萬 鵬，賴日東，徐廣華

(廣東中鵬熱能科技有限公司，廣東 佛山 528233)

0 引 言

隨著定制家居及高端廚具的發(fā)展，陶瓷產(chǎn)品跨界應用，巖板的屬性賦予應用空間及銷售渠道被重新定義?；A加工配套落地服務鏈不斷完善，因而逐漸風靡起來。不完全統(tǒng)計，全國2020 年上半年新建/技改大/巖板超過60 條，下半年還有多家陶企將再增或規(guī)劃巖板生產(chǎn)線。由于其特殊的屬性和概念，行業(yè)內(nèi)對陶瓷巖板還未完全形成統(tǒng)一的定義標準。但可以肯定的是，尺寸一定是大且具有可加工性為特點。所以全文統(tǒng)一稱為大規(guī)格陶瓷巖板。

國際上大規(guī)格陶瓷板的開發(fā)早在十多年前，特別是意大利等發(fā)達國家技術更加成熟，并且上下游之間已經(jīng)形成了相互配套的產(chǎn)業(yè)鏈和相對穩(wěn)定成熟的供應鏈。但其高昂的設備費用讓不少有實力的大企業(yè)都望而卻步，并且這幾年才逐步開放技術市場到中國。而中國建陶行業(yè)對巖板的探索起步較晚，最初僅有蒙娜麗莎等企業(yè)涉足。

除了配方區(qū)別于普通陶瓷磚以及普通陶瓷大板，燒制對大規(guī)格陶瓷巖板制作過程至關重要。燒成制備技術難度大，主要與其規(guī)格和材料性質(zhì)有關，需要在傳動精度高的條件下才能完全?；秸?。燒成過程既要提供反應所需的熱量和溫度，又要在很平穩(wěn)的氣氛保護下進行，這就對燒成設備自身熱穩(wěn)定性、溫度場均勻性、冷卻一致性等提出了更高要求。如今窯爐燒成設備朝著綠色環(huán)保無噪音污染的智能化方向發(fā)展。這些高標準、高要求，普通陶瓷磚的窯爐根本不能滿足條件。對于這樣的問題，選擇一種既能進行連續(xù)化生產(chǎn)，又能在精度控制、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)實時監(jiān)控運行的整體裝備，顯得非常重要。這對于突破現(xiàn)代新型大規(guī)格陶瓷巖板材料的數(shù)字化、智能化生產(chǎn)國有化意義重大。

1 燒成設備核心技術

高鐵時代巖板系列窯爐集多種先進功能性系統(tǒng)于一身，包括：多層快速干燥窯、高精度傳動系統(tǒng)、高穩(wěn)高效高溫強化換熱助燃風節(jié)能系統(tǒng)、整線數(shù)據(jù)集中控制云系統(tǒng)，并配合先進的安裝方法、合理的設計、數(shù)字化輥棒檢測技術手段等。

1.1 多層快速干燥窯

在全面“煤改氣”的新環(huán)境下，煙氣總量大約會減少20—25 %。為提高煙氣的熱利用效率，推薦巖板干燥以多層快速干燥為主，干燥窯采用風管內(nèi)置式臥式結(jié)構(gòu)，場地占用較少，干燥熱效率高。采用先進的內(nèi)循環(huán)技術，能有效保溫，濕度可均衡調(diào)控，內(nèi)部管路設計合理對稱，有效利用熱量。優(yōu)化的風管設計則大幅減少局部阻力，送風更流暢，控制更輕松；窯頂采用立式風機，對稱打風設計，確保內(nèi)部風壓均衡。窯爐及風機平臺采用“高鐵時代”型全包覆式面板，節(jié)能低噪且外部簡潔美觀，可有效改善工作環(huán)境。干燥窯所用的熱源為燃燒機+窯爐余熱/窯爐煙氣。干燥窯每個單元有獨立燃燒機加熱，每組使用一臺循環(huán)風機攪拌。燃燒機加在循環(huán)風機的入口端,循環(huán)風機將每層干燥通道間的濕氣和余熱抽出重新加熱，與配風口配入的冷風混合后，再輸送到干燥室中的每層供熱支管。在干燥窯的風管上設置若干測溫點，由熱電阻溫控表控制并直觀顯示溫度，每節(jié)左右兩邊設置若干雙金屬溫度計。

