[摘要]本文对目前我国砖瓦行业使用的隧道窑存在的某些缺陷从设计与操作方面进行了阐述。文中着重强调了隧道窑设计思想上需要转变的概念和应重视的八个问题；对隧道窑的实际操作方面重点提出了环流焙烧和穿流焙烧概念上的区别，提出了隧道窑操作中“最小边隙”的概念与数据；合理坯垛形式对烧成过程的重要性；零压位的正确控制和根据实际情况的调节等。
1、隧道窑设计时应重视的事项
1.1关于燃料的种类与组成
1.2原材料的焙烧特性与矿物组成
1.3最高允许烧成温度及烧成温度范围的测定
1.4合理焙烧曲线的制定
1.5预热带增设循环系统装置
1.6增设隧道窑顶部中间排烟管道
1.7加强窑体及车下密封
1.8加强窑体的保温
2.隧道窑操作中应重视的问题
2.1合理的码坯形式
2.2边隙对坯垛穿流和传热的影响（或是对产量和质量的影响）
2.3码坯形式对隧道窑内气流分布的影响
2.4坯体形状对加热和冷却速率的影响
2.5坯体本身传热性能对加热和冷却速率的影响
2.6正确控制隧道窑焙烧过程中的零压位
2.7正确选用窑车车面垫层材料
2.8窑车上下密封的重要性
随着人们经济与生活水平的提高，用轮窑焙烧的砖瓦厂中，笨重的体力劳动岗位，如人工装出窑的劳动力越来越少。虽说现在有不少地方使用了内燃机或电瓶车等的拖动机械，但是仍然没有彻底改变在窑内高温下操作的状态，因此要求建造隧道窑的厂家愈来愈多。但是由于我国烧结砖瓦产品的隧道窑，在过去建设物质短缺及砖瓦产品售价低廉的影响下，为了降低造价，设计或建造的隧道窑绝大多数都过于简化，在有的地方还出现了所谓的“土隧道窑”。这些“土法上马”的“土隧道窑”，在很多方面不完善，或因窑的总长度太短，或因坯体码垛太高，或因隔热保温性能不好、温差过大等问题，造成产品质量差，热耗高，窑车或砂封损坏严重，维修费用高等，使某些人们对隧道窑形成了望而却步的感觉。然而，经合理设计及严格按要求建造的隧道窑，确实有很多优点，隧道窑将会逐步取代轮窑，这也是历史发展的必然。在我国用于烧结砖瓦产品的隧道窑，就目前情况讲，仍然有许多方面存在着这样或那样的缺陷或不足。例如不同原材料的坯体(煤矸石、页岩、粘土或粉煤灰)、不同工艺方法（一次码烧与二次码烧）、不同的燃烧方式（有无内燃及内燃料发热量的高低）等，都涉及到隧道窑的基本结构及尺寸，乃至操作方法。本文就目前烧结砖隧道窑设计、建造及操作中存在的某些方面的问题，结合个人实际工作中的体会，谈几点看法如下：
1、隧道窑设计时应重视的事项
众所周知，隧道窑设计前应具备的基本数据和资料是：产品纲领、年工作日、成品率、燃料的种类及组成（内燃或外燃、内燃料发热量的高低、气体或液体燃料）、坯体入窑水分、原材料的矿物组成（焙烧特性）、烧成制度、码垛形式及码坯密度、排烟方式（烟囱或机械以及排放烟气中是否有对环境构成影响的有害物质，烟气是否需经过净化后排放等）、生产工艺对隧道窑机械化程度及热工测量控制的要求、建设场地的地质、水文和气象资料等。其中容易被忽视的问题有：燃料的种类与组成、原材料的焙烧特性与矿物组成、码垛形式与产量、排放烟气中的有害物质。
1.1关于燃料的种类与组成
烧砖隧道窑使用的燃料有气体（发生炉煤气、天然气、焦炉煤气、高炉煤气等）燃料、液体（柴油、重油）燃料及固体燃料（各种煤等）。除了制造高档次产品如劈离砖、清水墙装饰砖、铺地（路）砖、烧结高档屋面瓦等使用气体或液体燃料外，绝大多数有隧道窑的厂家使用的是固体燃料。实际中在使用固体燃料的情况下遇到的问题较多。
固体燃料又分为外燃（外投）和内燃两种情况。当外燃料使用量较大时，固体燃料在烧砖隧道窑上就显示出热耗大，热利用效率比轮窑低；且窑车车面上大量积灰的清除非常麻烦，操作困难。因而曾有说辞：“隧道窑热耗比轮窑的高。”造成这种现象的原因有：一是隧道窑本身有于设计不合理造成结构上存在着缺陷；二是操作方法不当或是维修不到位使其散热大、跑风漏气严重等。鉴于上述问题的影响，现在使用隧道窑烧成的厂家，普遍都增大了内燃料的掺加量，在设计时，计算焙烧所需热量（燃料）时，也是将其几乎全部按内燃料来考虑，外投燃料仅是很少一部分或在正常焙烧时根本就不用外投燃料。这样一来，就不得不将坯体中所携带的热量带入最高焙烧温度范围内，也就是说最高焙烧温度的保持仍然要依靠坯体中携带的内燃料（热量）。这种设计指导思想或是焙烧方式，带来的直接后果就是对产品质量的损伤，增大了黑心、面包、压花砖出现的趋势，严重时会出现窑车上坯垛中下部的过烧；同时也增大了产品出现泛霜的几率。对产品的质量控制也带来了不少的困难，例如必须严格控制坯体中内燃料的发热量，一旦过高，则出现焦砖；一旦过小又会出现生砖。而且这种过大或过小的波动范围相对讲涉及到的产品数量都较大，会造成大量的废品。这种情况在煤矸石、粉煤灰烧结砖的实际生产中会经常见到。这种焙烧方式也不可能实现隧道窑烧成过程真正意义上的完全自动化控制，因坯体中内燃料的热量已在前道工序中加入好了，隧道窑中温度的高低与分布在很大程度上取决于内燃料所携带的热量。
