隧道窑是烧结砖瓦工业最主要的一种连续式烧成设备，近年来，采用高效节能的隧道窑成为砖瓦工业节能的主要措施之一。 一、隧道窑型式及结构
隧道窑，顾名思义，是形状类似于隧道的窑，其主体为各种建筑材料、耐火材料、保温材料砌筑构成的密封的、能够经受高温烘烤的隧道，砖瓦坯体在窑车上依次通过隧道，同时在适宜的热工制度下加热、焙烧、冷却，最终获得性能稳定的砖瓦制品。127刀网
1.隧道窑型式
烧砖隧道窑经历几十年的发展，出现过好多形式的窑型，各种窑型都具备自身的特点和优势。根据原料性能，从工艺上一般把烧结砖瓦的隧道窑分为两类，一类是一次码烧隧道窑，另一类为二次码烧隧道窑。
（1）一次码烧隧道窑
所谓一次码烧隧道窑，就是将湿砖坯一次码到隧道窑的窑车上，窑车依次经过隧道干燥室和焙烧窑，完成砖坯的干燥、烧成两个生产环节，中间再不需要二次码运。
早期的一次码烧隧道窑是由隧道干燥室衍变而来，其断面小，长度短，产量小，多条组成一组。由于该种隧道窑的投资相对较小，使用设备简单，功率消耗较少，在上世纪五、六十年代有一定的市场。但这种窑生产过程不太稳定，操作难于掌握，生产出的产品质量不太好，成品率不高，现在已经很少使用。
近几年，隧道窑一次码烧技术在新建砖瓦企业得到了广泛的应用，但这时的一次码烧窑和原来的一次码烧隧道窑已不可同日而语，有了很大的变化。这不仅依靠码车设备的技术进步。也是隧道窑测控技术和烧成技术提高的表现。
一次码烧隧逍窑常用的有两种方式，一种是隧道窑和隧道干操室结构完全分开，二者可以“一”字型布置，也可以平行布置，窑车凭借运转系统连续进出干燥室和隧道窑。另一种是干燥和烧成共用一条隧道，二者结构是一体的，窑上设干燥和烧成两套工作系统，在适当的部位用气流或门将干燥段和烧成段分开。
（2）二次码烧隧道窑
二次码烧隧道窑是成型的湿坯先进行干燥，干燥好的干砖坯再码到窑车上进行烧成。湿坯干燥采用小断面隧道干燥室或其他干燥方法。干燥时要码一次湿坯，干燥好后干坯需要再次码放到窑车上。
一次码烧和二次码是根椐原料的干燥性能确定的工艺方案。对于焙烧窑而言，二者的结构，使用性能、投资、生产消耗、生产质量不会受两种工艺的影响。二者的最大区别在于，二次码烧时隧道窑的码坯高度可以比一次码烧隧道窑高。这是因为码到窑车上的都是干砖坯，干砖坯的强度远远大于湿坯强度，不存在坯垛底部砖坯被压变形的情况。
2.隧道窑的结构
隧道窑像一条长的隧道，两侧和上面有固定的墙壁和窑顶，窑内铺轨道。
(1)窑长和断面尺寸
隧道窑的长度、高度和宽度是多种多样的。其数值大小要根据所烧制品原料的性能确定。
隧道窑的长度主要取决于砖坯的烧成制度、产量以及产品规格形状等因素，而烧成制度主要取决干坯体在烧成过程中的物理变化、化学变化、物理化学变化以及矿化学变化如用高热值煤矸石做原料生产全煤矸石砖时。由于其中含有太多的热量，往往在短时间内不能达到完全燃烧，致使砖坯内部烧不透，因而通常会适当地延长烧成带，使矸石有足够的时间燃烧。所以，煤矸石砖的隧道窑一般较长。粘土、页岩和粉煤灰砖的窑长相对要短一些。
隧道窑的长度和烧成制品的形状、厚薄有关，大型异型制品、较厚的制品升温和冷却都不能太快，窑
宜长些。
隧道窑要根据上述因素确定适宜的长度。短而较宽的窑投资少，散热损失少。窑内阻力小，可减少漏气和降低排烟风机的动力消耗。但是，如果窑太短，可能排出废气的温度太高。容易损坏排烟风机并造成较大的热虽损失。预热带太短后，刚进窑的砖坏就遇到高温气体，容易使坯体升温过快而炸裂，冷却带太短，会造成冷却效果差，制品出窑温度高。卸砖条件恶劣。而且增加制品带出窑的热能量损失较大。如果增加冷却带的进风，虽然冷却效果有所改善，但可能使砖冷却过快，出现冷却裂纹，甚至影响烧成带的长度，使窑烧成制度发生偏移。 隧道窑的宽度与窑的产量有很大关系，产量随着窑宽度的增加而提高按照宽度的不同，烧结砖瓦的隧道窑一般分为小断面、中断面、大断而、超大断面这四类，小断面隧道窑一般指窑内宽为3m~3.6m的烧砖隧道窑，中断面指内宽3.6m~4.6m的烧砖隧道窑，大断面指内宽4.6m~6.9m的烧砖隧道窑，超大断面指内宽6.9m~10m的烧砖隧道窑：要确定隧道窑的宽度，应根据产量、燃料种类、生产方式等诸多因素考虑。
