在陶瓷、耐火材料制品的生產(chǎn)過程中，燒成是一道重要工序。常見的燒成設備有兩大類。一類是連續(xù)加熱窯，如隧道窯;另一類為間歇加熱窯，如倒焰窯。
隧道窯的主要優(yōu)點是產(chǎn)量大、燃料消耗低、熱效率高以及勞動條件好，其缺點是基建投資大、熱工制度不易經(jīng)常調整、鋼材用量以及附屬設備較多，故多用于產(chǎn)量大、品種單一的制品。間歇窯主要包括倒焰窯、梭式窯、鐘罩窯、蒸籠窯等。具有熱工制度易調整、靈活性大、窯內溫度分布均勾、基建投資少等特點。傳統(tǒng)倒焰窯由于砌筑蓄熱室熱量大，煙氣帶走熱量多，熱效率低，單位產(chǎn)品燃料消耗高，且裝窯出窯操作勞動強度大，因此這些窯爐常用于中小型工廠以及小批量、多品種制品的燒成。但自20世紀70年代后高級耐火材料的出現(xiàn)、高速燒嘴的應用以及微處理機對窯溫、窯壓及氣氛的自動控制，使得新型間歇窯比傳統(tǒng)間歇窯更具有高的熱效率、適應性強、燒成時間短、勞動強度小等優(yōu)點。通過比較間歇窯和連續(xù)窯，了解和掌握砝酸鹽工業(yè)窯爐的典性與個性特點，以便我們根據(jù)實際工況運用熱工原理知識，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決高溫工程問題的基本技能。
隧道窯
1.1隧道窯分類
隧道窯有各種不同的分類方法，大致歸納為：
1.1.1? 按燒成溫度分
（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℃);
1.1.2? 按燒成品種分
(1)耐火材料隧道窯;
(2)陶瓷隧道窯;
(3)紅磚隧道窯。
1.1.3? 按熱源分
(1)火焰隧道窯;
(2)電熱隧道窯。
1.1.4? 按火焰是否進入隧道分
(1)明焰隧道窯;
(2)隔焰隧道窯;
(3)半隔焰隧道窯。
1.1.5? 按窯內運輸設備分
(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。
1.1.6? 按通道多少分
(1)單通道隧道窯;
(2)多通道隧道窯。
1.2工作系統(tǒng)
隧道窯因類似鐵路山洞的隧道而得名，目前多采用單通道明焰車式隧道窯，圖5-1所示為其中的一種系統(tǒng)圖。隧道窯屬于逆流操作的熱工設備，即窯車上的坯體，由推車機的推動，在隧道內與氣流依相反方向連續(xù)或間歇移動，并完成預熱、燒成、冷卻過程。因此將隧道窯沿窯長分為預熱、燒成、冷卻三帶。
窯車進入預熱帶后，車上的坯體首先與來自燒成帶的燃料燃燒的煙氣接觸，并逐漸加熱;進人燒成帶后，坯體借助燃料燃燒放出的大量熱量，達到所要求的最高燒成溫度，再經(jīng)過一段時間的保溫，坯體被焙燒成制品;高溫燒成的制品進人冷卻帶，與窯尾鼓人的大量冷空氣進行熱交換，制品冷卻后被推出窯外。
被加熱的空氣一部分作為助燃空氣，送往燒成帶，另一部分抽出供坯體干燥或氣幕用。燃料在燒成帶燃燒后所產(chǎn)生的高溫煙氣，沿窯內通道流人預熱帶，在加熱坯體時本身被冷卻，最后自預熱帶排煙口、支煙道、主煙道經(jīng)排煙機、煙囪被排出。
從上述分析可以看出，制品與氣流按照逆流方向運動，熱量得到充分利用，因此熱效率較間歇窯爐高。
1.3隧道窯的規(guī)格
不同制品的隧道窯常見的規(guī)格有：
黏土磚(3萬?3.5萬t/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為41.8m、22.0m、37.4m。
高鋁磚(3.5萬t/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為72m、24m、60.6m。
鎂質制品(4萬?4.5萬t/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為72m、24m、60m。日用瓷(7x106t/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為29.86m、26.47m、35.67m。
電瓷(還原焰)(562萬t/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為38.52m、28.0m、50.07m。
衛(wèi)生瓷(隔焰)(2x105件/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為30m、22m、40m。