从砖瓦产品焙烧的原理上讲，这种全部或是几乎全部依赖于内燃料提供焙烧中所需的总热量，将坯体中的内燃料带入最高焙烧温度下的做法，是非常不利的。在用轮窑焙烧内燃砖过程中，长期总结的实际经验也表明：避免坯体表面过早烧结，以免液相出现后的烧结收缩使坯体表面的微孔或毛细孔道被堵塞，使坯体中部的可燃物反应后的气体释放及继续反应所需氧气的渗透受阻。如稍有不慎，就会引发黑心、压花、面包砖的出现，甚至于烧炼结成“大坨”，严重者还会出现烧塌倒窑。虽说大多数使用隧道窑的厂家均生产着多孔砖或空心砖，这种现象有所缓解，但也没有从根本上解决问题。例如很多生产煤矸石砖或高内燃砖的厂家，为了避免在条面上形成压花，而将多孔砖坯体的孔洞垂直向上，双坯叠码，将压花转移到座浆面上。这种码坯方式延长了焙烧的周期，对隧道窑的产量影响很大，也不符合传热原理，更与现代新的焙烧原理及概念相去甚远（后面在穿流与环流焙烧原理中还会谈到）。
内燃法烧砖是我国上古时期先民的发明创造，距今已有6400年以上的历史。内燃烧砖也是一种节约能源、充分利用工业废料的重要措施。
但是如何控制含有内燃料的坯体在焙烧过程中的燃烧反应？
这种燃烧反应会带来什么样的负面效应？
该燃烧反应必须在何时完成？
怎样有效地利用内燃料的热量而不会影响到产品的质量？
内燃料的组成或矿物成分是否会影响到产品的质量及对环境造成污染？
这些问题对每一位烧砖隧道窑的热工设计人员来说，都是必须了解清楚的基本设计资料或是说必须具备的基本知识。按照西欧多家涉及烧结砖瓦窑炉公司多年的成熟经验及世界著名烧结砖瓦研究机构——德国艾森（Essen）砖瓦研究所在多年前的研究结论表明：“坯体中的内燃物质必须在液相出现前完全燃烧。”这一结论与我国用轮窑焙烧内燃砖总结出的避免坯体表面过早烧结的经验在一定程度上是吻合的。许多西欧的专家们在他们的研究文献中也提出在850℃前坯体中的可燃物必须燃尽，这样才能确实保证最终产品的质量。在我国有关项目的引进过程中，西欧有名的专家也曾向我们提出过这种建议。当然，850℃仅是一个参考数据，针对某种特定的原材料或坯体而言，应通过试验（例如热分析试验方法）来确定液相或收缩开始出现的温度。这一温度就成为了焙烧内燃或高内燃砖隧道窑设计和操作的工艺参数，也就是重要的控制边界值。
在液相或收缩开始出现之前将坯体内的可燃物质燃尽，靠外加燃料来维持从这一温度开始到最高烧成温度。这样做似乎是浪费了热能，其实不然，因为焙烧所需的单位热耗是一定的。在850℃以上的窑内环境下的传热方式也发生了改变，以辐射传热为主，又因为温度较高，外加燃料能得到充分的燃烧，焙烧中的总热耗不会增大。最有说服力的例证是西欧国家多使用气体或液体燃料，但其单位产品热耗比我们国家的隧道窑低得多。
如果我们承认这种以产品质量为核心焙烧方法的正确性时，这就得改变我们目前烧砖隧道窑的设计理念。也就是在隧道窑的结构设计上及操作方法上要能满足在液相或收缩开始出现之前将坯体内的可燃物质燃尽（850℃）。这种在设计思想上的改变，也会改变坯垛的码放方式，简化生产工艺及设备，如根本就没有必要进行翻坯，取消双坯叠码的形式，可大大改善隧道窑内的通风状态，减少坯垛阻力，缩短烧成周期，大幅度提高产量及质量。因为在进入最高烧成温度区间前，坯体中的可燃物已完全氧化，在最终产品中就不可能形成压花、黑心等缺陷。这种在设计概念上的转变，也可以是隧道窑的焙烧过程实现真正意义上的自动化控制，因焙烧的最高温度范围可人为地进行调节与控制。
同时这种焙烧方法，如果原材料中含有硫化物（例如煤矸石或某些页岩中的黄铁矿、白铁矿）时，也可减少产品的泛白和泛霜趋势。因为有碳存在的情况下，黄铁矿在碳完全燃烧后才开始氧化。如果坯体内燃料中的碳在最终产品中没有燃尽，就必然在其中裹带着黄铁矿，而黄铁矿分解后，并能与产品中的碱金属或碱土金属物质反应，在产品出窑后遇水则会形成泛霜。另一种情况是在越过最高烧成温度区间后，在保温和冷却初期阶段的温度仍可使碳及黄铁矿继续氧化分解，所形成的SO2~SO3会吸附在硅酸盐或铝硅酸盐物质表面，在产品出窑后遇水时形成硫酸而溶蚀产品中的玻璃相或其它含金属离子的物质，最终形成泛霜盐。泛白出现的原因是在冷却带抽取的、用于干燥的热空气中混入了含硫气体。如果在到达最高温度之前坯体中的可燃物全部氧化时，在冷却带就不可能出现含硫的气体。
在设计时还必须了解清楚所用燃料和坯体中的总含硫量及总含氟量。因国标GB90078——1996《工业窑炉大气污染物排放标准》中对烧结砖瓦工业窑炉烟气中含硫和氟化物的排放有着严格的规定。如果设计时计算超标，就必须考虑烟气净化的处理方法。顺便提及，由传统的化学分析方法测定的三氧化硫的数据在设计时毫无意义。因在传统的化学分析中，将试样干燥至恒重，在850℃左右的温度下灼烧后对其各种氧化物进行测定，其中的挥发分全部归结为烧失量。但是对所用原材料而言，特别是煤矸石及某些页岩，所含的黄铁矿在这一温度下早就开始分解了，并已释放出了绝大部分二氧化硫。传统化学分析最终测定出的三氧化硫可能仅是硫酸盐矿物中所含的硫。所以对计算烧砖隧道窑排放烟气中的含硫气体的浓度时失去了参考价值。因此原材料和燃料中的总含硫量必须在常温下测定。为了进一步说明这一问题，表1给出了某地一烧结煤矸石砖厂实际使用的煤矸石硫含量两种方法测定分析的结果。
表1：常温条件下和用传统化学分析方法测定的硫含量对比

由表1可看到,样品1用传统化学分析测定的硫含量,即便是在焙烧过程中全部以二氧化硫气体释放，经计算排放的烟气中SO2的浓度也不会超标。但是在常温下测定的SO3是传统化学分析测定的近20倍，无疑排放烟气中的SO2的浓度大大超标，设计时必须考虑使用烟气净化设备。
值得一提的是某些产烟煤地区的煤矸石，或是用褐煤、劣质煤为内燃料时，或坯体中含有塑料等有机物时，由于这类内燃料的着火点较低，在隧道窑的预热带因干馏而产生CO气体（文献中常称为“低温碳气”）。这部分气体随烟气排放后对环境会造成一定的危害，因此如发生有这种情况，就必须将其复燃或是抽出后通过管道再输入窑内让其燃烧完全。
