瓷磚寬體輥道窯開發(fā)歷史回顧

李振中

摘 要：本文系統(tǒng)地回憶了2009年至2011年間開發(fā)寬體輥道窯的歷程，從內(nèi)墻磚寬體輥道窯開始總結(jié)經(jīng)驗，作者最終率先在中國建陶行業(yè)研制出瓷質(zhì)磚寬體節(jié)能輥道窯，在建陶行業(yè)的發(fā)展之路上樹立了一個里程碑，在中國建陶史上譜寫了新的篇章。

關(guān)鍵詞：內(nèi)墻磚;瓷質(zhì)磚;寬體節(jié)能輥道窯;斷面溫差

1 前 言

目前，內(nèi)寬3.1m以上的寬體輥道窯已經(jīng)是墻地磚行業(yè)的標配，殊不知，10年以前，是佛山陶瓷人堅持不懈的開發(fā)和探索，前赴后繼，走過艱難曲折的道路，有的公司甚至為此交了大量的學費，才達到了今天的局面。從1995年的輥道窯內(nèi)寬2.5米，到2011年的內(nèi)寬3.1m，整整經(jīng)歷了16年的時間，說明它并不是一件容易的事。本文旨在回憶筆者在廣東科達潔能有限公司任職時，在2010～2012年間主持研發(fā)寬體節(jié)能輥道窯的歷程。

2單線產(chǎn)能逐年增長，輥道窯內(nèi)寬成瓶頸

寬體輥道窯，顧名思義，是輥道窯內(nèi)寬的尺寸較大。從1989年國內(nèi)第一條墻地磚國產(chǎn)化示范線建成開始到現(xiàn)在，30多年過去了，輥道窯的內(nèi)寬其實變化不大，最開始內(nèi)寬是1.5m;1995年前后到了2.5m;2010年前后到了3m多，稱為寬體窯;目前，內(nèi)墻磚輥道窯內(nèi)寬到了3.45m，稱為超級寬體窯。其實截止目前，燒成瓷質(zhì)磚的輥道窯的內(nèi)寬仍然在3.1m左右。

從寬度的發(fā)展到歷史看，其實從內(nèi)寬1.5m到2.5m，還有內(nèi)寬從3.1m到3.45m，都是比較容易實現(xiàn)，最難的是從2.5m到3.1m這道坎，經(jīng)歷了16年才實現(xiàn)。1995年，在佛山的小塘陶瓷產(chǎn)區(qū)，曾經(jīng)建了幾條內(nèi)寬3m的輥道窯，投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)斷面溫差太大，輥棒也不過關(guān)，改為內(nèi)寬2.5m才能正常生產(chǎn)。這之后的很長一段時間，陶瓷人好像打消了對輥道窯加寬的想法，只是在輥道窯的長度上做文章。

2009年，由于眾所周知的中國投資4萬億的刺激，國內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展起來，帶來了墻地磚的需求不斷增長，單條生產(chǎn)線的產(chǎn)能需求也不斷增長，在1989年單條生產(chǎn)線產(chǎn)能是日產(chǎn)1000平方米，2000年是日產(chǎn)5000平方米，2005年是日產(chǎn)1萬平方米，2007年是日產(chǎn)1.3萬平方米，2008年是日產(chǎn)1.5萬平方米，2009年是日產(chǎn)1.9萬平方米。隨著單條窯產(chǎn)能不斷增加，窯爐的長度也在不斷加長，到了2009年，輥道窯的長度已達到350m，此時加長的勢頭仍沒有停止，到后來，輥道窯長度做到500多米。這時人們開始思考，輥道窯的長度能無限加長嗎？能不能加寬呢？如果從內(nèi)寬2.5m加寬到3.1m，就可以由原來的橫向兩塊800mm×800mm規(guī)格的磚變?yōu)槿龎K，同等窯長的產(chǎn)量是原來的1.5倍，同時能耗還會大幅降低，這確實很誘人。

3 國人前赴后繼，外企折戟佛山

2008年10月，傳聞四川省夾江陶瓷產(chǎn)區(qū)有三條內(nèi)寬3.1m的寬體輥道窯在運行，結(jié)果是第一家的兩條寬體輥道窯的其中一條因?qū)嵲跓o法正常生產(chǎn)已經(jīng)改為內(nèi)寬2.5m，第二條調(diào)試了半年，勉強使用，其所燒出的800mm×800mm瓷質(zhì)磚尺差有6mm之多，第二家的寬體輥道窯在生產(chǎn)低檔耐磨磚，尺差也有8mm之多。

2009年，江西產(chǎn)區(qū)也有一條內(nèi)寬3.1m的寬體輥道窯在運行，燒成800mm×800mm的瓷質(zhì)磚周期達80多分鐘，快了就出色差，而當時內(nèi)寬2.5m的輥道窯燒成同樣產(chǎn)品周期只需40多分鐘。

