四、隧道窑的原理与结构

平顶窑
平拱顶
吊挂式窑顶
（2）拱顶


拱顶的优点是，结构严密、 坚固，节约钢材，投资少。 缺点是，窑顶要用重质耐 火砖砌筑，蓄热大，且窑 顶下空隙高度大，易造成 气流分层。拱顶窑一般均 为现场砌筑。 拱顶有单心拱、双心拱和 三心拱几种型式。


五）窑体膨胀缝与密封构造 （1）窑体膨胀缝 膨胀缝的宽度与砌筑材料的线膨胀系数、冷、 热面平均温度及该段窑体的长度有关。 膨胀缝的宽度往往是固定的，一般20～ 30mm。 在温度较低的预热带和冷却带，每隔3～4米 设一条；而在温度较高的烧成带则每隔2～3 米设一条。 膨胀缝的砌筑，上下应留成弓字形，内，外 层应互相错开成封闭式，以保证窑体的密封 性良好。


主要优点是： （1）传热快速，烧成周期短，单位容 积产量大，单窑产量高。 （2）窑内温差小，产品质量高。 （3）连续性强，易于自动化。 （4）节能。

隧道窑结构 隧道窑主要由以下五个部分组成：窑体、 窑车、燃烧系统、通风系统、附属设备 及电控仪表。
1、窑体



层号
厚度mm
材料名称
体积密度kg/m3
1
2 3 4 5
126
126 126 116 75
硅线石质砖
轻质高铝砖 轻质粘土砖 硅藻土砖 隔热板
2400
1050 800 450 375
6 126 800 轻质粘土砖 传统型隧道窑的窑体材料及厚度（烧成带，内壁温度1250℃）


现代陶瓷隧道窑由于窑墙不承受荷重，可以 彩优质耐火隔热材料取代传统窑墙耐火砖层 和保温砖层，在同样热阻的条件下，使窑墙 厚度和每平方米窑墙的质量均大大下降。目 前有组合型和全耐火纤维型两种结构形式。 应当指出，隧道窑内壁温度沿长度变化很大， 组合型和全耐火纤维型窑墙，在使用温度不 同的各区段内，各种材质及其衬砌厚度，均 应根据使用温度和传热利算确定。
亦称网带窑
隧道窑的分带


隧道窑沿窑长方向通常分为三带： 传统的分法制品入窑端到烧成带之间的 区段称预热带， 是把设有燃烧室的区段称烧成带， 烧成带出窑端之间的区段称冷却带；
一 般隧道窑的工作系统图
1-封闭气幕送风； 2-搅拌气幕； 3-排烟机； 4-搅拌气幕送风； 5-重油或煤气； 6-烧嘴； 7-雾化或助燃风机； 8-急冷送风； 9-送干燥热风； 10-热风机； 11-冷风机
分类依 据
特 点 ①窑车隧道窑 ②推板隧道窑
窑 名 在隧道中托制品运 动的是窑车 制品在运动的推板 上
备 注 亦简称隧道 窑 简称推板窑
按窑内 运输设 备分
③辊底隧道窑
制品（或连同架子 或托板）在辊道上 运动 用耐热网带输送制 品
简称辊道窑
④输送隧道窑
⑤步梁隧道窑 ⑥气垫隧道窑 按通道 多少分 ①单通道隧道窑 ②多通道隧道窑


三）窑墙 传统型隧道窑的窑墙通常分三层（或三层以 上）综合衬砌； 内层为耐火砖（1～2层），它的高温强度好 但隔热性能差; 中间为保温材料，它的隔热性能好，可减轻 窑重量和厚度，但使用温度不高，强度也较 低; 外层为保护层，一般使用红砖。 传统型窑墙厚度大，砌筑工程量大，每平方 米面积质量大，因而蓄热多，每次烘窑升温 和停窑降温均需要很长时间，浪费能源，这 是它的主要弊端。
一）窑体主要尺寸 窑体主要尺寸包括窑体长度（有效长度），内宽，内高（有效高 度）等。 目前建筑卫生陶瓷隧道窑的长度在40～120m之间， 一般来说，当断面宽、高尺寸一定，码窑方式和烧成周期不变时， 增大窑长，则单窑产量扩大。 但窑长增加后，窑内阻力成正比增大，要维持烧成带微正压则预 热带负压也将随之成正比增大，漏风量和窑内上下温差都将增大， 不仅电耗增加，而且产品质量变差，反过来又限制了产量的增大， 同时长窑投资大，窑内气流阻力减少，投资减少，这是有利的， 但产量也会有所下降，而且窑过短时，窑内温度曲线和气氛都不 易调节，不易稳定。 因此，一般认为隧道窑适宜的长度为70～80米左右。
思考?

