倒焰燃气窑的操作调控技巧，陶瓷干燥与烧成技术

倒焰燃气窑周转一次要经过装、烧、冷、出四个操作阶段，其中装窑和烧窑是关键。

（一）装窑

装窑是一道很重要的工序，它直接影响到窑内气体的流动，特别是气流分布的合理性，从而影响窑内温度均匀程度。若装窑不合理，不仅延长烧成时间，增加燃耗，还影响产品质量。为使装窑合理，应注意以下几点：

1.合理分布吸火孔，窑内烟气最后须经吸火孔排出窑外，因此，合理布置吸火孔，可以引导烟气在窑内的流动方向。吸火孔的布置要以窑内温度分布均匀为目标，需要热量多的地方，吸火孔应布置得大一些，烟气往这里流得就多，温度易升高；反之，则小一些。倒焰燃气窑窑门处的温度一般偏低，因此，大多数窑炉的吸火孔在窑门处布置得较大。

2.制品间合理预留气流通道，一般地，窑内温度易高处，宜码小件坯体，且码得密一些，以减小气流通道，可有效降低温度；窑内温度易低处，宜装稀一点，可码大件制品，以增大气流通道，升高温度。多数窑的上部温度高，下部温度低，所以，这种情况装窑时宜上密下稀。

3.在保证装窑质量的前提下，最大限度地利用窑内的有效空间，增加装窑密度。

4.不同的制品码在不同的窑位上，如大件、异形或厚壁制品宜装在窑的中部，避免点火时靠近火焰的一侧升温过快而出现温差，引起变形或开裂，同时，避免冷却时温度变化过于剧烈而炸裂。

5.为防止制品流釉或温度过高粘附棚板，装窑前，棚板应刷防粘涂层或撒煅烧氧化铝粉（可用丝网状物装填粉末，抖动撒匀）。

（二）烧窑

倒焰燃气窑烧成时的操作调控包括温度制度、气氛制度、压力制度的调控，这三者的调控是统一的，是不可分的。其烧成操作的一般步骤如下：

1.烧窑前的全面检查

主要检查以下项目：气阀和管道是否漏气，各气阀是否关闭；烧嘴风门是否关闭，烧嘴能否正常燃烧且各烧嘴的燃烧强度是否基本一致；装窑是否合理；热电偶能否正常工作，测温三角锥是否正确安放等。

2.点火、火焰调节及回火的处理

（1）点火顺序

①对于气相瓶可直接打开钢瓶阀门，启动钢瓶淋水加热装置，打开管道总阀门并观察总压力表的读数是否正常；对于液相瓶，提前15分钟左右启动气化器，使水温保持在50℃左右，再打开钢瓶阀门、输气管道总阀门并观察总压力表读数是否正常；如果烧管道煤气可直接打开总阀并观察总压力表读数。

②燃气经减压后观察压力表读数是否正常。

③点火时，主要使用电子点火枪，也可使用点火烧嘴。先打开窑旁燃气调节阀，使压力表读数为0.06MPa～0.1MPa，用点火器点燃第一支烧嘴，然后，调节压力表读数为0.01MPa左右再逐个点燃其他烧嘴。如果坯体水分较多，则须间隔点燃烧嘴，待窑内升至一定温度后再将剩余烧嘴点燃。

④根据坯体烧成的需要调节压力表至合适读数，并调节风门的开度来控制火焰气氛，一般情况均调节为中性焰，以实现完全燃烧并获得最高燃烧温度。

（2）火焰的调节

倒焰燃气窑主要采用吸入式烧嘴，点火前一般要关闭烧嘴风门，通过窑内二次空气点火，点火后的火焰煤气多、空气少，空气系数α＜1，为还原焰，火焰长且呈红色，严重的火焰飘黑烟；此时若调节烧嘴风门开度，增加助燃空气量，火焰的颜色逐渐变为淡蓝色或蓝中略带红丝，火焰变短，为中性焰，α≈1；若在此基础上继续开大风门，增加助燃空气量，火焰逐渐变为橘红色且火焰根部为淡蓝色的氧化焰，α＞1。中性焰燃料燃烧完全且烟气量少，烧成温度最高，所以，若无特殊气氛要求，烧成时应尽可能控制为中性焰。

