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浅议龙窑的结构特点及其烧制优势

2023-09-18

陶瓷科学与艺术 2023年8期
关键词:火墙龙窑窑炉

王 斌

龙泉市听山堂青瓷工作室 浙江龙泉 323700

《龙窑福罐》

5000年前龙泉市东边的云和县显圣湾遗址上已出现罐、钵、豆、尊、圈足盘、双鼻壶等陶器。近4000年前,龙泉市西南边上的浦城猫耳山,出现了长条形的窑炉,被称为“中国龙窑鼻祖”。龙泉窑区的先人在新石器至夏商时期,已经烧制出夹砂黑衣陶和方格纹、网格纹、曲折纹、漩涡纹、叶脉纹、栅篱纹、席纹等印纹硬陶;以其卓越的烧制智慧、过硬品质、华美外观烧制成当时的“流行爆款”。

本文就龙窑的结构特点及其烧制优势作简要探索。

一、龙窑结构在摸索中形成,在不断改进中完善

陶瓷烧制“生在选土、长在成型、死活看烧成”。烧制的行话道出了龙窑烧制的重要作用。龙窑的诞生源于陶器烧制的分工,夏商时期窑炉以半穴式发展,借山坡丘陵优势建窑,投资费用少,易于建造;烧窑工人专心研究火路,发明了烧制窑炉的改进技术。伴随陶器大批量生产的需求,龙窑应运而生。

1.龙窑结构简单,依山而建

《官窑柴烧纸槌瓶》

(1)龙窑建造依山傍水,紧靠山脚而建,龙头朝下,龙尾约略上翘。下部称“窑头”,中部称“窑身”,上部出烟处称“窑尾”。窑身内构筑成拱形,高处约2.3米左右,低处为1.7米左右,横径宽约2米。一般龙窑均设立4个以上的“窑门”,供装窑、出窑之用。窑头设有单独的火膛,后方每一节窑室均设立燃烧室,燃烧室均设立在烧成窑室之通道内。龙窑尾端一般无烟囱,但常设置出烟坑,并设立挡火墙和烟火弄;没有设置通风设施的龙窑则大多设有烟囱。从结构上看,龙窑有窑坪、窑室、窑节、拱顶、投柴孔、窑底、燃烧室、排烟孔、烟囱、窑壁、窑门等。

(2)龙窑由升焰窑发展而来,如龙似蛇,其窑体结构为圆筒状细长型。最初的龙窑较短,但随着生产需求的发展,烧制量的增加,龙窑逐渐增长。夏商时期的龙窑的长度在5—7米之间,汉代时增长至10米左右,至三国两晋增长至十数米,隋唐时期达到40米左右。因窑身越长,其装烧量越多,青瓷产量越高。宋元时期龙泉窑地区出口量大增,因此最长的龙窑增至100米左右,甚至出现长达135米的龙窑。龙泉源口窑中最长的龙窑长达97米,其处发掘显示有7条窑呈现相互叠压、打破关系。说明该处烧制青瓷时间极为长久,烧制规模越来越大,故龙窑筑造越来越长。现代龙窑一般长度30—50米之间,烧制陶器类龙窑稍长[1]。

(3)龙窑顺山势坡度纵向而筑,是防止爆发洪水时被淹没,或被洪水拦腰冲垮;同时正是顺火焰向上走势建造,便于窑火流动上升。不深挖于地下,也是防止山洪冲击;适度挖掘便于窑体牢固,也便于龙窑内部地面的平整处理。

(4)挡火墙的作用。龙窑往往长达数十米、近百米,很容易造成龙窑各段窑室供热不均、温度难于控制和还原气氛不良等问题。龙窑窑火近处供热温度过高,而燃烧室偏远处温热不足,都影响龙窑烧成效果。为了更好地掌控窑火流向,并有效在每一节窑室内部形成还原氛围,需要在龙窑内部设置挡火墙,引导窑内火焰流向,形成科学的龙窑火路系统。火焰热流从窑底下方进行传递时,能够有效地被阻止在挡火墙范围之内,形成一定程度的保温效果,进而保障窑温的充足与均衡,让窑内火流得到充分利用。因此设立挡火墙或分室烧制有引导火路和利用火力的科学智慧。

二、龙窑的火路研究及其设计

人们在烧窑研究和实践摸索中不断提升窑炉烧制技术,不断改进窑炉建造技术。

(1)从升焰式发展至半倒式(馒头窑)或平焰式(龙窑),以烟囱或窑体坡度来控制龙窑内的空气量和火焰流速,易于保温,易于形成和维持还原气氛,从低温氧化氛围焙烧发展至高温还原气氛下焙烧,进而成功烧制出胎体较薄、高温下粘度较小的青瓷。无怪乎人称:“龙窑是青瓷的摇篮。”

(2)从一般的低矮坡度发展到适合的坡度。一般龙窑的高差坡度越大,其抽力越强,火焰流速会越快;但火焰流速过慢和过快,均不利于青瓷的烧制。窑工在反复实践中,摸索出龙窑烧制坡度不易太小,不易上火,并且需要有所变化才最为理想。早期龙窑坡度在8—12度之间,战国时期龙窑坡度也才16度。龙窑烧制最怕窑火力度不够,出现“黄窑”。因坡度过小,抽力小,火焰流速缓慢,温度上升慢,烧成时间也被延长,因而烧制产量低,烧制效果不理想。早期龙窑头尾坡度相同,龙窑中部温度较低,容易出现生烧现象。龙窑尾部不易存火,燃料和热量消耗较多。为了均匀控制窑温,为了缩短烧成时间,为着提高烧成产量和质量,为减少中部和尾部的热量损耗,人们摸索增加龙窑头部的坡度,降低龙窑中部、尾部的坡度,让龙窑的建造和烧制更为理想。龙窑头部坡度从开始改革时期的28—31度,到三国两晋时期的21度左右。窑尾从13—23度,改为普遍的20度左右。现代龙窑的整体倾斜角一般在11—21度之间。

三、龙窑烧制能大幅度提高生产效率

首先龙窑长条形装烧量大增;产量可因此大幅提高。其次,龙窑顺山坡地势而建,龙窑建筑方便,山坡高差形成龙窑的抽力,故此龙窑升温快,降温也快,人们可以由此提高陶瓷生产效率。龙窑窑身越长,装烧量越多,产量越高。龙窑结构简单、建造方便、就地取材、造价低廉、热能利用率较高、投产较快等特点对龙窑提高烧制生产率起到了良好的作用。

四、龙窑烧制在节能方面独具优势

龙窑在节约热能方面极具优势。龙窑由于斜坡高度差,火焰热量自然上升,龙窑火焰热量从前方燃烧,热能迅速传递至后方,热量损耗减少,窑火能源利用率高。在充分利用热量和节约火能方面优势明显。烧窑一般用破开的松木,小龙窑每次耗柴量120担左右,烧制时间30—38小时之间,龙窑越长,窑室越多,烧窑时间越长。一般烧成温度在1300℃左右。

龙窑的结构在摸索中形成,在不断改进中完善发展。龙窑的结构建造技术和窑火烧制技术是科学与人们智慧的结晶。

《龙窑柴烧玉壶春》

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