CN105910437A - 一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，属于陶瓷制备设备技术领域。窑体主要包括上下两层窑室并通过带孔隔板连接，在烧制过程中上窑室用电加热，控制烧成温度，同时在下窑室用木柴燃烧产生柴烧的不同气氛，从而实现将温度控制和气氛控制相分离，使得用柴量大大减小。同时还可以在烧成中通过喷嘴加入不同物质，进而产生多变的烧成气氛。通过将温度和气氛控制相分离，将现代工业窑炉中的控制制度引入到传统陶瓷的烧制过程中，从而实现对陶瓷烧制过程的精确控制。同时将艺术家引入到窑炉的控制系统内，形成开环控制，使得艺术家可根据自己的经验以及灵感来对窑炉的控制方案进行微调。

Description

一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑

技术领域

本发明涉及一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，属于陶瓷制备设备技术领域。

背景技术

传统柴窑在陶瓷烧制过程中需要燃烧大量木柴来维持陶瓷烧成的温度和气氛，因而带来了木材资源的大量消耗以及空气污染等环境问题。同时由于传统柴窑在热工设计和制造过程中对窑炉温度、压力、气氛等制度的控制主要靠窑炉操作人员的经验来调节柴窑的进\出气与投柴量等，这不仅对窑炉操作人员提出较高的要求同时也使得产品合格率较低。随着陶瓷产业的发展，传统陶瓷烧成过程中所需的木材资源逐渐减少，同时由于环保等政策的影响，柴烧陶瓷的烧成成本逐渐增加，传统柴窑逐渐被电窑和气窑所取代。但是柴烧工艺由于其烧成过程中独特的窑内还原气氛，其在高档瓷烧成过程中的作用是现代所用的气窑和电窑所无法实现的。在现代陶瓷材料的生产过程中，电窑和数控技术的结合使得窑炉在生产过程中可以实现对炉内温度、气氛和压力的精确控制。同时通过将电直接转换为热量，一方面避免了木材等燃料的消耗所带来的问题，另一方面可以较为方便地提高窑内的烧成温度，这一点是柴烧很难达到的。

发明内容

本发明的目的是提出一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，针对传统柴窑和现代陶瓷中所应用的电窑两者各自的优势和不足，改变已有烧瓷窑的结构，使其可产生柴烧还原气氛又可降低木柴的消耗量，而且又不限于柴烧气氛，还可产生不同烧成气氛的电窑，并使窑内的气氛和温度可根据陶瓷所需烧成工艺进行控制。

本发明提出的可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，包括支腿和炉体，炉体由支腿支撑，炉体的四周、炉顶和炉底的内壁上设有隔热层；炉体一侧开有炉门，炉门上设有炉门加热棒和炉门观火孔；炉体内腔通过带孔隔板分隔成上层的烧成室和下层的还原室，带孔隔板上由下而上架设有补热电热丝和棚板，待烧瓷体置于棚板上；烧成室的炉体内壁上开有炉壁烟气通道和炉壁观火孔，炉壁烟气通道和炉顶烟气通道在炉体外汇集后通过排气风机排出，烧成室内腔的四周设有炉壁加热棒；还原室中设有炉箅，炉箅的两侧设有布风板，布风板的侧面设有二次风进风口，炉箅的下部设有炉箅加热丝和挡灰板；与还原室相对应的炉门上设有投柴孔，投柴孔的中心与炉箅两侧布风板的中央对齐，与投柴孔相对应的炉门外设有投柴门；炉体下部设有进气风机，进气风机的出风管道通过一次风管与还原室内的下部空间相联通，进气风机的出风管道通过二次风管与还原室内布风板一侧的二次风进风口相联通；烧成室和还原室分别设有烧成室进料口和还原室进料口。

本发明提出的可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，其优点是考虑在烧制过程中通过将温度控制和气氛控制相分离，用电加热的方式来控制烧成温度，同时用木柴燃烧的方式产生柴烧的不同气氛，这样便可以避免传统柴烧工艺中大量烧柴来维持窑内温度的问题从而使得用柴量大大减小。同时还可以在烧成中通过加入不同物质，进而产生多变的烧成气氛。通过将温度和气氛控制相分离，可以更好的将现代工业窑炉中的数字控制制度引入到传统陶瓷的烧制过程中，从而实现对陶瓷烧制过程的精确控制。在窑炉的设计中考虑将压力控制制度和温度、气氛制度相结合，从而完成对陶瓷窑炉三大制度的控制。在控制系统设计中，以窑炉三大制度可以精确控制为基础，将艺术家引入到窑炉的控制系统内，形成开环控制。艺术家可根据自己的经验以及灵感来对窑炉的控制方案进行微调，方便将艺术家的灵感转化成可实现的烧成工艺。

