张波-陶瓷窑炉发展史

陶瓷窑炉发展史主要内容•前言•古代窑炉•近代窑炉•现代窑炉陶瓷窑炉发展史：陶器：穴窑→升焰窑瓷器：馒头窑（葫芦窑）、景德镇窑→龙窑、倒焰窑、梭式窑、钟罩窑、阶级窑→隧道窑、推板窑、辊道窑陶瓷发展史：新石器时代(陶器，距今约7000年)→仰韶文化(彩陶，距今约6000年)→龙山文化(黑陶文化，距今约4000年)→殷、周时代(釉料，釉陶，公元前16世纪)→东汉时期(青瓷，公元25~220年)→唐代(越窑、青窑和邢窑的白瓷，唐三彩，公元618~907年)宋代(公元906~1279年)是中国瓷器生产蓬勃发展的时期。哥窑、官窑、汝窑、定窑、钧窑五大窑闻名于世。中国是陶瓷的故乡，中国的陶瓷生产有着悠久的历史和光辉成就。前言古代窑炉古窑古窑，距今5000年，古窑有竖穴窑和横穴窑两种，最具有代表性的是横穴窑。发现于河南新郑新石器时代裴李岗文化，流行于仰韶文化时期，商、西周时期基本不见。横穴窑是在生土层中掏挖修制而成的，一种外焰式窑，由火膛、火道、火眼、窑室等部分组成，窑的容积很小。火膛较狭长、呈甬道状，后部设火道。通过改变火眼的大小分布来控制流过烟气的多少，得以使窑内温度尽可能均匀。中国古代陶瓷窑炉主要有古窑、龙窑、阶级窑和景德镇窑。火膛火道窑室火眼烧窑时，火焰由火膛进入火道，然后经火眼进入窑室，上升流经坯件，最后烟从窑室顶部的排烟孔排出窑外。横穴窑升温较快，但不易控制烧成温度和烧成气氛，燃料的利用率较低。排烟孔竖穴窑出现于新石器时代仰韶文化时期，商、西周时期继续使用，此后逐渐被半倒焰式的馒头窑取代。火膛呈圆形袋坑状或圆形、椭圆形竖坑状、上面设有垂直或沟道状火道。窑室位于火膛的上方或斜上方，平面呈圆形或近圆形、宽1~1.5米左右，上部逐渐收缩，封顶时留出排烟孔。窑室底部即窑床上设有分布均匀的火眼。龙山文化、商、西周时期普遍有窑箅，窑箅上设火眼。对比：竖穴窑比横穴窑有所进步，可将烧成温度提高，但也不易控制烧成温度和烧成气氛，燃料的利用率较低。火道火道火膛窑室火眼火道亦名“圆窑”。火膛和窑室合为一个馒头形。始于战国，宋代后为最早以煤为炉料的陶瓷窑。原理：点火后，火焰自火膛先喷至窑顶，再倒向窑底，流经坯体，烟气从后墙底部的吸火孔入后墙内的烟囱排出。特色：由于馒头窑窑墙较厚，限制了瓷坯的快烧速冷，相应地便减低了瓷器的半透明度和白度；为减少坯体变形，又使坯体加厚，因而便形成了古代北方瓷器浑厚凝重的特色。馒头窑窑室排烟孔炉栅龙窑龙窑最早出现于中国商代。龙窑采用自然通风方式，以杂柴、松枝等植物为燃料，窑内火焰多平行窑底流动。窑长条形，依山坡所建故名。亦称蛇窑、蜈蚣窑。预热燃烧室窑室窑底投柴孔窑门窑顶投柴孔制品窑室分窑头、窑床、窑尾三部分。窑头有预热室，不设烟囱。窑头横断面小，烧窑时热量集中。中部横断面最大，窑尾又缩小。拱顶成弧形,两侧上部或窑顶有投柴孔，窑身两侧有两个窑门。龙窑作业：在窑室装坯体，封闭窑门。先烧窑头，由前向后依次投柴，逐排烧成。烧成温度最高达1300℃，还原焰可控。排烟孔特点：①窑体倾斜设置,本身就起着烟囱的作用,所造成的几何压头能克服料垛阻力，使窑在接近零压状态下操作，减少了漏气、吸气现象。②燃烧段逐渐后移，有效地利用了烟气热量和产品热量，使热损失显著降低，并可提高燃烧温度，缩短生产周期。③烧成快,窑体散热与蓄热不大,单位产品的热量消耗较少，其热效率接近于隧道窑。④结构简陋，使装窑和出窑的劳动强度大，难以实现机械化和半自动化。⑤窑内温度和气氛波动较大，烧制大件产品和比较致密的工业陶瓷容易发生冷裂。有时由于烧成温度下的保温不足，影响烧成质量。阶级窑依山坡砌筑,各窑室均砌筑成阶梯形，由间容积不等的燃烧室串联而成,。后室窑底高于前室窑底，隔墙下部有通火孔。烧前室时，火焰自窑顶倒向窑底，经通火孔依次通过后面各室，最后自窑尾排走。阶级窑由龙窑改进而来，明代首创于福建德化，故称德化窑。全窑就是一个大龙窑，而每一室又是一个个半倒馒头窑，它既有龙窑的优点，又比单个馒头窑优越。