中国人是聪明的

中国人是聪明的 前言 中国人是聪明的，大禹治水时果断地放弃传统的“围”、“堵”的方式采用“分洪”、“引流”治水策略，在中国历史上传为佳话。同样，随着陶瓷烧成工艺的不断发展，中国陶瓷烧成中的挡火、分焰技术也在不断地发展。可以说，中国陶瓷烧成技术中的挡火、分焰技术的发展也是陶瓷烧成技术发展史的一个重要组成部分。 2 挡火、分焰技术发展的原动力 2.1 减小能耗是挡火、分焰技术发展的第一原动力 景德镇对传统柴烧窑的能耗之高用一句话概述—“一里窑，十里焦”。这句话十分形象地刻画出陶瓷窑炉的耗能状况。从竖窑(直焰式)发展到马蹄窑、柴窑，最后发展到倒焰窑，则是人们最早通过窑体结构进行挡火、分焰以降低能耗的不断探索的结果。因为人们首先发现延长存烟时间才是挡火、分焰技术的控制目标，同时也是减小能耗的关键。所以现在很多窑炉采用的挡火板(墙)也是减小排烟损失的方法之一;也正是出于降低能耗的考虑，人们又在很多情况下放弃了隔焰燃烧技术。今后的所有窑型(包括传统的梭式窑、隧道窑、辊道窑或一些新的窑型)，其挡火、分焰技术都应考虑尽可能地降低能耗。 2.2 提高窑内温度均匀性是挡火、分焰技术发展的要求 现在，人们在利用辊道窑烧制陶瓷产品时会利用挡火墙，挡火板来控制窑内温度的均匀性，而古代人们将露天烧陶改变成穴窑烧陶，也正是想通过适当的挡火来达到陶瓷烧成的温度均匀，但长期以 来人们是怎样来运用这一原理的呢, (1)利用挡火墙来达到引导热烟气流动，使其流向温度更低的地方。这在传统的馒头窑里面体现得最为充分:燃料在燃烧室燃烧，而排烟口的设计高度又与燃烧室高度一样，为了使热烟气在窑内的低温位置流动得更为充分，特在燃烧室与排烟口之间设置一堵半个窑位左右高度的挡火墙，这一原理直到现代辊道窑还被广为应用。 (2)利用挡火墙(板)来使热烟气更长时间地停留于某一特定窑位，达到加强该窑位温度均匀性的目的。人们在利用间歇式窑炉甚至穴窑烧制陶瓷时就发现:关小排烟闸，能使保温操作做得更好。如果把排烟闸板不断向前延伸，也可以理解为现在的挡火板(墙)的保温作用。 (3)但是人们随后发现:并不是挡火墙(板)挡得越好窑内某一挡火墙(板)范围的压力梯度就越小，温度就越均匀。因为这些窑位内的窑炉供热方式都不是连续式供热的;比如辊道窑，每组控制单元内就有若干个烧嘴来完成供热任务，而不是无数个对称性供热单位来进行供热。因此存在着一个温度场内的温度梯度问题。实践，适当的热介质受迫运动有利于削弱这种局部温度偏高的状况。无论这种热介质的受迫运动的途径是来自于对流还是辐射，都要求挡火墙(板)的高度不能无限制地增大，这就是专业上称之为“有收有放”的调温方式:“收”是要将热烟气留得住，留得时间长;“放”是如要想将局部温差大的窑位的温度均匀性增大，就必须通过适当减小热烟气的运动阻力，或拓宽热介质辐射、传导的通道。这就是挡火墙(板)的另外一 个作用，由于它与传统认知的“挡必然会使得温度更均匀”的直觉似乎产生矛盾，因此很多人都不一定会发觉或认可它。其实这两者之间需把握的关键应该是“在什么情况下应用”，而不必拘泥于其控制方式与结果的差别。 2.3 分焰技术的应用 并不是说压力梯度越大，温度越不均匀;也不是说压力梯度越小，温度越不均匀。 