1.2 高鐵時代大巖板輥道窯

窯爐外部，在外形設計上采用獨有的“高鐵時代”結(jié)構(gòu)，有效地改善助燃風管和噴槍溫度較高而使得車間操作環(huán)境溫度過高的現(xiàn)象。配合輥棒身份識別技術，通過計算機與光學傳感器和數(shù)據(jù)統(tǒng)計學原理等手段密切結(jié)合。利用輥棒固有的轉(zhuǎn)動直線度進行篩選，最終將數(shù)據(jù)收集、存儲并將結(jié)果用鐳射技術打印于輥棒上。實現(xiàn)輥棒優(yōu)選，這是傳動精度的基礎保證。

窯爐內(nèi)部，針對工藝需要，在冷卻區(qū)合理布置噴槍，特殊設計控制冷卻工藝在急冷區(qū)的冷熱應力對大板產(chǎn)品表面的影響，維持安全的冷卻氣氛解決大型薄板、厚板冷卻過程中所擔心的問題；在冷卻區(qū)利用帶自主專利技術的助燃加熱系統(tǒng)，逆流換熱并強化冷卻大板；采用中鵬云監(jiān)控系統(tǒng)，達到信息智能化、全球采購和售后服務賦予的新要求，不再局限于僅能在生產(chǎn)現(xiàn)場或某一區(qū)域進行監(jiān)控。而是任意地方，通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取窯爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，真正地做到窯爐設備物聯(lián)化。高鐵時代大巖板系列窯爐具有如下六大核心設計。

核心一：全包覆式高鐵時代型工業(yè)設計外觀——以人文關懷為目標

(1) 關鍵結(jié)構(gòu)

側(cè)板拉開、推拉門(專利技術：一種輥道窯用槍前過濾ZL201520638880.5、一種窯爐側(cè)板推拉門結(jié)構(gòu)ZL2015207007118.1)。

(2) 特征識別

平面+弧面(專利技術：一種窯爐外側(cè)面板201520328777.0)。在設計上融入了“軟幾何”的設計手法，用平面加弧面的特征元素和C 型包覆的外形特征結(jié)合，風格剛?cè)嵯酀?，充分體現(xiàn)產(chǎn)品的嚴謹性與親和力，從感官上拉近人機關系(專利技術：窯爐面?zhèn)妊b飾面板ZL201530152873.X、裝飾板ZL201630062387.3)。

(3) 色彩配置

和諧、安靜(藍色+白色)。寶藍色代表沉穩(wěn)，具有理智，準確的意象，強調(diào)了科技、效率的商品或企業(yè)形象。也容易讓人想起大海，給人安靜的環(huán)境。同時，也隱喻了藍天白云的概念，設計者以此表達了保護自然環(huán)境的理念。在整體上給人一種簡潔大氣，具有時代感、科技感的心理感受。合理的色澤、光澤選配，降低中部區(qū)域視覺注意力。

(4) 應用時效

是一項窯爐的節(jié)能伴侶技術，有效改善窯爐的高溫操作環(huán)境；操作維護簡單、安全；外表簡潔、美觀、大氣，并利于長久保持。

(5) C 型包覆帶來的隔熱效果

“傳導”的概念輕易被關注，而如果我們著眼于熱傳遞的物理機理，便很容易通過這層金屬板對“熱輻射”的遮斷和“對流”的影響來改變系統(tǒng)的熱傳遞效果。三條熱傳遞途徑利用了兩條，讓操作區(qū)域的環(huán)境溫度大幅下降，并有效疏導了漏煙，讓面板歷久如新。窯爐外側(cè)溫度同比下降20—30 ℃以上。

