4.3 隧 道 窑

预热带
1）窑头气幕及窑门 （1）窑头气幕 作用： 作用：增加窑头压力，阻止冷空气进入，保证窑头温度、 压力稳定。 位置：距窑头0.6-1.5m 结构：格子式、夹缝式 气幕风来源： 烟道废气 车底热风 冷却带热风
2）排烟系统 （1）排烟孔：集中或分散 排列方式： 均匀 两头密，中间稀 前稀后密 前密后稀 排烟孔数目：10-27对 F孔﹥F支﹥F主 F孔=1-2F主 （排烟孔控制预热带温度，减少气体分层，减少上、下 温差）
干燥至一定水分的坯体入窑，首先经过预热 带，受来自烧成带的燃烧产物(烟气)预热， 然后进入烧成带。 燃料燃烧的火焰及生成的燃烧产物加热坯体， 使达到一定的温度而烧成。 燃烧产物自预热带的排烟口，支烟道，主烟 道经烟囱排出窑外。
烧成的产品最后进入冷却带，将热量传结入 窑的冷空气，产品本身冷却后出窑。 被加热的空气一部分作为助燃空气，送去烧 成带，另一部分抽出去作还为干燥或气幕用。 隧道窑最简单的工作系统如图1-2。
因为短窑窑内气流阻力小，压降小，正压和负 压都不大，从沙封和窑车接缝漏气或吸气可大 为减少。 短窑占地较少，厂房较短，窑体材料用量较少， 窑体散热面积较小，窑内容纳车的数量较少， 因此短窑投资较少。 但短窑窑截面大，不利于窑截面上的温度均匀 性。现代陶瓷隧道窑都采取矮而宽的截面，即 所谓宽体隧道窑。
（2）支烟道 油、气：F支=0.6-0.8m2 煤：F支=0.7-1.5m2 分布方式 两侧窑墙的基础下 预热带窑墙内 车下 （3）汇总烟道 （4）烟囱
3）车下吸风口位置ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4）预热带产生温差原因及解决办法（后面讨论） （1）负压 （2）温度引起气体分层
5）搅动气幕 作用：防止气体分层 方法： 上送下抽 下送上抽 不同截面抽送 热风速度：8-10m/s 风来源： 冷却带热风 车下热风 预热带热风
隧道窑产量的计算公式如下：
G= dLF
τ
式中： d − 装窑密度（产品 kg / 有效 m 3） L − 窑有效长度（ m ） F − 窑有效截面积（ m 2）
τ − 总烧成时间，即预热、 烧成及冷却的总时间（ h ）
对于某种陶瓷产品，适宜的装窑密度不会有多 少变化，基本上在一定范围内。 从上式可见，当总烧成时间一定时，窑产量是 与窑长和有效截面积乘积成正比，也就是说窑 产量与窑有效容积成正比。 现代陶瓷企业趋向于大规模生产，因此要求窑 炉单窑产量大，在这种情况下，有两种设计方 案选择：窑较长而截面较小，或窑较短而截面 较大。现代陶瓷隧道窑多为后者。
上图为典型旧式陶瓷隧道窑与现代陶瓷隧道窑的工 作系统图。主要区别在于：
旧式陶瓷隧道窑： 用窑门； 大分散排烟，预热带无烧 嘴； 烧成带设置数量较少的大 功率烧嘴，而且在窑墙中 设置燃烧室； 冷却带设置急冷气幕； 冷却带小分散抽热风； 窑尾集中鼓入冷却风； 设置车下压力平衡系统。
现代陶瓷隧道窑 不用窑门而用封闭气幕； 小分散排烟，预热带设置多 个小功率高速烧嘴； 烧成带设置较多小功率高速 烧嘴，焰气直接喷入窑内； 冷却带设置较多急冷喷嘴； 大分散抽热风； 大分散喷入高速冷却风； 不设车下压力平衡系统。
这是一个烧煤的自然抽风的隧道窑工作系统。没有鼓 风机和抽风机，只依靠烟囱把冷空气自炉栅下吸入作 为一次空气，将煤燃烧后，燃烧产物 烧成带 预热带 排烟口 烟囱 排出窑外。 同时利用烟囱把冷空气自冷却带吸入，将产品冷却， 空气本身得到预热，然后也进入烧成带作二次空气用， 并成为烟气由排烟口排走。
这种窑结构简单，但缺点明显： 1）全窑处于负压下操作，预热带负压更大， 易从外界漏入大量冷空气，使窑内温度分布 不均匀，产生气体分层，上下温差甚大。 2）大量温度不高的空气自冷却带流进烧成带， 使烧成温度降低，不易维持还原气氛，产品 有时烧不熟，有时发黄。 这种简易系统，目前很少采用。
2）烧成带设置多个小功率高速烧嘴，在两侧 垂直和水平交错排列，这样有利于均匀窑温和 调节烧成曲线。 预热带下部两侧设置多个水平交错排列的小功 率高速调温烧嘴或普通高速烧嘴加调温搅拌风 嘴，以利于均匀预热带截面温度和调节烧成曲 线。