经，温度均匀与否与压力梯度没有必然的因果关系，而热介质的分布均匀程度却是温度均匀与否的关键。这样又引出了一个新的概念:分焰器。传统窑炉如馒头窑的多室燃烧、倒焰窑的多孔排烟、甚至隧道窑的分散排烟，都应该属于分焰技术范畴里面的东西，只不过现在有人将分焰技术应用于某一特定的燃烧单位—烧嘴，这比传统的窑炉分焰更具体、更灵活。因为即使有人会想到利用挡火墙(板)的水平高度来调节温差，但由于它控制范围过大，而且可变因素过多，往往会使控制效果不佳。这时如果从窑炉供热的上游烧嘴开始入手，通过适当的分焰技术，会使得由于烧嘴结构造成的轴向、纵向温差大大降低。如果分焰处理得当，当前的自控原理中的取平均值及加权等甚至会失去存在意义。在这种意义上说，如果将来的烧嘴或窑炉技术有飞跃的话，很有可能就从分焰技术的进步开始。 3 挡火、分焰技术发展的趋向 3.1 窑炉挡火技术的应用 挡火墙的出现比挡火板要早得多，因为早期的挡火墙是直接作用 于燃烧室，是高温作业的。考虑到间歇式窑炉与连续式窑炉结构的不同，挡火墙应该具备以下性质。 (1)由于间歇式窑炉的挡火墙更侧重于对流体的控制，这类挡火墙应该是坚硬的、辐射能力弱的，这样有利于控制热烟气流动，抑制挡火墙本身对窑内温度场进行破坏性辐射。 (2)连续性窑炉的挡火墙、挡火板当前主要存在一个问题:理论上应该水平方向高度相等，但实际上却是极不对称的;预温带的挡火墙(板)可以降低窑头温度，但却又很容易产生另一个难题—增强窑头的流速。因此能否解决这样的问题也会成为挡火墙(板)应用成功与否的关键。 (3)挡火墙(板)在连续式窑炉中本来有这种作用:使流体流得均匀(水平方向)，流速适宜(窑炉前后方向)且平缓。但是由于现在的窑炉高温带正压，预温带是负压，使得现在的挡火墙(板)在高温带是水平方向失控，在低温带前后方向流速失控。以上原因迫使人们不断探索这种温差控制的新方法在生产界逐渐出现了窑炉燃烧分焰技术。 3. 2 窑炉分焰技术的应用 在使用各种隔焰窑，如隔焰隧道窑、隔焰辊道窑、隔焰推板窑，当窑炉内温度不足时，人们便在隔焰板间留缝，在不同窑位的预留缝宽度不一，这便是新一代分焰器的雏形。 笔者曾发现有这么一种挡火墙，它设置于离烧嘴30,40cm的窑底位置，可以是两块竖起来的标砖，也可以是贯穿窑底纵向的两排略低 于烧嘴高度的挡火墙。由于其高度可调，距离可以变化，所以对调试窑内水平温差很有效果。这也是现代分焰技术的另一雏形。它的不足是只能应用于窑底，而且操作难度较大。 在调试燃油烧嘴时，我们常常发现这种现象:边温(窑)炉两侧温度不足时要减少助燃风量;心火(窑炉中纵线温度)不足时可以加大雾化风。这种根据燃油烧嘴结构特点而引发出来的调节烧嘴的方式，正是烧嘴分焰技术产生的背境。今后烧嘴分焰技术的发展，还需从各种燃料的燃烧机理出发进行研制。 4 结束语 通过以上分析发现，无论是挡火墙(板)还是分焰器(暂时称之为分焰器)，都是既可以作用于烧嘴，又可以作用于某一特定窑位的。今后的挡火、分焰技术应该是一个整体范畴里面的技术问题。 窑炉技术发展到今天，火焰的控制确实越来越演变成为窑炉温度控制的关键及制约因素。