1.2原材料的焙烧特性与矿物组成
因烧结砖瓦是地方性建筑材料产品，加之其附加值较低，销售半径受到限制，因而烧结砖瓦产品所用原材料也受到地域性的限制，不可能像其它工业产品一样大范围的采用配料方式来组织生产。烧结砖瓦产品生产的显著特征就是要用不同性能的原材料来生产同样质量要求的产品，或是说同样用途的产品。由于烧结砖瓦生产所用材料的多样性，这就给高质量空心砖生产线设计时的工艺方案选择、设备选择、干燥和焙烧方式及干燥室和窑炉的结构形式等带来了诸多的需要在设计前解决的问题。这些问题中的关键问题之一就是原材料烧结性能的测定及合理的焙烧曲线的制定。因为这些工作涉及到焙烧制度的确定及窑炉的结构设计等。这一问题往往没有被重视，在生产线建起后的调试过程中问题频出，加长了调试期，造成了不应该有的损失，甚至有的与建设单位就此类问题搞的关系紧张，在很大程度上影响着项目的正常投产运转及投产后的产品质量和产量。那么，怎样确定原材料的烧结特性呢？
在地壳中由各种地质作用所形成的天然化合物或单质叫做矿物。矿物具有相对稳定的化学成分、确定的内部结构及物理性质。因原材料是由各种矿物所组成，所以原材料中各种矿物组分称之为矿物成分。原材料中各矿物存在量的多少对焙烧性能的影响极大，在很大程度上决定着产品的性能。烧结过程改变了原材料中的矿物成分，形成了新的矿物相。反过来讲原材料中的矿物成分又在很大程度上影响着烧结过程，因而矿物成分的测定可定性的预示出烧结特性的趋势。矿物成分的测定常用X-射线衍射法，红外线光谱法，电子扫描显微镜，辅以化学分析和热分析方法等。在烧结砖瓦原材料中常见的矿物有：
高岭石（Al2[Si2O5](OH)4）、伊利石（K0.6[Mg0.2Fe2+0.3Al1.5][Al0.6 Si3.4O10](OH)2）、蒙脱石（X+0.3[Mg0.3Al1.8][Al0.3Si3.7O10](OH)2）、绿泥石（[Al,Fe2+,Mg]6[(Al,Fe3+,Si)4O10](OH)8）、石英（SiO2）、方解石（CaCO3）、白云石（[CaMg]CO3）、石膏（CaSO42H2O）、黄铁矿（FeS2）、碳（C）、闪石类、金红石（TiO2）、赤铁矿（Fe2O3）、菱铁矿（FeCO3）、针铁矿（FeOOH）、叶蜡石(Al2[Si4O10](OH)2)、非晶相（玻璃体等）、长石类、云母类、有机物质等；在粉煤灰中还有：莫来石（Al2O32SiO2）、方石英以及大量的非晶相等。
为了更好的说明和评价各种矿物对烧结性能的影响，下面简述常见的矿物及其烧结性能：
（1）高岭石。在原材料中的高岭石可扩大烧成温度范围，并使烧结温度提高。高岭石矿物的熔点较高，且不会形成玻璃相，含量高的坯体可获得高的强度和很好的耐久性。这种矿物对焙烧是非常有利的，烧成收缩也较低，并在还原气氛下加速了莫来石的形成，这有助于在较低温度下就可获得较高的强度。高岭石矿物含量高的坯体，且铁含量较低时，在莫来石形成的晶格中可吸附铁离子，从而可获得黄白色的产品。在某些煤矸石、页岩中高岭石的含量较高。
（2）伊利石。由于其含有较高量的K2O，通常熔点较低（1050—1150℃），在1030—1100℃之间常会发生显著的焙烧收缩，在1100℃以上时会出现严重的焙烧收缩，这就是为什么要限定以伊利石为主要矿物成分的原材料其烧成温度范围在1030—1080℃之间的原因。焙烧收缩的出现是由于这种矿物在高温状态下极易于形成大量的液相。伊利石经过高温焙烧后的主要产物同高岭石一样，仍是莫来石。如果以伊利石为主要矿物成分的原材料经焙烧后，其产品中有尖晶石出现，这则说明产品是欠烧的，形成的莫来石是给予产品强度和耐久性的新生物相。伊利石是大多数原料中常见的主要矿物。
（3）蒙脱石。蒙脱石的高温反应类似于伊利石。但蒙脱石类矿物的化学成分是不稳定的，因而按种类不同，其高温相亦不相同。由于蒙脱石结构中含有大量的层间水，在150—260℃之间逸出，因而有较大量的蒙脱石存在的坯体，焙烧时要注意到这种层间水的排出。另，蒙脱石中含有较多的熔剂性物质，焙烧时会产生大量的液相，同时伴随着较大的收缩，通常表现出烧成温度范围较窄，并易于出现肿胀（面包砖）和塌陷。根据国外权威性文献记载，在低石灰质原料中，蒙脱石的含量最好在3%以下；在高石灰质（细分散的方解石）原料中，则蒙脱石的含量可达到10%。当然这种要求和其它工艺性能也有关，有的研究文献中指出其含量也可达到15%，但必须有碳酸钙矿物以细分散的状态存在。
（4）绿泥石。绿泥石一般源于伊利石质页岩及相应的矿层中，例如煤矸石。绿泥石的化学成分是不稳定的。含有绿泥石的坯体烧成温度范围较狭窄。
（5）云母类矿物。云母类矿物，特别是白云母和绢云母，由于其钾含量较高，在1000℃以下就会出现大量的液相，以云母类矿物为主要矿物成分的原材料，或是高含量云母的原材料，其烧成范围很小，烧结很困难。
在伊利石+云母类、伊利石+蒙脱石、绿泥石+绢云母+伊利石的原材料中，常在低于形成稳定结构晶相的温度下，就可能形成了大量的液相，此时虽然其收缩值和吸水率是在可容许的范围内，但是产品没有抵抗水分和化学侵蚀及抗冻融的能力。进一步加热这类产品则出现大量的液相，将导致剧烈的塌陷和变形。为了改变这类原材料的烧结性能，通常添加细粉状的CaCO3, CaO, MgO, SrO来改善其烧结性能，SrO的效果最好。还可加入耐火材料或其它瘠性材料。
