工作系统是根据原料及产品的烧成制度确定的。主要由以下系统组成排烟系统、抽热系统、排热系统*、车底冷却系统、补氧系统*、窑门冷却系统、辅助燃烧系统、检测系统、急冷系统、运转系统。

除检测系统外其余带有风管及风机的工作系统应依次在支、分、总管设置闸阀,并尽量采用回转阀(蝶阀)或多叶阀,不宜采用插板阀,以保证系统的通畅、灵活及独立性。通风温度超过150°C、长度超过15m的风管应设置膨胀节。

1 排烟系统

根据燃烧计算,一般在窑体两侧设置排烟孔,烟气温度在80~150°C的,排烟孔的位置对应于窑车上坯垛的空档处。中低温烟气进入排烟支管依次进入分管、总管、风机,通过风机出口上部(或侧部)设置的钢(砖)烟囱高空排出,高温烟气汇入余热系统供给干燥室。
    排烟系统由排烟风机、支架(或基础)、风管及闸阀组成,对于日产高掺量粉煤灰或全煤矸石砖1027万(折普通砖)块、窑炉宽度在4.1m的隧道窑,应根据燃料消耗及燃烧计算,确定锅炉引风机型号。一般情况下4.6m或6.9m宽隧道窑大都将风机用支架安装在窑顶,以减少排烟阻力及占地面积。但检修及冷却水箱安装略有不便。由于煤或煤矸石含硫超过3%时,其产生的烟气不仅严重腐蚀排烟系统,导致风机频繁更换(约一年更换一台),而且污染环境。因此,生产中对于含硫在1.5%~3%的煤矸石砖隧道窑,其排烟系统应配备脱硫装置,经脱硫后保证SO2排放浓度低于550mg/m3,颗粒物排放浓度低于120mg/m3,烟尘浓度低于200mg/m3。鉴于要先脱硫后排空,因此排烟机的风压取值要与脱硫系统合并考虑。由于生产初期物料不均衡或原料热值变化较大,排烟量变化较大,人工调节风门控制精度差,而且会给生产带来更多的不准确性,故应给排烟风机电机配置一台变频器,通过设定供电频率达到灵活调节排烟量的目的。实践证明,这种调节方式直观、简便、灵活,易于操作掌握,节电效果明显(30%以上),是/机电一体化0技术在砖瓦窑炉的成功应用。
 2 排热系统

隧道窑焙烧每千克制品热耗在1200~1500kJ。对于热值超过2500kJ/kg的混合料,最好设置排热系统,将多余热量的70%~80%外排。具体的做法是在窑体两侧开300~400mm的圆孔,采用铸铁管或耐热钢管与换热器联接,通过水)汽换热后,废气温度降至200°C以下,用锅炉引风机外排。换热后的洁净空气可用于干燥采暖,也可直接用高温风机外排,但受风机造价影响,以换热后外排为好。
3 补氧系统

由于受焙烧制度及碳粒分散度的影响,聚集在坯体中的超量发热物质不易氧化、脱气、烧结,势必造成烧成速度减缓、焙烧周期拉长。如果物料中可燃组分不能在有限的焙烧区段完成90%以上的氧化反应,产品就会出现压花、黑心甚至严重变形,产品的外观、几何尺寸、抗冻性参数难以达标。由于原料及工艺原因,混合料的热值往往超过热耗指标的30%~100%,导致窑炉送排风系统频繁调整。但是当超热50%以后,调整往往失效,这时大量的燃烧产物涌向预热带,排烟温度急骤上升,当排烟温度超过250°C约1个小时后,排烟风机机壳变形,运转受阻。此时,截止门也会在烟气烘烤下变形甚至无法提升。带有大量可燃物的坯垛进入设定的冷却带后,坯体在表面进行一段氧化后处于缺氧状态并逐渐熄灭。这种高温平台双向扩展,打乱了原有的工作系统与区段划分,客观上要求增加窑长15%~20%来满足这种不均衡生产,这就增加了窑体、窑车、窑棚土建费用。窑内温度扰动对窑内衬、窑车耐火材料的材质及热震稳定性提出了更高的要求。
    补氧系统的具体做法是在焙烧带窑顶或窑侧设置风管,利用离心风机或轴流风机鼓入助燃风(空气),不仅为燃烧提供足够的氧气,而且其产生的搅拌作用有利于均匀烧成,同时其产生的封闭作用会大大减缓排热系统对隧道窑工况的影响。补氧系统与排热系统必须同时存在,相辅相成,超内燃大断面隧道窑能否经济、合理地烧成,充分燃烧,及时排出多余热量是关键环节。
4 辅助燃烧系统