隧道窑的内高主要取决于砖坯在烧成过程中的特性。湿砖坯的特性及允许的上下温差，即原料的烧成温度范围原料的烧成温度范围越窄，要求隧道窑内的温度越均匀，窑内上下温差应该越小。砖垛高度不宜太高通常窑内坯垛的高度在1米左右较为适宜。窑的高度增加，致使上下温差加大，特别当采用
热值高、单位热值燃烧产物少的燃料时，应适当地降低窑的高度以改善窑内气流分布，降低温差。内高还与坯体的烧成收缩率有很大的关系，收缩率越大，坯体允许码的卨度越低，内高就越小，反之亦然。
近几年，高度为1.2m~1.4m、宽度为4.6m、6.9m的隧道窑在砖瓦企业得到广泛应用，取得了较好的效果，窑内温度分布均匀。烧成速度快，烧成制品的质量均匀、稳定：这些窑有一个共同的特点是“高宽比”较原来的隧道窑要小很多，仅为老式隧道窑高宽比的1/3~1/5。研究表明。隧道窑的高宽比越小，窑内温度分布越均匀，上下温差越小，越有利于产品的烧成。一般情况下，要求烧成砖隧道窑的高宽比不能大于0.5。而且高宽比越小越好。
窑墙的作用有三方面：①与窑顶一起，将焙烧空间与外界隔开；②支撑窑顶；③保温隔热。隧道窑是一个高温作业的设备，窑墙内壁接触热气体，温度与制品温度相近，外壁接触大气，温度与大气温度相近，内外温差很大，因此窑墙必须具有很好的耐热性和保温隔热性，隔绝窑道内的热量通过窑墙散失。窑墙支撑窑顶，因而要具有一定的强度，能承受一定的荷载，保证结构的稳固。
窑墙通常由三层组成，最里层是与高温接触的工作层，常用耐火材料砌筑，根据窑炉烧成温度，确定使用耐火材料的材质、等级、品种规格。中间是保温层，由各种轻质保温材料构成，所选用的轻质保
温材料既要绝热保温，又要保持长期安全使用而不损坏。最外层是维护层，用建筑砖砌筑，用以保护轻质保温材料不损坏。外墙可以用薄金属板围护，使窑体更加美观。
隧道窑的窑墙厚度是根据使用温度和砌筑要求来决定的。窑内预热带和冷却带的温度稍低，窑墙厚度可以稍微薄一些，烧成带和靠近烧成带的预热带及冷却带始段则宜用较厚的窑墙。
材料保温性能越好，保温层就可以越薄，保温性能越差，保温层就越厚，当选定的材料一定时，保温层的厚度对窑墙保温性能起决定性作用。窑墙温好，散热损失小，但会增加建设投资。窑墙的厚度应根据最高烧成温度计算确定。
(3)窑顶
窑顶是隧道窑窑体的重要组成部分，它对于窑的寿命有决定性影响。窑顶支撑在窑墙
上，窑顶材料必须能长期承受高温的作用，且质量小、保温性能好，经久耐用。窑顶结构应严密不漏气并有利于窑内气流的合理分布。
还原炉隧道窑的窑顶结构通常有三种形式拱顶、吊平顶和吊拱顶。
①拱顶
窑顶为拱顶结构的隧道窑，其结构形式如图1所示。拱顶及其以上的保温材料通过拱脚砖架设在窑墙上，拱脚砖两边的窑墙上安设有拱脚梁。以承受拱顶所产生的横向推力。窑墙外设有护炉柱，通过上、下拉杆拉紧，使窑顶和窑墙成为一个整体。为了节约建窑的资金，有的隧道窑采用外斜墙承载的方法，拱顶所产生的横向推力全部由外斜墙承担，窑顶和窑墙用砖砌成一个整体。
拱顶依拱心角分为60°拱、90°拱和180°拱，拱越高，横推力越小，拱顶越稳定，但是隧道窑内气体为平流，热气体要向上流动，造成窑上部和下部温度不均匀，这是拱顶窑最根本的缺陷，拱越高，拱顶与坯垛之间形成的空隙也越大，气体流动的阻力越小，越易造成气体分层，使上部温度高，下部温度低，使窑上部和下部温差大，所以从结构来讲，窑拱越高越好，但是从窑内温度的均匀性来说，希望拱越小越好，最好是平顶。