（6）石英。石英是最常见的矿物之一。在无碳酸钙存在的情况下，大量的游离石英存在时，在窑炉的结构设计上及焙烧操作上应特别注意预热和冷却中的石英晶形转变时的体积变化，否则极易引起坯体中的细裂纹。江河淤泥、黄沙土等高含量石英的原材料，通常焙烧后产品的强度低，脆性大。为了改变这类原材料的烧结特性，常加入碳酸钙或石灰，因为石英从900℃起就可与CaO生成稳定的硅酸钙，不但提高了产品的强度，而且同时也减弱了石英晶形转变时的应力。顺便提及，化学分析中测定的SiO2并不代表石英的含量。
（7）方解石。方解石是原材料中常见的一种碳酸盐。如果它的颗粒较细，并且均匀的分布在原材料中，其含量高达30%—35%时，仍然可以用来制造烧结砖产品。它可与粘土矿物、绿泥石、云母类矿物、石英等发生反应，生成硅酸盐。方解石对坯体的焙烧收缩、容重、孔隙率、吸水率及抗冻性均有很大的影响。但在其颗粒尺寸大于0.5mm以上时，焙烧中不能完全转化成硅酸钙，易于造成石灰爆裂。方解石是矿物名称，石灰岩是岩石名称，石灰石是俗称，虽然其主要成分都是碳酸钙，但其概念不同，石灰石主要是由方解石组成。
（8）白云石。白云石一般含量较低，常见在4%以下。但是由于镁的存在，提高了烧结温度，减少了焙烧收缩。只有在1100℃以上时，才会增大焙烧收缩。
（9）铁类氧化物。氧化铁、氢氧化铁等铁类化合物在焙烧过程中，氧化气氛下形成赤铁矿呈红色；还原气氛下形成磁铁矿(Fe3O4)和方铁矿（FeO）,而成黑色，因而铁类化合物是焙烧中的着色剂。但需注意的是原材料中有块状菱铁矿存在时，加工过程中很难将其破碎为细粉，常易于在产品表面形成黑色铁斑熔点。当针铁矿（FeOOH）高于10%时，会使坯体的组织结构硬化，并使烧结范围扩大，针铁矿也减弱了坯体的膨胀趋势。另由于赤铁矿在还原气氛下转变成为磁铁矿时而引起体积膨胀，易于出现裂纹，因此高含铁量的坯体在还原气氛下焙烧时应特别注意。
（10）黄铁矿（白铁矿）。黄铁矿（白铁矿，化学成分同黄铁矿，但晶体结构不同）常见于煤矸石及某些深色页岩中，某些煤矸石中黄铁矿的含量还非常高，俗称为“硫铁蛋”。黄铁矿（白铁矿）在原材料中是非常有害的矿物成分，易于引起产品中形成“黑心”，因它燃烧时需要的空气量是同样量碳燃烧时的10—20倍。焙烧中黄铁矿在低温（480℃左右）时就开始氧化，是产品出现泛白（Scum）和泛霜（Efflorescence）缺陷的主要原因之一。在原材料中以较大的颗粒存在时将会在产品表面形成黑色的点状熔斑。此外随烟气排放出的含硫气体对环境也造成了很大污染，有的砖厂随烟气排放出的二氧化硫已达到了无法容忍的地步。
在绝大多数砖瓦原材料中，内燃料及燃料煤中，程度不同的都含有硫化物，在某些煤矸石SO3的含量竟高达10%以上。这些含硫的物质，在焙烧期间或氧化或分解会形成SO2-SO3气体，不但会引起泛白和泛霜，而且还会带来其它问题，如利用高温烟气干燥时对干燥车、排烟管道、余热锅炉等金属的腐蚀及对环境的污染等，更重要的是对烧结过程的直接影响。
有碳存在的情况下，碳被氧化完之后，黄铁矿才会完全氧化，这就是为什么坯体中所含碳的完全燃烧必须在到达高温（既坯体中出现液相）前结束的重要原因。因为坯体中的碳不能完全燃烧，坯体表面液相（熔融）的出现，在一定程度上封闭了氧气渗透及反应气体逸出的通道，在坯体中心区域是缺氧的，FeS2自然地不会被完全氧化。在到达高温带后，由于坯体中心区域是缺氧的，在坯体中心形成了还原气氛，此时坯体中部就极易出现大量液相，进一步地封闭了氧气渗透及反应气体逸出的通道，坯体中就势必形成“黑心”或“膨胀”。严重时会使坯体塌陷，并烧结在一起，造成废品。当然高微孔结构的坯体也可能在高温带使FeS2及碳完全氧化，但是由坯体将FeS2及碳带入高温带，从产品质量上讲是非常危险的做法。如果经过最高温度焙烧后，坯体中的碳仍然没被完全氧化，并随坯体进入冷却阶段，此时碳和黄铁矿会继续氧化，因而在冷却带也会产生含硫气体，在这种情况下，如直接抽取冷却带的余热用于干燥，就极易造成产品的泛白和泛霜。另一种潜在的危险就是在冷却期间SO2~SO3在硅酸盐物质表面的吸附。当SO2~SO3吸附在硅酸盐物质表面后，产品吸入水分时，SO2~SO3就会溶解于水中，形成了腐蚀性的硫酸，这种腐蚀性的酸将从各种结晶相和玻璃相中溶解镁、钾、钠等碱金属和碱土金属物质，这些物质可随水分迁移到产品表面，水分蒸发后便析出盐的结晶，沉淀于产品的表面—即泛霜形成。这就是泛霜物质MgSO47H2O、Na2SO410H2O、K2SO4•aq可能性最大的来源。
黄铁矿与碳在同样的温度下分解和氧化，并且由于碳和水蒸气的存在使其氧化过程受到影响，因它燃烧时需要的空气量是同样量煤燃烧时的10~20倍。
