隧道窯 (tunnel kiln)
由一列窯車組成移動(dòng)窯底的隧道式連續(xù)作業(yè)的熱工設(shè)備。由窯體、燃燒裝置、通風(fēng)設(shè)備、窯車、窯門及附屬的推車機(jī)等組成。其特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大、能耗低、燒成制品質(zhì)量穩(wěn)定、機(jī)械化自動(dòng)化程度高及勞動(dòng)條件好。主要用于燒成各種耐火制品，也可用來煅燒耐火原料與半成品。
18世紀(jì)中葉1次建成以煤為燃料燒普通建筑用磚的隧道窯。在耐火材料工業(yè)上的應(yīng)用始于19世紀(jì)初。隨后在窯的結(jié)構(gòu)、熱工制度及產(chǎn)品質(zhì)量等方面不斷完善與改進(jìn)。20世紀(jì)70年代開始試用電子計(jì)算機(jī)控制。隧道窯已成為耐火制品的主要燒成設(shè)備。
中國(guó)耐火材料工業(yè)的1座燒成粘土磚隧道窯于1956年3月在太原鋼鐵公司耐火材料廠建成。隨后又陸續(xù)建成燒成硅磚、鎂磚、高鋁磚隧道窯及高溫隧道窯。截止到1990年，中國(guó)耐火材料工業(yè)已有百余座燒成各種耐火制品的隧道窯。
類型通常按所燒成制品的種類分有粘土磚隧道窯、硅磚隧道窯、高鋁磚隧道窯、鎂磚隧道窯和燒成高純制品及堿性制品的高溫隧道窯。中國(guó)典型隧道窯技術(shù)規(guī)格見表。典型隧道窯技術(shù)性能。
工作原理按逆流傳熱原理工作。窯體沿長(zhǎng)度分為預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶。每隔一定時(shí)間推車機(jī)將裝有磚坯的窯車，從窯前端推入窯內(nèi)。磚坯入窯后開始被煙氣預(yù)熱，隨著窯車向燒成帶移動(dòng)加熱至規(guī)定的高溫度并經(jīng)一定時(shí)間保溫，制品即可燒成。燒成制品經(jīng)冷卻帶冷卻后出窯。冷卻制品所需的空氣經(jīng)冷卻帶鼓入窯內(nèi)，在冷卻制品的同時(shí)被加熱，熱空氣的一部分沿窯圖11窯體；2～窯門；3燒嘴；4一排煙機(jī)；5體進(jìn)入燒成帶作為二次空氣，其余部分從窯內(nèi)抽出作為一次空氣和干燥介質(zhì)或熱源。燃料和一次空氣經(jīng)由燒成帶的燒嘴或燃燒室混合燃燒，進(jìn)入窯內(nèi)遇二次空氣再次燃燒并直接加熱制品。高溫?zé)煔饽娓G車運(yùn)行方向流動(dòng)，在加熱制品的同時(shí)被冷卻，與磚坯在加熱過程中排出的氣體一起形成廢氣，經(jīng)排煙機(jī)從預(yù)熱帶抽出排至大氣。隧道窯的組成見圖1。
隧道窯組成一次空氣鼓風(fēng)機(jī)；6冷卻鼓風(fēng)機(jī)；7一窯車；8推車機(jī)357SUI’隧工作系統(tǒng)為使制品按規(guī)定的熱工制度燒成，在預(yù)熱、燒成、冷卻3帶分別設(shè)置排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)。為減少窯膛斷面溫差以制品質(zhì)量，還增設(shè)有攪拌氣幕、氣流循環(huán)和壓力平衡系統(tǒng)。隧道窯的工作系統(tǒng)見圖2。