3）排烟孔比较集中于窑头，有利于充分利用 烟气热量。 但近年来一些现代陶瓷隧道窑采用小分散排烟 孔，为的是便于调节预热带前段温度曲线。
4.3 隧 道 窑
4.3.1 隧道窑工作系统(流程)及结构 隧道窑工作系统(流程) 工作系统
隧道窑工作系统又叫工作流程 指窑内气体输送系统，即气体流向及其有关 设备。 例如排烟系统，气体搅动系统，冷却系统等。 最简单的隧道窑只有一个系统。 一般隧道窑的预热和烧成带工作系统与冷却 带工作系统是分开的。随着工作系统的不同， 窑的结构也有所不同。
烧成带 1）气氛转换气带 （1）作用： 分隔焰性 气幕前为氧化气氛，后为还原气氛 （2）位置： （3）形式： （4）来源： 1号还原炉前3～5m 夹缝式，格子式 冷却带热空气
2 燃烧室
燃烧室 对于固体燃料 （1）燃烧方式 燃烧道 （2）燃煤窑 a)方式： 燃烧室 b)燃烧室个数：t烧， w推（推车速度） L烧（烧 成带的长度），燃烧特性 ， n= L烧/1.3～1.6（个） 一般，氧化炉 6对 c)排列方式： 1-2对 对称 还原炉3-4对，总共4对于液，气体燃料
5）很少设车下压力平衡系统。因为现代陶瓷 隧道窑窑内气流阻力小，压降小，正、负压都 小，可以不设置车下压力平衡系统。 有的窑在预热带前段窑车两侧沙封槽上方窑墙 上沿窑长方向设置若干空气小喷孔，形成小气 幕以减少吸入车下冷风。
6）现代陶瓷隧道窑工作系统所用各种风机因 其良好的耐用性，多不设备用风机，这样简化 了管道，减少了漏风，减少了占地面积，节省 投资。 7）多不设窑门，依靠封闭气幕封闭。
5、三带比例
1）预热带(L预)：制品厚度、原料配方、匣体性能、烧 成温度 2) 烧成带(L烧) ：烧成气氛、压力 3） 冷却带(L冷) ：烧成温度 三带占整个窑长比例（%） L预 L烧 L冷 日用瓷 25~35 27~32 33~40 电瓷 30~40 20~30 38~40 陶瓷 30~44 10~18 41~46 卫生瓷 35~42 24~27 35~42 炭素 40~50 30~25 20~25
一般烧油或煤气的隧道窑，其工作系统如图 1-3。 这个工作系统是将油或煤气自烧成带的燃烧 室喷入，烧成带呈微正压。烟气在预热带用 排烟机抽走。 预热带有窑头封闭气幕，搅拌气幕:使窑内上
下温差减少。
冷却带有急冷送风，窑尾送风和抽热风设备。 急冷风和窑尾直接鼓入的风都由热风机抽走，达到平 衡，自成一个系统。冷却系统有： 急冷送风： 有利于保留玻璃体与防止2价的Fe2+重新被氧化以及 阻隔烧成带与冷却带之间的气流空间； 缓冷送风： 适应α-石英 快冷送风： 提高生产速度； 冷却介质为冷空气。 β-石英的晶型转变；
传热 火焰 对流、辐射 坯体表面、闸钵外表面、窑体 内表面 闸钵外表面 坯体表面 窑体内表面
传导 传导 传导
闸钵内表面 坯体内部 窑体外表面 对流、辐射 环境
3、 窑体基本尺寸 1） 长度：根据生产任务、烧成制度、坯的大小、釉的种类 确定
隧道窑长度宽（m） B（m） H/B
日用瓷 电瓷 一般陶瓷 卫生瓷 炭素
3）间接冷却 a)用耐火材料砌成迂回风道或者用SiC制 成空心砖 b)在窑墙上设置金属排管 4）窑尾气幕 a)作用 400℃以下（制品温度） b)形式 c)位置 距窑尾1.5～2车位
5）余热利用形式 （1）抽送至干燥器 （2）在烧成带，冷却带的窑底安干燥器
车下冷却 （1）车下通风：冷却窑车金属部件，平衡压力 （2）冷却方式：设坑道，车下送风
d)位置：
从880℃～950 ℃开始→ tmax 30 ～35% 35 ～40%
e)炉栅面积：1m2控制15 ～16m2窑容积 f)喷火口： 低温炉 高温炉 （3）燃油窑 （4）燃气窑 燃烧道： 6～30对，一般20对
冷却带
1）冷却带 直接冷却 间接冷却 两者皆有
2）急冷气幕 a)作用：使制品快速冷却，防止空气倒流，平衡气压。 烧成温度 700℃，（对于陶瓷制品，塑性阶段， 有液相存在） b)结构形式：格子式，夹缝式 c)位置： 第1道距末对炉4～6m 第2道距第1道1～2m d)冷空气 （直接冷却用冷空气）
