框架窑具节能效果测试与分析*

邱伟志

(韩山师范学院 广东 潮州 521031)

前言

窑具是陶瓷烧成过程中用于承载和保护坯体的耐火材料，随着气体燃料的普及，目前大部分陶瓷采用棚板或棚架窑具明焰烧成，因受到材料性能的限制，棚板多为粘土结合碳化硅材质，厚度在12 mm以上，支柱多为堇青石结合莫来石材质的实心产品。窑具重量大，烧成过程加热时窑具同样需要吸热，需消耗大量的能源。因此，研发推广轻型窑具是陶瓷行业节能的重点之一。

随着技术进步，重结晶碳化硅、氮化硅结合碳化硅和反应烧结碳化硅等新材料，以其高温强度和导热率等良好的性能，为轻型陶瓷窑具的开发提供了基础。

框架窑具是由标准化柱、梁、板以刚接或铰接相连接而成，构成承重体系，在陶瓷烧成过程中用于支承、保护产品的耐火材料制品。其柱、梁采用空心结构，壁厚仅为4～6 mm；垫板厚度为6～10 mm。与传统窑具相比，重量明显降低，属于典型的轻型高效窑具。

1 实验方法

燃气梭式窑，整窑采用棚板窑具或框架窑具，装载同一类型产品分别烧成。测定其窑具、产品重量、燃料耗用量等数据，然后进行计算分析。

2 实验结果

16 m3快烧燃气体梭式窑对比实验测试结果如表1所示。

表1 实验测试对比

续表1

3 结果分析

(1)测试结果表明，采用框架窑具与传统棚板窑具比，每窑次可减少液化气消耗139 kg；多装产品58.7 kg。使单位产品能耗从0.582 3 kgce/kg下降到0.474 9 kgce/kg，节能率为18.44%。

(2)液化气消耗减少的原因主要包括两方面：一方面改用框架窑具后，窑具与产品的重量比仅有1.55，比棚板窑具3.29，下降52.89%，每窑减轻窑具重量3 810 kg，按碳化硅在1 260 ℃时的比热容1.146 KJ/kg计算，相应减少耗热541 416 2KJ，相当于液化气107.9 kg。另一方面采用框架窑具后，层与层和板与板之间有较多的缝隙，有效减少了料垛阻力，改善了窑内热流循环，提高了对流传热效率。同时窑内温度均匀，加快了升温速度，使烧成时间缩短了1 h，液化气的消耗量也相应减少。

(3)多装产品的原因在于改用框架窑具后，减少了棚板支柱的数量和占用空间，相对扩大了坯体摆放面积，使每窑增加了2.4%产品重量。

(4)日用陶瓷产品主要有盘、碗、杯、壶等，大部分都高度不大，除壶外均不大于100 mm。装载层数多，每层单位面积的重量都不大，以常规的碳化硅棚板托烧，其窑具重量都远远高于产品的重量。窑具在烧成过程中的吸热浪费了大量的能源，采用碳化硅框架窑具，可大幅度减少窑具重量，使烧成过程中吸热量大大减少，具有良好的节能效果。

4 结语

由于日用陶瓷产品高度小，装载层数多，目前采用的碳化硅栅板托烧，多数窑具重量比产品重量多4倍以上，窑具的吸热在烧成中浪费了大量的能源。采用反应烧结碳化硅的节能窑具，在同等装载情况下，窑具及产品的重量比可减少58.5%，使烧成过程中吸热量大大减少，单位产品的烧成能耗可节省18.44%。具有良好的节能效果。