隧道窑的无间隙运行？

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砖瓦行业大革命——隧道窑的无间隙运行

为了确保隧道窑窑车的安全运行，必须在坯垛和窑墙、窑顶之间设置合理间隙，称为侧间隙、顶间隙。十多年前，传统的大断面隧道窑侧间隙达到150㎜甚至更大，顶间隙一般为90-150㎜。近年来随着码坯机械化的推广和普及，侧间隙得到了很好的控制，大多数采用机械码坯的，侧间隙能控制在80㎜左右，人工码坯的稍大一点，一般控制在100㎜左右。

因为隧道窑的哈风口都是设计在两侧窑墙上，所以两侧的间隙造成大量漏风。其实隧道窑整个断面上的风流速度是不均匀的，两侧间隙风速最大，其次是顶间隙，再次是中间火道（坯垛间隙），最慢是坯垛内部砖坯间隙；而坯垛内部砖坯之间的间隙风速也是不均匀的，靠近侧间隙和顶间隙及火道的部分风速大，中间风速最小，所以中间最容易过火。

一般情况下，两侧间隙的风流速度是平均速度的3倍左右，顶间隙风速为平均风速的2倍左右，坯垛中间火道风速为平均风速的1.5-2倍，而坯垛中间砖坯本身的间隙风速只有平均风速的30-40%。当然这只是估算，实际风速差别可能更大。

下面以山东泰安华泰建材公司6.9米隧道窑码坯方式为例進行分析（代表大断面隧道窑）。如下图：

侧间隙为105㎜，顶间隙为102㎜，顶间隙断面积为：0.102*6.9=0.7038㎡；侧间隙和中间火道的断面积为：1.3057㎡；每垛砖坯之间坯间隙的断面积为：0.2997㎡，则6垛的总断面积为：0.2997*6=1.7982㎡；所有间隙的总面积为（有效通风截面）：1.3057+1.7982=3.1039㎡，顶间隙、侧间隙和中间火道断面积之和占总通风截面的百分比为：1.3057÷3.1039=42%。

下面再以山西洪洞吉恒砖厂3.76米隧道窑码坯方式为例分析（代表小断面隧道窑）。如下图：

顶间隙为140mm，侧间隙为80mm，则顶间隙断面积为：

0.14×3.76=0.5264㎡；

侧间隙断面积为：

0.08×1.495×2=0.2392㎡；

中间火道间隙断面积为：

（0.09×1.495+0.15×1.495）×2+0.172×1.495=0.9747㎡

顶间隙、侧间隙和中间火道断面积之为：

0.5264+0.2392+0.9747=1.7403㎡

坯垛砖坯间隙断面积为：

0.3025×6=1.815㎡

则整个窑断面的有效通风断面为：

1.7403+1.815=3.5553㎡

侧间隙、顶间隙及火道断面积占有效通风面积的百分比：

1.7403÷3.5553=48.95%

大家知道，轮窑在整个窑道断面上是不留间隙的，所以轮窑选用的排烟风机很小，大部分使用轴流风机。虽然轮窑一部火的距离很短（一般10-12个窑门，50-60米），但其产品基本没有黑心，而我们现在的隧道窑烧出来的实心砖黑心率达到50%以上。下图就是隧道窑快速出车造成的黑心砖：

从以上分析可以看出，隧道窑和轮窑相比至少增加了40%多的通风面积，也就是说这40%的通风面积基本都是多余的（中间火道可以保留，但也应该适当缩小）。

无论是从烧结理论还是实践操作而言，我们都希望所有的空气都从坯垛中间的砖坯本身间隙通过，而不是走侧间隙、顶间隙或火道。如果整个窑断面风速全部一样的话，那么隧道窑至少有40%的空气做了无用功；如果按照侧间隙、顶间隙和火道风速为平均风速的1.5倍计算，那么至少有60%的空气做了无用功！这就是我们隧道窑比轮窑并不节能的根本原因（因为烟气带走的热量为总热量的30%左右）！这也就是隧道窑烟气残余含氧量很难达标的根本原因！

德国艾森砖瓦研究所把隧道窑的侧间隙和顶间隙称为“邪恶点”，就是因为它放走了大量的热空气。德国曾有人做过试验，把隧道窑的顶侧间隙堵死，则出车速度能提高一倍。如果隧道窑能实现无间隙运行，则可以肯定：产量会在原基础上提高50%；风机总风量可以降低40%，也就是通风电耗可以降低40%；砖坯发热量至少可以降低12%；烟气残余氧含量肯定不会超标。所以我认为隧道窑如果能实现无间隙运行，则会带来砖瓦行业的一次大革命！

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