附图说明

图1为本发明提出的可产生柴烧气氛的烧瓷电窑的剖视图。

图2是图1所示的烧瓷电窑的立体图。

图3是图2的A向视图。

图4是烧瓷电窑中还原仓炉箅及加热丝结构示意图。

图1-图4中，1是支腿，2是炉体，3是隔热层，4是炉门，5是炉壁加热棒，6是炉门加热棒，7是炉壁烟气通道，8是炉顶烟气通道，9是带孔隔板，10是补热电热丝，11是棚板，12是待烧瓷体，13是投柴门，14是投柴孔，15是炉箅，16是炉箅加热丝，17是布风板，18是一次风管，19是二次风管，20是烧成室热电偶，21是还原室热电偶，22是炉顶排气管路，23是炉顶排气控制阀门，24是稀释风进风控制阀门，25是挡灰板，26是炉门观火孔，27是炉壁观火孔，28是还原室进料口,29是烧成室进料口，30是炉壁排气管路，31是进气风机，32是排气风机，33是一氧化碳监测仪，34是一次风进气控制阀门，35是二次风进气控制阀门，36是炉壁排气控制阀门，37是二次风进风口。

具体实施方式

本发明提出的可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，其剖视图如图1所示，其立体图如图2所示，包括支腿1和炉体2，炉体由支腿支撑，炉体的四周、炉顶和炉底的内壁上设有隔热层3；炉体一侧开有炉门4，炉门上设有炉门加热棒6和炉门观火孔26；炉体内腔通过带孔隔板9分隔成上层的烧成室和下层的还原室，带孔隔板上由下而上架设有补热电热丝10和棚板11，待烧瓷体12置于棚板上；烧成室的炉体内壁上开有炉壁烟气通道7和炉壁观火孔27，炉壁烟气通道和炉顶烟气通道8在炉体外汇集后通过排气风机32排出，烧成室内腔的四周设有炉壁加热棒5；还原室中设有炉箅15，炉箅的两侧设有布风板17，布风板17的侧面设有二次风进风口37，炉箅的下部设有炉箅加热丝16和挡灰板25；与还原室相对应的炉门上设有投柴孔14，投柴孔的中心与炉箅两侧布风板的中央对齐，与投柴孔相对应的炉门外设有投柴门13；炉体下部设有进气风机31，进气风机的出风管道通过一次风管18与还原室内的下部空间相联通，进气风机的出风管道通过二次风管19与还原室内布风板一侧的二次风进风口相联通；烧成室和还原室分别设有烧成室进料口29和还原室进料口28。

以下结合附图，详细介绍本发明烧瓷电窑的工作原理和工作过程：

如图1所示，烧瓷电窑炉体2内壁的隔热层采取自然拼接的方式拼接而成，由钢板封闭支撑形成炉体2，并在前侧开门形成炉门4。嵌入炉体钢结构内隔热层的四周及炉底是由4个耐火等级的氧化铝陶瓷纤维隔热衬板层叠而成，炉顶为最高等级氧化铝陶瓷纤维隔热衬板排列式结构布局，以增加炉顶强度。两层窑室间带孔隔板9由3个不同等级氧化铝陶瓷纤维隔热衬板组成，带孔隔板9上均布有圆孔，从而联通还原室与烧成室，为还原室内烟气进入烧成室提供条件。带孔隔板9采用可拆卸方式安装于两层窑室之间，可根据不同烧成工艺选择采用不同开孔方式和补热方式的隔板进行替换，亦可采用耐火堵芯来控制隔板的开孔数量。待烧瓷体12置于棚板11上，带孔隔板3上固定装有补热电热丝10，补热电热丝10置于带孔隔板9与棚板11之间，负责对由还原室进入烧成室的烟气进行加热，以减小低温烟气对烧成室底部温场均匀性的冲击。还原室主要通过低温燃烧木炭等产生状态可控的还原烟气，烟气通过带孔隔板9进入烧成室，从而为烧成过程提供所需还原气氛。烧成室内的气氛状态可通过还原室内的木炭量与一/二次进风比例进行调节，进而在不同烧成阶段为烧成室提供不同的气氛。

本发明烧瓷电窑的还原室和烧成室，还分别设有进料口28和29，如图3中所示，通过在木炭燃烧过程中，将不同物质如草木灰、松脂、水等喷入木炭燃烧所产生的烟气中，从而改变烧成室内烟气的气氛。还原室设有进气口，如图3中所示，通过进气风机31、稀释风进风控制阀门24、排气风机32，控制炉体内的气体压力。连同烧成室侧面与顶部开设的排气通道共同控制窑内压力，从而完成炉内压力控制。

