德化窯爐的每一次變革,都對(duì)中國(guó)陶瓷業(yè)乃至世界陶瓷業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
日前,瓷都德化首條全自動(dòng)控制電熱高溫隧道窯正式投產(chǎn)。據(jù)悉,這項(xiàng)窯爐技術(shù)為德化縣首創(chuàng),具有成品率高、大容積、全自控、節(jié)能、高效等世界先進(jìn)水平的窯爐特點(diǎn)。這標(biāo)志著德化窯爐技術(shù)革新又邁上新臺(tái)階。
德化陶瓷業(yè)的發(fā)展,始終伴隨著窯爐技術(shù)的革新。幾十年來(lái),德化窯爐經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的變革,特別是關(guān)鍵的三級(jí)跳,為德化陶瓷業(yè)的騰飛插上翅膀。
從手工調(diào)控到全自動(dòng)調(diào)節(jié)
“燒成溫度在800℃以下的,使用的電熱體是鐵鉻鋰的電爐絲;在800℃-1200℃之間,使用的電熱體是硅碳棒;在1200℃以上的,使用的電熱體則是U型硅鉬棒。”作為德化首創(chuàng)全自動(dòng)控制電熱高溫隧道窯的企業(yè)主,面對(duì)前來(lái)取經(jīng)的同行,儒苑禮品有限公司董事長(zhǎng)徐添福,毫無(wú)保留地將有關(guān)技術(shù)介紹給他們。
21世紀(jì)以前,德化縣陶瓷產(chǎn)品燒成溫度的控制還是按照老方法,憑燒窯師傅的經(jīng)驗(yàn),并通過(guò)“照仔”孔來(lái)觀察火舌和火候。而如今,德化縣科技部門的有關(guān)資料顯示,外形為長(zhǎng)六面體的全自動(dòng)控制電熱高溫隧道窯,造型完全可與進(jìn)口窯爐相媲美。該窯爐通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)窯爐結(jié)構(gòu)、窯體和窯車進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)臺(tái)車交換;利用配置電爐絲、硅碳棒、硅鉬棒等各種特性的電熱體及計(jì)算機(jī)等相關(guān)的儀器設(shè)備,使各燒成帶能根據(jù)燒成產(chǎn)品的比重所需的爐膛熱能而自動(dòng)調(diào)節(jié)各電熱體的工作狀態(tài),在最大化利用電能的同時(shí),有效地解決隧道窯陶瓷燒成中發(fā)熱體壽命短的難題。
目前,德化有97條電熱隧道窯,但都是中低溫窯爐,燒成溫度只能達(dá)到1200℃左右,而儒苑公司的全自動(dòng)控制電熱高溫隧道窯,不僅將窯爐燒成溫度由以往的人工調(diào)控,調(diào)整為全自動(dòng)智能調(diào)節(jié),其最高燒成溫度可高達(dá)1450℃。
從匣缽燒瓷到“明燒法”
瓷坯是怎樣裝進(jìn)窯爐內(nèi)進(jìn)行燒成的呢?
作為德化瓷廠的一名老窯爐工人、并曾多次參與德化窯爐技術(shù)改革的王金堆回憶道:以前大都是用匣缽來(lái)燒瓷,就是將匣缽放在匣缽墊上,在匣缽內(nèi)裝上瓷坯,然后一個(gè)個(gè)依次重疊,一直疊到窯頂。為了避免器物燒成時(shí)粘連,瓷坯與匣缽中間還要放置1個(gè)墊餅或墊圈。這樣一來(lái),匣缽、墊餅等與瓷坯的比重比大約為5∶1。這個(gè)比例說(shuō)明,窯爐內(nèi)的熱量真正用在陶瓷制品的燒成上的只有六分之一左右。
上世紀(jì)九十年代后,“明燒法”全面取代了匣缽燒瓷,以碳化硅板、裸體磚、碳化硅柱取代匣缽后,碳化硅板、裸體磚、碳化硅柱等與瓷坯的比重達(dá)到1∶1。王金堆說(shuō),很顯然,這使熱能的利用更直接,也更充分了。
針對(duì)目前大部分天然氣窯爐采用的高壓霧化燒嘴霧化效果差、無(wú)法根據(jù)工藝要求所需的能量對(duì)窯爐進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)問(wèn)題,德化華夏陶瓷有限公司實(shí)施天然氣隧道窯設(shè)備節(jié)能改造工程,從德國(guó)引進(jìn)空燃比例閥裝置,利用助燃空氣壓力自動(dòng)反饋調(diào)配天然氣與助燃風(fēng)的比例,使天然氣得以充分燃燒。