上述寬體輥道窯的失敗，均是因為沒能解決輥道窯加寬后造成的斷面溫差。

2010年，意大利一家知名陶瓷設(shè)備供應商成功在國外開發(fā)了以天然氣為燃料的內(nèi)寬3.1m的寬體輥道窯。佛山幾家陶企高價引進了意大利寬體窯，內(nèi)寬3.1m，長度248m。消息傳開，激發(fā)了佛山建陶行業(yè)開發(fā)寬體輥道窯的熱情。但接下來的消息卻使人大跌眼鏡，進口的寬體輥道窯都不好用，甚至不能正常生產(chǎn)。究其原因主要是兩點，一是意大利的輥道窯不適應中國的大產(chǎn)量，在國外的輥道窯長度都在100m左右，最長的也不超150米m，供給中國的窯爐長度是248m，但在設(shè)計時窯爐內(nèi)空尺寸沒變，造成排煙風機抽不動，而此時國內(nèi)窯爐長度已經(jīng)做到了350m，并且很成功，所以必須經(jīng)過國內(nèi)窯爐公司改造后才能使用。二是意大利在國外的寬體窯的燃料都是天然氣，而當時中國的輥道窯燃料普遍都是發(fā)生爐煤氣，而煤氣的燒嘴和天然氣的燒嘴大不一樣，天然氣的熱值是每立方米8500大卡左右，發(fā)生爐煤氣的熱值是每立方米1500大卡;天然氣很干凈，發(fā)生爐煤氣含雜質(zhì)較多，有灰塵、水、焦油、氧化硫等，所以兩者燒嘴區(qū)別較大。中國輥道窯的發(fā)生爐煤氣燒嘴經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已經(jīng)很成熟了，而意大利的煤氣燒嘴剛剛設(shè)計出來，還沒有經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗。

以上進口的寬體輥道窯雖然經(jīng)過改造后可以燒出產(chǎn)品了，但還是存在著因為斷面溫差大，引起產(chǎn)品色差和尺差大的問題，還有能耗高的問題，其實這兩個問題是致命的問題 ，而其根源就出在燒嘴上。

在2010年的廣州國際陶瓷博覽會上，意大利的寬體輥道窯煤氣燒嘴第一次亮相，引起了佛山輥道窯行業(yè)的極大興趣，當時人們普遍認為，意大利的輥道窯是世界公認的先進，燒嘴也一定是先進的 。中國人的仿制本領(lǐng)極強，有公司對樣品進行測繪，市場上很快就出現(xiàn)了仿制品，國內(nèi)普通煤氣燒嘴單價為180元，而仿制意大利燒嘴單價高達430元，某窯爐公司馬上訂購一批仿制品燒嘴用來配套寬體輥道窯爐，后來經(jīng)過生產(chǎn)實踐，慘遭失敗。

4內(nèi)墻磚寬體窯初試牛刀，高產(chǎn)能低能耗創(chuàng)出佳績

恰在此時，本人正在潛心研究如何做好新承接的廣東協(xié)進的寬體內(nèi)墻磚輥道窯項目。在此之前，我司在江西高安的羅斯福和神州各新增的兩條內(nèi)墻磚生產(chǎn)線，輥道窯的內(nèi)寬均為2.9m，因做內(nèi)墻磚生產(chǎn)線較少，經(jīng)驗不足，所以效果不理想。主要原因是素燒干燥器熱源的余熱溫度不足，干燥器的溫度始終在炸坯的臨界點上，多次炸坯。為了改變局面，潛心研究技術(shù)手段，逐漸形成改進方案的雛形。并決定在廣東協(xié)進這條生產(chǎn)線進行以下兩項嘗試：

（1）將輥道窯內(nèi)寬加寬，原來國內(nèi)普遍釉燒窯內(nèi)寬不超2.9米，橫向走8片產(chǎn)品（產(chǎn)品寬300毫米），我計劃將釉燒輥道窯內(nèi)寬也加寬到3.1米，橫向走9片產(chǎn)品，這樣不但產(chǎn)能可提高12%，也可以檢驗一下我開發(fā)寬體窯思路是否正確，為開發(fā)瓷質(zhì)磚寬體窯打下基礎(chǔ)。

（2）嘗試去掉素燒干燥器的燒嘴（俗稱管槍），結(jié)束國內(nèi)內(nèi)墻磚行業(yè)因普遍干燥器加燒嘴而使能耗居高不下的局面。

得益于對寬體輥道窯的動向的關(guān)注，例如：對四川夾江、江西豐城的寬體輥道窯進行了詳細的調(diào)研，并多次與我的老師張慶勐（時任北京多博士窯爐公司總工）一起探討開發(fā)寬體輥道窯的思路，慢慢形成了開發(fā)寬體節(jié)能輥道窯的設(shè)計思路。

