1.干燥焙烧一体式隧道窑余热利用现状

笔者在广西区内开展烧结砖隧道窑体系热平衡测试工作过程中，对现有的干燥焙烧体式隧道窑进行了实地考察研究，总结了当前干燥焙烧一体式隧道窑余热利用现状如下：

一是大多数干燥焙烧一体式隧道窑在冷却带窑顶上安装钢板材质的储水箱，利用冷却带余热加热升温制备热水，供应厂内生产或生活使用。这种方式只利用了少量的余热，余热利用率很低，大部分余热随着成品砖及窑车的出窑而流失到窑外，造成能源浪费。

二是少数干燥焙烧一体式隧道窑通过在窑顶上设置一条或两条热风管道及配套的抽风机，借助风机抽力将余热从冷却带抽出，并沿着热风管道输送到干燥带顶部，再从干燥带顶部某处或中间位置开设若干个气孔，直接将热风引人干燥带内。这种方式能够将一部分的余热输送至干燥带并得到了有效利用，但仍然存在一定的不足。余热从冷却带抽出再进入干燥带对砖坯进行烘干，中间经过了风机的做功和热风通道的输送，风机做功必定产生电能的损耗，热风管道输送余热必定造成余热温度的下降，同时余热散失到热风管道外表面必定增加窑体表面散热损失，造成支出热量的增加，从而增加了热耗。因此，这种方式在利用余热的同时也消耗了能量，余热利用效率不高。

除了以上两种情况之外，干燥焙烧一体式隧道窑最基本的余热利用方式，是利用余热对砖坯焙烧所需要的空气进行加热升温，即通过冷却带内部即将出窑的成品砖的高温作用，对从窑尾流进冷却带的空气进亍加热使之成为热空气，热空气经保温带的进一步升温，继续流向焙烧带供砖坯焙烧使用。这是余热随着窑内气体介质运动方向而流动，按照冷却带、保温带、焙烧带、预热带、干燥带的方向流动并被焙烧带吸收利用的余热利用方式。这种隧道窑本身所固有的余热利用方式，并没有额外设置相应的余热利用设施也没有借助其他专用的余热输送管道对余热进行转移利用，仅仅依靠窑内通道让余热流动到焙烧带，对砖坯焙烧进行“助燃”，而砖坯的预热和干燥所需要的热量，则主要来自焙烧带产生的高温烟气，冷即带的余热并没有“越过”焙烧带转移到干燥带对砖坯进行加热烘干，也就是说，余热并没有对干燥砖坯起到直接作用，也说明了余热并没有得到充分利用。而当砖坯经过焙烧带的高温焙烧，再经保温带的退火保温最后从冷却带出窑，其出窑时的温度还很高，通常可达到℃~℃，储存有大量的热量，如果没有安装相应的余热利用设备或余热转移输送管道对余热进行有效利用，大量的余热将会随着成品砖及窑车的出窑而流失到窑外，白白地浪费掉，造成能源的大量流失。

由上述可知，当前干燥焙烧一体式烧结砖隧道窑余热利用方式较为粗放和落后，缺乏创新性。因此有必要研究、探寻其余热利用存在的技术难题，从而探索和开发更合适、更高效的余热利用途径。

2干燥焙烧一体式隧道窑余热利用存在的技术难题

2.1干燥焙烧分体式隧道窑余热利用方式

为了便于说明干燥焙烧一体式隧道窑余热利用存在的技术难题，笔者先来分析一下干燥焙烧分体式隧道窑余热利用的方式。干燥焙烧分体式隧道窑由于干燥室与焙烧窑不处于同一通道内，彼此分开，两者平行并列，通过风机及配套的热风通道即可将焙烧窑冷却带的余热送往干燥室，从两侧窑墙内烟道的哈风口引入干燥室内部，直接对砖坯进行加热烘干，余热烘干砖坯后产生的废气从干燥室顶部的排烟排潮口排出窑外。因此，干燥焙烧分体式隧道窑余热利用方法成熟，不存在技术难题。

