環窯 ，又稱輪窯，是指具有環形隧道結構的一種連續式窯，沿隧道的長度分成預熱，燒成、冷卻等帶。燒制時，將生坯固定於一個部位，將燃料在隧道的各個部位順序加入，使火焰沿環形不斷向前移動，生坯即依次經過三個階段而成產品。熱效率較高，但操作條件較差，用於燒制磚，瓦、粗陶瓷和粘土耐火材料等。
基本介紹
- 中文名：環窯
- 外文名：ring kiln
- 別名：輪窯、霍夫曼輪窯
- 創始人：霍夫曼
- 創始時間：1867年
- 學科：材料科學技術
簡述,組成,原理,
簡述
環窯又名輪窯，在國外也叫霍夫曼輪窯，為德國人霍夫曼於1867年首創。輪窯是一種連續式焙燒窯爐，它是我國當前磚瓦生成中普遍使用的窯型。輪窯的焙燒空間是長的環形隧道。隧道內沒有橫隔牆，隧道外側等間距地開有窯門，通常從門數來表征輪窯的規模。磚瓦坯碼放在焙燒道中，成固定不動的坯垛。煤從窯頂的投煤孔投入燃燒，“火焰”沿隧道連續不停地運轉。“火焰”的前面連續裝窯，後面燒成的產品不斷出窯，所以輪窯是一種連續窯。來自冷卻帶經過磚瓦垛加熱的高溫空氣供焙燒帶燃料燃燒，焙燒帶燃料燃燒的產物——煙氣經過預熱帶，能充分預熱磚瓦坯，使排出的煙氣溫度較低(約100～150℃)。
組成
環窯主要由焙燒道、窯門、投煤孔、總煙道、支煙道、煙閘、哈風等部分組成。抽取餘熱的輪窯還包括餘熱利用系統和總熱風道等。
(1)焙燒道
焙燒道是輪窯的焙燒空間，有兩條平行的直窯段和兩端的彎窯單元組成。彎窯單元同直窯段連線成環形。焙燒道寬為2.6～4.2m，拱頂多為半圓券，內高為2.1～3m。沿焙燒道長度方向等間距地設有窯門，作為裝、出窯的通道。把兩個相鄰窯門間的窯道稱為一個窯室，窯室的長度一般為5～6m。輪窯的規格常以其門數表示，較小的輪窯有16門的，較大的輪窯有64門的，最大有達80門的。因為一個窯室的長度(即門間距)大致相同，所以數多的輪窯直窯段必然長。對應於16～80門輪窯，焙燒道長度在80～400m之間變動。焙燒空間的容積約在300～2000m之間。
窯道外側牆壁由兩層磚牆內填乾土築成，總厚度為1.5～2.5m。窯拱頂用磚砌成0.37m厚或0.5m厚，其上用於二七夯實，最後在窯面上鋪磚，窯頂總厚約1m。窯道內側牆由一磚厚的窯襯和用兩磚厚的普通磚砌成的支撐牆組成。
(2)總煙道
總煙道設定於平行的直窯道之間，它的作用是匯集從各窯室排出的煙氣。總煙道同煙囪(或排煙風機)相接。
(3)哈風
窯道側牆下開的排煙孔叫哈風或哈風洞。為了使煙氣能通暢地排出，哈風洞應有足夠大的斷面積，通常哈風洞高為0.5～0.7m，寬為0.4～0.6m。哈風洞多設在窯道的外側牆中，少量設在內側牆中，在窯道轉彎處，則一定設在外側牆中。因為轉彎時氣流朝內側阻力小的一邊走，如果哈風洞也設在內側，則靠外側就很少有氣流通過，使內側溫度明顯高於外側溫度，影響焙燒質量和進度。進入外側哈風洞的氣流要經過窯底的下支煙道進入中心主煙道。
(4)支煙道
