1.一次码烧“烘烧连通窑”的种类

在我国近几十年烧结砖瓦行业发展过程中，接二连三出现具有一次码烧“烘烧一体”特征的“烘烧连通窑”，大致归纳有三种类型：

第一种，一次码烧轮窑窑炉

轮窑是德国人佛里德里希·霍夫曼于1858年发明的，所以轮窑又称霍夫曼窑，是历史较长、使用广泛的砖瓦焙烧窑。起初设计是圆环形，后来为了多增加窑室而改进为椭圆环形，故又叫环窑，在我国称其轮窑或八卦窑（台湾等地区）。在半干压制成型（坯体成型含水率10%左右）生产线上曾经采用轮窑焙烧的一次码烧工艺，在我国也有成功的范例（唐山马家沟，唐山地震后改为隧道窑，一直生产了近百年），但在塑性挤出成型的生产线上一般是采用二次码烧工艺，轮窑只是焙烧干燥后的干坯体，不带湿坯烘干的功能，不是“烘烧一体”的直通窑。隧道窑

所谓一次码烧轮窑，是在轮窑焙烧段的前段，原本码放干坯的位置陆续码放挤出成型的湿坯，把这段当作干燥窑烘干湿坯使用。把轮窑焙烧带的烟热和冷却带的余热抽送到干燥段烘干湿坯，待湿坯干燥脱水后直接通过哈风把焙烧段的烟热引过来依次进行预热、升温、焙烧等过程。湿坯干燥脱水和高温焙烧过程均在轮窑里一次完成，这种轮窑就是一次码烧“烘烧一体”的轮窑。

这种一次码烧轮窑的生产方式始见于清朝末年（唐山开滦煤矿开发时），但是当时使用的是半干压成型工艺制作砖坯。因为自从有了霍夫曼窑以后，许多采用自然干燥，轮窑焙烧工艺的地方，在遇到连续阴雨天气时，都可能为了维持生产而把刚成型的湿坯码放到轮窑里去烘干，待坯体脱水干燥到一定程度（往往需要二次翻坯倒垛完成），直接通过哈风把焙烧段的烟热引过来进行产品的高温焙烧。这样既可以避免坯体在室外被雨淋坏，又可以防止缺少干坯导致轮窑熄火。这应该是一次码“烘烧一体”轮窑的雏形。但这只是特殊困难生产条件下没有办法的权宜之计，主要是为了保轮窑不熄火，不能作为正常的生产方式使用，在实际生产中也确实暴露出许多问题，常见有火行速度缓慢、能耗高、焙烧温度低、产量低、质量差等缺陷，更严重的是常常出现倒窑塌垛和产品裂纹、哑音、夹生以及其他产品质量缺陷。

可是在2000年前后，行业内一些人兴师动众大力推介起一次码烧“烘烧直通”的轮窑。他们把普通轮窑“技术改造”后，搞出了一次码烧的“三风道”、“四风道”甚至“五风道”轮窑、“满天星轮窑”等。纷纷称其为自己的最新创造发明，争相申请专利，在砖瓦行业内沸沸扬扬，轰动一时。都把自己的一次码烧轮窑冒称为“新型、节能、高产、经济”的轮窑，宣称“简洁合理，经济适用，节能高产”等等。于是，随后短短几年全国涌现出一大片一次码烧“烘烧直通”轮窑。遗憾的是紧接着就爆发出个个窑都频繁出现塌坯倒垛现象，以及产品裂纹，或哑音、夹生、能耗高等严重的问题。再紧接着又听到了一大片呼救声：许多盲目建了一次码烧轮窑的老板到处寻找能人高手，求救解决自己轮窑生产塌坯倒垛、产品裂纹和其他产品质量等问题；……。面临这些严峻的现实，行业内众多有识之士对一次码烧轮窑的工艺合理性、可靠性提出强烈质疑，纷纷声讨。于是在2010年前后，迫使一次码烧轮窑悲剧性的发展被基本遏制。特别是国家发展和改革委员会2011年第9号令《产业结构调整指导目录（2011年本）》将砖瓦24门以下轮窑以及立窑、无顶轮窑、马蹄窑等土窑列为淘汰的落后生产能力后，一次码烧轮窑已经无人再建，已建的轮窑也将被淘汰推倒停用。

