發(fā)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(fā)泡陶瓷保溫板輥道窯、2006年國內第一條發(fā)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(fā)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(fā)展歷程，國內發(fā)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(fā)泡陶瓷燒成窯爐選擇與發(fā)展趨勢。

關鍵詞：發(fā)泡陶瓷;輥道窯;隧道窯;發(fā)展趨勢

1 現狀與轉折

1.1 發(fā)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(fā)泡陶瓷煙囪內襯，產品密度350～450kg/m3，這是我國第一條發(fā)泡陶瓷輥道窯。

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

（3）2019年6月統(tǒng)計，發(fā)泡陶瓷保溫板生產企業(yè)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(fā)泡陶瓷保溫裝飾一體板（密度200～300kg/m3）

（1）生產企業(yè)：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(fā)泡陶瓷保溫一體化板的企業(yè)。

（3）生產窯爐：5個企業(yè)全部采用輥道窯。

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

1.3 發(fā)泡陶瓷隔墻板（密度350～550kg/m3）

（1）廣西碳歌。2012年廣西碳歌企業(yè)1#線采用隧道窯，首先生產發(fā)泡陶瓷保溫板，由于市場欠佳，然后轉產發(fā)泡陶瓷隔墻板，成為我國首家生產發(fā)泡陶瓷隔墻板的企業(yè)，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(yè)。

（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(fā)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(chuàng)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(fā)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(fā)泡陶瓷已成行業(yè)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(wèi)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(fā)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(fā)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(yè)化生產試驗。

6）圍邊自動裝卸系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)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(tǒng)開始進入工業(yè)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(guī)整裝置系統(tǒng)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(fā)泡陶瓷隔墻板的技術進步

1）由單層向雙層及三層架燒發(fā)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(wěn)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(fā)成功。

6）寬斷面噴槍燒成系統(tǒng)已成熟。

7）燒咀系統(tǒng)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(tǒng)和預警系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(guī)格;③產量;④能耗;⑤投資;⑥占地面積;⑦人工;⑧管理。

各企業(yè)在發(fā)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(fā)泡陶瓷保溫板生產建議采用隧道窯燒成。

2）發(fā)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(fā)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(yōu)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(fā)泡陶瓷產業(yè)化情況來看，各生產企業(yè)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(yè)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(yè)家的信心。

應該可以看出，整個發(fā)泡陶瓷產業(yè)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(yōu)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(fā)泡陶瓷燒成窯爐發(fā)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(jié)省空間占地，另一方面可節(jié)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(tǒng)與出窯卸板系統(tǒng)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(fā)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?！半p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(tǒng)、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(fā)泡陶瓷隔墻板配方及工藝技術體系，當工藝技術發(fā)生重大變化時，將顛覆現有的一些概念，給發(fā)泡陶瓷隔墻板產業(yè)帶來新的希望。

3.2 選擇

（1） 發(fā)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(fā)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(fā)泡陶瓷隔墻板燒成仍有改善空間。

（4） 輥道窯用于發(fā)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(yè)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(yōu)于單層輥道窯，應列為優(yōu)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(fā)泡陶瓷隔墻板重點推廣窯型。

（8） 2020年發(fā)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。