4、三带的划分
1）按烧成工艺 预热带：常温 950-1000℃ 烧成带： 950-1000℃ 停火 冷却带： 停火 出窑温度 2）窑结构 预热带： 烧成带之前 烧成带： 窑墙突出部分 冷却带： 烧成带之后
预热、烧成和冷却是指制品而不是气体。因
为气体的加热和冷却恰恰相反。 对于三带的具体划分各有不同，有以砌筑体 分，有以温度分。但多数以燃烧室的设置来 分，设有燃烧室的部分为烧成带，前后各为 预热及冷却带。 注意：900℃以下设有高速调温烧嘴的地段仍 为预热带。
50～80m 1.1～1.3 80～120 1.6～2.0 60～95m 1.4 ～2.0 90～100m 1.1 ～1.7 50～80m 1 ～2.0 B烧-B冷=50-100mm H烧-H冷=40-60mm （提高气体的黑度ρl）
1.1～1.3 1.0 ～1.2 0.9～1.0 0.87～1.2 1.06～1.56
至于各带的长度比例，则取决于陶瓷制品的 烧成曲线。从下面公式可以求得各带长度与 总长间关系。
τ预 τ τ L烧 = L 烧 τ τ L冷 = L 冷 τ
L预 = L 式中，L预、L烧、L冷分别表示预热带、烧成带和冷却带长度（m） L：隧道窑总长（m）；
τ 预、τ 烧、τ 冷：分别表示预热、烧成、冷却时间（h）； τ：总烧成时间（h）
隧道窑目前用得多的是单通道，明火焰，窑 车隧道窑。内有轨道，彼此相连的装有坯体 的窑车由于推车机的推动，在隧道内迎着气 流连续地或间歇地移动。 不论窑炉的结构简单或复杂，任何隧道都可 划分为三带：预热带、烧成带、冷却带。
1、现代陶瓷隧道窑工作系统特点： 现代陶瓷隧道窑与旧式陶瓷隧道窑的工作系统大 体上是相同的。不过现代陶瓷隧道窑工作系统有 如下几个特点： 1）不用冷却带直接流入烧成带的窑道风作为助燃 空气。因为现代陶瓷隧道窑使用高速烧嘴，助燃 空气完全进入烧嘴，与燃料混合燃烧后，焰气喷 入窑内，不需要再另行供给补充空气。
4）冷却带一般都分为三段：急冷段、缓冷段 及低温冷却段。多采用直接冷却方式，从两侧 垂直和水平交错布置冷却风喷口，喷入高速冷 却风，造成强烈横向气流循环，均匀冷却制品。 热风则由窑顶分散抽出。因此冷却带是以横向 循环气流为主，纵向气流较少。有的现代陶瓷 隧道窑在缓冷段及低温冷却段采用直接与间接 冷却相结合的方式。
2、工作原理 ⑴ 工艺流程 制品→预热带→烧成带→冷却带 热气体→烧成带→预热带→排烟 冷空气→烧成带末端→冷却带→干 燥介质 ⑵ 温度分布 冷却带末端 预热带→烧成带（ T ↑） 冷却带→窑尾（T↓）
⑶ 压力分布 a) 油﹑气窑(图1-3) b) 煤(图1-2) ⑷ 气氛分布：烧成带：还原气氛，其他为氧化气氛 ⑸ 传热特点 预热带 冷却带 对流（为主） 辐射 对流（主） 辐射 烧成带 对流 辐射（为主）
传统隧道窑急冷过程 传统隧道窑：急冷过程用的是急冷气幕。 1）可以用冷空气自窑顶和窑两侧墙喷入， 2）也可以用温度较低的热空气自窑顶和窑侧 墙喷入。 急冷气幕不但能起到急冷作用，同时亦为阻 挡气幕，以防止烧成带内烟气倒流至冷却带， 从而熏黑所焙烧的制品。
现代隧道窑急冷过程
1）现代隧道窑则设置较多急冷烧嘴。 从隧道窑的两侧以垂直和水平方向交错地布置冷却风 喷口，喷入高速的冷却风，以造成强烈的横向气流循 环来均匀地冷却已烧好的制品。 2）快冷指在400℃以下，靠近隧道窑出口端的地方， 鼓入一定量的空气，使烧好的产品快速冷却，以缩短 烧成周期，提高生产速度。
3）在窑尾还必须设立两道封闭气幕，其结构 类似于窑头的封闭气幕。 不同的是隧道窑窑尾的两道气幕均为冷却气 幕。
隧道窑的冷却带鼓入的冷空气必须在冷却带全 部抽出，使鼓入冷却带的风量和从冷却带抽出 的风量要达到风量平衡 。 否则烧成带的烟气与冷却带的空气会相互影响， 从而会影响到烧成带内的热工制度或影响到冷 却带内的产品质量。 抽出的热风可用作气幕风（窑头）、助燃空气、 坯体的干燥介质(坯体干燥处理后才能入窑煅 烧)，当然也可以由烟囱直接排走。