同一条窑，窑宽可以不同吗？

同一条窑，窑高可以不同吗？



隧道窑内宽（即两侧窑墙之间的距离）略大 于其有效高宽，有的隧道窑，三带窑宽不相 等，一般是烧成带扩大，也有将窑墙作成倾 斜的，下宽比上宽大40mm左右，以有利于 下部通风、传热。 隧道窑的内高，即车台面至窑顶最高点的距 离，也有三带不相等的，一般是烧成带加高。 隧道窑烧成带内高和内宽加大，有利于降低 纵向流速，延长火焰在烧成带停留时间，增 大窑顶气流阻力，同时由于烧成带辐射传热 的分量较大，增加内高和内宽，可使辐射气 层厚度增加，强化了辐射换热，但砌筑较复 杂。
传统明焰隧道窑的工作流程
1、封闭气幕送风 2、搅拌气幕 3、排烟机 4、搅拌气幕送风 5、重油或 煤气 6、烧嘴 7、雾化或助燃风机 8、急冷送风 9、热风送干燥 10、热风 机 11、冷风机


明焰隧道窑基本上能满足陶瓷烧成要求。 投资省，设备少。 主要缺点： 不大，因而烧成质量差。 能耗高。 窑内压力梯度大，漏风问题不易解决。




（5）在预热带前部，分若干பைடு நூலகம்集中排 烟，有利于充分利用烟气热量。 （6）在冷却带多采用直接冷却（也有 直接与间接冷却相结合的），从窑墙两 侧垂直和水平交错布置冷风喷口，高速 喷入冷却风造成强烈横向循环气流均匀 冷却制品，再由窑顶分散抽出热风，因 此，冷却带是以循环气流为主，纵向气 流较少。 （7）采用高速调温烧嘴以控制缓冷区 温度。
现代明焰隧道窑

1，2窑头封闭气幕 3，排出废气 4，燃气 5， 助燃空气 6，急冷空气 7，抽出热风 8，窑 尾冷却空气 9，调节冷却速度的烧嘴



现代明焰窑工作系统的主要特点是：
（1）采用净化燃料明焰裸装烧成； （2）在烧成带两侧，垂直和水平交错布置 多个小功率高速烧嘴，有利于强化窑内传 热，均匀窑温和调节烧成曲线； （3）在预热带下部两侧水平交错布置多个 小功率高速烧嘴，有利于控制预热带烧成 曲线，降低窑内温差。 （4）连续进车，一般不设窑门，而是在窑 头设二道气幕阻隔
表7-3 分类依据 按热源分 ②电热隧道窑 ①明焰隧道窑 按火焰是 ②隔焰隧道窑 否进入隧 道来分 ③半隔焰隧道 窑 特 点
隧 道 窑 分 类 表 窑 名 备 注
①火焰隧道窑
以煤、煤气或油为燃料 利用电热元件加热 火焰直接进入隧道 在火焰和制品间有隔焰板 （马弗板），火焰加热隔 板，隔焰板再将热辐射给 制品 隔焰板上开有孔口，让部 分燃烧产物与制品接触， 或只有烧成带隔焰，预热 带明焰 电热窑 炉也有 隔焰式 （马弗 窑）， 用隔焰 板将电 热元件 和制品 分开
隧道窑



隧道窑的种类很多，可以按不同原则分类如 下： （1）按被烧制品的运载方式可分为：窑车式、 辊道式、推板式、步进梁式、输送带式、桌 式等。目前烧成卫生瓷的隧道窑以窑车式和 辊道式最多 。 （2）按热源及热能转换方式可分为：燃烧燃 料隧道窑和电热隧道窑。前者又可按燃料种 类分为烧煤、烧油和烧煤气隧道窑。



（四）窑顶 窑顶有平顶和拱顶两种基本形式。 （1）平顶 现代隧道窑多采用平顶。 平顶的优点是：a便于码窑，窑顶空隙 高度小，有利于减少窑内气流分层。b 没有横推力（但平拱顶例外）。


平窑顶的构造有棚板式、吊挂式和平拱顶。 1）棚板式 棚板式受材料限制窑宽较小，窑温也不能太 高，一般多用在窑头窑尾低温部位。 2）吊挂式 吊挂式窑顶需要钢架和吊钩，金属用量大， 但窑宽可不受限制，而且适宜于模块装配式 窑，因此在现代隧道窑上用得较广。 3）平拱顶 它实际上是拱顶窑，只不过是中部拱顶砖加 长形成的平拱。因横推力大，只能用于现场 砌筑。其分析计算，可参照单心拱顶。




现代的隧道窑在预热带安装有燃烧器， 原先的分带方法已不适应。 此时按烧成温度进行分带，即把入窑端 至800℃的区段称预热带， 800℃至最高烧成温度的区段称烧成带。 最高烧成温度至出窑端之间的区段称冷 却带。