大断面隧道窑温度不均衡、燃烧工况较差,加之粉煤灰、低热值煤矸石需30%左右的外投煤补充热源;装饰砖因外观要求,又限制了燃煤的使用,因此,为补充热源,调整焙烧过程的速度与质量,窑内要设置该系统。
    辅助燃烧系统以液化石油气、煤气、天然气、重油为燃料,由燃料贮存、减压、输送、调节、燃烧、测温、显示及控制单元组成。燃烧器是该系统的心脏。一般采用鼓风式燃烧器,这种燃烧器又分为预混式和后混式。后混式燃烧器内腔有两个同心套管,内管供空气,外管供煤气,点火后在形成火焰的位置边混合边燃烧。其特点是火焰长、热负荷调节范围宽,无回火危险,特别适合于在多品种燃料的窑炉中使用。
    一般在焙烧带首尾各设置23对烧嘴,供热量为总热耗的3%~5%,人工或自动调节均可。由于采用易燃、易爆燃料作业,风管阀门、气(油)管、助燃风机(含备份)、燃烧器必须经过气密试验、管道蒸汽置换或压缩空气吹扫,含氧量达标后方可投产。低温烧嘴最好配置火焰监测仪以保证安全生产。
5 急冷系统

急冷系统的设置在陶瓷及耐火材料工业隧通窑中非常普遍且行之有效,究其原因有以下几点:a加快制品冷却,有效缩短窑长;b提高制品表面光洁度(主要是施釉制品);c有效防止抽热系统烟气倒流。
但是在砖瓦工业隧道窑中设置的急冷系统大都不理想,往往弃之不用,分析归纳有以下几点原因:a位置不当。急冷系统气流喷出口位置应在700~900°C温度范围之内,但这一温度位置往往向低温漂移。b燃烧不完全。由于砖瓦窑炉温差大,断面气流不均衡,供氧不足,进入急冷段后砖中仍有20%~30%的残留炭未能完全燃烧,急冷的供氧作用使之重新燃烧,严重时全窑出现两个火头,操作失控。c介质温度低。现有急冷系统大都采用离心风机直接鼓入20°C左右的冷风,当冷风突遇700~900°C的高温时,空气体积急剧膨胀34倍,气体在炉腔内产生剧烈湍动,严重时引起窑体振动,同时制品出现炸裂,起不到应有的冷却效果。可是当系统停止运转后,热传导辐射作用会使其在12年内氧化、损毁。d材性变化。陶瓷及耐火材料所用原料化学成分及矿物组成比较单纯,物料处理精细,可以比较准确地预测其焙烧过程发生的物理化学反应。砖瓦原料组分则混杂不确定,且烧结温度低,烧结温度范围窄(50~100°C),具体急冷位置较难界定。综上所述,在保证工艺过程均衡的前提下,急冷系统对原料的热值、化学成分及矿物组成仍具有很强的选择性。

急冷可采用以下方式:在窑或窑侧设置两排急冷风管,从余热管引入100~200°C热风,由锅炉引风机鼓入冷却带,在两道气幕之间设集中排风管,再将热交换后的气体抽出,汇入余热管。做到均衡、平稳可调。
6 抽余热系统

在冷却带250~50°C范围之间设置直接余热抽出口,为保证锅炉引风机在250°C以下正常使用,对超热焙烧隧道窑在热风进风机前最好串接换热器。风压一般在1000~1200Pa,所采用风量既要考虑干燥热耗,还要考虑隧道窑热平衡。多余热风可用于采暖或排空。此外,抽热风机必须设置冷风调节装置以平衡介质温度。除直接抽取余热外,窑顶空腔换热及车底冷却热均应抽出汇合至热风总管。
7 车底冷却系统

该系统又称车底压力平衡系统。由于窑内压力较低(100Pa以下),加之窑车结构及砂封的改进,车底漏热已降至总热耗的3%以下,设置该系统的目的主要是将窑内传导至车架的热量带走。现都在距窑尾34个车位附近,在窑车轨道之间的地坑(或检修通道)内设置13台轴流风机,并通过窑侧人孔吸入冷风。为保证系统独立性,在风机后及预热带检查通道内依窑车下平面几何形状设置23道挡风墙,或可设置23道挡风板,调整其扬风角度以提高冷却效果。
8 窑门冷却系统

视窑宽在窑门上设置38台轴流风机,既冷却了制品又为焙烧提供了部分氧气。为保证生产的灵活性,风机的进风口应配置多叶阀或蝶阀。
9 检测系统

全窑预留16处测温点、4处测压点,调试完成后固定810支热电偶、2支压力传感器,使之与总控室相连。热电偶按照温度曲线的主要控制点布置。压力变送装置检测排烟系统及车底冷却系统。排烟系统可采用变频器来调整其排烟量或窑内零压点。
10 运转系统

该系统由窑门、液压顶车机、拉引机、牵引机等设备组成,具有自动手动功能。自动功能采用可编程序控制器(PLC)实现设备的自动启动、联锁、联动。采用该系统实现窑门升降、顶车、拉车,回车线上窑车运行可实现自动化作业,转换到手动时主要用于调试或应急等工况。摘自《砖瓦》作者：赵周民 张红林