佛山市中窑窑业发展有限公司董事长 柳丹

　　接上期961期B4版

　　(二) 陶瓷纤维在陶瓷窑炉中的粉化及抗粉化研究

　　为了减少辊道窑窑体的热损失，更进一步节能，近年来辊道窑的窑壁结构中很多使用了陶瓷纤维，有的采用在耐火砖内部贴陶瓷纤维，有的干脆采用全纤维结构。由于陶瓷纤维的引入，辊道窑的装配施工更容易，窑体重量大大减轻，热耗减少，符合工业发展的需要。但是陶瓷纤维的使用也带来一些问题，辊道窑中各带的工况不同，在一些特定部位纤维会受到侵蚀而产生粉化现象，特别是在高温带受到K、Na蒸汽或陶瓷釉料产生的釉蒸汽侵蚀，很容易粉化脱落。由此产生的粉末会直接飞散在制品上污染制品，造成产品质量等级的下降。

　　为了不影响正常生产又能进行其环境行为试验，利用实验室气氛电炉模拟辊道窑及梭式窑内气氛成份及不同气体对陶瓷纤维损毁的影响，利用生产中的卫生瓷釉料，在电炉中烧成，使釉料所产生釉气及水汽加速对陶瓷纤维的腐蚀;利用实验室的火焰模型模拟不同气体速度、喷枪的不同气流角度等对陶瓷纤维的冲刷实验，从工艺及窑体结构上探讨抗损毁的方法;定期实时从工厂生产中的陶瓷窑炉取样分析，研究陶瓷纤维在窑炉使用中的化学成份、微观结构的变化及损毁速度，与模拟实验进行对比分析;根据以上结果利用人工神经网络理论预测陶瓷纤维的使用寿命，并用计算机模拟仿真的方法研究纤维窑墙结构的温度场分布、应力分布以及因温度场、应力场不均而引起陶瓷纤维在窑墙中毁损的过渡过程，探讨各有关因素对窑衬损毁的影响及延长使用寿命的方法，进行有关数学模型的研究，建立有关的预测模型。

　　就目前的技术而言，扬长避短，充分发挥陶瓷纤维的优点，可采用如下两种方法解决陶瓷窑炉纤维的粉化问题。可使高温耐火材料，如堇青石-莫来石陶瓷薄板作为内衬，把陶瓷纤维包覆起来，使陶瓷纤维和火焰隔离开来，这样纤维就能不直接接触火焰，可以防止纤维高温腐蚀粉化。且因这类材料多数为高温红外辐射材料，不仅增加了窑内壁的辐射传热效率，有效保证窑墙的保温性能，而且延长了使用寿命。也可采取在纤维上涂覆高温辐射涂层材料的方法，同样可以延长纤维的使用寿命。

　　影响硅酸铝纤维使用寿命的关键是环境条件。在陶瓷行业中，由于使用条件恶劣，可以在硅酸铝纤维衬里内表面上涂覆保护涂层以防止硅酸铝纤维的粉化。该涂层应含有从低温到高温均具有较高热辐射率的成分，以有利于节能。此外，涂层在使用温度下可与硅酸铝纤维发生适度的化学反应形成牢固陶瓷结合，抗冲击、抗风蚀、抗剥落及气密性能均较好。由于涂层把硅酸铝纤维与窑炉内气氛隔开，使硅酸铝纤维不直接受高温气体的侵蚀可使硅酸铝纤维的使用寿命延长。

　　(三) 余热利用系统的研究

　　利用余热回收系统，充分地利用冷却带和窑头预热带等区域的余热，将余热引到干燥器或喷雾干燥塔等设备作为热源，并在管路或设备中布置相变蓄热材料，使温度更均匀稳定，降低窑炉的烟气排放温度。

　　选择一套结构简单，自控灵活，执行精准，兼备监控和管理功能，运行可靠的自控模式，集合多年陶瓷产品生产和窑炉制造的实践经验，经过反复对比，选定PID自控模式，开发余热利用智能控制系统，将窑炉的余热用到喷雾干燥塔中，主监控画面见图3。

　　(四)陶瓷窑炉多变量模糊控制技术的研究

　　由于陶瓷窑炉在烧成过程具有非线性、纯滞后、随机干扰且与窑具有关等特性，对于不同烧成区域，有不同温度制度、压力制度、气氛制度的要求，而温度、压力、气氛等多种变量又相互耦合，要建立其最优控制数学模型是相当困难的，故到目前为止，所有的控制对象的控制精度都不是很理想。多年来，科技工作者试图通过大量的热工测定、理论计算、计算机模拟来建立比较精确的数学模型，然而这些努力的效果甚微。目前国内在陶瓷行业的控制技术相对落后，有自动控制装置，其中绝大部分采用PID仪表或PLC控制，上世纪90年代后期引进的小部分窑炉也有采用计算机控制的，均以PID控制为主，也有小部分尝试采用模糊控制的，但这些控制方式均为单回路控制。

　　多变量模糊控制针对工业生产中，需要控制的对象往往具有多样、随机、连续、高度不确定等特性，这些特性达到了多层次、多目标的综合效果。一个多变量模糊控制器有多个输入变量的输出变量(MIMO)。若直接建立多变量模糊控制器的控制规则，将会面对许多困难。因为控制规则的维数很高，而人们对某一具体事物的逻辑思维通常不超过三维，难以满足要求。从另一角度讲，一个MIMO系统，模糊规则的条数是系统变量数的指数函数，当维数较大时，要构造基于规则的模糊控制器是非常困难的。而且，由于规则维数高，模糊关系的维数也很高，因而模糊关系矩阵会包含很多的元素，占据大量计算机内存空间和计算时间。因此，多变量模糊控制系统的设计采取了多种简化处理的方法，并融合了其他控制方法的优点。如采用分层多规则集结构设计思想而成的分层多变量模糊控制器、具有自学习能力的自学习模糊控制器、以及使用神经网络、模糊解耦和基于模型等多种多变量模糊控制方法。

　　图4为某控制分区的多变量模糊控制器，从中可以看出，此多变量模糊控制器的基本输入是此控制分区的工艺监测点温度，如T25、T23 、T21 、T22、 T20，输出为此分区内各个调节阀的开度如助燃风、气压调节阀、燃料油调节阀等。对于某个可控点的输出，不但同对应此位置上的工艺监测温度有关，而且同此分区内的温度变化过程有关，故选取当时时刻的温度偏差作为反馈信号和训练指导信号。

　　三、结束语

　　科学技术作为第一生产力，已成为当代经济发展的决定因素。随着科学技术的进步，中窑公司将越来越重视科学技术，只有把科学技术应用到企业中才能获取更大的效益。

图3     余热利用系统主监控画面

图4    某控制分区的多变量模糊控制器