隧道窑 (tunnel kiln)

由一列窑车组成移动窑底的隧道式连续作业的热工设备(见彩图插页第8页)。由窑体、燃烧装置、通风设备、窑车、窑门及附属的推车机等组成。其特点是生产能力大、能耗低、烧成制品质量稳定、机械化自动化程度高及劳动条件好。主要用于烧成各种耐火制品，也可用来煅烧耐火原料与半成品。

18世纪中叶第1次建成以煤为燃料烧普通建筑用砖的隧道窑。在耐火材料工业上的应用始于19世纪初。随后在窑的结构、热工制度及提高产品质量等方面不断完善与改进。20世纪70年代开始试用电子计算机控制。隧道窑已成为耐火制品的主要烧成设备。

中国耐火材料工业的第1座烧成粘土砖隧道窑于1956年3月在太原钢铁公司耐火材料厂建成。随后又陆续建成烧成硅砖、镁砖、高铝砖隧道窑及高温隧道窑。截止到1990年，中国耐火材料工业已有百余座烧成各种耐火制品的隧道窑。

类型通常按所烧成制品的种类分有粘土砖隧道窑、硅砖隧道窑、高铝砖隧道窑、镁砖隧道窑和烧成高纯制品及碱性制品的高温隧道窑。中国典型隧道窑技术规格见表。典型隧道窑技术性能

工作原理按逆流传热原理工作。窑体沿长度分为预热带、烧成带和冷却带。每隔一定时间推车机将装有砖坯的窑车，从窑前端推入窑内。砖坯入窑后开始被烟气预热，随着窑车向烧成带移动加热至规定的最高温度并经一定时间保温，制品即可烧成。烧成制品经冷却带冷却后出窑。冷却制品所需的空气经冷却带鼓入窑内，在冷却制品的同时被加热，热空气的一部分沿窑图11窑体；2～窑门；3烧嘴；4一排烟机；5体进入烧成带作为二次空气，其余部分从窑内抽出作为一次空气和干燥介质或热源。燃料和一次空气经由烧成带的烧嘴或燃烧室混合燃烧，进入窑内遇二次空气再次燃烧并直接加热制品。高温烟气逆窑车运行方向流动，在加热制品的同时被冷却，与砖坯在加热过程中排出的气体一起形成废气，经排烟机从预热带抽出排至大气。隧道窑的组成见图1。

隧道窑组成一次空气鼓风机；6冷却鼓风机；7一窑车；8推车机357SUI’隧工作系统为使制品按规定的热工制度烧成，在预热、烧成、冷却3带分别设置排烟系统、燃烧系统和鼓风冷却系统。为减少窑膛断面温差以提高制品质量，还增设有搅拌气幕、气流循环和压力平衡系统。隧道窑的工作系统见图2。

图2隧道窑工作系统口一基本的工作系统；6—80年代以来广泛采用的工作系统1一冷却鼓风机；2一一次空气鼓风机；3一煤气或重油管道；4一排烟机；5一烟囱I6一循环风机；7一窑车下部鼓风机；8一窑车下部抽风机图2“为基本的工作系统。冷却制品用的空气由鼓风机送入冷却带，并全部进入烧成带。烧成带每台窑车接头处的两侧窑墙上对称布置烧嘴或燃烧室。窑膛高于1．6m，当以冷煤气为燃料时，烧成带末端的1～2对烧嘴可分上下两排布置。顶烧隧道窑烧嘴则布置于烧成带窑顶。一次空气由鼓风机抽窑内空气送入烧成带的燃烧装置。废气由排烟机从预热带抽出，经烟囱排至大气。图26是20世纪80年代以来广泛采用的工作系统。冷却制品时获得的热空气，一部分(约占燃烧所需空气总量的30％～50％)送入烧成带作为二次空气，其余部分从冷却带抽出，除用作一次空气外，多余部分送往干燥器作为干燥介质。在预热带增设气体循环均温系统。用循环风机从两侧窑墙下部将低温气体抽出，从窑顶再送入窑膛高温区，以均衡窑温。为减少窑膛与窑车下部通道间气体的流窜，往冷却带、烧成带正压区窑膛下面的窑车下部通道鼓空气，并从预热带负压区窑膛下面的窑车下部通道抽出，使窑膛与窑车下部通’道压力趋于平衡。358为实现高温烧成，高温隧道窑除具有一般隧道窑的工作系统外，还增设高温风机。将冷却带约700℃的热空气送入烧成带双层拱空间层再次加热到10‘00～1050℃，用从冷却带抽出的400～500℃热空气引射到烧成带烧嘴作为一次空气。对于平吊顶高温隧道窑，则用高压喷射装置从冷却带引出1000℃热空气，经过烧成带两侧窑墙内通道进入烧嘴火道作为助燃空气。