第二种：一次码烧“烘烧直通”隧道窑

隧道窑出现很早（大约1765年）。一次码烧隧道窑有两种方式：一种是把干燥室也建成断面和焙烧窑基本相同的隧道式干燥窑。隧道干燥室和焙烧隧道窑可以并排平行布置（包括那种中间只有一堵隔墙的“烘烧联体窑”），也可以前后一字型布置，但干燥室和焙烧窑中间都是断开不直通，干燥室和焙烧窑是两个分别独立设置的热工设备，中间有码坯车储备、周转位置和调运、顶车设备。干燥室和焙烧窑两座设施两个工序各自独立运行。虽是一次码烧，但不是“烘烧一体”。这种一次码烧隧道窑不是本文说的一次码烧“烘烧直通”隧道窑。

另外一种一次码烧隧道窑是把断面相同的隧道式干燥室和隧道式焙烧窑前后一字型串联，建成了一条中间无间隙“烘烧一体”直通的隧道窑（有的中间有一道闸门，有的没有闸门）。这种隧道窑的生产线制坯是用塑性挤出机，成型的湿坯是人工或码坯机、机械手一次码坯方式码到窑车上，然后码有湿坯的窑车进入干燥和焙烧连通为一体的隧道窑，中间无间隙不间断连续完成湿坯干燥和高温焙烧生产过程。这种一次码烧隧道窑则是本文重点讨论的一种典型的、有代表性的一次码烧“烘烧直通”窑。

一次码烧“烘烧直通”隧道窑在坯体半干压制成型工艺的生产线上有使用的（湿坯成型水分10%左右）。出现在坯体塑性挤出成型工艺的烧结砖瓦生产领域的一次码烧“烘烧直通”隧道窑，是上世纪六十年代，由天津一家砖厂首先创建，前后经过五、六年漫长的试验、改进后，基本成功投产。之后，到了上世纪七十年代，这一成功的特例可悲的被当作“范例”在全国大面积推广，乃至三、四年的时间里全国就有100多家砖瓦厂建了好几百条这样的一次码烧烘烧直通隧道窑，而且不管各地原料的成分、性能，也不看当地的气候环境和建厂条件，几乎全是建的一个模式。结果，除少数几个厂外，大多生产线都出现坯体倒垛,或产品裂纹、或哑音、或过火、或夹生等严重质量问题，没过几年就都停产报废或改为另用。这轮一次码烧“烘烧一体”直通隧道窑的低质量、低效益、高速度、短寿命的发展阶段基本以失败而告终。

可是近几年，这种已经被证明工艺技术上明显有问题的一次码烧“烘烧一体”隧道窑，又被一些人从垃圾堆拣出来，稍加改动，当作新东西大面积推广。把个别成功特例的功能、优点尽力夸大， 鼓吹“一次码烧”、“烘烧一体”工序简洁高效、造价低和用人少的优点，隐瞒“一次码烧”和“烘烧一体”的问题缺陷，误导一些急功近利的投资者，在烧结砖瓦行业内大肆胡乱推广，近乎泛滥成灾。形成了新一轮低水平、低质量、低效益、高速度的重复建设。遗憾的是实际生产使用中都没能够解决这种一次码烧隧道窑塌坯倒垛和产品裂纹、哑音、过火、夹生等老毛病，又造成了不少企业和投资者的经济损失，不但没有促进砖瓦行业的进步和健康发展，反而拖后倒退。