圖2隧道窯工作系統(tǒng)口一基本的工作系統(tǒng)；6—80年代以來廣泛采用的工作系統(tǒng)1一冷卻鼓風(fēng)機(jī)；2一一次空氣鼓風(fēng)機(jī)；3一煤氣或重油管道；4一排煙機(jī)；5一煙囪I6一循環(huán)風(fēng)機(jī)；7一窯車下部鼓風(fēng)機(jī)；8一窯車下部抽風(fēng)機(jī)圖2“為基本的工作系統(tǒng)。冷卻制品用的空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入冷卻帶，并全部進(jìn)入燒成帶。燒成帶每臺(tái)窯車接頭處的兩側(cè)窯墻上對(duì)稱布置燒嘴或燃燒室。窯膛高于1．6m，當(dāng)以冷煤氣為燃料時(shí)，燒成帶末端的1～2對(duì)燒嘴可分上下兩排布置。頂燒隧道窯燒嘴則布置于燒成帶窯頂。一次空氣由鼓風(fēng)機(jī)抽窯內(nèi)空氣送入燒成帶的燃燒裝置。廢氣由排煙機(jī)從預(yù)熱帶抽出，經(jīng)煙囪排至大氣。圖26是20世紀(jì)80年代以來廣泛采用的工作系統(tǒng)。冷卻制品時(shí)獲得的熱空氣，一部分(約占燃燒所需空氣總量的百分之30～50)送入燒成帶作為二次空氣，其余部分從冷卻帶抽出，除用作一次空氣外，多余部分送往干燥器作為干燥介質(zhì)。在預(yù)熱帶增設(shè)氣體循環(huán)均溫系統(tǒng)。用循環(huán)風(fēng)機(jī)從兩側(cè)窯墻下部將低溫氣體抽出，從窯頂再送入窯膛高溫區(qū)，以均衡窯溫。為減少窯膛與窯車下部通道間氣體的流竄，往冷卻帶、燒成帶正壓區(qū)窯膛下面的窯車下部通道鼓空氣，并從預(yù)熱帶負(fù)壓區(qū)窯膛下面的窯車下部通道抽出，使窯膛與窯車下部通’道壓力趨于平衡。358為實(shí)現(xiàn)高溫?zé)?，高溫隧道窯除具有一般隧道窯的工作系統(tǒng)外，還增設(shè)高溫風(fēng)機(jī)。將冷卻帶約700℃的熱空氣送入燒成帶雙層拱空間層再次加熱到10‘00～1050℃，用從冷卻帶抽出的400～500℃熱空氣引射到燒成帶燒嘴作為一次空氣。對(duì)于平吊頂高溫隧道窯，則用高壓噴射裝置從冷卻帶引出1000℃熱空氣，經(jīng)過燒成帶兩側(cè)窯墻內(nèi)通道進(jìn)入燒嘴火道作為助燃空氣。
窯體尺寸的確定包括窯體長(zhǎng)度、高度和窯膛寬度。
(1)窯體長(zhǎng)度。按要求的年產(chǎn)量、年工作日、每臺(tái)窯車裝磚量、制品燒成周期及成品率確定。窯體過短，加熱和冷卻速度不易控制；過長(zhǎng)，窯膛阻力大。工業(yè)用隧道窯長(zhǎng)度一般為60～156m，長(zhǎng)的硅磚隧道窯已長(zhǎng)達(dá)243m。
(2)窯膛高度。窯車襯磚平臺(tái)面至窯頂距離，取決于窯車碼磚高度，碼磚高度又制約于制品的高溫荷重性能。窯膛高、產(chǎn)量大，但加大窯膛上下溫差。窯膛高度一般為1．2～2．1m，高溫隧道窯窯膛高為O．65～1．25m。
(3)窯膛寬度。窯車襯磚平臺(tái)處兩側(cè)窯墻間距離。它取決于窯車寬度。窯膛過寬，則磚垛橫向溫差加大，窯膛寬度一般為1．6～3．2m。
