800 ℃時，即可開啟窯頭兩側的投柴孔進行投柴點火。

控制窯頭爐門的開度，以控制二次助燃空氣量。撬爐及落灰控制煤的結焦性與煤渣的結渣性，可以調整燒煤的一次空氣量。

4.5 龍窯肉眼看火問題

有條件可以采用照子、測溫三角錐、測溫環或光學高溫計等測量儀表測定窯內溫度。龍窯傳統上用肉眼觀察(看火)，可憑生產經驗鑒別窯內溫度。根據窯內制品發出的可見光譜的顏色(即可見光的波長)，來判斷窯內制品達到的溫度。波長在0.40 mm—0.76 mm 范圍內可見光輻射能很少，可忽略不計。但隨著溫度升高，可見光輻射能相應增多，亮度也逐漸增加。最先呈現暗紅色，依次出現橙、黃、白色。工業上常根據物體加熱后出現的顏色變化來近似地判斷其加熱溫度。

物體所呈顏色和溫度的關系大致如下：微紅600 ℃、暗紅700 ℃、深櫻桃紅800 ℃、櫻桃紅900 ℃、紅黃色1000 ℃、橙黃色1100 ℃、黃白色1200 ℃、白黃色 1300 ℃、白綠色 1400 ℃—1450 ℃、強白色(耀眼)1600 ℃。

4.6 龍窯窯尾止火操作方法

全窯燒成結束，窯尾止火，停止投柴，蓋好、密封投柴孔，關小煙囪閘板，控制煙囪抽力和冷卻速度。待窯內制品冷卻至100 ℃以下,即可打開投柴孔，再冷卻一段時間，開啟窯門，準備開窯。

4.7 龍窯的窯門問題

窯門的設置應方便裝窯、出窯操作，提高生產效率。傳統龍窯因封閉窯門的墻面比較單薄，容易散熱,會造成該部位窯內局部溫度偏低,溫差大。

建議新建龍窯的窯門仿照現代梭式窯的窯門,使用鉸鏈門和輕質隔熱材料制作，便于開閉。燒成時，注意調整靠近窯門處投柴孔的燃料投入量、助燃空氣量和投柴頻率,以使該部位窯溫均勻。

5 結 語

在長度較長的龍窯中，會出現有的窯位溫度高；有的窯位溫度低。有的地方是氧化氣氛，有的地方是還原氣氛的現象。這就要求同一條窯有多個釉料配方來適應。所以，在龍窯中既可單獨燒青瓷、青白瓷、黑瓷，也可以三種瓷同窯燒制。

龍窯的燒成方法客觀上決定了燒成溫度的波動性和燒成氣氛的多變性,從而導致了同窯燒成的坯釉配方相同的產品出現不同的外觀效果。使燒制的青釉瓷、黑釉瓷呈現出無數的色階和美不勝收的質感(肌理),從而使青釉瓷燒出了“縹瓷”“秘色器”“粉青”“梅子青”“天青”等名瓷；黑釉瓷出現了“曜變”“油滴”“兔毫”“玳?！薄苞p鴣斑”等雅號的名盞。

目前，陶瓷市場上有些現代陶藝作品流行柴燒。除龍窯外,也有用階級窯、景德鎮窯、柴電兩用小型試驗窯等窯爐進行燒制。在柴燒的高溫階段，可以適當燒些濕柴，以增強窯內氣體輻射傳熱能力。