风火窑烧制过程对生态环境的影响_张雪峰.pdf
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1、Vol.33No.04(Serial No.321)FOSHAN CERAMICS1前言人类不断地学习,革新固有的思想,景德镇的陶瓷窑炉在短短几十年内发生了举世瞩目的改变,从最初的柴窑到柴煤混烧窑、煤窑、煤改气隧道窑、燃油隧道窑,再到清洁的液化气窑。当瓷厂的柴窑悄然熄灭时,主导中国陶瓷烧制 1000 多年的窑炉,柴窑彻底熄火,柴窑完全退出历史舞台。从唐宋元明清五个朝代到 1996 年瓷厂的柴窑结束,瓷都的柴窑火世代燃烧,烧了很长的岁月,窑火终于熄灭。虽然松柴火窑的火已经熄灭,但松柴火窑的火始终在景德镇人民心中。现在我们再次开启松柴窑,再次点燃松柴窑的火。我们秉着承担起发扬柴窑文化、保护国家级非
2、物质文化遗产、弘扬传统烧瓷柴窑的责任。松柴窑结构复杂,工艺要求较高。现在世界上能制造窑炉的大师很少。师傅要烧好一窑瓷器,需要几十年的技巧。观察火的走势、测量温度和控制大气都是基于视觉、听觉和经验。如果他粗心,他可能会失去前面所做的所有工作。然而,正是由于柴窑烧瓷方法成本高、风险高,柴窑陶瓷才受到更多人的喜爱。松柴窑烧制的产品被视为珍品,在国际上享有很高的盛名。景德镇风火窑就属于典型的松柴窑如图 1 所示正在装窑。烧制需满足一满二烧三熄火,即码匣满窑、投柴烧炼、适时熄火。这三步,相辅相成,步步关键。满窑前需将瓷坯放入匣钵如图 2 所示,随后将匣钵送入窑内,按一定规则堆叠码放如图 3 所示,这满窑
3、的奥秘,就在于对火路的通盘设计。火路,是指匣钵之间的缝隙,每排及每柱匣柱之间留有三指至一拳左右的间距,便于火焰穿行。匣柱间用碎匣片蘸匣钵泥作横向支撑,形成两两支撑的稳定系统,以防高温下匣柱因重心不稳而侧向倒塌。满窑时,每满几排匣柱后,需错位满装一排,使快速穿行的火焰产生湍流,避免匣柱单侧受热。满窑完毕后,还需在窑头架设临时火床。火床架设完毕后,其上码放一部分供点火用的窑柴,然后即可封砌窑门。窑门自下而上依次留有灰溜门、子门、投柴口和镶嵌大器匣钵的窑眼,以备烧窑操作与看火之需。窑门封好后,用黄泥涂敷并填平缝隙。即可点火烧窑。风火窑烧制过程对生态环境的影响张雪峰,宫小龙,冯青(景德镇陶瓷大学材料科
4、学与工程学院,景德镇333000)摘 要:文本对景德镇古窑民俗博览区的风火窑以松柴为燃料烧制过程中所用到的柴量进行了记载,同时每隔10分钟对窑内匣钵不同方位上中下温度进行测量;每上升100对窑内温度进行数据记录,同时在有限时间段内对烟囱里排出的烟气成分通过烟气分析仪进行了分析研究,详细掌握窑炉耗能过程后,最后对窑炉烧制过程中存在的优缺点结合响应国家的号召作出分析。关键词:烧制过程;窑内温度;烟气成分;耗能过程项目来源:江西省重大科技研发专项;项目号:20214ABC28W003图 1 装窑图 2 将瓷坯放入匣钵46佛 山 陶 瓷2023 年第 4 期(第 321 期)图 4 燃烧曲线图图 3
5、匣体堆叠码放2.风火窑的结构风火窑?又名锦窑。由于火焰从前向后平流而动,又称平焰窑。窑身全长 16.518m,宽(最宽)4.65m,高(最高)5.4m,窑底(床)前端低,后端略高,倾斜度为1303。窑前正中设有高 3m,宽 0.60.7m 的窑门,窑门内有一个宽约 1.11.2m,长 0.70.8m 长方形火坑,其火坑低于窑底 1m 左右。火坑上面是搭设临时炉栅的位置。火坑往后是窑头、大肚、窝里、小肚、从里到挂窑口、余堂(烟囱底部)。但窑底宽度一般大于窑身,而在“大肚区域,窑身则略大于窑底。其余部位都均衡收缩到挂窑口。烟囱在挂窑口及窑尾上方,烟囱高度等于窑的长度约 16.518m(窑底算起),
