一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，屬于陶瓷制備設備技術領域。窯體主要包括上下兩層窯室并通過帶孔隔板連接，在燒制過程中上窯室用電加熱，控制燒成溫度，同時在下窯室用木柴燃燒產生柴燒的不同氣氛，從而實現將溫度控制和氣氛控制相分離，使得用柴量大大減小。同時還可以在燒成中通過噴嘴加入不同物質，進而產生多變的燒成氣氛。通過將溫度和氣氛控制相分離，將現代工業窯爐中的控制制度引入到傳統陶瓷的燒制過程中，從而實現對陶瓷燒制過程的精確控制。同時將藝術家引入到窯爐的控制系統內，形成開環控制，使得藝術家可根據自己的經驗以及靈感來對窯爐的控制方案進行微調。
【專利說明】
一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯
技術領域
[0001]本發明涉及一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，屬于陶瓷制備設備技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統柴窯在陶瓷燒制過程中需要燃燒大量木柴來維持陶瓷燒成的溫度和氣氛，因而帶來了木材資源的大量消耗以及空氣污染等環境問題。同時由于傳統柴窯在熱工設計和制造過程中對窯爐溫度、壓力、氣氛等制度的控制主要靠窯爐操作人員的經驗來調節柴窯的進\出氣與投柴量等，這不僅對窯爐操作人員提出較高的要求同時也使得產品合格率較低。隨著陶瓷產業的發展，傳統陶瓷燒成過程中所需的木材資源逐漸減少，同時由于環保等政策的影響，柴燒陶瓷的燒成成本逐漸增加，傳統柴窯逐漸被電窯和氣窯所取代。但是柴燒工藝由于其燒成過程中獨特的窯內還原氣氛，其在高檔瓷燒成過程中的作用是現代所用的氣窯和電窯所無法實現的。在現代陶瓷材料的生產過程中，電窯和數控技術的結合使得窯爐在生產過程中可以實現對爐內溫度、氣氛和壓力的精確控制。同時通過將電直接轉換為熱量，一方面避免了木材等燃料的消耗所帶來的問題，另一方面可以較為方便地提高窯內的燒成溫度，這一點是柴燒很難達到的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提出一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，針對傳統柴窯和現代陶瓷中所應用的電窯兩者各自的優勢和不足，改變已有燒瓷窯的結構，使其可產生柴燒還原氣氛又可降低木柴的消耗量，而且又不限于柴燒氣氛，還可產生不同燒成氣氛的電窯，并使窯內的氣氛和溫度可根據陶瓷所需燒成工藝進行控制。
[0004]本發明提出的可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，包括支腿和爐體，爐體由支腿支撐，爐體的四周、爐頂和爐底的內壁上設有隔熱層;爐體一側開有爐門，爐門上設有爐門加熱棒和爐門觀火孔;爐體內腔通過帶孔隔板分隔成上層的燒成室和下層的還原室，帶孔隔板上由下而上架設有補熱電熱絲和棚板，待燒瓷體置于棚板上;燒成室的爐體內壁上開有爐壁煙氣通道和爐壁觀火孔，爐壁煙氣通道和爐頂煙氣通道在爐體外匯集后通過排氣風機排出，燒成室內腔的四周設有爐壁加熱棒;還原室中設有爐箅，爐箅的兩側設有布風板，布風板的側面設有二次風進風口，爐箅的下部設有爐箅加熱絲和擋灰板;與還原室相對應的爐門上設有投柴孔，投柴孔的中心與爐箅兩側布風板的中央對齊，與投柴孔相對應的爐門外設有投柴門；爐體下部設有進氣風機，進氣風機的出風管道通過一次風管與還原室內的下部空間相聯通，進氣風機的出風管道通過二次風管與還原室內布風板一側的二次風進風口相聯通;燒成室和還原室分別設有燒成室進料口和還原室進料口。