但是碳的氧化过程是气—固相反应，因而是耗费时间的过程。因为碳的氧化包括氧气进入坯体和反应形成的气体从坯体中逸出的双向过程。为了消除“黑心”，含碳量高的坯体应当在氧化气氛中保持尽可能高的温度，以使其有着更快的反应速度。尽可能高的温度是指一定要在坯体出现熔融和收缩之前的温度。如果在坯体出现熔融和收缩之前碳没有完全被氧化，在坯体中就有可能形成“黑心”和“肿胀”。“肿胀”是由于封闭在玻璃相中的气体物质引发的。一旦“黑心”形成，在“黑心”区域的三价铁就会成为二价铁，二价铁更易于形成更多的玻璃相，而导致了强度上的不均匀性及增大了变形趋势；此外二价铁比三价铁在水和酸溶液中更易溶解，使用中易产生铁锈斑；如果有黄铁矿存在时，“黑心”区域的硫化物仍不能被氧化，进而可引起使用中的泛霜问题。因此在出现熔融和收缩之前的氧化阶段，含碳氢可燃物的坯体，绝对需要有100%~150%的过量空气（再多的过量空气没有明显的促进作用）。已有数种方法可促进坯体中碳的氧化速度，但是这些都不能够认为是可以取代所必须的燃烧环境。例如在温度超过704℃时，窑内空气中的水蒸汽可与坯体中的碳反应，实际生产中发现，在700℃以上的氧化期间向窑内引入过量的水蒸汽有利于消除黑心。此外在原材料中加入少量的氯化铵或氢氧化铵，可加速碳的氧化。这些外加剂是起着物理作用，可使坯体有着更多的开放性微孔结构，为气体提供了更好的扩散路径。相同的道理，在可塑性的原料中加入砂、熟料等瘠化性填充料，同样可促使碳的氧化。
通过对碳和黄铁矿氧化的讨论，在煤矸石（或高含碳量的粉煤灰）和含有黄铁矿的页岩原料的焙烧过程中，从大断面隧道窑的设计原理上讲，应按以下原则考虑其结构设计：
1）从确保产品质量的角度考虑，根据坯体中所含熔剂性矿物的多少，确定出坯体的始熔温度的界限(热膨胀曲线)，碳和黄铁矿的氧化必须在此始熔温度的界限之前完成。此后到达最高烧成温度的热源靠外加燃料（油、气、煤等）来完成，即使坯体中所含热量超过了焙烧所需热量，为了保证质量也应这样作。
2）根据坯体中的含碳量（发热量），考虑适当的预热带长度，以利于碳和黄铁矿的氧化，避免坯体表面过早烧结。
3）如果坯体所含热量过大，建议在700~850℃之间设置低温湿烟气循环系统，或是引入水蒸汽以促进碳和黄铁矿的氧化，尽量缩短焙烧时间。该循环系统可防止坯体表面过早烧结，避免“黑心”和烧胀，也可稳定焙烧带的位置。
4）如发现原材料中的黄铁矿或其它硫化物高时（可挥发硫高），尽量避免直接使用高温烟气干燥，以免引发泛白和泛霜。
5）从环境保护角度考虑，结合矿物分析结果，通过初步计算，如烟气中SO2超标准，就必须考虑设置烟气净化装置及必要的设备防腐措施。
（11）长石。长石在砖瓦产品的焙烧过程中与其它惰性材料一样起填充料的作用，一般情况不发生反应。
（12）石膏及硫酸盐类矿物。硫酸盐类物质存在于许多原材料中，常以石膏的形式出现，是非常有害的矿物。硫酸钙在大多数空心砖的烧成温度范围内是不分解的或是分解很少，因此高硫酸钙含量的原材料，其产品会出现严重的泛霜。硫酸镁虽说在大多数原材料中含量甚少，但在某些工业废料是应特别注意的矿物，由于硫酸镁的溶解度很大，既是含量很少也会引起严重的泛白。硫酸盐类物质同样在焙烧期间可少量分解，释放出含硫气体（主要是SO3）。
（13）粉煤灰中的莫来石和玻璃体。粉煤灰中的主要矿物组成是莫来石和玻璃体，所以莫来石和玻璃体含量的大小对高掺量粉煤灰烧结砖的烧结性能影响极大。从目前生产应用的实践证明，莫来石含量高的粉煤灰，其烧成温度范围宽，产品性能也容易保证；玻璃体含量高的粉煤灰，其烧成温度范围狭窄，焙烧过程很难控制，产品强度低，脆性大，易碎。莫来石含量太高的粉煤灰，可能会使烧成温度提高；玻璃体含量高的粉煤灰又极可能引发过大的湿膨胀。对粉煤灰这种已经过高温的材料在二次低温（相对于第一次）烧结过程的烧结特性目前研究的还不是很清楚。
（14）叶蜡石。叶蜡石存在于某些伊利石页岩中，叶蜡石是在不增加塑性和收缩的情况下在焙烧中提供氧化铝和氧化硅成分的，因此叶蜡石可作为一种耐火性能非常好的组分加入坯体中，可以起到减少烧成收缩和延宽烧成温度范围的作用。
（15）煤和碳氢化合物等有机物的氧化。碳和有机物是形成“黑心”及“面包”砖的主要原因，因此在坯体焙烧过程中，坯体初次出现液相（熔融）之前这些可燃物质必须燃烧完全，这样才能保证产品的质量和耐久性。
（16）烟气中的有害物质。随烟气排放出的有害物质有SO2、SO3、HF、NOX、HCl、CO及粉尘。SO2、SO3主要来自于原材料中的硫化物和硫酸盐。HF主要来自于原材料中的伊利石、蒙脱石、云母、莹石(CaF2)矿物等。粉尘主要来自于煤的燃烧过程。根据国家有关规定，如果烟气中的SO2 、HF及粉尘超标时，烟气必须经过净化后才能排放。另外，如坯体中含有碳酸盐物质时，在预热带烟气中的SO2、SO3随烟气经过坯垛时会与其反应生成硫酸盐，会导致产品在出窑后泛霜。如果将含SO2、SO3的高温烟气直接抽出用于干燥时，则会形成严重的泛白和泛霜。
1.3最高允许烧成温度及烧成温度范围的测定
上述仅是单体矿物或是同类矿物在焙烧性能上的一般表现特征，但对每一位从事烧结砖瓦行业的工艺、热工人员来讲，是必须具备的基本知识。然而，烧结砖瓦产品焙烧期间的高温反应是非常复杂的过程，常为达7种（陶瓷坯体中仅为4~5种）或以上的多矿物混合物的高温反应，因此，其中还有许多未研究清楚的或不了解的关系。在实际应用中，一般要通过对最高允许烧成温度及烧成温度范围的测定来决定焙烧过程中的参数。
 最高允许烧成温度