（3）回火的处理

点燃烧嘴后，初期由于燃气压力小，气体喷出速度小，若风门开度较大，受周围流动空气的扰动，有时会导致混合燃气喷出速度小于火焰传播速度，火焰返入烧嘴燃烧，发生回火现象，此时可听到烧嘴发出阵阵“扑哧”声。发生回火时，不但会烧坏烧嘴，而且还可能造成严重的事故，应立即关闭该烧嘴的气阀，再略关小风门，重新点火。回火现象有时也会发生在高温阶段，此时窑内已烧红。处理方法是：立即关闭该回火烧嘴气阀，略关小风门，再打开气阀，即可自动点火。

3.烧窑时的调控手段

倒焰燃气窑烧成时的调控手段主要有：

（1）窑旁燃气调节阀，通过该阀调节输入窑内燃气总进气量的大小；

（2）单个烧嘴气阀，该阀用于调节单个烧嘴燃气进气量的大小，一般情况下全开；

（3）烧嘴风门，通过改变风门的开度，调节助燃空气量的大小；

（4）排烟闸板，通过闸板的开合，调节烟囱抽力大小，从而控制窑内压力分布和气体流动速度；

（5）垂直排烟道抽力调节孔，通过孔内塞砖的多少（或门的开度）来调节烟囱抽力的大小，为排烟阐板调节的补充。

4.温度的调控

温度制度的调控，原则上应按烧成温度曲线的规定，保证一定的升温或降温速率。每次烧成操作时除要执行温度制度外，还必须考虑具体的陶瓷坯体入窑水分、形状、大小、厚薄以及装窑的情况等，适时做出必要的调整。

（1）调控目标

原则上按烧成温度曲线执行，在升温过程中时刻注意观察温度显示和升温速率，对于入窑水分多、形状不规则、尺寸大、壁厚的制品初期升温不可过快，否则易产生变形和炸裂。反之，当入窑水分低于0.5%时，初期升温速率可适当加快。500℃～600℃是石英晶型转化温度，应保持窑内温度的均匀，否则宜减小升温速率。1050℃前坯体中的有机物燃烧，FeS2氧化分解，碳酸盐分解等，应保持窑内均匀升温并保证烧成时间，当升温过快时，末期应适当保温，以使上述反应充分进行，否则制品会产生“起泡”等缺陷。最高烧成温度关系到制品是否生烧或过烧，不宜过高或过低。考虑到传热须有温度差作为推动力，火焰温度应高于制品烧成温度50℃～100℃，为保证窑内制品都达到烧成工艺要求，一般应有一定的高火保温时间，保温时间的长短根据升温速率、制品的形状、大小、厚薄等确定，过长易使制品过烧，过短易生烧。

（2）操作方法(www.chuimin.cn)

一是通过调节煤气量和助燃空气量来控制升温速率，即通过调节窑旁燃气调节阀和烧嘴风门来达到调控目的。若需较快升温，可增大煤气量和助燃空气量，反之，则减少煤气量和助燃空气量，但都须考虑煤气量和助燃空气量的合理配比即空气系数的合理，否则不仅无法控制升温速率，还可能造成窑内温度和气氛的混乱。二是通过调节烟囱抽力来控制升温速率，即通过调节排烟闸板的开度或垂直排烟道抽力调节孔的开与关来控制抽力大小。排烟闸板开度越大，抽力越大；垂直排烟道抽力调节孔塞砖（或关小门的开度），抽力增大。抽力越大，垂直排烟道底部负压越大，窑内上、下压差越大，热气体流速加快，对流换热越强烈，越易升温。但流速加快，热气体在窑内停留时间缩短，会造成热量的浪费，所以这种方法只能作为一种调节补充，不宜经常采用。三是保温方法，升温到某一温度要保温，可通过适当减少煤气量和助燃空气量来达到保温目的，也可通过适当减小烟囱抽力来实现。若降温时要保温，一般做相反操作。