常见的还有两种异型拱：双心拱和三心拱。双心拱拱顶由两个半弧构成，拱心交错。三心拱有三段圆弧拱组成，每段各一个圆心。这两种拱拱下面积比半圆拱小，利于制品的烧成，但是这两种拱对的要求比较高，如果施工不当，导致拱变形后，拱的横向推力就比较大，且中部较平坦的拱顶会出现下陷的情况。施工时一定要按照设计要求和施工规范进行施工。
窑顶所用材料与窑墙相同，内衬耐火砖，中间保温材料，上面红砖铺平。窑顶选型砌筑时需考虑以下条件：a、结构好、不漏气，坚固耐用；b、质量小，减轻窑墙负荷；c、横推力小，少用钢材；d、尽量减少窑内气体分层。
②吊平顶
吊平顶是针对大、中断面隧道窑自国外引进消化的技术，近年来已得到广泛的应用。由于窑顶是平的，消除了隧道窑最根本的缺陷——窑内断面上下温度不均匀。
所谓吊平顶就是窑顶砖或构件通过吊挂机构吊在隧道窑顶上面的钢梁或混凝土梁上。吊挂的方法有两种，一种是两块大吊砖之间夹数块小吊砖，大小吊砖之间凹进和凸出的部分互相胶合形成一个整体，通过金属吊杆悬挂于梁上。另一种为窑顶上的砖或构件都作成相同的规格尺寸，每块砖或构件上都设置吊挂机构。每一块砖都被吊在窑顶上面的梁上。即使某一块砖或构件出现破损问题也不会影响其他砖或构件的吊挂，吊平顶隧道窑的吊挂方式如图2所示。吊平顶隧道窑窑顶不易下沉，顶面平整度好。
窑墙和窑顶之间用耐高温保温材料填充，窑墙所受负荷很小，有利于延长窑体寿命。平顶结构便于机械化码砖，砖垛和窑顶之间的间隙较小，有利于气流在窑内的合理分布，对制品的烧成有较大好处。
吊平顶隧道窑与拱顶隧道窑比起来，消耗钢材量较大，建设投资相对较多。
③吊拱顶
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对于宽度较大的拱顶隧道窑，为了减轻拱顶对窑墙的水平（横向推力）推力，提高窑炉的安全性能，延长窑体使用寿命，可以采用吊拱顶的结构形式。大吊砖通过吊杆吊挂在钢梁或混凝土梁上，大吊砖和小吊砖之间通过销钉联结使其连成一个整体。各吊挂点的大吊砖的数目可以为1~2块，但中心吊挂点的大吊砖应在三块以上，有利于吊挂。
考虑到隧道窑的窑顶在正常工作温度下的膨胀，砌筑时所用泥浆在高温作用下应该有一定的收缩，如果泥浆的收缩值较小，施工时可在砖与砖之间夹入纸板。此外，为保证窑体的严密性和整体性，砌筑时也可以在拱顶砖之间加入0.5mm的铁板，使整个窑顶在工作温度下烧成一个整体。
（4）排烟系统结构
在烧成带产生的燃烧废气，经过预热带窑墙上的排烟口排出窑外，排烟口设在两侧窑墙上靠近窑车面处，这样可使气流向下流动，减少预热带窑内断面的上下温差。
排烟口的数量根据生产所用原料和隧道窑类型而异，少的用3~5对，多的达10多对，多设的目的是为了灵活地调节隧道窑的升温曲线。但是从靠近烧成带的部位排出过多的烟气，会浪费较大的热量，所以，过多地设置排烟孔并不一定合适。
隧道窑排烟方式基本上有三种：地下烟道排烟，金属支烟道排烟，窑墙内支烟道排烟。
①地下烟道排烟
地下烟道排烟是小断面随窑常用的一种排烟方式，烟气由窑墙上的排烟口进人支烟道，排烟口处设置调节闸板，控制该排烟口的排烟量。支烟道中的烟气进人总烟道，总烟道与排烟风机或烟囱连接，通过排烟风机或烟囱将烟气排出去。
近年大、中型隧道窑也较多采用地下烟道排烟的方式，尤其对于所用燃料中硫含量较大的生产线，砖砌烟道地下排烟避免了烟气中有害物质对金属管道厂房金属结构的腐蚀，是非常必要的。
地下烟道排烟时，烟道埋设于地面以下，其优点是用钢材量较少，窑体显得整齐美观，但需要较太的土方工程量。此外，在地下水位较高的地方，需要较好的防水处理，否则烟道内容易积水，造成排烟困难，甚至不能排烟。
②金属支烟道排烟
金属支烟道排烟是大断面和超大断面隧道窑主要的排烟方式。在排烟过程中，烟气经过窑墙上的排烟口进入金属支烟道内，然后汇集到金属总烟道中，最后由排烟风机排出。每条支烟道上通常都设有插板闸或蝶阀，以控制每个排烟孔的排烟量。这种排烟方式结构简单，但需要消耗较多的钢材。金属管道的散热量较大，当烟气温度较高时，会提高环境温度，夏季时使工作条件恶化。另外烟气中含有的腐蚀性气体，容易腐蚀管道，降低管道的使用寿命。