预热燃烧成室排烟孔窑门窑底烟囱通火孔特点：①烧窑时室内呈正压，大大减少了冷空气的吸入，避免窑内温度不均匀，并易于控制还原气氛，以便烧出较好的瓷器。②可利用烟气余热加热生坯，同时还可利用产品在冷却时放出的热量加热助燃空气，热利用率较高。③窑室内的加热和冷却过程较缓慢，匣钵损耗较小。④窑墙较厚，窑内隔墙较多，利于保温，但蓄热损失大。⑤窑室内温差偏大，不易同时烧成一种坯釉的制品。镇窑始于明末清初江西景德镇窑，由窑门、火膛、窑室、护墙和烟囱等部分组成。窑床前低后渐高，窑室前部高而宽，后渐低、窄，呈扁长圆形。结构特点;窑壁较簿,窑身两侧有护墙，与窑壁之间留有空隙、内填砂土，作为隔热层，以缓解窑壁与窑顶受热膨胀或遇冷收缩时引起的开裂，并有减少热量损失的作用。烟囱贴后壁而立。平面似蛋形，下粗、向上渐细，形制高而大，抽力强。窑室火膛膨胀缝烟囱整体呈蛋形，结构合理，设计科学，砌筑材料造价低廉、施工方便、装烧量大，适合于多种坯釉，一窑内装入多类瓷器品种可同时烧成。蛋形窑以柴作燃料，烧成时间短，单位耗柴量低，产品质量好。近代窑炉近代窑炉,较为典型的是倒焰窑。倒焰窑结构由三个主要部分组成：窑体、燃烧设备和通风设备、窑顶和窑门。燃烧设备：燃烧室（火箱）、档火墙及喷火口。通风设备：窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱组成。优点：对制品的加热比较充分均匀：火焰从喷火口上行至窑顶，通过对流、辐射把热量传给烧制品，当火焰到达顶部时，又对顶部制品进行加热，然后折向下行，在下行时又对流、辐射对制品进行一次全面充分的加热。适应性很强：是间歇式的，烧成温度可调。燃烧室燃挡火窑顶窑底窑墙倒焰窑现代窑炉窑炉：隧道窑、梭式窑和辊道窑。燃料─使用洁净的气体燃料（天然气等）、液体燃料。结构─轻型化、密封性能好，宽断面、低高度；砌筑材料─采用轻质、高强耐火材料，耐火纤维砌筑窑体；自动控制─多数窑炉实现自动控制系统。高温窑炉─高温隧道窑、高温梭式窑等有效实现高温燃烧；燃烧器─高速烧嘴的使用。污染严重，能耗高、电耗高等推进窑车气流推出窑车预热带烧成带冷却带送冷空气抽出热风送煤气送一次空气烟气抽出二次空气图1-1隧道窑工作原理图三带：预热带、烧成带、冷却带，隧道窑隧道窑结构：上通道半马弗推板窑：由推板通道、马弗火道和窑墙组成。下窑道明焰隧道窑：由窑车、窑墙和顶盖组成。烧成带：两侧上下交错布置有高速调温烧嘴。在窑头、急冷和窑尾设气幕：起窑头封闭、高温快冷和窑尾冷却的作用。隧道窑的特点：优点：生产力大、燃耗低、寿命长、机械化、自动化程度高、劳动条件好。缺点：投资大、附属设备多、热工制度不宜调节，烧成制品品种单一。梭式窑•梭式窑是间歇窑，结构与隧道窑的烧成带相近，由窑室和窑车组成。窑车的运动尤如织布机上的梭子，故称为梭式窑。•出窑与隧道窑相似，都在窑外进行。烧嘴在向一平面上应交错布置：以免互相干扰，减弱高速喷射的作用。窑内气流成旋转气流：避免高速的火焰直接冲刷到局部的制品上，影响火焰的流动，造成较大的温差。•火焰窑炉内，燃烧产物是以对流传热和辐射传热的形式把热量传给制品。•对烧成制品适应性强，适应不同尺寸、形状和材质制品的烧成。•结构紧凑，占地面积小。•其热耗要比辊道窑和隧道窑高一些。特点：双辊窑•连续烧成窑。用许多平行排列转动的辊棒组成的辊道来代替窑车的隧道窑。•工作方式：坯体可以直接放在辊道上，也可以放在垫板上,由传动系统使辊棒转动，被烧制的坯体向前移动，经预热带、烧成带和冷却带冷却后出窑。烧嘴冷却系统快速通风系统观察孔和测温孔辊道窑最突出的特点（与隧道窑相比较）１、温差小：断面呈扁平形，制品为单层烧成，故上下温差小。传热速率快，窑内断面温度均匀，故大大缩短了烧成时间。由于没有窑车，没有车下漏风，所以窑内上下温度的均匀。２、节能：采用新型轻质耐火材料，取消了窑车和匣钵，属于中空窑，窑内阻力小，压降小，故窑内的正负压都不大，窑体密封性好，大大提高了热利用率；３、机械化、自动化程度高，高效率；４、结构简单，建造快，见效快，经济效益明显。5、燃料为清洁燃料，环境污染程度降低。