第三种：一次码烧移动式环形隧道窑

一次码烧移动式环形隧道窑的窑体是圆弧状，断面为“∏”字型，安置在两条同心但不等直径的圆形轨道上。两条轨道中间的环状窑底类似轮窑的窑炕，用来码放湿坯，并且坯体固定不动，由可移动圆弧状窑体带着焙烧火带在坯垛上穿过，沿圆环状轨道行走。窑的断面内宽有4.5m、6.5m、8.8m、10.8m、13m等多样不一，最宽的超过20m，可谓是大断面窑体。这种可移动的环形窑前段是干燥，后段是焙烧，两段直通连成一体。有的中间有一道闸门隔开，有的干脆一道闸门也没有，直通到底。这种移动式环形“烘烧连通窑”的生产线都是把挤出成型后湿坯体的码坯、干燥、焙烧和卸砖出窑四个基本工序连续紧凑的布置在环形窑道上，先把湿坯码放在窑体前方轨道之间的环形窑底上，窑体前行吞入砖坯，焙烧火带随窑同行，依次完成干燥、预热、焙烧、冷却工序。窑体移动后再在露出敞开的窑底卸运曝露于窑后的成品砖。有的移动式环形隧道窑还把成型设备、切码设备也安置在环形窑道上，相互之间没有缓冲、储存、周转工序，全都随环形轨道顺次衔接，循环移动运行。从这一结构特征来看，称其为“移动式环形隧道窑”是不确切不恰当的，因为“隧道”是指固定不动的山洞、涵洞，或类似的通道，有车或物体从里面穿过，而隧道是不移动的。实际上“移动式环形隧道窑”更像一次码烧轮窑，它和一次码烧轮窑同出一辙，也是“烘烧一体”，只是窑体变成了移动式的和圆弧状而已（轮窑的鼻祖霍夫曼窑起初就是圆环形）。

移动式环形隧道窑很早在陶瓷和耐火材料生产行业就有使用的，只是仅仅当作焙烧窑使用，不带干燥（除非是半干压制成型坯体）。在我国砖瓦生产领域则始见于1998年山西寿阳。由于它比一般隧道窑有相对投资少、建窑时间短、生产成本低；比一般轮窑机械化程度高，工人劳动强度低，工作环境好等优势，得到不少人的极力推介和纷纷效仿，在最近几年里发展很快，几近泛滥。

但是，一次码烧移动式环形隧道窑实际使用效果不尽如意，暴露出许多缺陷，存在产品质量都较差，废品率高等不少问题，大多没有达到设计人员或窑炉公司的各项承诺。因为这种窑和一次码烧轮窑、一次码烧“烘烧一体”隧道窑一样，都是一次码烧的“烘烧连通窑”，大多厂家也都出现同样的塌坯倒垛,或产品裂纹、或哑音、或过火、或夹生等各种严重质量缺陷。移动式环形隧道窑已经显现出是一种“问题窑炉”，但其当前的发展势头仍然不减，恐怕又会形成砖瓦行业内最新一轮低水平、低质量、低效益、高速度的不当发展。

2. 一次码烧“烘烧连通窑”的缺陷问题

 以上列举的一次码烧轮窑、一次码烧“烘烧一体”隧道窑和移动式环形隧道窑是砖瓦行业出现最多的三种一次码烧“烘烧连通窑”。尽管这三种“烘烧连通窑”的窑体外观形状不一样，窑体结构不一样，长短、高低、宽窄不一样，生产过程坯体、窑体、焙烧火带运行方式不一样，但是它们却有完全相同的工艺特点和完全相同的工艺流程：那就都是“一次码烧”和“烘烧一体”。这两项相同的特点决定了一次码烧“烘烧连通窑”实际生产使用中暴露的问题也都相同：极易造成产品塌坯倒垛,或裂纹、哑音、过火、夹生等各种严重质量缺陷。因此，本文把这三种窑归纳为同一类型，统称“烘烧连通窑”，尝试分析和讨论这类一次码烧“烘烧连通窑”共同存在的问题。

造成“烘烧连通窑”成为“问题窑炉”的原因很多，包括有原料原因、设计原因、施工砌筑原因、设备使用原因、操作技术和生产管理等原因，但主要原因还是这种生产方式以及焙烧工艺。该类结构有悖于塑性挤出成型砖瓦烧结生产的基本工艺和正常合理生产技术的要求。所有一次码烧“烘烧连通窑”都明显有基本相同的严重问题和缺陷，原因同出一辙，那就是因为它们都是一次码烧并且还都是烘烧一体直通窑。   