6、烟囱上下截面都似蛋形,出口面积为 1.752。烟囱顶部呈钢笔尖形,尖头指向窑前,囱壁厚度 88.5cm 称“薄壁”烟囱。3烟气分析仪测烟气凭借烟气分析仪检测燃烧过程中高温烟气的成分,掌握窑炉燃烧参数,通过对燃烧参数的综合分析,燃烧参数有氧气(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等,这些参数表征了窑炉燃烧状况。一氧化碳(CO)的含量是燃料是否充分燃烧的关键参数,氧气(O2)的含量是参与燃烧的助燃氧气输入多少的直接反映。一般情况下,需要尽量少生成一氧化碳(CO),且尽量少地留下氧气(残氧),目的在于使窑炉燃烧趋近于理想燃烧区域,提高燃烧效率节能降耗、降低成本。一般而言,窑炉烟气测量的环境十
7、分苛刻,而烟气分析仪的传感器十分精密,一旦传感器因烟气浓度过量而过载,就会损坏烟气分析仪传感器。我们使用 Tes340 型烟气分析仪1对公司的窑炉进行了残余氧、一氧化碳等测试。测试数据如表 1 所示。从检测结果看,窑炉残氧量较高,氧气用量过剩。7月 16 日根据检测结果对窑炉燃烧参数进行调整,降低氧气用量,将窑炉的氧燃比(氧气与高温烟气的比值)下调0.1,检测前后的数据对比见表 2。调整窑炉氧燃比后,窑炉温度显著提高。通过燃烧曲线图如图 4 所示分析(1)在右边区域,过剩空气越多,则使燃料得到充分燃烧。从而生成的 CO 量就会变少,但过多过剩的空气会带走烟气,造成过剩燃烧。(2)在左边区域,过
8、剩空气越少,可以减少过剩空气带走的热量,但过少的过剩空气会导致燃烧不充分,导致生成 CO 的含量增多,造成不完全燃烧。(3)只有在 中间 的区域 内,过剩 空气 带走 的热损失与不完全燃烧造 成 的热损 失之和达 到最小,称为理想燃烧 区域,燃料与空气比最符合燃烧。通过提高氧燃比能很大程度提高燃烧效率,符合国家节能减排战略思想。节能减排,一直是政府高度重视的战略课题,各行各业 各级政府均有节能减排的任务指标。24风火窑利弊分析风火窑主要是以松木3为燃料,松木内含油脂,耐燃烧,能量较高。4最初的瓷厂和古窑瓷厂还在继续使用这种窑。主要应用于烘焙高档彩色釉瓷。该窑是中国三大位置成分残余氧/%后墙O2
9、17.52CO0前墙O215.82CO0表 1 烟气分析仪检测指标数据表 2 氧燃比调整后的残氧量前墙氧燃比前墙残氧量/%后墙残氧量/%调整前2.1515.8217.52调整后2.052.503.5047Vol.33No.04(Serial No.321)FOSHAN CERAMICS陶瓷窑之一。这是中国传统窑炉的独特风格。属于平焰窑5。窑内各部位的火焰走势和温度分布大致可分为高、中、低火位,这样的设计能装载和烧制出大型产品,能满足人类的各种所需。它烧制的瓷器低油耗、结构简单、成本低、色泽好、亮度高。另一个特点是窑体内外有间隙,起到隔热和防止窑壁开裂的作用。它烧制出产品颜色高雅大气,受到中外人
10、士的高度赞扬。窑工师傅凭借多年的烧制经验加上古人留下的智慧,使得风火窑越来越得到社会各界人士的一致好评。风火窑虽然能烧制出独树一帜的成品,但是为了响应国家号召,柴烧产生的烟气污染物太严重,不利于保护自然环境,所以风火窑一个月只烧制一次,窑工师傅也一直在摸索如何通过最少的柴量烧制出最高的成品。5窑改对环境的影响中华人民共和国成立后,景德镇陶瓷产业凭借独特地理环境迅速崛起,生产规模跟随松木的使用量不断扩大。当时,景德镇人曾想尽各种办法组织了大量采木工人在山里较难砍伐的地方砍伐松树,但有个很棘手的问题是松柴的使用量供不应求。于是景德镇人改变固有的思想决定改造陶瓷工业窑炉,即将烧瓷所用的燃料由煤取代松
11、柴。松柴的特点是耐燃烧,火力大,烧出来的瓷器色泽光亮,非常高端大气。而煤窑作为一项新技术。经过反复试验表明,煤窑的温度高于柴窑。煤窑的最高温度可达到 1350以上,而柴窑的最高的温度为 1200左右。煤窑虽然最高温度比柴窑高,但是煤窑烧制的瓷器的颜色和亮度不如柴窑的好,特别是煤窑烧成的琉璃陶瓷的质量明显不如柴窑烧出来的。一直摸索着走的景德镇人组织技术人员和多年烧瓷的窑工师傅,把柴窑与煤窑所有的优势结合在一起,逐一攻破煤窑所遇到的质量问题。柴窑向煤窑的推进,提高了景德镇陶瓷工业的生产效率,从而生产出更多的瓷器使景德镇瓷器走出景德镇走向全国跨向世界。由于当时煤炭价格较低,燃煤成本比燃柴低约20%,
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