圖1 是在一個項目現(xiàn)場實際拍攝到的，窯爐環(huán)境溫度(地面溫度)為30 ℃時，窯爐工作時高溫區(qū)內(nèi)部工作溫度超過1200 ℃。而該處噴槍附近外側(cè)板溫度只有37 ℃。在觀察孔打開封蓋的情況下，外側(cè)板附近溫度也只有51.2 ℃。溫升都不超過10 ℃，大大低于行業(yè)標準規(guī)定的35 ℃環(huán)境溫升值，而且測量點在窯爐靠車間內(nèi)部一側(cè)處高火保溫區(qū)位置，這在以前的輥道窯中是不可想象的。2020 年獲得了中國建材機械行業(yè)技術革新一等獎。“高鐵時代”型輥道窯通過了中國建材聯(lián)合會組織的國家級行業(yè)鑒定，鑒定結(jié)果：國際先進水平。

圖1 全包覆式外觀表面溫度實測Fig.1 Out temperature testing of all-covering equipment

其有效地改善助燃風管和噴槍溫度較高而使得操作環(huán)境溫度過高的現(xiàn)象，這也是一項窯爐的節(jié)能伴侶。有效改善操作環(huán)境，新設計，巧妙的隱藏了各種管線，只外露操作部分，外表簡潔大氣。安裝、操作及維護也更加簡單、安全。

核心二：具有“三高”特征的助燃風加熱技術3Hi

在陶瓷廠中，窯爐是高能耗的設備之一。為了降低能耗、成本，提高產(chǎn)品競爭力，采用具有“3-Hi”特征的助燃風節(jié)能系統(tǒng)，在窯爐內(nèi)部均衡梯級換熱，減少熱量散失，提高助燃風溫度。并有效降低余熱汲取過程對生產(chǎn)的影響，既提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，也提高了換熱效率，大大降低了窯爐設備能耗；同時，還可將余熱利用于其他設備，有助于降低整個生產(chǎn)工藝的能耗；另外，還有助于廢氣集中回收處理，真正起到節(jié)能環(huán)保的作用。能夠有效降低輥道窯能耗，提升其綠色能力。天然氣窯爐可以降低能耗10 %。高穩(wěn)、高效、高溫助燃風加熱系統(tǒng)具有綜合優(yōu)勢(專利技術：一種窯爐助燃加熱節(jié)能裝置ZL201520779625.2)。

高穩(wěn)：冷卻帶均衡取熱，局部影響小，不怕空窯；

高效：窯內(nèi)直接熱交換，外露熱管少，效率高，損失小；

高溫：逆流式熱交換，獲得高溫助燃風空間大。

核心三：采用新一代整線數(shù)據(jù)集中控制云系統(tǒng)——中鵬云控

通過互聯(lián)網(wǎng)，向使用計算機、平板或智能手機的窯爐管理員，推送精準化、窯爐設備物聯(lián)化，達到信息采集智能化。中鵬云控2.0 的革新之處如下：

(1) 信息采集智能化

將各種傳感器采集到的窯爐設備與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過預設或者大數(shù)據(jù)分析，給出各種預警和優(yōu)化信息，且有完善的管理機制與密碼認證機制。根據(jù)不同級別的用戶分配相應的控制權(quán)限，對相應的數(shù)據(jù)保密性更好。

(2) 推送精準化

圖2 助燃風加熱系統(tǒng)Fig.2 Heating system with assisting wind

在原有中鵬云控jCOS與微信結(jié)合推送生產(chǎn)信息的基礎上，開發(fā)了“直接使用微信查看的產(chǎn)品運行狀態(tài)、空窯位置及空窯比例”等多項功能。還可以通過云控2.0 查看燒成溫度、歷史溫度、產(chǎn)量等設備實時運行的報表與曲線，窯爐運行的實時數(shù)據(jù)。同時，自動推送、同步到各設備終端平臺，便于隨時隨地查閱。

(3) 窯爐設備物聯(lián)化

實現(xiàn)爐設備全球化遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)互聯(lián)，并在通過授權(quán)后由終端機(如：手機、電腦)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場工業(yè)計算機互聯(lián)互通，獲取窯爐實時或歷史數(shù)據(jù)。亦可通過授權(quán)和現(xiàn)場攝像頭來監(jiān)視窯爐設備運行，不再局限于僅能在生產(chǎn)現(xiàn)場或某一區(qū)域進行監(jiān)控。大大地減少了勞動強度，提高了生產(chǎn)的管理效率。

中鵬云控2.0 為陶瓷行業(yè)的“智能工廠”打開了一扇窗。將高端技術平民化，更是結(jié)朿了窯爐設備與互聯(lián)網(wǎng)“最后一公里的問題”。