2.2干燥焙烧一体式隧道窑余热利用存在的技术难题

由前面的论述可知，干燥焙烧一体式隧道窑冷即带的余热在窑内通道并不能“越过”焙烧带流转到干燥带对砖坯进行加热烘干，如果要对余热实施利用则必须借助输送管道将余热从冷却带抽出，再设法将余热引入干燥带内部。由于干燥焙烧一体式隧道窑没有独立的干燥室，其砖坯烘干的任务主要由窑内干燥带来承担，如果借鉴干燥焙烧分体式隧道窑的余热利用方式，即借助输送管道将余热从冷却带抽出，再通过干燥带两侧的哈风口进入干燥带对砖坯进行烘干，则必定会遇到一个问题，那就是热风无法从干燥带两侧窑墙内的哈风口引入干燥带内部，因为干燥带两侧哈风口的功能并非热风输入端口，其主要功能是承担烟气和潮气的排出任务，即干燥带内部的烟气和潮气需要通过窑头抽风机的作用从哈风口排出窑外(并非通过在干燥带顶部设置排烟排潮口排出窑外)因此，干燥焙烧一体式隧道窑不能简单直接地借鉴干燥焙烧分体式隧道窑余热利用的方式，这就给干燥熔烧一体式隧道窑余热利用带来工程应用上的技术难题，即不能将热风输送到两侧的烟道再通过哈风口进入干燥带内部对砖坯进行加热烘干。由于上述难题的存在，大多数干燥焙烧一体式隧道窑干脆不采取任何余热利用措施，或是仅仅利用余热烧水，或是采用抽风机强行将余热从冷却带抽出并输送到干燥带项部，再从顶部开孔，将热风引入干燥带内部，而这样的利用方式，既低效又耗能。

3干燥焙烧一体式隧道窑窑内结构特点及窑内压力分布和变化情况

干燥焙烧一体式隧道窑是干燥室与焙烧窑共处于同一通道内，形成一体化直通式结构的隧道窑。干燥焙烧一体式隧道窑一般在干燥带两侧设置排烟排潮烟道，烟道下部设置若干个哈风口，烟道上部靠近进窑端设置总出风口，同时在窑顶上砌筑辅助烟道将总出风口与设置在窑顶的排烟排潮风机连通，借助风机的抽力作用，焙烧带的高温烟气通过窑内通道流动至干燥带对砖坯进行加热烘干，而烘干砖坯后产生的烟气和潮气(统称废气)，从干燥带两侧的哈风口进入排烟排潮烟道，再汇人总出风口，由风机抽排出窑外。

由于窑通道内预热带的烟气和干燥带的潮气被抽排出窑外，造成预热带及干燥带的气体密度变小气压降低，在窑炉密封良好的情况下，预热带及干燥带处于负压状态，设置了哈风口的干燥带负压值较高，离哈风口较远的预热带负压值较低。在冷却带和保温带，由于距离干燥带的哈风口及窑头(进窑端)风机较远，风机的抽力作用在此处已不明显，加上外界空气从窑尾(出窑端)源源不断地补充进窑通道内，窑内气体压力从干燥带负压状态逐渐过渡到与窑外空气压力平衡的正压状态，即冷却带和预热带处于正压状态。而在焙烧带，靠近预热带的车位处于“微负压状态，靠近保温带的车位处于“微正压”状态，焙烧带的中间位置，处于“零压”状态，零压位置一般为窑内培烧温度的最高点。