（1）一次码烧的适用性问题

 三种一次码烧“烘烧连通窑”的第一个共同特点就是都采用一次码烧工艺。因为这三种窑都是干燥室和焙烧窑连筑一体的直通窑，所以必须采用，也只能采用一次码烧方式。而一次码烧工艺原本就比二次码烧工艺容易发生产品质量问题，最常发生的是塌坯倒垛和产品裂纹。关于一次码烧工艺的利弊，已有许多专家、技术人员和有经验师傅在众多场合和刊物上有精辟的论述，本文无需再详细赘述。造成一次码烧工艺发生塌坯倒垛和产品裂纹原因很多，把各种原因汇总并直观的简单概括起来不外乎以下六种（以下简称“六高”原因）：     

①.原料塑性指数高，可以导致坯体裂纹；

②.原料干燥敏感性系数高，可以导致坯体裂纹；

③.坯体收缩率高，可以导致坯体裂纹、断裂、塌坯倒垛；

④.制品孔洞率高，可以导致坯体裂纹、断裂、塌坯倒垛；

⑤.湿坯码层高，可以导致坯体下层变形断裂、塌坯倒垛；

⑥.坯体成型含水率高，可以导致坯体下层变形压裂、裂纹、塌坯倒垛。

如果说还有其他原因，都可归集在“六高”之内，比如原料中蒙脱石含量多，则该原料必定塑性指数高、干燥敏感性系数高；又比如成型挤出压力小或湿坯体强度低，那坯体成型含水量相对就高。

在选用一次码烧工艺时，只要原料的矿物成分组成和颗粒级配没有问题，如果“六高”原因的任何一项都不高的话，绝对不会出现因一次码烧工艺而导致的塌窑倒垛及坯体裂纹等现象。再出现问题那就是人员操作、机械设备方面的原因，或干燥、焙烧不当造成的缺陷。比如坯垛码的不规整、窑车行走晃动、干燥介质温度高而湿度低、吸潮、过烧、欠火、高温急冷等原因导致的各种缺陷。反过来，如果“六高”原因的任何一项确实不能避免的话，必定会导致塌坯倒垛或者产品裂纹。显然，一次码烧工艺的适应性和灵活性大大低于二次码烧工艺，因此不论是“烘烧连通窑”还是“烘烧分体窑”在选用一次码烧工艺时一定要谨慎。如果确认采取各种可行措施仍然没有把握解决“六高”问题，那就千万不要选择一次码烧工艺，特别是不能选择一次码烧工艺的“烘烧连通窑”，否则后患无穷。

对“六高”参数控制到什么程度就可以保证不会造成生产中塌坯倒垛或产品裂纹等缺陷呢？许多专家和技术人员都根据自己的研究和经验提出了相对意见，但因研究重点不同和具体生产条件不同，各有高见，说法不一，没有统一标准。不过也确实很难形成统一标准，一般只能给出可供参考的大致范围。要想准确确定“六高”可供生产实用控制参数，应当根据不同的原料组成、产品纲领、燃料种类（内燃或外燃）、拟选干燥和焙烧热工设备及其他生产条件进行分析研究，包括进行实验室检测试验、模型试验等工艺性试验，甚至有必要进行工业性试验，经认真研究有可靠结论后才能确定。本着确保一次码烧工艺万无一失的目标，应该对“六高”参数提出严格甚至近似苛刻的要求，宁可“六低”，不得有“一高”。

（2）“烘烧连通窑”的缺陷问题

三种一次码烧“烘烧连通窑”的第二个共同特点都是采用干燥室和焙烧窑连筑一体的直通窑，这种“烘烧连通窑”本身存在一些问题。下面以一次码烧烘烧直通隧道窑为例进行粗略分析（一次码烧移动环形隧道窑和一次码烧轮窑基本类同）。

①、“烘烧连通窑”设计和建造缺乏合理的理论依据

干燥和焙烧是两个绝然不同的生产工序。干燥工序的湿坯干燥过程是坯体受热脱去自由水的物理变化过程，温度不高（120℃上下），有坯体脱水收缩、几何尺寸变化，但基本没有化学反应。而焙烧工序的是干坯体经过高温（1000℃左右）环境焙烧，不断重叠发生复杂的物理、化学变化的过程。干燥工艺强调的是低温（<150℃的低温）、大风量、低风速、微正压的操作。焙烧工序注重的是高温焙烧、燃烧气氛（氧化气氛、还原气氛）、正负压的操作。