本发明的烧瓷电窑中，烧成室内侧炉壁表面装有炉壁加热棒5，炉壁加热棒5呈U形，均布于炉壁，炉门4上设有炉门加热棒6。炉顶对应左、右、后侧壁的位置分别开有的炉壁加热棒的分布孔，用来布置侧壁面处的炉壁加热棒。炉壁加热棒采用硅钼棒作为加热原件，可保证烧成室内烧成温度达到1500℃以上。炉壁加热棒均布于烧成室的左、右和后侧壁。炉门处的炉壁加热棒6则固定并均匀分布在炉门4处。

烧成室左右两侧窑壁上距离窑顶高度为烧成室高度三分之一位置处分别开有炉壁烟气通道7，炉顶中部同样设有炉顶烟气通道8。炉壁烟气通道7通过炉壁排气管路30由炉壁排气控制阀门36控制，炉顶排气通道8通过炉顶排气管路22由炉顶排气控制阀门23控制。排气管路所排出烟气汇聚到炉后通过稀释风进风控制阀门24所引进的空气稀释后由可变频排气风机32排入大气环境，如图3所示。

本发明烧瓷电窑中的还原室，为木炭燃烧室，设有投柴孔方便的投柴门13，通过开在炉门4上的是投柴孔14，可以将固定尺寸的木炭投入还原室内的炉箅15。炉箅15为一带孔隔热板，炉箅15下装有炉箅加热丝16，炉箅加热丝16用来加热点燃柴料。进气风机31为可变频风机，进气风机31通过风一次风管18和二次风管19为还原室柴料燃烧提供空气。一次风进风口位于炉底，出口处设有挡灰板25，以防止炉箅落灰进入一次风口内，二次风口对称分布于还原室炉底两侧。一次风通过炉箅15与木炭接触，二次风通过还原室左右两侧的布风板17与木炭接触，布风板17的侧面设有二次风进风口37，布风板17上均匀开有布风孔，以促进二次风与木炭的接触。如图4所示，一次风和二次风比例可通过一次风进气阀门34和二次风进气阀门35控制进行调节，用来控制还原室内木炭以及其他还原物质的燃烧情况，从而达到控制烟气气氛的目的。

烧成室下部和还原室顶部分别开设有还原室进料口28和烧成室进料口29。还原室进料口28和烧成室进料口29在未开启的情况下保持密闭状态，以实现炉体内腔的压力控制。在开启状态，可根据烧成工艺所需由载气携带作用向炉内喷入不同物质，如草木灰、松脂、水、金属粉末等，进而与进风控制相结合来改变还原室内所生成还原气氛的状态，从而满足不同烧成工艺的需求。

烧成室和还原室分别装有烧成室热电偶20和还原室热电偶21，对窑室内温度进行监测，同时在烟气出口处还设有一氧化碳浓度监测装置33用来对烟气内一氧化碳浓度进行监测。温度和一氧化碳浓度监测数据会传递至电控系统进行显示并通过反馈控制电加热功率以及进风和排风速度等，以便实现窑内烧成温度和气氛基于预设烧成工艺曲线的精确控制。同时操作人员可由炉门观火孔26及炉壁观火孔27观察烧成室内情况。结合温度和一氧化碳浓度监测结果及观察结果，操作人员可通过电控系统对加热器的功率、进/出风量进行调节，为操作人员参与烧成过程控制提供可能性。

Claims (1)

1.一种可产生柴烧气氛的烧瓷电窑，其特征在于包括支腿和炉体，炉体由支腿支撑，炉体的四周、炉顶和炉底的内壁上设有隔热层；炉体一侧开有炉门，炉门上设有炉门加热棒和炉门观火孔；炉体内腔通过带孔隔板分隔成上层的烧成室和下层的还原室，带孔隔板上由下而上架设有补热电热丝和棚板，待烧瓷体置于棚板上；烧成室的炉体内壁上开有炉壁烟气通道和炉壁观火孔，炉壁烟气通道和炉顶烟气通道在炉体外汇集后通过排气风机排出，烧成室内腔的四周设有炉壁加热丝；还原室中设有炉箅，炉箅的两侧设有布风板，布风板的侧面设有二次风进风口，炉箅的下部设有炉箅加热丝和挡灰板；与还原室相对应的炉门上设有投柴孔，投柴孔的中心与炉箅两侧布风板的中央对齐，与投柴孔相对应的炉门外设有投柴门；炉体下部设有进气风机，进气风机的出风管道通过一次风管与还原室内的下部空间相联通，进气风机的出风管道通过二次风管与还原室内布风板一侧的二次风进风口相联通；烧成室和还原室分别设有烧成室进料口和还原室进料口。