也谈隧道窑码坯的基本要求

隧道窑码坯，无论码成何种坯垛形式，就是要让气流尽最大量的穿过坯垛中间或是砖的孔洞，尽量减少边隙，增加坯垛的有效传热面积，缩短传导传热路线。这种作法不但有利于预热和焙烧，而且也有利于冷却。不同的码坯形式，对整个窑的断面上气流分布的影响很大。大断面隧道窑中码坯的原则首先需从坯垛的热工性能最佳化上去考虑，其次才是坯垛的稳固性。具体来说应着重考虑下列问题：

（1）坯垛具有尽可能小的边隙；

（2）具有非常好的传热性能，允许对坯垛进行有效的加热和冷却，有尽可能小的传导传热路线和大的有效传热面积；

（3）尽可能减少坯垛中（或是一块砖）的温度梯度，让温度梯度仅在砖的肋壁厚度中出现。这样一来，由于热应力引发裂纹的危险性也就大大降低了，同时在焙烧和保温阶段的温差也会达最小化；

（4）砖坯暴露的表面（含孔洞内表面）上所经受的气流速度尽可能是恒定的，或是均衡的，这样氧气就能够均匀地输送到砖坯的表面，使其在坯体中的有机物质的氧化能均衡地进行，同时也可使坯体中的反应产生的气体尽可能快地被排走；

（5）坯垛之间通风道的尺寸选择应适当。坯垛间有较大通风道时，易于在坯垛中形成较大的温差；

（6）坯垛前后（含在不同窑车上的坯垛）应对齐。因每当一个窑车被顶入窑道后，其坯垛就起着对后面坯垛气流分布的整流作用，如前一个坯垛错位，必然要影响后面坯垛中的气流量。

从热工性能上讲，高孔洞率空心砖较好的码坯形式是单坯交错多层叠码，尽可能小的边隙，且孔洞应顺着窑内气流的方向。因这种坯垛形式的热工性能好，可大幅度提高产量，由于坯垛中温差小，也有利于提高质量。非常明显，这种坯垛形式要比坯垛周围有较大通风道的1.0×1.0 m基本坯垛的热工性能好的多，具有较大通风道的坯垛焙烧中也不好控制。但是单坯交错多层叠码也有缺点，例如气体流经这样的坯垛时，其压力损失要比其它坯垛大，所以对窑的密封性要求也高，特别是窑门的密封与车下密封；另外上述传热机理是建立在气流通过砖的孔洞或是坯垛中通道的基础上，因此对某些特殊形状的产品不适应。对二次码烧的坯体还存在着合理码高的问题，特别是高掺量粉煤灰砖坯。

在加热坯体过程中，坯体的温度是由表面至中新逐渐提高，冷却过程反之。毫无疑问，用同样的热量加热不同的物体，热容量愈小的物体温度增加愈高；导热系数愈大的物体，传热速度愈快。因此由导热系数、比热和坯体密度所决定的导温系数对加热和冷却速率有显著的影响。具体说来，高掺量粉煤灰坯体与煤矸石或页岩砖坯体的加热过程的差别就非常大。由于粉煤灰的多孔结构及质量轻的特性决定了其坯体的传热过程相对缓慢，因此需要较长时间的预热。实际中常可发现高掺量粉煤灰砖焙烧时较为困难。因此应根据各厂或各地使用原材料的特性来决定焙烧过程中的合理预热时间及冷却时间。坯垛的码放形式与加热的方向也有关系，例如：侧面加热（Side fire）时，应码成空心坯垛或是中部留有较大的通风道，以便中部通风流畅；顶部加热 (Top fire)时，在坯垛下部，即窑车面上设置空心烟道砖，以便提高坯垛下部的温度。国内烧砖隧道窑绝大多数焙烧的内燃砖坯，因此在码坯形式上要尽量提高窑车面中部空气流的速度是非常重要的。因此隧道窑的设计图纸中也必须包括有各种产品的码车图。