窑体尺寸的确定包括窑体长度、高度和窑膛宽度。

(1)窑体长度。按要求的年产量、年工作日、每台窑车装砖量、制品烧成周期及成品率确定。窑体过短，加热和冷却速度不易控制；过长，窑膛阻力大。工业用隧道窑长度一般为60～156m，最长的硅砖隧道窑已长达243m。

(2)窑膛高度。窑车衬砖平台面至窑顶距离，取决于窑车码砖高度，码砖高度又制约于制品的高温荷重性能。窑膛高、产量大，但加大窑膛上下温差。窑膛高度一般为1．2～2．1m，高温隧道窑窑膛高为O．65～1．25m。

(3)窑膛宽度。窑车衬砖平台处两侧窑墙间距离。它取决于窑车宽度。窑膛过宽，则砖垛横向温差加大，窑膛宽度一般为1．6～3．2m。

基本构造窑体主要用耐火砖砌筑，用金属骨架固定。基础上面铺有轨道。由一列窑车台面上的衬砖平台与窑墙、窑顶构成窑膛。窑车下面可设检查廊。窑体前后两端设有窑门。少数窑不设出口窑门。为减轻推车时窑门开启时大量冷风从窑入口浸入，有些窑接入口窑门增设可容纳1个窑车的准备室。窑两侧内墙砌成的凸缘与窑车衬砖两侧凹缘形成曲折密封。侧墙下部装有砂封槽，与窑车两侧的砂封板形成密封。窑车衬砖间接头以凸凹形结构互相贴紧，形成密封窑底。窑顶有拱形和平吊顶两种。粘土砖隧道窑和硅砖隧道窑一般采用拱顶结构。窑膛宽3m的高铝砖隧道窑和镁砖隧道窑多采用平吊顶结构。拱顶结构严密，拱下窑膛空间大，有利于对制品的辐射传热，但砖垛上下温差也大。平吊顶结构砖型复杂，气密性差，钢材用量也多。

窑体内衬用耐火材料必须适应该段窑膛热工制度要求。最高烧成温度区段窑膛内衬材质性能必须优于所烧制品。生产粘土砖和硅砖的隧道窑烧成带窑顶用硅砖砌筑；高铝砖隧道窑用Al。0。≥75％的高铝砖砌筑；镁砖隧道窑用镁铝砖砌筑；高温隧道窑窑顶内层用高纯镁砖、电熔镁砖或其他高级碱性耐火砖砌筑。窑顶外层铺放盖砖，内外层间充填隔热耐火材料。外墙用红砖和粘土砖砌筑。内墙与外墙间根据温度要求，可充填矿渣棉或硅酸铝纤维毡。小型高温隧道窑窑体外表可用镀锌铁皮包裹，铁皮与外墙间用矿渣棉或耐火纤维毡充填。

窑门装于隧道窑进出口两端，分升降插板式和卷帘式两种。插板式又有全窑门和半窑门之分。全窑门有整体结构和阶梯结构。全窑门关闭时窑门板一直落到轨面上，将窑膛与窑车下通道全部密封。半窑门关闭时窑门板落到窑车衬砖台面上，仅能密封窑膛。卷帘式窑门为全窑门，关门时由电动装置驱动卷帘轴，将波纹钢板门帘放下，它多用于小型隧道窑。

窑车既是活动窑底又是烧成制品的运输设备，由车架、车轮轴承组、砂封板及衬砖组成。(图3)，

中国常用的窑车规格有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。

推车机是往窑内推送窑车的设备。设于地面上的有螺旋式推车机，设于地面以下的有钢丝绳推车机。螺旋式推车机和钢丝绳推车机都由电动机驱动。液压推车机可设于地面上或地面下。推车机的推力按所推窑车的数量及每台窑车的载荷确定，常用的最大推力为1000kN，推车速度不大于2m／min。

设计计算包括窑长、生产能力、燃耗等。

(参考书目姜金宁，耐火材料工业热工过程及设备，冶金工业出版社，北京，1984。

(徐钟声 刘秉祥 傅朝硅)