[0005]本發明提出的可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，其優點是考慮在燒制過程中通過將溫度控制和氣氛控制相分離，用電加熱的方式來控制燒成溫度，同時用木柴燃燒的方式產生柴燒的不同氣氛，這樣便可以避免傳統柴燒工藝中大量燒柴來維持窯內溫度的問題從而使得用柴量大大減小。同時還可以在燒成中通過加入不同物質，進而產生多變的燒成氣氛。通過將溫度和氣氛控制相分離，可以更好的將現代工業窯爐中的數字控制制度引入到傳統陶瓷的燒制過程中，從而實現對陶瓷燒制過程的精確控制。在窯爐的設計中考慮將壓力控制制度和溫度、氣氛制度相結合，從而完成對陶瓷窯爐三大制度的控制。在控制系統設計中，以窯爐三大制度可以精確控制為基礎，將藝術家引入到窯爐的控制系統內，形成開環控制。藝術家可根據自己的經驗以及靈感來對窯爐的控制方案進行微調，方便將藝術家的靈感轉化成可實現的燒成工藝。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明提出的可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯的剖視圖。
[0007]圖2是圖1所示的燒瓷電窯的立體圖。
[0008]圖3是圖2的A向視圖。
[0009]圖4是燒瓷電窯中還原倉爐箅及加熱絲結構示意圖。
[0010]圖1-圖4中，I是支腿，2是爐體，3是隔熱層，4是爐門，5是爐壁加熱棒，6是爐門加熱棒，7是爐壁煙氣通道，8是爐頂煙氣通道，9是帶孔隔板，10是補熱電熱絲，11是棚板，12是待燒瓷體，13是投柴門，14是投柴孔，15是爐箅，16是爐箅加熱絲，17是布風板，18是一次風管，19是二次風管，20是燒成室熱電偶，21是還原室熱電偶，22是爐頂排氣管路，23是爐頂排氣控制閥門，24是稀釋風進風控制閥門，25是擋灰板，26是爐門觀火孔，27是爐壁觀火孔，28是還原室進料口，29是燒成室進料口，30是爐壁排氣管路，31是進氣風機，32是排氣風機，33是一氧化碳監測儀，34是一次風進氣控制閥門，35是二次風進氣控制閥門，36是爐壁排氣控制閥門，37是二次風進風口。
【具體實施方式】
[0011]本發明提出的可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，其剖視圖如圖1所示，其立體圖如圖2所示，包括支腿I和爐體2，爐體由支腿支撐，爐體的四周、爐頂和爐底的內壁上設有隔熱層3;爐體一側開有爐門4，爐門上設有爐門加熱棒6和爐門觀火孔26;爐體內腔通過帶孔隔板9分隔成上層的燒成室和下層的還原室，帶孔隔板上由下而上架設有補熱電熱絲10和棚板11，待燒瓷體12置于棚板上;燒成室的爐體內壁上開有爐壁煙氣通道7和爐壁觀火孔27，爐壁煙氣通道和爐頂煙氣通道8在爐體外匯集后通過排氣風機32排出，燒成室內腔的四周設有爐壁加熱棒5;還原室中設有爐箅15，爐箅的兩側設有布風板17，布風板17的側面設有二次風進風口 37，爐箅的下部設有爐箅加熱絲16和擋灰板25;與還原室相對應的爐門上設有投柴孔14，投柴孔的中心與爐箅兩側布風板的中央對齊，與投柴孔相對應的爐門外設有投柴門13;爐體下部設有進氣風機31，進氣風機的出風管道通過一次風管18與還原室內的下部空間相聯通，進氣風機的出風管道通過二次風管19與還原室內布風板一側的二次風進風口相聯通;燒成室和還原室分別設有燒成室進料口 29和還原室進料口 28。
[0012]以下結合附圖，詳細介紹本發明燒瓷電窯的工作原理和工作過程:
[0013]如圖1所示，燒瓷電窯爐體2內壁的隔熱層采取自然拼接的方式拼接而成，由鋼板封閉支撐形成爐體2，并在前側開門形成爐門4。嵌入爐體鋼結構內隔熱層的四周及爐底是由4個耐火等級的氧化鋁陶瓷纖維隔熱襯板層疊而成，爐頂為最高等級氧化鋁陶瓷纖維隔熱襯板排列式結構布局，以增加爐頂強度。兩層窯室間帶孔隔板9由3個不同等級氧化鋁陶瓷纖維隔熱襯板組成，帶孔隔板9上均布有圓孔，從而聯通還原室與燒成室，為還原室內煙氣進入燒成室提供條件。帶孔隔板9采用可拆卸方式安裝于兩層窯室之間，可根據不同燒成工藝選擇采用不同開孔方式和補熱方式的隔板進行替換，亦可采用耐火堵芯來控制隔板的開孔數量。待燒瓷體12置于棚板11上，帶孔隔板3上固定裝有補熱電熱絲10，補熱電熱絲10置于帶孔隔板9與棚板11之間，負責對由還原室進入燒成室的煙氣進行加熱，以減小低溫煙氣對燒成室底部溫場均勻性的沖擊。還原室主要通過低溫燃燒木炭等產生狀態可控的還原煙氣，煙氣通過帶孔隔板9進入燒成室，從而為燒成過程提供所需還原氣氛。燒成室內的氣氛狀態可通過還原室內的木炭量與一 / 二次進風比例進行調節，進而在不同燒成階段為燒成室提供不同的氣氛。
[0014]本發明燒瓷電窯的還原室和燒成室，還分別設有進料口28和29，如圖3中所示，通過在木炭燃燒過程中，將不同物質如草木灰、松脂、水等噴入木炭燃燒所產生的煙氣中，從而改變燒成室內煙氣的氣氛。還原室設有進氣口，如圖3中所示，通過進氣風機31、稀釋風進風控制閥門24、排氣風機32，控制爐體內的氣體壓力。連同燒成室側面與頂部開設的排氣通道共同控制窯內壓力，從而完成爐內壓力控制。