冷却带还可根据对冷却速度的要求分为 急冷段（烧成温度至800℃）， 缓冷段（800℃～400℃）， 最终冷却段（400℃以下）。
传统隔焰隧道窑
1.排湿 2.排烟 3.排风机 4.热交换器 5.风机 6.抽出车下低温热风 7.高温热风（可用于助燃） 8.燃料（油或煤气） 9.烧嘴 10.火道 11.助燃风机 12，13.高温热交换器（SiC质） 14.低温热交换器 15.抽热风口 16.热风机 17.风机 18.窖尾直接冷却 19.风机 20.
四、隧道窑的原理与结构


隧道窑的特点 隧道窑属连续式窑炉。其热工制度不随时间 而变化，只与窑长有关。窑体各部位的温度 也是稳定的。欲烧成的陶瓷坯体由其一端— —窑头入窑后，在沿窑长运动的过程中，完 成包括预热、焙烧、冷却等阶段在内的整个 烧成过程，然后由出窑端——窑尾离窑。 用于烧成陶瓷的隧道窑一般都是直形隧道。

六）隧道窑的燃烧系统与排烟系统 隧道窑的烧嘴和排烟口的布置方法有两种： （1）传统隧道窑烧嘴和燃烧室多采用在烧成 带窑墙两侧集中布置，形成高温区。排烟口 则在预热带范围内分散排列。预热带的温度 曲线主要靠在这些分散排烟口提前抽出部分 烟气的多少进行调节。这种方式烧成带一般 只需使用6～8对烧嘴即可。


主要特点是焰气不进入工作通道,每侧燃烧烟气从每 侧预热带烟口排出。为排除坯体水汽和分解产物，在 预热带通道壁上开有排气孔（图中1）。由于排烟温 度高，在窑顶上安设热交换器以回收排烟热量。从车 下抽出的低温热风进入换热器升高温度后送干燥或助 燃用。冷却带以间接冷却为主，窑尾送入部分直接冷 风，从中部抽出。 隔焰窑内隔焰板向制品的传热，属固体表面间辐射传 热，由于辐射角系数的制约，窑宽一般不大。隔焰窑 内呈强氧化气氛，当制品需要还原气氛烧成时，则需 在隔焰板上开孔，供部分隔焰窑内焰气进入通道。

二）隧道窑的窑体构造特点 （1）特点 1）窑体由窑墙、窑顶和窑车台面组成长而直 的工作通道。 2）要承受高温和火焰冲刷。 3）窑体不动而窑车移动，要保持良好的密封 性能必须尺寸准确。 4）窑体上设有燃烧设备、通风设备、砂封槽 及测控仪表等，要求一定强度。



（2）对窑体的要求 1）寿命长。 2）散热蓄热少，升温快。 3）密封好。 4）施工快，造价低。



（2）窑体密封构造 隧道窑的窑体是不动的，而窑底一窑车的台 面，则是随窑车而运动的。为了维持窑内的 烧成制度，隧道窑是通过设置砂封槽和曲折 密封来将窑内外隔开的。 生产中应注意保持砂封槽内有砂，并能埋住 窑车的沙封板，每辆窑车的砂封板应接触良 好，不能有变形。 窑车前后的曲折密封应互相对住，两侧与窑 墙之间的间隙应均匀，不能过大。



有效内宽和有效内高尺寸主要决定于制品的 品种、规格（外形尺寸）、单窑产量、装载 方法和窑内温度均匀性等。 一般说来，当窑长和制品装窑密度一定时， 增加内宽和内高，可提高窑的产量（即产量 与有效断面积成正比）。 但窑的高度增大时，窑内几何压力随高度成 正比增大，窑内上下温差亦随之增大。而且 装窑难度大，窑具用量多，故现代隧道窑趋 向于降低内高，增大内宽（即所谓扁口窑、 宽体窑），单层码放卫生瓷制品。



（3）现代隧道窑多为明焰隧道窑。按装烧方 式可分为匣钵装烧，棚板装烧，明焰裸烧 （露烧），当前的发展方向是明焰裸烧（露 烧）、尽量少用窑具。 （4）对连为一个整体的窑，按通道（即隧道） 的多少可分为单通道及多通道隧道窑。 （5）按隧道窑工作温度（烧成带最高温度） 可分为低温（<1100℃）、中温（1100～ 1300℃）、高温（1500～1800℃）及超高温 （≥1800℃）四种。现代卫生陶瓷隧道窑的 工作温度一般在1100～1300℃，属中温窑炉。
隧道窑的工作系统与热工制度

隧道窑的工作系统是指窑内气体的运动 路线，包括送风系统、排烟系统等。 隧道窑的热工制度是指沿窑长的温度分 布和压力分布曲线以及各带的气氛要求。 热工制度是按制品加热的工艺要求决定 的，为了保证热工制度的实现，须有相 适应的工作系统，也就决定了窑体结构、 附属设备和管路布置。