一种带燃烧气氛控制的天然气窑炉的制作方法

本实用新型涉及建盏烧制技术领域，尤其涉及一种带燃烧气氛控制的天然气窑炉。

背景技术：

建盏是我国八大名瓷之一，在日本称天目茶碗，意指建窑烧制的黑釉茶碗，即建窑黑釉盏。建窑是我国八大名窑之一，其窑变建盏为难得的上上品，世界上现存三只窑变建盏制品，为日本所收藏并列为国宝。宋代建窑所产的黑釉瓷器，绝大多数是茶碗，统称“建盏”。建盏是黑釉瓷器的代表，在宋代曾经是皇室御用茶具。目前的研究认为，建窑兴起于晚唐五代，盛于宋代，衰于元代。建盏停烧数百年后，20世纪80年代，经过国家拨款支持和多所研究机构专家的研究，成功研制出了仿宋建盏。2011年，“建窑建盏烧制技艺”经国务院批准，被列入第三批国家级非物质文化遗产名录。建盏按釉面纹理分为兔毫、油滴及其它纹理(鹧鸪斑、乌金、曜变和杂色釉)，胎质厚实坚硬，釉面古朴，纹理变幻多样。器形为茶盏，胎体厚重，胎色灰黑；胎釉结合致密，各盏釉面纹理具有唯一性。

建窑建盏烧制技艺是一种非常古老的传统手工技艺,特指福建省南平市建阳窑黑釉茶盏烧制技艺，要经过选瓷矿、瓷矿粉碎、淘洗、配料、陈腐、练泥、揉泥、拉坯、修坯、素烧、上釉、装窑、焙烧等13道工序。建盏烧制工艺主要包括柴烧龙窑和电窑还原技术。为了保护森林资源，政府明令禁烧柴窑。据调研，目前建阳建盏烧制工艺采用最多的是电窑还原技术，占比90％左右，例如申请号为96100216.6发明专利公开的一种建盏的烧制方法以及申请号为01139566.4的发明专利公开的建盏烧制的制备与方法，均是采用电窑实现。电窑是以电为能源，多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热组件，依靠电能辐射和导热原理进行氧化气氛烧制。采用电窑烧制，每窑一般三至五层，每层搁置3至10个上釉的建盏，关上炉门后，将炉温逐渐调至1300度左右。经过现场调研电窑使用情况，其存在窑内温度不均匀导致成品率低的问题，且受到功率限制，电窑规模普遍较小，难以做到产业化生产。

天然气窑炉窑内温度均匀，但由于建盏烧制对还原性气氛要求很高，现有的天然气窑炉不能满足需求，因此急需研发一种适合建窑建盏且高效环保的新型窑炉和烧制建盏的方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效环保、满足还原性气氛要求的带燃烧气氛控制的天然气窑炉。

本实用新型提供的技术方案为：一种带燃烧气氛控制的天然气窑炉，包括炉体、炉门、天然气燃烧系统、匣钵、热电偶和plc自动控制系统，所述天然气燃烧系统和热电偶与plc自动控制系统电连接，所述匣钵设置在炉体内部，并形成密闭空间，所述炉体和匣钵上还设有贯穿的天然气投料口，所述天然气投料口与天然气燃烧系统连接。

其中，所述炉体包括外壳和耐火层，所述天然气燃烧系统包括天然气管道和燃气喷嘴，所述天然气管道与燃气喷嘴和天然气投料口连接，所述炉体顶部还设有烟囱，所述炉体和炉门通过炉门锁具锁紧。

其中，所述燃气喷嘴数量为四个，分布在炉体的底部。

其中，所述天然气炉体的规格是0.65米长、0.94米宽、0.9米高。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉采用天然气燃烧系统，高效环保，窑内温度均匀，利用plc自动控制系统和热电偶可以实现自动温度控制，精度高，可达到±5℃，升温过程保持匀速升温，有效防止建盏产生气泡。炉体内设有匣钵，匣钵形成密闭空间，用于容置建盏，还用于营造强还原性气氛，在还原阶段，天然气燃烧系统通过炉体和匣钵上的天然气投料口向匣钵内注入天然气，产生强还原性气氛，实现最佳的烧制效果，解决了现有的天然气窑炉不能满足还原性气氛的技术问题。

本实用新型所述天然气窑炉烧制建盏的方法包括升温、恒温、还原、降温阶段，高温阶段还原次数要求3次以上，降温阶段还原次数要求6次以上，在还原烧制过程中通过向匣钵内注入天然气控制还原性气氛，并且温控系统以及燃烧气氛实现自动化控制，有利于扩大建盏生产规模，更好的传承弘扬建盏非物质文化遗产。此外，本申请通过对各个阶段的温度以及对还原气氛的详细控制，可达到最佳的烧制效果。天然气窑烧建盏的烧制成功，是建盏烧制历史性的突破。

附图说明

图1是本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉实施例的内部剖示图；

图3是本实用新型所述匣钵的结构示意图；

图4是本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉实施例的原理图；

图5是本实用新型所述天然气窑炉烧制建盏的方法升温阶段的温升曲线图。

其中，1、炉体；11、外壳；12、耐火层；13、烟囱；14、天然气投料口；2、炉门；3、燃气喷嘴；4、匣钵；41、天然气投料口；5、热电偶；6、炉门锁具。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

作为本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉的实施例，如图1至图4所示，包括炉体1、炉门2、天然气燃烧系统、匣钵4、热电偶5和plc自动控制系统，所述天然气燃烧系统和热电偶5与plc自动控制系统电连接，所述匣钵4设置在炉体1内部，并形成密闭空间，所述炉体1和匣钵4上还设有贯穿的天然气投料口14、41，所述天然气投料口14、41与天然气燃烧系统连接。