[0015]本發明的燒瓷電窯中，燒成室內側爐壁表面裝有爐壁加熱棒5，爐壁加熱棒5呈U形，均布于爐壁，爐門4上設有爐門加熱棒6 ο爐頂對應左、右、后側壁的位置分別開有的爐壁加熱棒的分布孔，用來布置側壁面處的爐壁加熱棒。爐壁加熱棒采用硅鉬棒作為加熱原件，可保證燒成室內燒成溫度達到1500 °C以上。爐壁加熱棒均布于燒成室的左、右和后側壁。爐門處的爐壁加熱棒6則固定并均勻分布在爐門4處。
[0016]燒成室左右兩側窯壁上距離窯頂高度為燒成室高度三分之一位置處分別開有爐壁煙氣通道7，爐頂中部同樣設有爐頂煙氣通道8 ο爐壁煙氣通道7通過爐壁排氣管路30由爐壁排氣控制閥門36控制，爐頂排氣通道8通過爐頂排氣管路22由爐頂排氣控制閥門23控制。排氣管路所排出煙氣匯聚到爐后通過稀釋風進風控制閥門24所引進的空氣稀釋后由可變頻排氣風機32排入大氣環境，如圖3所示。
[0017]本發明燒瓷電窯中的還原室，為木炭燃燒室，設有投柴孔方便的投柴門13，通過開在爐門4上的是投柴孔14，可以將固定尺寸的木炭投入還原室內的爐箅15。爐箅15為一帶孔隔熱板，爐箅15下裝有爐箅加熱絲16，爐箅加熱絲16用來加熱點燃柴料。進氣風機31為可變頻風機，進氣風機31通過風一次風管18和二次風管19為還原室柴料燃燒提供空氣。一次風進風口位于爐底，出口處設有擋灰板25，以防止爐箅落灰進入一次風口內，二次風口對稱分布于還原室爐底兩側。一次風通過爐箅15與木炭接觸，二次風通過還原室左右兩側的布風板17與木炭接觸，布風板17的側面設有二次風進風口 37，布風板17上均勻開有布風孔，以促進二次風與木炭的接觸。如圖4所示，一次風和二次風比例可通過一次風進氣閥門34和二次風進氣閥門35控制進行調節，用來控制還原室內木炭以及其他還原物質的燃燒情況，從而達到控制煙氣氣氛的目的。
[0018]燒成室下部和還原室頂部分別開設有還原室進料口 28和燒成室進料口 29。還原室進料口 28和燒成室進料口 29在未開啟的情況下保持密閉狀態，以實現爐體內腔的壓力控制。在開啟狀態，可根據燒成工藝所需由載氣攜帶作用向爐內噴入不同物質，如草木灰、松月旨、水、金屬粉末等，進而與進風控制相結合來改變還原室內所生成還原氣氛的狀態，從而滿足不同燒成工藝的需求。
[0019]燒成室和還原室分別裝有燒成室熱電偶20和還原室熱電偶21，對窯室內溫度進行監測，同時在煙氣出口處還設有一氧化碳濃度監測裝置33用來對煙氣內一氧化碳濃度進行監測。溫度和一氧化碳濃度監測數據會傳遞至電控系統進行顯示并通過反饋控制電加熱功率以及進風和排風速度等，以便實現窯內燒成溫度和氣氛基于預設燒成工藝曲線的精確控制。同時操作人員可由爐門觀火孔26及爐壁觀火孔27觀察燒成室內情況。結合溫度和一氧化碳濃度監測結果及觀察結果，操作人員可通過電控系統對加熱器的功率、進/出風量進行調節，為操作人員參與燒成過程控制提供可能性。
【主權項】
1.一種可產生柴燒氣氛的燒瓷電窯，其特征在于包括支腿和爐體，爐體由支腿支撐，爐體的四周、爐頂和爐底的內壁上設有隔熱層;爐體一側開有爐門，爐門上設有爐門加熱棒和爐門觀火孔;爐體內腔通過帶孔隔板分隔成上層的燒成室和下層的還原室，帶孔隔板上由下而上架設有補熱電熱絲和棚板，待燒瓷體置于棚板上;燒成室的爐體內壁上開有爐壁煙氣通道和爐壁觀火孔，爐壁煙氣通道和爐頂煙氣通道在爐體外匯集后通過排氣風機排出，燒成室內腔的四周設有爐壁加熱絲;還原室中設有爐箅，爐箅的兩側設有布風板，布風板的側面設有二次風進風口，爐箅的下部設有爐箅加熱絲和擋灰板;與還原室相對應的爐門上設有投柴孔，投柴孔的中心與爐箅兩側布風板的中央對齊，與投柴孔相對應的爐門外設有投柴門；爐體下部設有進氣風機，進氣風機的出風管道通過一次風管與還原室內的下部空間相聯通，進氣風機的出風管道通過二次風管與還原室內布風板一側的二次風進風口相聯通;燒成室和還原室分別設有燒成室進料口和還原室進料口。
【文檔編號】F27D19/00GK105910437SQ201610389776
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】張松, 張輝, 楊銳
【申請人】清華大學