隧道窯是由耐火材料、保溫材料和建築材料砌築而成的在內裝有窯車等運載工具的與隧道相似的窯爐，是現代化的連續式燒成的熱工設備。
隧道窯廣泛用於陶瓷產品的焙燒生產，在磨料等冶金行業中也有套用。其中俄羅斯列寧格勒地方設計的最新式隧道窯，較為先進。
基本介紹
- 中文名：隧道窯
- 外文名：tunnel kiln
- 性質：熱工設備
- 始於：1765年
- 套用於：陶瓷連續燒結
- 優點：周期短、質量高
分類,結構,工作原理,工作過程,分帶,特點,優點,缺點,節能方式,操作方法,
分類
隧道窯有各種不同的分類方法，大致歸納為：
1．按照燒成溫度的高低可分為：
（1）低溫隧道窯(1000~1350℃)；
（2）中溫隧道窯(1350~1550℃)；
（3）高溫隧道窯(1550~1750℃)；
（4）超高溫隧道窯(1750~1950℃)。
2．按照燒成品種可分為：
（1）耐火材料隧道窯；
（2）陶瓷隧道窯；
（3）紅磚隧道窯。
3．按熱源可分為：
（1）火焰隧道窯；
（2）電熱隧道窯。
4．按火焰是否進入隧道可分為：
（1）明焰隧道窯；
（2）隔焰隧道窯；
（3）半隔焰隧道窯。
5．按窯內運輸設備可分為：
（1）車式隧道窯；
（2）推板隧道窯；
（3）輥底隧道窯；
（4）輸送帶隧道窯；
（5）步進式隧道窯；
（6）氣墊式隧道窯。
6．按通道多少可分為：
（1）單通道隧道窯；
（2）多通道隧道窯。
結構
隧道窯主要包括以下幾種：窯體、窯內輸送設備、燃料燃燒系統、通風設備。
窯體：隧道窯系統的主要部分，窯體上設有各種氣流進出口。
窯內輸送設備：窯車與窯具。
燃料燃燒系統：包括燃料輸送管道、燃料預熱、燃燒器等。隧道窯的加熱燃燒主要是重油，輕柴油，和天然氣煤氣，原有的直燃煤方式已不多用。油類燃燒配備有儲油罐和燃燒噴嘴。因油類成本較高使用較多的仍是天然氣和煤氣，天然氣是通過天然氣管道將天然氣輸送至窯爐有專門的天然氣燒嘴進行噴射燃燒。煤氣燃燒除了有專一的煤氣管道輸送至爐窯外，隧道窯用戶大都自備有煤氣發生爐進行煤氣的生產，由煤氣發生爐所產的煤氣經過管道輸送至隧道窯燃燒室，通過煤氣燒嘴進行噴射燃燒。
通風設備：包括排煙系統、氣幕攪動系統和冷卻系統。其作用是使得窯內氣流按一定方向流動。
工作原理
隧道窯始於1765年，當時只能燒陶瓷的釉上彩，到了1810年，有可以用來燒磚或陶器的，從1906年起，才用來燒瓷胎。最初著名的隧道窯，是福基倫式，到了1910年以後，就漸漸有了許多改進的方式。
隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側及頂部有固定的牆壁及拱頂，底部鋪設的軌道上運行著窯車。燃燒設備設在隧道窯的中部兩側，構成了固定的高溫帶--燒成帶，燃燒產生的高溫煙氣在隧道窯前端煙囪或引風機的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時逐步地預熱進入窯內的製品，這一段構成了隧道窯的預熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內後一段的製品，鼓入的冷風流經製品而被加熱後，再抽出送入乾燥器作為乾燥生坯的熱源，這一段便構成了隧道窯的冷卻帶。
在台車上放置裝入陶瓷製品的匣缽，連續地由預熱帶的入口慢慢地推入（常用機械推入），而載有燒成品的台車，就由冷卻帶的出口漸次被推出來（約1小時左右，推出一車）。
套用於鋼坯連續加熱，或陶瓷連續燒結。
工作過程
粘土質陶瓷的燒成過程發生的物理化學變化：共有以下九個階段。
1）20～200℃，排除殘餘水。
入窯水分要求：<1%，快燒<0.5%；升溫速度：20～35℃/h
2）200～500℃，排除結構水。
指粘土礦物中的結晶水和層間水，安全階段，可快燒，40～50℃/hr。
3）500～700℃，石英晶型轉化。
573 ℃時由β－SiO2轉變成α－SiO2，體積膨脹，易變形開裂，升溫 應慢，升溫速度：20～30℃/hr 。
4）700～1050℃，氧化階段。