最高允许烧成温度是指特定的原材料在焙烧中达该温度时不出现影响产品性能的变形或其它缺陷。每一种原材料根据其矿物组成的不同，均存在着一个合理的最高允许烧成温度或是烧结极限温度。焙烧的目的就是在尽可能接近这一烧结极限温度而不损伤产品性能的情况下进行，这样才有可能在最短时间内得到烧结程度最好的产品。所以最高允许烧成温度是重要的焙烧工艺参数，也是对烧结温度的限定性指标。最高允许烧成温度是建立在原材料抗烧结变形性能的基本原理上的参数，因此德国艾森（ESSEN）砖瓦研究所提出将在0.5kg/cm2的荷重下产生0.5%变形软化的温度称为最高允许烧成温度（加热过程中没有保温时间）。因而最高允许烧成温度是由高温荷重变形试验来确定的。高温荷重变形试验所得到的曲线，结合热膨胀曲线可确定出烧成温度的大致范围。高温荷重变形试验还可判断出某种原材料是否适宜于制造某种用途的产品。一般概念上讲，从坯体在焙烧中出现熔融并开始收缩时，就进入了烧成状态，此时的温度可定义为开始烧结温度（砖瓦是属于低温部分烧结的产品，其开始烧结温度的定义不能等同于陶瓷和耐火材料），随着温度的增高，收缩不断增大；当收缩即将出现负增长时的温度为最终烧结温度。但是烧结砖瓦产品在焙烧中所产生的液相量最终的要求只能是一小部分，大约为2%或更少些，因为在高温下过量的液相将会出现塑性流动并在坯垛的荷载下引起严重的变形。从其它方面讲，在烧结砖瓦产品中过量的液相也不会带来最佳的性能。因此在生产实际中总是在上述的开始烧结温度和最终烧结温度之间选择一个适宜的温度作为特定原材料或产品的最高允许烧成温度或简称之为“烧成温度”。这也是充分考虑了坯垛及窑内温度分布的不均匀性。短时间而有较高的烧成温度和长时间但在略低的温度下进行的焙烧都能达到相同的烧成质量。虽说焙烧温度越高，坯体内质点扩散和烧结反应越快，所需烧成时间越少，但是在大断面隧道窑内温度分布的差异及坯垛本身内的温度梯度的存在往往限制了采用较高的“烧成温度”（最高允许烧成温度）。这也关系到产品的形状、坯垛形式、边隙大小和传热机理等。而在现代的快速焙烧窑炉中则选择较高的“烧成温度”（最高允许烧成温度）。
 烧成温度范围
烧成温度范围是指在焙烧过程中不造成产品质量指标（尺寸、性能）下降的烧成温度波动范围称之为烧成温度范围。因为在最终进行的烧成阶段中，窑内的温度总是在一定范围内波动，同一坯垛之中的温差也不可避免，所以除了最高允许烧成温度外，可利用的烧成温度范围（间隔）也是实际生产中非常重要的工艺参数。在砖瓦行业中所讲的烧成温度范围不同于陶瓷行业的定义，因为严格说来砖瓦产品仅是部分烧结的产品，其吸水率比陶瓷高的多。对不同的砖瓦原材料来讲，烧结反应的进程千差万别，从根本上讲是取决于其矿物的组成。例如含蒙脱石、云母、铁量高的坯体其烧成温度范围狭窄，含高岭石量高的坯体烧成温度范围宽。另外含一定量的碳酸盐在某些原材料中可延宽烧成温度范围。可通过系列焙烧试验来确定烧成温度范围。系列焙烧试验中所用试样及试验条件必须是同样的。通过对焙烧试样的收缩、吸水率、体积密度等与温度的关系进行测定，借此判断烧成温度范围和最高允许烧成温度。烧成温度范围和最高允许烧成温度对大断面隧道窑的设计是非常重要的参数，也是确定合理的焙烧曲线及烧成制度的重要依据。例如某种烧成温度范围很狭窄（假设为20℃）的原材料，又无其它合适的材料来掺配调整时，这就对窑炉高温带的温差控制的要求很高，对窑炉的结构设计也提出了特殊的要求。这种情况经常会在某些含绿泥石、绢云母量高的伊利石质原材料中、某些含铝量低，玻璃相含量高的粉煤灰中、某些蒙脱石含量高的页岩或粘土中遇到。因为在这类材料的焙烧过程中，在低于形成稳定的结晶相的温度下，就会产生相当量的液相。
最高允许烧成温度及烧成温度范围的确定对具有装饰功能的清水墙砖、高强度的工程砖、铺路砖等质量要求高的产品尤为重要。如果在试验中发现要用于上述产品生产的某种原材料的烧成温度范围过于狭窄（或是熔剂性矿物太多），就必须改变其配料来延宽烧成温度范围，否则过烧或生烧均会造成损失。
1.4合理焙烧曲线的制定
原料矿物成分测定及热分析试验完成之后，并已确定了最高允许烧成温度及烧成温度范围，此时就可根据实际情况和经验来制定合理的焙烧曲线。焙烧曲线是表示焙烧温度和焙烧时间之间关系的曲线。它包括升温、保温和冷却三个阶段（在其概念上有区别窑炉的操作中预热、烧成、保温、冷却带的划分）。能在最短的焙烧时间内（烧成周期）获得合格产品的焙烧曲线称之为最佳焙烧曲线。从理论上讲，每一种坯体均存在着一个最佳的焙烧曲线。但是由于窑炉的结构、加热方法、码坯形式等各种因素的限制实际上很难达到最佳焙烧曲线的状态。结合实际条件来考虑，每一种坯体均存在着一个合理的焙烧曲线。合理的焙烧曲线是窑炉设计和烧成热工制度（包括温度、压力、气氛及顶推制度等）的主要依据。合理的焙烧曲线的制定关系到窑炉的结构、产量和质量，有着很大的实际意义和经济利益。
 合理升温时间的确定
升温时间是指从常温下将坯体加热到最高允许烧成温度，也即我们常讲的预热过程。在以往对坯体预热过程的特性未给予更多的注意，为了得到所要求性能的产品，就必须保证在预热期间避免操作失误（或设计失误）造成产品质量的下降或废品。另一方面也需要考虑坯体的类型（尺寸大小、形状、厚度等）是否能够经受得起加热时的热冲击。从原理上讲有三种因素影响着加热的速率：