基本構(gòu)造窯體主要用耐火磚砌筑，用金屬骨架固定?；A(chǔ)上面鋪有軌道。由一列窯車臺(tái)面上的襯磚平臺(tái)與窯墻、窯頂構(gòu)成窯膛。窯車下面可設(shè)檢查廊。窯體前后兩端設(shè)有窯門。少數(shù)窯不設(shè)出口窯門。為減輕推車時(shí)窯門開啟時(shí)大量冷風(fēng)從窯入口浸入，有些窯接入口窯門增設(shè)可容納1個(gè)窯車的準(zhǔn)備室。窯兩側(cè)內(nèi)墻砌成的凸緣與窯車襯磚兩側(cè)凹緣形成曲折密封。側(cè)墻下部裝有砂封槽，與窯車兩側(cè)的砂封板形成密封。窯車襯磚間接頭以凸凹形結(jié)構(gòu)互相貼緊，形成密封窯底。窯頂有拱形和平吊頂兩種。粘土磚隧道窯和硅磚隧道窯一般采用拱頂結(jié)構(gòu)。窯膛寬3m的高鋁磚隧道窯和鎂磚隧道窯多采用平吊頂結(jié)構(gòu)。拱頂結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，拱下窯膛空間大，有利于對(duì)制品的輻射傳熱，但磚垛上下溫差也大。平吊頂結(jié)構(gòu)磚型復(fù)雜，氣密性差，鋼材用量也多。
窯體內(nèi)襯用耐火材料適應(yīng)該段窯膛熱工制度要求。高燒成溫度區(qū)段窯膛內(nèi)襯材質(zhì)性能優(yōu)于所燒制品。生產(chǎn)粘土磚和硅磚的隧道窯燒成帶窯頂用硅磚砌筑；高鋁磚隧道窯用Al。0。≥百分之75的高鋁磚砌筑；鎂磚隧道窯用鎂鋁磚砌筑；高溫隧道窯窯頂內(nèi)層用高純鎂磚、電熔鎂磚或其他堿性耐火磚砌筑。窯頂外層鋪放蓋磚，內(nèi)外層間充填隔熱耐火材料。外墻用紅磚和粘土磚砌筑。內(nèi)墻與外墻間根據(jù)溫度要求，可充填礦渣棉或硅酸鋁纖維氈。小型高溫隧道窯窯體外表可用鍍鋅鐵皮包裹，鐵皮與外墻間用礦渣棉或耐火纖維氈充填。
窯門裝于隧道窯進(jìn)出口兩端，分升降插板式和卷簾式兩種。插板式又有全窯門和半窯門之分。全窯門有整體結(jié)構(gòu)和階梯結(jié)構(gòu)。全窯門關(guān)閉時(shí)窯門板一直落到軌面上，將窯膛與窯車下通道全部密封。半窯門關(guān)閉時(shí)窯門板落到窯車襯磚臺(tái)面上，僅能密封窯膛。卷簾式窯門為全窯門，關(guān)門時(shí)由電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)卷簾軸，將波紋鋼板門簾放下，它多用于小型隧道窯。
窯車既是活動(dòng)窯底又是燒成制品的運(yùn)輸設(shè)備，由車架、車輪軸承組、砂封板及襯磚組成。(圖3)，
中國(guó)常用的窯車規(guī)格有3m×3．1m×1．07，5m，2．5m×2．3m×O．835m，2．2m×2．2m×O．68m和1．43m×1．1m×O．35m。
推車機(jī)是往窯內(nèi)推送窯車的設(shè)備。設(shè)于地面上的有螺旋式推車機(jī)，設(shè)于地面以下的有鋼絲繩推車機(jī)。螺旋式推車機(jī)和鋼絲繩推車機(jī)都由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓推車機(jī)可設(shè)于地面上或地面下。推車機(jī)的推力按所推窯車的數(shù)量及每臺(tái)窯車的載荷確定，常用的推力為1000kN，推車速度不大于2m／min。
設(shè)計(jì)計(jì)算包括窯長(zhǎng)、生產(chǎn)能力、燃耗等。