進行氧化反應和分解反應。硫化鐵、有機物氧化，碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化鐵分解，放出SO2和CO2及水蒸氣等氣體，應在釉面封閉以前氧清氧透，保證良好的氧化氣氛和充分的氧化時間，減少窯內溫差，適當進行中火保溫，否則易出現質量缺陷，如黑點、青邊，發黃、起泡等。氣氛要求：O2=4～5%，CO<1%
5）1050～1200℃，還原階段。
使氧化鐵還原為氧化亞鐵，褐黃變為青色，改善製品色澤，達到白里泛青，即“白如玉”的效果。
要求：升溫慢，使氣體充分排除，減少坯泡；保證氣氛，避免重新氧化，CO=2～4%；保證時間，以利於還原反應進行徹底。
6）1200℃～燒成溫度，燒結階段。
坯體中出現玻璃相，氣、固、液相擴散而達緻密化，該傳質過程與坯體的厚度平方成反比，故燒成時間與坯體厚度平方成正比。應據此確定高火保溫時間（1～2小時），進行高火保溫。
要求：升溫速度10～30℃/hr，CO=1%，
7）燒成溫度～700℃，急冷階段。
產品處於熱塑性階段，可直接吹冷風急冷，冷卻速度達120℃/hr
8）700～400℃，緩冷階段。
石英晶型轉化，體積收縮，而液相剛凝結，較脆弱，易驚釉、開裂，降溫速度：<80～90℃/hr。
9）400～80℃，快冷階段。
此時製品強度大，可直接鼓冷風快速冷卻。
分帶
隧道窯可分為預熱帶、燒成帶、冷卻帶。
1、預熱帶占窯總長的30－45%，溫度範圍是室溫～900℃；車上坯體與來自燒成帶燃料燃燒產生的煙氣接觸，逐漸被加熱，完成坯體的預熱過程。
2、燒成帶占窯總長的10－33%，溫度範圍是900℃～最高溫度；坯體藉助燃料燃燒所釋放出的熱量，達到所要求的最高燒成溫度，完成坯體的燒成過程。
3、冷卻帶占窯總長的38－46%，溫度範圍是最高溫度～ 製品出窯溫度；高溫燒成的製品進入冷卻帶，與從窯尾鼓入的大量冷空氣進行熱交換 ，完成坯體的冷卻過程。
特點
優點
隧道窯與間歇式的舊式倒焰窯相比較，具有一系列的優點。
1、生產連續化，周期短，產量大，質量高。
2、利用逆流原理工作，因此熱利用率高，燃料經濟，因為熱量的保持和餘熱的利用都很良好，所以燃料很節省，較倒焰窯可以節省燃料50-60%左右。
3、燒成時間減短，比較普通大窯由裝窯到出空需要3-5天，而隧道窯約有20小時左右就可以完成。
4、節省勞力。不但燒成時操作簡便，而且裝窯和出窯的操作都在窯外進行，也很便利，改善了操作人員的勞動條件，減輕了勞動強度。
5、提高質量。預熱帶、燒成帶、冷卻帶三部分的溫度，常常保持一定的範圍，容易掌握其燒成規律，因此質量也較好，破損率也少。
6、窯和窯具都耐久。因為窯內不受急冷急熱的影響，所以窯體使用壽命長，一般5-7年才修理一次。
但是，隧道窯建造所需材料和設備較多，因此一次投資較大。因是連續燒成窯，所以燒成制度不宜隨
意變動，一般只適用大批量的生產和對燒成制度要求基本相同的製品，靈活性較差。
缺點
1、其隧道窯建造所需材料和設備較多，因此一次投資較大；
2、對於不同製品必須全面改變焙燒工藝制度；生產技術要求嚴格；窯車易損壞，維修工作量大等。
節能方式
由於隧道窯是連續性窯爐，熱利用較好，且多數隧道窯使用的助燃空氣採取的是自然風或在冷卻帶吹入冷風，從而使空氣變熱。雖然餘熱利用，但因為抽出的熱空氣中，混入有非常多高溫帶燃燒過的廢氣，所以導致助燃空氣中氧氣不足，燃燒效果不佳。使用換熱器換出來的熱空氣是新鮮的熱空氣，可達到最佳的助燃效果。如果使用金屬換熱器，可以進行一部分的餘熱回收，但如果冷卻帶溫度達到800度以上，金屬換熱器非常容易被高溫損壞。
操作方法
第一、改變坯垛的碼放形式，在中、下部加頭，減少孔道，降低炕腿高度。這一措施尤其是適用於沒有隨著季節變化而改動碼窯方法的情況，對於冬季仍使用夏季高炕腿的廠家，特別適用。
第二、降低近閘的使用高度，讓保溫帶底部降溫速度慢一些。
第三、適當延長保溫帶，延長供風的距離和時間。
第四、如因冷風進入量過大，使保溫帶冷卻降溫過快時，可減少冷風進入量，降低保溫帶的冷卻降溫速度。
第五、少量勤添，重燒後火。或者通過火眼在保溫帶第一排前添人爐灰“堵後風”。