為了達成上述兩大目標，在技術(shù)上采取了如下措施：

（1）用長短焰燒嘴解決溫差問題。設(shè)計寬體窯，首先是要解決的是輥道窯的橫斷面溫差問題，因為這個問題不解決，就會造成燒出的產(chǎn)品發(fā)生尺差和色差的問題，尺差可以靠磨邊機解決，而色差后期是無法解決的，必須在輥道窯的設(shè)計結(jié)構(gòu)上解決好這個問題。前邊說的四川夾江產(chǎn)區(qū)和江西豐城產(chǎn)區(qū)失敗的寬體輥道窯，都是因為沒有解決好這個問題。我采取的手段是長短焰燒嘴的方法，長焰燒嘴負責窯爐通道內(nèi)的中部溫度，短焰燒嘴負責窯爐通道內(nèi)兩側(cè)的溫度。當時形成長短焰的方法是在燒嘴的旋片角度上做文章，另外燒嘴磚的出口直徑尺寸大小也不同。

圖2是寬體輥道窯利用長短焰燒嘴均衡斷面溫度的原理圖

（2）去掉素燒和釉燒干燥器上的管式燒嘴，達到節(jié)能的目的，并且從開始設(shè)計就去掉，杜絕調(diào)試人員走捷徑的念頭。干燥器加燒嘴的原因是窯爐余熱溫度不夠，坯子不能干燥到水份小于1%的目標，從而會造成窯前炸坯。余熱溫度不夠的原因是內(nèi)墻磚燒成溫度低，窯爐燒嘴少，排煙溫度只有150℃左右，冷卻帶溫度可以達到250℃以上，但是送到窯前的干燥器，200多米的距離，溫度也下降很多，不能滿足干燥器要求 。采取的措施是盡量用冷卻帶的余熱，為了避免熱量沿程散失，素釉燒窯共用一條余熱管道，以前習慣采用兩條直徑700mm余熱管，現(xiàn)在共用一條直徑1000mm的余熱管，這樣即節(jié)約了鋼材30%又使散熱面積減少了30%，后來實踐證明，這個措施是非常的正確。

（3）緩冷區(qū)的間接冷卻抽熱獨立出來，單獨用一臺風機抽出，這部分余熱既干凈溫度又高，可達250℃以上，用它來做助燃風。

后來的生產(chǎn)實踐證明，以上措施都很正確，取得了以下多個國內(nèi)第一：

1 ）國內(nèi)首家素坯干燥器去掉了管槍（管式燒嘴）。在不用管式燒嘴的前提下，干燥器溫度最高處溫度可達200℃以上，徹底解決了之前經(jīng)常性就炸坯的現(xiàn)象。同時它也大幅度降低了內(nèi)墻磚燒成的能耗。

2）國內(nèi)首家以間接冷卻余熱作為助燃風使用，它即干凈溫度又高，為節(jié)能降耗創(chuàng)造了條件。

3）國內(nèi)首家將釉燒窯做到3.1m內(nèi)寬，并且產(chǎn)品質(zhì)量很好。

4）國內(nèi)首家將長短焰燒嘴概念用在寬體輥道窯上，并且效果很好，為開發(fā)瓷質(zhì)磚寬體輥道窯打下了基礎(chǔ)。

因為長短焰的使用，斷面溫差小，產(chǎn)品檔次明顯提高了。因為素坯干燥器去掉了管式燒嘴，又有助燃風加熱的措施，能耗降低顯著，能耗達到每平方米3.2公斤煤（高溫素燒），當時佛山普遍能耗在每平方米3.5公斤煤左右，按每天產(chǎn)量25000平方米計，一天可為用戶節(jié)煤7.5噸。

也就在此時，佛山幾個知名陶瓷企業(yè)引進了意大利品牌寬體輥道窯，這個消息在佛山建陶行業(yè)反應之強烈，前所未有。各個窯爐公司各有高招，有的跟隨意大利公司亦步亦趨，使用上了仿制的燒嘴;有的心無主見，東跑西顛去看別人怎么做的;有的悶頭自己研究;還有一部分謹慎者在觀望，等別人成功了再動手。而此時，我司的寬體輥道窯開發(fā)已初露曙光了。