③窑墙内支烟道排烟
窑墙内支烟进排烟是拱顶隧道窑常用的排烟方法。烟气进人两侧窑墙的排烟口，通过窑墙内的上升支烟道集中到窑墙上部的主烟道中，再由金属烟道经排烟风机或烟囱排出。
这种结构既无地下烟道，也不需要太多钢材，较为经济，但窑墙结构比较复杂，对施
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工的要求比较高。
（5）抽余热系统结构
在隧道窑冷却带，烧好的制品与窑尾进入的冷空气相遇进行热交换，被加热的空气一部分进入烧成带作为助燃气体，另一部分抽出进行余热利用，这是隧道窑余热利用的主要途径。
无碱速凝剂冷却带窑内热气体经设在窑墙上的抽热口抽出窑外，抽热口设在两侧窑墙上并靠近窑内顶面处，因为窑内热气体叫上流动。抽热口的数量根据原料和窑型不同而不同，因为不同原料、不同制品余热量是不同的，通过调节抽余热口的数量和闸门大小来调整余热量。
与排烟方式相对应，隧道窑袖余热方式有金属管道抽热、窑墙内支烟道抽热两种。
金属管道抽热主要用于大断面和超大断面隧道窑，窑内热气体经过窑墙上的抽热口、支管道，汇集到总管道中，由送热风机抽送到干燥室中用于湿坯干燥。每条支管道上都设有插板闸或蝶阀，以控制每个抽热口的热气抽出量。一般在全内燃和超内燃焙烧中，余热量大于坯体干燥需热量，因此在抽热主管道上加设换热设备，换热器出来的热水可以用于车间采暖。
拱顶窑的抽余热方式与排烟方式相对应，有金属管道抽热和窑墙内支烟道抽热两种热气体通过两侧窑墙的抽热口、窑墙内的支风道集中到窑墙上部的主风道中，再由金属管道经送热风机送往干燥室，主管道上亦可接换热器。
（6）冷却送风方式及送风口设置
隧道窑冷却带的送风方式有分散送风和集中送风两种方式，分散送风时，送风口分散在窑墙两侧有时分为上、下两排，其中一部分送风口应设在两窑车之间，以便于冷风能进入到中间火道，冷却砖垛中间的制品。集中送风口可设在窑顶或窑尾的窑门上。
在冷却带，由于气流流速不大，特别是横向流速很小，横向对流换热系数小。因而冷却效果较差。为改变这种状况，可在隧道窑冷却带顶部设置耐热循环风机，引起窑内气流的上、下循环流动，加快对流换热。或者在冷却带两侧窑墙上设置特殊的冷却风管，增加气流的横向流动速度，加快窑内对流换热。
（7）窑车及窑的密封结构
窑车是隧道窑的重要组成部分，它构成隧道窑的窑底。窑车和窑墙之间的接缝，是窑内和窑外互相漏气的主要通道。该处密封不好，窑外的冷空气会大量漏入预热带，造成预热带有较大的上下温度差。
光伏并网发电模拟装置而大量的高温空气又会从冷却带进入窑车底下，损坏轴承及窑内的金属部件，严重时会使窑车轨道变形。
窑车上的耐火材料和金属部件的工作条件恶劣，它们承受着高温的周期性作用。窑车上的衬砖因受到这样的作用，产生较大的变形和收缩，经过多次收缩、膨胀后而损坏。推车时，窑车的金属框架承受着巨大的推力，在温度作用下，它还受到热应力的作用。因而窑车和衬砖维护频繁，维修量大。
为了减少窑内热损失，并保护好窑车下部的金属构件，要求窑车上的衬砖隔热好、蓄热少，经久耐用。耐火材料必须有一定的荷重软化温度，较好的耐急冷、急热性能和较小的重烧收缩。
二、隧道窑工作原理及系统
隧道窑的系统设置是否合理、窑体结构能否满足要求、操作是否得当，对产品质量、产量、燃料消耗以及窑炉使用寿命都有影响。
1.隧道窑工作原理
隧道窑属于泥流操作的热工设备，沿窑长度方向分为预热带、烧成带、冷却带。制品与气流以相反方向运动，在三带中依次完成制品的预热、烧成、冷却的过程。
隧道窑两端设有窑门，每隔一定的时间，将装好砖坯的窑车推入一辆，同时，已经烧
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