就目前而言,瓷都德化各種各樣的陶瓷窯爐中,主要以軌道式隧道窯和箱式立方窯為主。與間歇燒成的箱式立方窯相比,軌道式隧道窯集預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、冷卻區(qū)于一體,可以每天都24小時(shí)連續(xù)燒成。在熱能的充分利用上,隧道窯通過(guò)排氣管道,將窯內(nèi)的廢氣流按冷卻→燒成→預(yù)熱的方向循環(huán)利用,最大限度地減少了燒成過(guò)程中的熱消耗問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)熱能的有效循環(huán)。
從以電代柴到微波燒瓷
“以電代柴和用天然氣燒瓷,這是德化陶瓷能源的二次革命。德化窯爐技術(shù)的革新,就是為德化陶瓷業(yè)的能源革命服務(wù)的。而陶瓷業(yè)的每一次能源革命,都是通過(guò)窯爐技術(shù)的革新來(lái)實(shí)現(xiàn)的。”在采訪中,德化縣科技局的蘇志堅(jiān)這樣告訴我們。
1977年2月,電燒隧道窯在德化瓷廠建成并投入使用。對(duì)此,王金堆記憶猶新:“內(nèi)外墻是用高鋁磚砌成,內(nèi)外墻之間用谷殼填充。當(dāng)時(shí)沒(méi)有保溫材料,我們就用土、木屑、谷殼拌勻后,將其碾成23cm×6.5cm×11.5cm的磚頭,燒成后就成了保溫磚。以碳棒作為發(fā)熱體,那時(shí)可以用來(lái)燒瓷觀音,最高燒成溫度可達(dá)1380℃。”
1979年,德化開(kāi)始推廣以電代柴。1981年3月,德化縣成立節(jié)能辦公室,以時(shí)任縣委副書(shū)記邱雙炯為首的科技小組,開(kāi)始了以電燒瓷的技術(shù)攻關(guān)。2004年,開(kāi)始推廣天然氣燒瓷技術(shù)。
2007年,萬(wàn)旗科技陶瓷有限公司成功研制大體積工業(yè)微波爐燒結(jié)陶瓷技術(shù),利用微波電磁能較強(qiáng)的穿透力,直接深入到樣品內(nèi)部,使樣品的中心溫度迅速升高,達(dá)到著火點(diǎn)并引發(fā)燃燒,最終完成燒結(jié)反應(yīng)。
微波燒瓷這項(xiàng)技術(shù),使德化陶瓷業(yè)的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革,必將推動(dòng)瓷都德化窯爐技術(shù)的新一輪革新。
從70%到100%
“如果不出現(xiàn)意外情況,我們的產(chǎn)品燒成率完全可以達(dá)到100%。”這是令臻峰陶瓷有限公司李傳芳最值得驕傲的事情。該公司1997年從臺(tái)灣引進(jìn)環(huán)狀的電熱旋轉(zhuǎn)隧道窯,經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,老李說(shuō):“現(xiàn)在這種窯爐的直徑可以達(dá)到16米,其中直徑13米的隧道窯可以將熱能的輻射作用發(fā)揮到極致,使100%的產(chǎn)品燒成率成為現(xiàn)實(shí)。”
建了一輩子窯爐的老窯工林明星告訴我們:以前電爐絲的使用壽命大約只有2000小時(shí)左右,現(xiàn)在電爐絲的使用壽命可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上;以前每三個(gè)月,電窯就要進(jìn)行一次集中檢修,而現(xiàn)在大部分電窯,通常一年只進(jìn)行一次集中檢修;產(chǎn)品的燒成時(shí)間,也由過(guò)去的幾十小時(shí)、幾天縮短為現(xiàn)在的6-8小時(shí);產(chǎn)品的燒成率由最初的70%,提高至95%以上,甚至達(dá)到100%。
歷史上,德化燒窯技藝和德化陶瓷一樣,走遍全國(guó),甚至遠(yuǎn)傳至越南、日本、伊拉克、波斯(伊朗)、意大利、法國(guó)等國(guó)家。上世紀(jì)80年代以來(lái),徐甲申、盧明主等人先后到廣東、江西、湖南、山東、浙江、河南、上海、湖北等省市,為當(dāng)?shù)靥沾蓮S建造小截面油燒隧道窯、電熱隧道窯。可見(jiàn),從古至今,德化窯爐技術(shù)的變革,對(duì)中國(guó)陶瓷業(yè)乃至世界陶瓷業(yè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。