5.气氛调控

（1）调控目标

对于烧氧化气氛的制品，只要控制空气系数α大于1，为了节约燃料，提高燃烧温度，除在氧化阶段为保证化学反应充分进行须控制为强氧化气氛外，其余阶段空气系数α应略大于1，并尽可能接近于1。

对于烧还原气氛的制品，约1050℃前为氧化气氛。在低温排水阶段，尽量烧中性气氛或弱氧化气氛。若烧还原气氛，由于残余水分的排除，气孔率的增加，烟气中的CO分解时析出的碳素会吸附在气孔表面，造成低温吸碳现象，影响后期烧成和制品质量。在氧化阶段保持足够的氧化气氛，加强通风。1050℃左右转为强还原气氛，在1200℃左右再由强还原转为中性气氛（或弱还原气氛）直至最高温度。

（2）操作方法

气氛的调控是通过控制空气系数α，即燃料与助燃空气量的配比来实现的。

烧氧化气氛时，在燃料量一定的情况下，通过调节烧嘴风门的开度来控制助燃空气量，并使空气系数α大于1，判断窑内是否为氧化气氛，一般有三种方法：一是观察从烧嘴喷出的火焰的颜色，当火焰为橘红色且根部淡蓝色时为氧化焰；二是观察窑内的清楚程度，当烧氧化气氛时，窑内的烟气组成非常接近空气，可以清晰地看到窑内制品；三是采集烟气进行检测，若烟气中有多余的氧气，基本无可燃气体时为氧化气氛，一般认为烟气中O2的浓度为8%～10%时为强氧化气氛，O2的浓度为4%～5%时为弱氧化气氛。在实际烧成时，第三种方法较少采用。

烧还原气氛时，1050℃左右由强氧化气氛转为强还原气氛，其控制方法有三种：一是大幅增加燃料量，助燃空气量不变；二是较大幅度增加燃料量的同时，适当减少助燃空气量；三是燃料量不变，减少助燃空气量。第三种方法虽然能转换为强还原气氛，但会影响温度的调节，实际烧成时并不采用。具体采用哪种方法，要根据制品烧成的温度制度、气氛制度及压力制度的需要来综合考虑。判断窑内是否为强还原气氛也有三种方法：一是察看从垂直排烟道和吸风罩的连接处，或从窑门观察孔喷出的烟气颜色，强还原时，烟气的颜色为紫红色或蓝紫色，特别强的还原气氛为紫绿色（甚至出现窑外飘火现象）；二是观察窑内时，混浊不清，看不清窑内的制品；三是进行烟气检测，当烟气中基本无氧气，而含有可燃气体，可燃气体主要以烟气中CO的浓度来衡量，一般认为CO的浓度3%～6%时为强还原气氛。实际烧成时，第三种方法较少采用。

当窑内温度达到1200℃左右，气氛由强还原转为中性气氛（或弱还原气氛），由于中性气氛难以控制，一般控制为弱还原气氛（烟气中的CO浓度≤2.5%）。其控制方法：一是适当减少燃料量，空气量不变；二是略减少燃料量的同时，适当增加空气量；三是燃料量不变，增加空气量。具体采用哪种方法，要结合强氧化和强还原阶段时的操作进行合理的选择，并确保能执行温度制度、气氛制度和压力制度。弱还原时，喷出烟气的颜色较强还原时为淡，观察窑内制品时隐约可看清。烟气检测可测得可燃性气体。

6.压力调控

（1）调控目标

压力制度是实现温度和气氛制度的基本保证。倒焰燃气窑内的压力分布一般为窑内窑顶为正压，窑底为零压。在烧成初期，主要为排除坯体中残余水分阶段，为使制品中的水分能及时气化排出，排烟闸板一般全开，抽力调节孔全关，允许窑底呈一定负压。此阶段过后，应及时调整，尽可能使窑底接近零压。进入强还原阶段时，为保证窑内还原气氛浓度，并保证还原反应充分进行，通常排烟闸板关得很小，允许窑底呈一定正压。此阶段过后，应及时调整，保持窑底为零压或微正压，以防止吸入窑外冷空气，改变窑内气氛，增大窑内上下温差，影响制品质量。

