节能框架式窑具在陶瓷烧成中的应用.pdf
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1、2023年第7 期(第3 2 4期)1佛山陶瓷37节能框架式窑具在陶瓷烧成中的应用林佳,郭喜斌(潮州市粤潮节能技术咨询服务中心,潮州52 10 0 0)摘要:现代陶瓷烧成过程中主要采用隧道窑、辊道窑、梭式窑、电窑等,此类窑具性能和质量的好坏,会直接影响到其能耗与产品合格率。当前,正值陶瓷行业高质量发展之际,生产企业应结合高质量建设与高水准生产目标持续提高对节能框架式窑具的研发设计及推广应用。本次研究中概述了节能框架式窑具的结构和特点,剖析了其在陶瓷烧成中的应用优势,并对其在日用陶瓷、卫生陶瓷、其他陶瓷烧成中的具体应用进行了探讨。关键词:节能框架式窑具;陶瓷烧成;应用1前言改革开放四十多年来,我
2、国陶瓷行业获得了高速发展,企业数量超过了3 6 0 0 家,工业总产值已达8 0 0 0 多亿元。近几年随着统一大市场的建成,此类企业在国际市场国内市场双循环和双流通新发展格局下,根据行业“定价权”“供应链”竞争等实际情况,普遍扩大了生产规模,也增加了能耗。因而,在新时期中国式现代化改革过程中,此类企业应结合高质量发展主题持续加强环保安全管理,并将工作落实到对节能窑具的创新及应用方面。下面先对节能框架式窑具的结构做出简要概述。2节能框架式窑具结构概述传统窑车以耐火泥做车面,使用横梁、立柱、棚板等设置窑具后,进行一层一层垒烧时产品高度不同,缺点集中表现在以下方面:(1)支柱粗大笨重;(2)托板厚
3、重缺乏空腔;(3)窑具多层堆叠;(4)窑车推进不平稳,易发生震动、倒车等风险事件及安全事故。从日用陶瓷、卫生陶瓷、工艺美术陶瓷、建筑陶瓷中使用的烧成设备看,虽然类型较多,但是使用传统窑具时的重量比大于陶瓷产品,吸热量大,烧成后高温窑急冷、缓冷处理中需消耗较多能量,而且对陶瓷烧成时间、质量存在影响。与之相比,节能框架式窑具应用了具有节能降耗、轻质化特性的材料,结构设计时通过对柱一梁板规格、尺寸的调整与组合应用,能满足不同陶瓷产品烧成中节能框架式窑具优化设计需求,形成装配框架结构,进而从整体上有效解决传统窑具中的缺点。3节能框架式窑具在陶瓷烧成中的应用优势3.1节能降耗优势目前,节能框架式窑具设计
4、过程中,主要按项目立项一窑具调查一节能框架式窑具投资决策一窑具材料选择一装配式结构设计窑具制安竣工环保验收试运行一测试一能耗分析一综合评价一正式运行等环节实施。其中,每个环节都可以通过对优化设计思想的运用,实现节能降耗目标。具体而言,在项目立项后,生产企业可以按环境影响评价方法,对传统窑具进行全面调查,对窑具构成要素、使用指标分析,确定其中的缺点、能耗成因。然后,采用“具体缺点、具体成因、系统性解决”的编制项目建设方案,并按陶瓷产品类型设计适配性较高的装配式窑具结构。最后,在设计施工一体化实践模式下完成对节能框架式窑具的应用。进一步看,材料占到了总投资额的60%左右,此类企业可以选择莫来石一堇
5、青石作为棚板,在46 6 0 MPa成型压力下将莫来石、堇青石及SiSiC等结合剂进行混合压制所需棚板。例如,在艺术陶瓷生产过程中以隧道窑为主,热效率约在2 6%左右,其中余热占到7 4%,除部分被利用的余热外,41%的余热尚可利用,但是受到窑具的影响利用中面临较大挑战。此时,可以根据上述流程应用节能框架式窑具,实现对其余热的利用,进而降低其能耗。3.2轻质化优势此类窑具除了在设计施工一体化实践中的诸环节具有节能降耗优势外,还具有十分突出的轻质化优势。具体而言,窑具的重量主要受材料、结构因素影响,其中棚板重量被称为“硬伤”,改用其他材料制成的棚板后可降低窑具重量,进而使支柱、托板等重量减小。以
6、常用的38FOSHAN CERAMICS I Vol.33No.07(Serial No.324)SiSiC反应烧结碳化硅材料为例,性能优势包括:(1)抗热震;(2)抗氧化;(3)高硬度;(4)高耐磨;(5)耐腐蚀;(6)抗弯强度大等方面。目前,采用等静压成型工艺对其进行压制后,其密度可以超过3.0 8 g/cm。实验室测试与实际压制板材应用后的测定结果表明,在12 0 0 以下时其抗弯强度可以达到2 8 0 MPa,气孔率小于0.1%,在窑具的梁、板、柱中应用该材料作为板材,既轻又薄,适用性较好。当前阶段生产企业已在“校企合作”模式下利用各大院校的材料研究成果,扩大了对刚玉莫来石的利用。例如
7、,华南理工大学和佛山罗村某窑具企业合作过程中,对莫来石堇青石材棚板的利用已成为行业经典案例。近几年,莫来石堇青石棚板的推广应用过程中,发展局限性有所增加,此类企业与高校结合行业发展现状在功能陶瓷方面,一方面增强了此类材料与 SiSiC的联合应用,另一方面配套研发了适配性更高的刚玉一莫来石板,不仅继承了原有材料耐高温、抗热震、化学性能稳定、承载量大优势,还利用大吨位的液压成形工艺与超高温烧成技术实现了对不同形状棚板的制作,创新了“预制+装配”方案,既可以实现轻质化棚板材料的高效生产,又能为其多元化的推广应用提供了技术支持。尤其在高温板式窑炉中用轻质化棚板代替了同类进口产品,为自主型窑具生产制作奠
8、定了坚实基础。4节能框架式窑具在陶瓷烧成中的应用分析节能框架式窑具通过对不同耐火材料进行了融合,可以在材料性能基础上结合优化设计理念,将净尺寸烧结技术与精加工能力相结合,根据陶瓷产品烧成需求、窑具设备类型等,选择形状结构多变的通用形横梁、立柱、棚板进行组合,可以满足不同陶瓷产品形状、尺寸、烧成温度、气氛等要素下的高效烧成,减少对烧结过程与冷却过程的能量耗费。下面分别对其在日用陶瓷、卫生陶瓷及其他陶瓷中的应用做出分析。4.1以日用陶瓷烧成中的应用为例日用陶瓷厚度小、壁较薄,采用传统窑具装载时单位面积重量不大。以碳化硅棚板托烧为例,在同等面积下棚板重量大于壶、杯、碗、盘等产品重量。应用节能框架式窑
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