（1）脱水过程。坯体中残留的孔隙水和粘土矿物的层间水的蒸发，各种矿物结晶水的释放，来自可燃物质氧化生成的水分等均会在预热带出现。例如在粘土矿物脱去羟基期间，根据计算每100磅（45.4 kg）的粘土矿物约有14磅(6.35 kg)的水蒸汽进入窑内空气中。在脱去羟基的温度（450 -600℃）下，这些水蒸汽将占有22.2m3的空间。大概估算年产6000万块空心砖的隧道窑仅粘土矿物的脱水每小时要排出约1800~3000m3的水蒸汽。除了坯体中残留的孔隙水地蒸发和可燃物质氧化生成的水分外，其它各种矿物的层间水和结晶水的排出均可由热分析方法来确定。对坯体带入的残留水分（平衡水分）必须给出明确的限定（例如3%~5%），过干则会吸潮，过湿则会延长焙烧周期。总之在预热带各种水分的蒸发和排出，就意味着坯体可能会出现显微结构上的裂纹或是裂纹的扩展、松弛等现象，使坯体的结构强度降低，从而影响了最终产品的质量。特别是坯体含水量过大时，预热速度过快会造成哑音等废品。如从差热曲线和热膨胀曲线上发现某一温度区间有大量的脱水（吸热峰并伴随有较大的失重），在此温度区间的升温速度就应减慢。例如在富伊利石+蒙脱石原料中在500℃前就有很大的失重，此情况下绝对不能快速升温，更不能使用快速焙烧。
（2）膨胀与收缩过程。在预热期间坯体不可避免的要出现膨胀与收缩，如果这种过程发生在很狭窄的温度范围内，就极有可能由于膨胀应力导致了坯体内部显微裂纹的产生，众所周知的例子是石英晶形的转变。另外在加热过程中由于热的作用坯体本身也出现膨胀和收缩，只是因原材料组成的不同，而出现的强弱不同，亦可在坯体中引发显著的应力。这些特征均可由热膨胀曲线上看到，例如某种原材料的热膨胀曲线表明在835℃前该原料的最大膨胀率达到了1.48%，而剧烈膨胀出现的温度区间在约600~835℃之间，所以在该温度区间的升温速度应当平缓。另外如原材料中含有较高的碳酸盐时，在分解的温度范围内（700-900℃）也会出现所谓的“中间状态”的收缩，此时如焙烧控制不当，也极有可能在坯体中产生裂纹。顺便提及，由预热还是由冷却不当造成的细裂纹，可从裂纹的断面上判断出来，冷却产生的裂纹断面平滑、细长；预热产生的裂纹断面粗糙。
（3）可燃物的燃烧或氧化过程。例如煤矸石、粉煤灰这类材料均含有较高的可燃物质，为了保证其在坯体出现液相之前充分氧化，成为了限制大断面隧道窑产量的关键因素之一，也给窑炉的设计和焙烧操作带来了困难。现国内外解决这一问题的措施均是加大隧道窑的长度，例如法国赛力克公司设计的用于煤矸石烧结空心砖的大断面隧道窑长度为185m，宽度10m，烧成周期为92h，全窑容车数为53辆，所用煤矸石的发热量为500-600kcal/kg，在850℃前这些可燃物完全燃尽，次后配以天然气在1020℃下完成烧结。德国林格公司为我国某地提供煤矸石空心砖生产线的设计方案中，其窑长也是176m；意大利阿尔匹纳公司在为我国某地的粉煤灰空心砖生产线的设计中采用的窑长为181m；都有着很长的预热带，其目的就是为了保证可燃物的完全燃烧和氧化。碳和有机物的燃烧、黄铁矿的氧化上文已叙述，各种材料的放热温度区间及始熔温度在差热分析曲线和热膨胀曲线上完全可看到。煤矸石、粉煤灰以及原材料中的其它有机物的燃烧温度范围（或区间）差异很大，如有的煤矸石的着火点高（如无烟煤的矸石），有的着火点低（如烟煤或洗选矸石）。这些差异在差热曲线热膨胀曲线上均能很好的分辨出来，需注意的是烟煤或洗选矸石在预热带会形成低温碳气（CO）随烟气排放出，但是这种气体对环境空气是有害的，应在窑炉的结构上采取措施尽量减少其排放量，或是采取专门的复燃装置燃烧后排放。这类煤矸石的特征是着火点低，一般在300℃左右就开始燃烧。另外，粉煤灰含有玻璃体的量及性能均不相同，因而其始熔温度也相差很大，但这种特性在热膨胀曲线上能够很好的分辨出来。
综合分析以上三种因素，找出主要影响升温速度的因素所在，并考虑坯体的特性（大小、厚度、形状等）等因素，来确定出合理的升温时间。加热的速率可分为若干段，如在最初脱水期选择较低的加热素率；在有碳和黄铁矿存在时采用较低的加热速率和较长的时间等等。
 合理保温时间的确定
在烧成温度范围内，坯体所经历最终焙烧温度作用的时间称之为保温时间。焙烧工艺最重要的衡量尺度是烧成后产品的质量。如上所述，为了保证烧结过程的顺利进行，很少通过提高焙烧温度的方法来达到所要求的烧结程度，因为存在着软化变形的危险。坯体必须达到的烧结程度不仅取决于烧成温度的高低，而且还取决于高温作用于坯体时间的长短。换句话说，用较低的烧成温度和较长的保温时间完全可以达到所要求的烧结程度，也可获得同等质量的产品。因此较低的烧成温度和较长的保温时间的焙烧方法，其优点是在于：坯体中的强化反应过程进行的较为平缓，焙烧过程容易控制。用较高烧成温度和较短保温时间的焙烧方法，虽说坯体的高温反应进行的快，但是由于窑室内、坯垛间及坯体本身均存在着不均匀的温度分布状态，往往不可避免地因部分产品变形而报废或是降低了产品的质量等级。但是焙烧周期的缩短是追求利益的手段之一，是否能够采用较高烧成温度和较短保温时间的焙烧方法，应分别按以下两种情况来考虑：
（1）高石灰质含量的坯体。这类坯体的烧成温度范围约在920℃~1060℃，因为这类坯体中固相反应的主要过程没有收缩，所以液相形成过程中的软化作用几乎可忽略不记。这类坯体在1060℃以下的焙烧不存在任何问题，但是在超过1060℃时会突然出现过烧的现象。这种过烧可能是在坯体内局部位置上出现了还原气氛而引起的。因此，就高石灰质坯体而言，坯体中未燃尽碳，如果带入最终烧成温度范围，就会使焙烧控制变的危险。这类坯体可采用较高烧成温度和较短的保温时间。
（2）低石灰质或是不含石灰的坯体。这类坯体在最终焙烧温度下的烧结伴随着熔融软化和凝结收缩的过程。由于液相出现而凝结，坯体软化并且孔隙率减少，从显微结构上讲这种坯体在高温状态下的稳定性差，特别是在坯垛的荷载下，下部的坯体极易变形。例如某些玻璃体含量高的低石灰质粉煤灰，以伊利石+蒙脱石、云母类、绿泥石等熔剂性矿物含量高的原材料，应采用较低烧成温度和较长保温时间的焙烧方法。如果矿物分析表明，某原材料中熔剂性矿物太高时，就应采取其它措施来防止高温变形。
