智能控制与陶瓷窑炉节能研究

范文婷

（中国轻工业陶瓷研究所，景德镇 333000）

1 陶瓷工业生产中的智能控制技术

在陶瓷工业的生产过程中，智能控制是一项不可或缺的关键技术。目前，比较常用的智能控制方式有以下几种：

1.1 模糊控制

模式控制是以模糊数学的思想和理论为依托的先进控制方法，适用于变量较多的复杂系统。对于专家系统而言，其本身具备大量的知识和丰富的经验，故此，可以按照模糊控制的方法，对相关指标进行优化调整，依据产品的实际情况，对控制参数进行优化，从而实现智能控制的目标，该控制方式在陶瓷窑炉中的应用较为广泛。可将陶瓷窑炉视作为复杂的系统，通过模糊控制可以使系统的性能得到逐步完善，由此可以确保窑炉的稳定运行。

1.2 自适应控制

自适应控制可以按照具体的控制需要，对自身的特性进行不断修正，从而满足控制对象动态特性变化的要求。在自适应控制器当中，加入神经网络工具，可以使控制器的鲁棒性获得大幅度改善和提升，从而使其能够更好地适应非线性系统的控制。神经网络的融入，使控制器具有了较强的计算能力，可实现对过程的优化控制。在陶瓷窑炉的控制中，只要算法选择的合理，便可达到预期的控制效果。

1.3 预测控制

预测控制是利用相关模型对具体的控制效果进行预报，按照目标偏差，以模糊决策的方法，通过在线的方式对控制策略进行修正，以此来实现优化控制的目标。预测控制系统在陶瓷窑炉的工况监测预报中应用较为广泛，其能够对窑炉的运行参数进行优化调整，从而使窑炉的运行过程更加稳定、可靠，有助于生产效率的提升和能耗的降低。

2 陶瓷窑炉的节能途径

在陶瓷生产中，窑炉是能耗较高的设备，为降低窑炉的能耗，可以采取如下节能方法：

2.1 计算机模拟控制

陶瓷窑炉传统的模型模拟控制存在一定的缺陷和不足，通过计算机模拟技术的运用，可对窑炉内的流体换热过程、喷嘴角度等影响窑内流畅的因素进行模拟，由此可对窑炉内陶瓷的烧制过程进行优化调整，从而增强控制精度，使整个过程的控制更加有效。实践表明，计算机模拟控制的应用，能够大幅度提升窑炉的生产效率，而且还可以使能源的耗费显著减少，在实现节能目标的同时，有害气体的排放量也随之降低，达到了节能减排的目的。因此，可在陶瓷窑炉中，对计算机模拟控制进行合理运用。

2.2 优选燃烧设备

陶瓷在窑炉内进行烧制的过程中，燃烧设备是保证烧制正常进行的关键之所在，经过调查发现，窑炉燃烧设备的能耗占比较大，具有一定的节能空间。在燃烧设备中，烧嘴是较为重要的组成部分，窑内横断面的温度是否能够保持均匀，主要与烧嘴有关，如果烧嘴的结构存在缺陷，则可能导致产品质量出现问题，如色差等等。而结构合理的烧嘴，不但可以在助燃空气较低的条件下，保证充分燃烧，而且还能使窑内的火焰保持稳定，由此可达到节能的效果。

2.3 富氧燃烧技术

在陶瓷窑炉的烧制过程中，助燃空气是不可或缺的重要因素之一，当助燃空气中的O2超过21%时，便可将之称为富氧燃烧。相关研究结果表明，在富氧的状态下，燃料燃烧时，燃点温度可以显著降低，并且可以加快燃烧速度，同时燃料的燃烧比较充分和完全，在此前提下，火焰的强度大幅度提升，长度缩短，上部温度降低，由此可以使蓄热室的热负荷随之减轻，在延长窑炉使用寿命的同时，减少了废气的排放，由废气带走的余热也有所减少，这样一来，热效率提高，能耗降低，可达到节能减排的效果。除此之外，在富氧燃烧的条件下，对二次风的需求量也会相应减少，火焰温度增加，燃烧效率提高。

2.4 改进窑炉结构

陶瓷窑炉的结构是否合理，直接关系到运行能耗，为了达到节能降耗的目的，可对窑炉结构进行优化改进。从节能的角度上将，窑炉内部的高度应当越低越好，宽度则应越宽越好，越宽的窑炉节能率越高，但过宽的窑炉需要对断面的温差问题进行有效解决，防止温度不均匀影响陶瓷的烧制质量。当窑炉的高度和宽度一定时，窑炉长度的增加，可以减少单位制品的热损耗，并且还能降低烟气带走的热量，实践表明，窑炉的长度从50m增至100m后，热损耗大约能降低1%左右。

3 结束语

综上所述，在陶瓷工业生产的过程中，为提高窑炉的运行稳定性和可靠性，应当结合生产工艺，对智能控制方式进行合理选择。同时，为进一步降低窑炉的能耗应对相关的节能措施进行运用。未来一段时期，应加大对陶瓷窑炉节能技术方面的研究力度，除对现有的技术进行改进和完善之外，还应开发一些新的技术，从而使其更好地为陶瓷窑炉节能服务。