5再戰(zhàn)瓷質(zhì)磚寬體窯，幾經(jīng)周折大功告成

2011年，我司承接的四川夾江的一條內(nèi)寬是3m輥道窯，原生產(chǎn)產(chǎn)品是仿古磚，后因仿古磚市場不好，廠家要求改為滲花磚，而滲花磚是燒制難度最高的一款瓷質(zhì)磚，不但燒成溫度高于仿古磚，達到1230℃以上（仿古磚燒成溫度1180℃），對窯爐斷面溫差的反應也是瓷質(zhì)磚中最敏感的品種，窯爐橫斷面溫差只有控制在小于3℃，才能消除產(chǎn)品色差。如果在寬體輥道窯上能燒出合格的滲花磚，那么瓷質(zhì)磚寬體輥道窯也就成功了。那時微粉磚是當時墻地磚市場上最暢銷的產(chǎn)品，而微粉磚比滲花磚要好燒得多。當時制約寬體窯開發(fā)的其實就是兩大難點，一是溫差問題，二是輥棒問題。因為由仿古磚改為滲花磚，是屬于合同之外的事宜，與廠家溝通后，輥棒的問題由廠家解決，斷面溫差問題由我司解決。根據(jù)之前的實際運行情況，現(xiàn)場調(diào)整燒嘴磚出口直徑。廠家購進一批壁厚加厚的陶瓷輥棒安裝在高溫區(qū)。滲花磚投產(chǎn)后，根據(jù)長短焰燒嘴的設(shè)計原理，嘗試改變其助燃風和煤氣的壓力，來消除橫向4片規(guī)格600mm×600mm磚的色差，經(jīng)過三次嘗試，生產(chǎn)出了合格的滲花磚。高難度的滲花磚在寬體窯上燒制成功了，宣告了瓷質(zhì)磚寬體窯的研制取得成功。

至此，國內(nèi)第一家瓷質(zhì)磚寬體輥道窯投產(chǎn)成功，并且使用的是國內(nèi)普通的煤氣燒嘴，只是改變旋片的角度，沒增加額外成本，配合適合寬體輥道窯的輥棒，寬體輥道窯研制成功。瓷質(zhì)磚寬體輥道窯的試制成功，為科達公司在窯爐市場贏得了先機。

2011年，科達潔能的寬體節(jié)能輥道窯通過了新產(chǎn)品鑒定，產(chǎn)品達到國際先進水平。

此時，意大利某知名公司在佛山投入的多條寬體輥道窯以失敗告終。主要原因兩個，一是煤氣燒嘴不成功，二是不適應中國的大產(chǎn)量。

2012年，我司承接的江西高安新高峰公司的寬體輥道窯投產(chǎn)，內(nèi)寬3.1m，長度185m，與旁邊與其相鄰的內(nèi)寬2.5m，長度350m的輥道窯同等產(chǎn)品同等產(chǎn)量，即日產(chǎn)18500平方米800mm×800mm規(guī)格的微粉磚。當時進行了實測能耗對比，內(nèi)寬3.1m輥道窯耗煤每平米產(chǎn)品3.2公斤煤，內(nèi)寬2.5m輥道窯能耗每平米3.6公斤煤。寬體輥道窯相比普通輥道窯能耗降低11%。

2013年，我司在山東臨沂盛世建材公司承建的日產(chǎn)3萬平方米的內(nèi)墻磚寬體輥道窯投產(chǎn)，實測能耗是每平方米2.88公斤煤，臨沂是國內(nèi)最大的內(nèi)墻磚產(chǎn)區(qū)，當時臨沂產(chǎn)區(qū)普遍內(nèi)墻磚（低溫素燒）能耗是每平米3.2公斤煤，按日產(chǎn)30000平方米產(chǎn)品計，每天可為用戶節(jié)約近10頓煤碳，這個效果在全國產(chǎn)生了轟動效應，寬體輥道引領(lǐng)科達窯爐走上了一個新的高度。

6 摘桂冠得獎一等，建陶史譜寫新篇

下圖是中國建材行業(yè)標委會組織專家對我代表科達起草的輥道窯行業(yè)標準進行最后審定。

2013年5月，科達潔能的寬體節(jié)能輥道窯獲得了廣東省機械工程學會一等獎。

2014年12月，科達潔能的寬體節(jié)能輥道窯被認定為廣東省高新技術(shù)產(chǎn)品。

7結(jié)語

通過30多年的技術(shù)工作，使我體會到做技術(shù)工作是一個孤獨的工作，一旦投入精力進入研發(fā)，就要心無旁騖，還要花費大量的時間去市場調(diào)研成功與失敗的案例。任何成功的事，都不是一蹴而就，都要經(jīng)過不斷的探索，深入的研究和漫長的積累過程，一旦機會來了，自然就會水到渠成，厚積薄發(fā)，取得成功。

在人們職業(yè)生涯的幾十年，無非由成功和失敗組成，誰也避免不了失敗，我們唯一能做的就是擴大成功，試想我們這幾十年只做一件事，如果失敗了，那么失敗率就是100%;如果做兩件事，失敗和成功各一件，那么失敗率就是50%;如果做10件事，失敗了3件，那么失敗率就只有30%了。所以如果摔倒了，一定要趕緊爬起來，總結(jié)經(jīng)驗，去做更多成功的事。這樣，當你退休時就不至于因為工作時沒努力而遺憾終生 。