正常情况下，湿坯体在干燥室的干燥过程可分为加热阶段、恒速干燥阶段、降速干燥阶段和平衡阶段。这四个阶段的划分是综合坯体干燥曲线、干燥速度曲线、干燥收缩曲线、干燥温度曲线变化特征，按最佳干燥效果综合确定的，但因实际生产当中坯体干燥过程脱水蒸发速度、坯体含水量变化和坯体收缩变化是无法连续随机监测，更无法直接调控。因此综合上述曲线变化特征最佳干燥效果时确定最佳干燥温度曲线，通过按最佳温度曲线监测干燥室各段温度，按温度变化调整热风的风量、温度、湿度以及进车速度等来实现对坯体干燥质量、产量的控制。焙烧隧道窑则是在正常生产条件下，综合坯体的焙烧性能、坯体的变化和焙烧过程中的窑内温度、压力变化特征，按最佳焙烧效果把焙烧过程分为干燥段（蒸发残余水分）、预热段、焙烧段、保温段、冷却段。同样道理，焙烧窑的实际生产控制也主要依照综合了最佳焙烧效果制定的最佳焙烧温度曲线，而通过监测焙烧窑各部位的温度，通过调整各部位风量、风压（通过风机、风闸）、进车速度等，来实现对坯体焙烧质量、产量的控制。干燥室和焙烧窑按照各自最佳温度曲线、压力曲线制定各自相应的工艺制度。调整控制、操作运行各不一样，有联系但都互相不影响，也不干扰，更不矛盾，方能实现优质高产的效果。即便是发生什么问题，也便于分析处理问题，寻找原因，有针对性的处理解决，不会造成连锁反应、恶性循环，以至于导致较大损失。因此，应该把干燥设施和焙烧设施分开独立设置（不论平行并列布置或一字型直线布置）、设计和建造，并且中间要留有干燥储备位置作为干燥室和焙烧窑之间的缓冲和周转。这样的工艺布置，有很好的适应性和灵活性，符合烧结砖瓦生产基本理论，也符合客观实际规律。

但是“烘烧连通窑”把干燥和焙烧设计建造成连通一体，把两项绝然不同的生产工序硬是简化合并成一体，形成所谓“烘烧一体化”。这就要求“烘烧连通窑”的设计必须同时兼顾湿坯的干燥机理和干坯的焙烧机理，要同时符合干燥热工原理和焙烧热工原理。“烘烧连通窑”的使用要同时适应湿坯的干燥性能和干坯的焙烧性能，同时达到干燥工艺制度和焙烧工艺制度的要求。要实现把干燥工序与焙烧工序连通并有机衔接，要保证坯体干燥后的效果必须达到焙烧的要求，是有许多严格的工艺条件和技术要求的。那么“烘烧连通窑”如何把干燥段最佳干燥温度曲线和焙烧段最佳焙烧温度曲线正确合理的综合连接为一条“最佳烘烧曲线”呢？特别是干燥过程最后的平衡阶段和焙烧过程开始的干燥（蒸发残余水分）、预热阶段该如何处理？是合并重叠还是分设保留？干燥段和焙烧段怎样划分？是分别独立控制还是合并统一控制？“烘烧连通窑”制定怎样的工艺制度才能实现生产过程中的调整控制、操作运行首尾衔接，保证整条直通窑的每一段、每一处都要有机连贯，同步协调运行，不能相互影响干扰，更不能相互矛盾？能够兼顾湿坯干燥机理与干坯焙烧机理、同时符合干燥热工原理与焙烧热工原理的指导理论，设计和建造“烘烧连通窑” 的理论依据，特别是干燥室和焙烧窑无隙直接连通这一关键环节的热工理论和工艺技术尚未见解决。如果没有合理正确的理论依据指导，单凭想象臆造设计建造“烘烧连通窑”，就不可避免要出现一系列问题，而事实上现在许多生产使用的各种“烘烧连通窑”也确实因此屡屡发生塌坯倒垛、坯体裂纹或欠火、哑音等现象。（未完待续）

来源: 中国砖瓦工业烧结技术信息中心

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