釉面磚釉燒(1.8X105m2/a):預熱帶、燒成帶、冷卻帶分別為13.47m、6.9m、13.51m。
1.4隧道窯溫度制度
合理而穩(wěn)定的熱工制度對所有的熱工設備都很重要。熱工制度主要包括溫度制度、壓力制度和氣氛制度。這些制度相互影響，且與窯車磚垛碼放及推車制度密切相關。
溫度制度是核心，對穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量和質量非常重要。其中燒成帶的溫度十分關鍵。影響溫度制度的因素有兩類:一類為工藝方面的，如原料、品種、配方、加工工藝各過程直至半成品的強度、水分、形狀等;另一類是窯爐方面的，如結構、燃料種類及性能、空氣過剩系數(shù)、燃燒室和燒嘴的結構，以及一次、二次空氣的比例及預熱溫度等。
實踐證明，沿窯車前進方向要求考慮磚垛溫度的合理性，在預熱至燒成帶要求前部高后部低、上部高下部低、中間高兩邊低。造成預熱帶溫差形成的原因有:①熱氣體的浮升力;②負壓形成的冷熱氣體分層;③磚垛碼放不合理;④窯車蓄熱。
間歇窯
2.1工件原理
倒焰窯有圓窯與方窯(或矩形窯)之分，且多以容積大小進行分類，也可以最高燒成溫度或焙燒品種來分類。倒焰窯的基本結構大致相同，圖5-3所示為某圓窯的結構圖。其工作原理為:將煤加人燃燒室2的爐箅上，一次助燃空氣由燃燒室下面的灰坑穿過爐箅，通過煤層并使之燃燒。燃燒產(chǎn)物自噴火口噴至窯頂，再自窯頂經(jīng)過坯體倒流至窯底，經(jīng)吸火孔5、支煙道6及主煙道7流向煙囪底部，最后由煙囪排出。坯體自裝好至燒成出窯前一直停在窯內。因火焰在窯內倒流，故稱倒焰窯。煙氣流經(jīng)坯體，以對流和輻射將熱董傳給坯體。
2.2倒焰窯結構
2.2.1? 倒焰窯容積
決定倒焰窯容積大小的是產(chǎn)量，同時相對單位制品的能耗也小，但是容積過大，火焰達不到窯的中心位置，導致窯溫不均，廢品或欠燒品增加。故根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品對溫度均勻性的要求、勞動組織條件、投資大小來決定倒焰窯的體積。
窯的容積計算分成兩部分，即拱頂部分與拱頂以下的窯墻部分，后者計算簡單。圓窯頂部容積及其表面積可按下式計算：
我國倒焰窯的設計系列為30m3、50m3、80m3、100m3、150m3、270m3等。陶瓷用工業(yè)窯爐的容積多為100m3。決定倒焰窯窯髙的因素是制品在燒成過程中所允許的負荷，即髙溫荷重;沿窯高溫度分布的均勻性;是否方便裝卸制品等。由于“倒焰”使得窯內上下溫差較小，故其高度可比隧道窯高些。但不能太髙(考慮裝卸問題和溫差問題)，一般耐火材料的倒焰窯窯高為2.5?4.0m,圓窯的拱高一般為直徑的1/6?1/4。
窯的直徑是根據(jù)窯的橫截面上溫度均勻性來決定的?；鹧嬗蓢娀鹂趪姵龊罂刂频木嚯x為3m，燒無煙煤時控制的距離為2m，所以窯的直徑一般為5?8m。
2.2.2? 窯體結構
(1)窯體。由窯墻與窯頂構成。設計時要考慮足夠的機械強度以及蓄熱和散熱問題。在焙燒時砌體所蓄積的熱童占總耗量的10%?15%，往往是外表面向外界散失熱量的數(shù)倍。若厚度過薄，增加散熱，劣化環(huán)境條件。所以適當采用密度小、熱導率低的輕質材料作中間保溫層。一般窯墻的厚度為0.8?1.2m。
(2)燃燒室，簡稱火箱。以液體燃料(重油)燒成的倒焰窯無需灰坑和爐箅;燃氣倒焰窯可不設置燃燒室。以固體燃料(煤)燃燒必須皆有。髙溫階段的最大燃料消耗童為平均的1.2?1.6倍。目前多數(shù)倒焰窯為煙煤燃料燃燒，采用階梯爐箅或內傾15°的梁狀爐箅。由于助燃一次空氣是由灰坑穿過爐箅進人燃燒室的，所以爐箅上應有一定的通風面積。
(3)擋火墻。它的作用是使火焰具有一定的方向與流速，并防止部分煤灰污染制品。擋火墻髙度要合理選擇并根據(jù)生產(chǎn)實踐調整(一般為0.5~1m)，使得大部分火焰送到窯頂，小部分直接進入窯的下部。
(4)噴火口。是擋火墻與燃燒室上部窯墻之間的空間。若其截面積過大，火焰噴出速度小，達不到窯頂?shù)闹行亩斐缮喜繙囟鹊汀⑾虏繙囟雀?。反之，噴火口太小，火焰噴出阻力大，容易將燃燒室耐火磚及爐箅燒壞。合理的截面積是爐箅水平面積的1/5?1/4。
(5)窯門。一般1~2個，用于裝卸制品。較大的窯門高、寬分別為1.8m和0.8m。