核心四：合理噴槍配置、風機選型設計——減少裂磚

針對工藝要求量身定做高配置的窯爐燒嘴，合理布置噴槍；特殊冷卻工藝設計，發(fā)現(xiàn)板冷卻過程中可能產(chǎn)生的問題；特殊設計的風機以及配套的新型窯爐風機平臺使得整套窯爐系統(tǒng)噪聲降到最低，真正達到“靜音”的效果。

圖3 中鵬云控系統(tǒng)Fig.3 Zhongpeng cloud control system

核心五：傳動精度保證

采用了特別的加工方法，有效提升了零部件的制造和安裝精度。

在燒成帶采用差速齒輪傳動方案，有效地減少輥棒高溫蠕變傾向，增強輥棒的自凈能力。傳動電機采用優(yōu)質(zhì)減速電機，每2 節(jié)配備一臺；采用變頻器來進行獨立調(diào)速，使該窯爐能夠最大限度地適應不同產(chǎn)品，燒成周期具有很大的調(diào)節(jié)范圍。

圖4 傳動系統(tǒng)Fig.4 Transmission system

核心六：輥棒檢測打碼機——輔助大板窯爐選棒，傳動用棒精準，保證冷調(diào)走磚

中鵬公司最新研發(fā)的輥棒檢測打碼機，能實現(xiàn)自動打碼、分級功能，其檢測精度可達0.1 mm。還可根據(jù)生產(chǎn)工藝需求，自定義輥棒的精度標準。有助于生產(chǎn)大規(guī)格陶瓷板等對運行穩(wěn)定性要求較高產(chǎn)品的公司，分選符合要求的輥棒。

傳統(tǒng)分揀輥棒，采用人工肉眼及經(jīng)驗判斷，需要兩名有一定品質(zhì)管理資質(zhì)的檢測員，且為保證正常作業(yè)的連續(xù)性，還需配備至少兩名搬運員進行搬運作業(yè)。平均4 個人每小時檢測約100 支輥棒，人員從數(shù)量到資質(zhì)都要求較高，不利于人員的精簡。且由于一般輥棒檢測批量較大，長時間的枯燥重復的檢測工作容易造成肌肉及視覺神經(jīng)疲勞以及懈怠心理等主觀因素影響，因而產(chǎn)生誤讀誤標示的情況，影響輥棒檢測的精確性。人工轉(zhuǎn)動輥棒不僅增加作業(yè)員勞動強度，同時也對檢測的精確性、穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的負面影響。另外，對輥棒進行標記蓋章以及品質(zhì)記錄都是增加作業(yè)人員勞動強度的不利因素，不利于和諧社會所提倡的人文關懷要求。

而使用輥棒檢測打碼機，工作效率不僅翻倍，還使得工人的勞動強度大大降低，且對操作人員的專業(yè)水平零門檻要求。憑借計算機、光學傳感和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等手段，更客觀地反映輥棒的真實檢測情況。對輥棒的功能特性進行篩選并判斷，最后通過等級歸類并標注相應的等級標識。合格品會按其圓跳動值分成A、B、C 三個等級以及不合格D 級，并體現(xiàn)于激光打標的編碼上，這樣人們通過查看輥棒上的標識就能知道這根輥棒品質(zhì)的優(yōu)劣。

該設備的控制精度符合設計要求、操作簡單，提高窯爐調(diào)試工作效率。每支輥棒通過檢測和打碼，都賦予了一個特定的身份標識，讓輥棒的使用進入了全新的數(shù)字化管控認證時代。

圖5 自動生成輥棒檢測報告Fig.5 Automatic testing report of roller rod

圖6 輥棒檢測標識等級Fig.6 Testing marking grades of roller rod

2 小 結(jié)

該燒成設備的開發(fā)，不僅能滿足國內(nèi)增長的大規(guī)格陶瓷巖板材料需求，實現(xiàn)高端巖板材料燒結(jié)裝備的國產(chǎn)化，更是給佛山乃至我國該種產(chǎn)品燒成熱工設備數(shù)字化、智能化和綠色工廠建設配套設備轉(zhuǎn)型升級提供有力支撐。