干燥焙烧一体式隧道窑的冷却带处于正压状态干燥带处于负压状态，这样的变化规律，使得窑内从冷却带到干燥带之间形成了压力梯度。

4探索余热利用新途径一窑顶空腔余热利用方案

由上述可知，干燥焙烧一体式隧道窑的余热不能通过千燥带两侧的哈风口进入干燥带对砖坏进行烘干(因为干燥带内部的烟气和潮气需要通过哈风口排出窑外)，但可以考虑将余热从干燥带窑顶引入窑内(因为干燥焙烧一体式隧道窑干燥带内部处于负压状态，窑外气体可以被吸人窑内)。另外，烧一体式隧道窑从冷却带到干燥带之间存在压力梯度，为了使这种压力梯度转化为余热输送的动力，笔者从窑顶结构方面进行优化设计和改造，提出设置干燥焙烧一体武隧道窑双层窑顶的余热利用方案，即给隧道窑加装一个窑顶空腔，通过这个空腔连通冷即带和干燥带，形成无障碍的余热输送通道，引导冷即带的大量余热通过窑顶空腔进入干燥带内部对砖坏进行烘干，把烘烧一体式隧道容所具有的大量余热全面高效地利用起来。

5窑顶空腔余热利用方案工程结构特点及设计原理

由干燥焙烧一体式隧道窑窑内压力分布及变化特点可知，干燥焙烧一体式隧道窑的冷却带处于正压状态，而干燥带处于负压状态，从冷却带到干燥带之间存在压力梯度。通过在窑顶位置设置上下两层窑顶，形成从窑头到窑尾之间的窑顶空腔(空腔的两端密闭)，这一空腔将冷却带、保温带、焙烧带、预热带和干燥带窑顶的空间连通。空腔内的下层窑顶在冷却带开设类似投煤孔的气孔(称为余热孔)，让冷却带的余热得以进入空腔，同时下层窑顶在干燥带也开设气孔(称为干燥孔)，让空腔内的余热得以进入干燥带内部，这一空腔在结构上便连通了隧道窑通道内的冷却带和干燥带，于是空腔内的冷却带处于正压状态，而空腔内的干燥带则处于负压状态，空腔内从冷却带到干燥带之间也产生了压力梯度。在压力梯度的作用下，从下层窑顶冷却带气孔正压排入空腔的余热热风在空腔内主动流向干燥带，并在干燥带通道内处于负压状态的情况下，通过下层窑顶干燥带的气孔被吸入隧道窑通道内部，分散流动至干燥带砖坯之间的缝隙，对砖坯进行加热烘干，如图1所示。

6窑顶空腔余热利用方案全面高效地提高余热利用效率

通过设置双层窑顶，使窑顶内部形成空腔，同时通过开设余热孔(还可以在上层窑顶开设调节孔以调节余热温度)和干燥孔，打通了冷却带余热输送到干燥带的通道，在压力梯度的作用下，余热源源不断地从冷却带流动到干燥带，再通过合理设置空腔内下层窑顶干燥孔的数量和位置，引导余热热风均匀分散地流动到干燥带内部的任何空间位置，特别是距离窑墙两侧哈风口较远的中间位置。得益于大量热风的引入及其在干燥带内部的均匀分布和流通，干燥带内部的砖坯始终处于高温气体介质的气氛中，保证了所有砖坯都得到均匀受热，干燥带内部的砖坯将得到快速有效地烘干，从而全面高效地提高余热利用效率。

窑顶空腔余热利用方案，利用上下两层窑顶之间的空腔，还能同时吸收隧道窑通道内部保温带、焙烧带和预热带等各带散失到窑顶上表面的热量，特别是回收焙烧砖坯时焙烧带窑顶的高温作用而导致散失的热量，并且引流余热和回收窑顶散热时不需要配套风机做功，利用余热的同时不消耗其他能源，极大地提高了余热利用的效率。

窑顶空腔余热利用方案，围绕窑内压力梯度的特点而改变窑顶结构设计，克服了一体窑窑炉结构方面客观存在的不利条件，把干燥焙烧一体式隧道窑窑内压力梯度的作用发挥到极致，在极大地提高余热利用效率的同时，也从根本上改变当前余热利用落后和低效的现状。