（2）操作方法

窑内压力主要通过改变排烟闸板开度和设于垂直排烟道上的抽力调节孔抽塞砖的多少（或孔门的开度）来控制。烟囱抽力增大，垂直排烟道底部负压增大，零压位上移，反之则零压位下移。窑内压强的判别：一是采用压力计检测；二是采用以下简便方法，打开观察孔，将打火机点燃，并将打火机火苗移至观察孔，若火苗向观察孔吸入，则该处为负压，若火苗外吹，则为正压，火苗直立并略抖动，则接近零压。例如：升温时需增加燃料量和助燃空气量，燃烧产生的烟气上行至窑顶转变为静压头，使窑顶正压增大，窑底若为零压，则零压位会下移，窑底转变为正压。为使零压位复位，此时可适当打开排烟闸板，或抽力调节孔适当塞砖（或适当关小孔门的开度），增大烟囱抽力，垂直排烟道底部负压增大，零压位上移，窑底重为零压。因此，每调节一次燃料量和助燃空气量，就应观察一次窑底压强情况，并及时调整，以获得所需窑内压强分布。

7.停窑熄火

达到最高烧成温度，并根据窑内制品具体烧成情况进行适当保温，就可停窑，熄火顺序如下：

（1）关闭液化石油气钢瓶阀门或管道煤气总进气阀；

（2）关闭集气管总阀门；

（3）关闭液化气钢瓶加热装置或关闭气化器；

（4）待烧嘴火焰熄灭后，关闭窑旁燃气调节阀；

（5）排烟闸板全开，垂直排烟道抽力调节孔全关。

（三）冷窑

熄火后，即进入冷却阶段，冷却是把坯体从高温时的可塑状态降至常温呈岩石般状态的凝结过程。主要发生液相中的再结晶、液相的过冷凝固和冷却过程中的晶型转变等。一般陶瓷制品的冷却过程包括：急冷、缓冷、快冷三个阶段。

1.急冷

急冷是指制品从最高烧成温度急速冷却至800℃左右。一般瓷器中玻璃相的转变温度为830℃～800℃，高于此温度制品中由于有液相存在而呈塑性状态，急速冷却制品开裂的危险也较少。高温快速冷却不仅可以缩短烧成周期，还可以增加釉的透明度与光泽度，也能防止冷却过程中大量冷空气进入窑内而引起已还原的铁质重新氧化，对提高釉面白度有利。对于不同的陶瓷制品应采取不同的急冷方法，普通陶瓷制品的急冷是停窑后直接打开部分窑门，如：薄胎、小件、器型规整的制品，窑门可全开；而壁厚、大件、异型制品则只能根据经验打开部分窑门，以防制品开裂。

2.缓冷

从800℃降至400℃～500℃为缓冷阶段，此温度范围内，制品的塑性消失，转为弹性状态，再加上晶型转换，都会使制品内产生应力。应适当放慢冷却速度，以防出现制品惊裂。

急冷后期，应密切注意观察温度显示器的温度数值。由于热电偶设置于窑内窑顶处，所以冷却时无法反映窑内下部制品的真实温度。一般情况下，待显示温度快速降至1000℃左右时（此温度可根据具体制品进行调整），就应关闭窑门进行自然缓冷。

3.快冷

当窑内温度经自然缓冷降至400℃～500℃时，由于制品和冷却介质的温差较小，制品强度可抵抗此温差引起的应力，所以快速冷却，制品也不易开裂。因此，缓冷结束后采用窑车的可将窑车拉出窑外使制品快速冷却，并可根据制品冷却情况确定是否采用轴流风扇吹风。

（四）出窑

出窑时要注意产品分类码放，清理窑具上的粘连物，打磨窑具，并分别码放整齐，以备下次使用。