在本实施例中，所述炉体1包括外壳11和耐火层12，所述天然气燃烧系统包括天然气管道和燃气喷嘴3，所述天然气管道与燃气喷嘴3和天然气投料口14、41连接，所述炉体1顶部还设有烟囱13，烟囱13贯穿内外部以将内部气体排出，所述炉体1和炉门2通过炉门锁具6锁紧。

在本实施例中，所述燃气喷嘴3数量为四个，分布在炉体1的底部。各个燃气喷嘴3的流量简单易控，可使各个燃气喷嘴3的燃烧统一，利于实现窑内温度均匀，提高建盏成品合格率。

在本实施例中，所述天然气炉体的规格是0.65米长、0.94米宽、0.9米高。当然，天然气窑炉不限于此规格，可以扩大或缩小。

如图4所示，v-1、v-3、v-4、v-6、v-7、v-8、v-9、v-10、v-11为燃气截止阀；v-2、v-5为燃气流量调节阀；v-12、v-13、v-14、v-15为助燃空气调节阀；f-1为流量计；p-1、p-2为压力表；y-1为天燃气窑炉；t-1为热电偶；r-1、r-2、r-3、r-4为燃气喷嘴；g-1为天然气管道(注入匣钵内部)；g-2为天然气管道(注入窑炉)；a-1为鼓风机；plc为plc自动控制系统。

本实用新型所述带燃烧气氛控制的天然气窑炉采用天然气燃烧系统，高效环保，窑内温度均匀，利用plc自动控制系统和热电偶可以实现自动温度控制，精度高，可达到±5℃，升温过程保持匀速升温，有效防止建盏产生气泡。炉体1内设有匣钵4，匣钵4形成密闭空间，用于容置建盏，还用于营造强还原性气氛，在还原阶段，天然气燃烧系统通过炉体1和匣钵4上的天然气投料口14、41向匣钵4内注入天然气，产生强还原性气氛，实现最佳的烧制效果，解决了现有的天然气窑炉不能满足还原性气氛的技术问题。

作为本实用新型所述利用上述天然气窑炉烧制建盏的方法，包括以下步骤：

(1)将建盏毛坯放入天然气窑炉的匣钵内；

(2)开启天然气燃烧系统，plc自动控制系统按照设定的温度曲线进行升温；在升温阶段根据升温曲线对升温速度进行控制：

(3)进入恒温阶段，保持一段时间t1后，开始进行还原燃烧，每隔一段时间t2向匣钵内加一次天然气，循环次数为3次及以上；

(4)进入降温阶段，自然降温至温度t1,在此期间再次进行还原燃烧，每隔一段时间t3向匣钵内加一次天然气，循环次数为6次及以上；

(5)自然冷却至常温。

在本实施例中，如图5所示，所述升温曲线由以下阶段组成：第一阶段，用30分钟的时间使炉温匀速从常温升至400℃；第二阶段，用60分钟的时间使炉温继续匀速升温至750℃；第三阶段，用90分钟的时间，使炉温继续匀速升温至1000℃；第四阶段，用90分钟的时间，使炉温继续匀速升温至1180℃；第五阶段，用80分钟的时间，使炉温继续匀速升温至1300℃。根据实验情况，可以获得较佳的烧制效果。

在本实施例中，在步骤(3)中，保持1300℃恒温，t1＝60分钟。整个烧制过程最高温度为1300℃。

在本实施例中，在步骤(3)中，t2＝5分钟，天然气每次用量为4.5nm3/h(时间为1分钟)至7.0nm3/h(时间为1分钟)之间；在步骤(4)中，t3＝10分钟，天然气每次用量为1.0nm3/h(时间为1分钟)至3.5nm3/h(时间为1分钟)之间。

在本实施例中，在燃烧系统点火前，先将烟囱顶上的闸板拉到较大的开度，打开炉门及望火孔，并使所有阀门处于关闭状态，点火步骤为依次打开燃气进口阀门v-1,v-3,v-4,v-6，这时燃气喷嘴前的压力表有压力显示。阀门v-2的压力设定为40kpa，通过阀门v-5将燃气起始压力设定在1kpa，将需要点火的燃气喷嘴的风门关到较小的位置，打开燃气喷嘴前面的阀门v-8，进行点火，然后调节燃气喷嘴的风门，使燃气喷嘴处于最好的燃烧状态，这时可从燃气喷嘴下面的反光镜观察到兰色的火焰；在燃气喷嘴逐个点火的过程中，压力表显示的压力会逐渐降低，此时要及时调节燃气进口阀门使其压力不致过低，引起燃气喷嘴回火。点火成功后，通过plc自动控制系统按照程序设定的温升曲线进行升温，根据升温曲线，通过热电偶t-1温度控制阀门v-5开度，调节压力，控制升温速度。

本实用新型所述天然气窑炉烧制建盏的方法包括升温、恒温、还原、降温阶段，高温阶段还原次数要求3次以上，降温阶段还原次数要求6次以上，在还原烧制过程中通过向匣钵内注入天然气控制还原性气氛，并且温控系统以及燃烧气氛实现自动化控制，有利于扩大建盏生产规模，更好的传承弘扬建盏非物质文化遗产。此外，本申请通过对各个阶段的温度以及对还原气氛的详细控制，可达到最佳的烧制效果。天然气窑烧建盏的烧制成功，是建盏烧制历史性的突破。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。