支煙道是連線總煙道和哈風口的通道。
(5)煙閘
煙閘又稱風閘，是用來開啟或關閉哈風的。一般採用錐型閘。為了減少開啟時的煙閘對煙氣的阻力，煙閘的直徑適當大一些為好，以600～800mm為宜。
(6)投煤孔
焙燒道拱頂設有投煤孔，俗稱火眼，用作投煤及看火用。在隧道寬度方向上的投煤孔中心線距離(列距)為0.8～0.9m，邊上的投煤孔離側牆0.4～0.5m。在隧道長度方向上的投煤孔中心線距離(排距)為1m左右。投煤孔直徑為150～200mm。
投煤孔可用耐火混凝土澆注，以提高其整體性能。澆注後需養護一段時間，在此期間不能移動拱胎。
(7)火帽
原理
用輪窯焙燒時，磚瓦坯體在窯道中碼成固定不動的坯垛，磚瓦坯經預熱帶、焙燒帶、保溫帶、冷卻帶等階段而燒成磚瓦成品。每一窯室一經裝滿坯垛後即將該室封堵嚴實。堵門的唯一要求就是不漏氣。做法是：一般在窯門處砌兩道牆，兩牆之間留有一定距離的空氣層，以提高其保溫隔熱效果。要求第一層牆必須與窯里牆砌齊。上海地區有些磚廠為了節省堵門時間和節約堵門用磚，採用內砌一道牆，外用一塊鋼板堵擋。鋼板門和窯門框的縫隙用泥漿塗抹，亦能達到同樣目的。封閉窯室(將焙燒道橫向隔斷)，一般採用糊紙擋的辦法達到封閉窯室的目的。要求紙擋糊得嚴密不漏氣。如紙擋糊得不嚴密，冷空氣將從碼窯處反流進入預熱帶，降低了預熱帶溫度，增加了煙囪(或排煙風機)的負擔，致使焙燒帶返火嚴重，產量降低，煤耗增大。有的磚廠採用玻璃纖維布代替廢報紙封閉窯室，亦取得了良好效果。玻璃纖維布不但可長期反覆使用(開擋時，只要兩根鑷形鋼筋夾住玻璃纖維布，然後轉動鋼筋，將布捲起後從火眼取出)，節省開支，而且密封性能良好。
坯垛的前端連續裝窯，而後端則連續出窯。在焙燒帶將煤從窯頂投入窯內燃燒。冷空氣由出窯段已打開的窯門進入，經過冷卻帶、保溫帶而變成熱空氣，一部分被抽出用作人工乾燥室的熱源，其餘的進入焙燒帶供燃燒用。燃燒生成的煙氣將自身熱量傳給窯內預熱及乾燥的坯體，最後經哈風洞、支煙道，通過打開的煙閘進入主煙道，自煙囪(或排煙風機)排出。煙囪(或排煙風機)的抽力是煙氣流動的動力，也就是燒磚瓦的火焰持續不斷前進的動力。鑒於坯體排出殘餘水分和升溫過程要緩慢進行，且為了較多地利用煙氣中的熱量，故在預熱帶要開啟幾個錐形閘(一般開啟5個錐形閘)，分幾處將煙氣排出。輪窯的“火焰”行進速度，稱之為“火行速度”，通常的火行速度為每晝夜20～45m或更快，燒瓦的火行速度低於燒磚的火行速度，一般低於每晝夜30m。火焰每向前移動一個窯室即應提起預熱帶始端紙擋前一個窯室的錐形閘，並將紙擋燒掉，同時將靠近焙燒帶的一個錐形閘下落關嚴。這樣，各帶即可前進一個窯室。前面不斷裝窯，後面不斷出窯，在輪窯中焙燒就是這樣連續進行的。
一部火操作的輪窯·般為16～24門窯室，兩部火操作為32～48門窯室。一般每部火分帶情況為：預熱帶5～7門，焙燒帶2～3門，裝出窯3～4門。輪窯各帶順序保持不變，但總是朝一個方向移動。