 合理冷却时间的确定
烧结砖瓦产品最终强度值和强度的均匀性取决于产品中所形成的物相和冷却速率。这一问题往往没有引起人们的重视。烧结后产品中每一物相所具有的热膨胀值对产品总的热膨胀的影响和它们所存在的量成正比。热膨胀，确切地说应是收缩，于冷却阶段在产品内部建立了应力，而这种应力可能会引发裂纹，导致强度的损失。冷却速度越快，产品内部存在的温差就越大，也就会引发更大的应力。在任一特定的温差下，应力形成的大小则取决于各种物相热膨胀的大小。烧结砖瓦产品远非是均质物体，它们可能有4~8个独立的基本物相，而这些物相对产品最终性能有着重要的影响。由于砖瓦原材料的多样性和地域性，其成分非常复杂，没有两个工厂能够生产着性能完全相同的产品就是明证，所以必须要考虑到焙烧后产品中各物相之间的关系。根据美国的研究结果表明：在相当致密的两物相中，当两物相的线性热膨胀系数相差40×10-7cm/cm/℃或更大时，较弱的物相将会由于冷却应力而会产生裂纹。因为这些物相的颗粒尺寸很小，所以这种裂纹称为现微裂纹。业已证明两种可以相容的物相在热膨胀系数上的差别为4×10-7cm/cm/℃。从这一结论，人们就可以理解到相互在一起的物相对显微结构裂纹是否出现的重要性。显微裂纹是产品完全破坏的开始。当显微裂纹出现后，产品的强度就会降低，而且产品相互之间的强度值也不稳定。当不规则的显微裂纹进一步扩展后，此时其微观裂纹也就成为了宏观裂纹，整个制品的强度就被削弱。在实际生产现场，如果出现由于冷却造成宏观裂纹（俗称惊裂），其敲击声是沉闷的，无惊裂的是清脆声。
就单一物质的热膨胀系数而论，可判断出烧结产品中各物相的互容性。对常见的莫来石+石英+玻璃体的坯体，如果迅速冷却，要防止它的显微裂纹是很困难的。在其它方面，如假硅灰石、透辉石、刚玉和铁矿物相的组合型坯体，例如用白云石质粘土为原料的坯体，就能够非常快的冷却而不会出现宏观裂纹和损伤坯体强度。石英的平均线性热膨胀系数最大，为120×10-7cm/cm/℃，因此含游离石英量高的坯体，其冷却性能非常敏感，亦即常说的石英晶形转变时的体积收缩（575℃时α—石英转变为β—石英是非常危险的阶段）。所以在利用江、河、湖泥作原料时，或是某些含砂岩的原料，应特别注意焙烧过程的冷却。
如果在设计时没有考虑到坯体中矿物成分对烧结特性的影响，没有结合考虑产品的规格尺寸，制定出切实可行的焙烧曲线，就不可能设计出合理的隧道窑。这就是为什么经正规设计的隧道窑图纸中必须包含有焙烧曲线图的道理。
用于窑炉结构设计的焙烧曲线（亦可作为生产中的操作焙烧曲线）或称为温度曲线，还与坯体的有效传热系数、传热面积、传热途径等的传热机理、坯体的形状、码坯形式等有关。合理焙烧曲线的用途是在于：对特定的坯体而言，码坯的坯垛形式确定之后，就可结合产量来选定大断面隧道窑的长度，分配各带的长度比例，确定要各段的控制方式和调节方式等。对已投产的大断面隧道窑，还可判断窑的生产能力是否已达到，或是对焙烧产品出现的缺陷进行分析，给出应如何纠正的措施。
1.5预热带增设循环系统装置
预热带设置循环系统的位置是在700~850℃之间，抽取预热带前部的低温（250~300℃）湿热烟气来进行循环，必要时还可配入新鲜空气或水蒸汽，设置循环系统的作用主要是：
（1）稳定焙烧带的位置，因为高内燃坯体的焙烧带在焙烧中特别容易向前漂移，使坯体表面易于出现过早烧结，容易引发黑心。在预热带设置循环系统，可将最终的高温烧成（如用油、煤气、天然气或煤粉）与坯体中可燃物（内燃成分）的燃烧分开成为两个阶段进行；
（2）限制预热带的温度提高过快，促使可燃物质在坯体出现液相之前完全氧化，能保证预热带的温度在平稳状态下逐渐升高，因在700~850℃之间注入了较低温度的气体；
（3）减少预热带的温差，抽取湿热烟气的位置在排出烟气的位置之前，且在靠近窑车车面位置抽取，此处一般是预热带温差较大和车面温度较低之处，抽取烟气有助于车面温度的提高和减少了热气体上浮而引起坯垛上下的温差；循环过程中湿热烟气喷入窑内也减少了断面温差；
（4）加速黄铁矿和碳等可燃物的氧化，如前述，循环气体中的水分或配入的新鲜空气均可促使黄铁矿和碳等可燃物的氧化加快；
（5）增加坯垛中穿流气体，因是从窑顶中部注入循环气体，增大了坯垛中部穿流气体的量，也增强了预热带对流传热的效果；同时也可更快地将黄铁矿和碳等可燃物氧化生成的气体带走，也可使氧气能更快地渗入坯体，大大减少了黑心形成的趋势。
预热带设置循环系统，如果运用得当可缩短预热时间，加快焙烧周期。循环系统的注入风管最好分两到三排，以交错的形式布置，根据不同情况，还可在注入风管的直径上有所不同。总原则是尽可能增大坯垛中穿流气体的量。
1.6增设隧道窑顶部中间排烟管道
按照穿流焙烧的概念，在隧道窑焙烧过程中应尽量加大流经坯垛中部的风量。但传统的隧道窑设计上，所有预热带前端的排烟孔均是设置在窑墙两侧靠车面上的位置。这种设置方式有利的一面是在靠车面上位置抽出热烟气，可部分达到改善预热带车面温差大的问题；但是带来的弊端也不容忽视，这样的设置加大了隧道窑内环流气体的量，也就是边隙通风量过大，会造成整个焙烧过程中的传热不合理，延长了烧成周期，某些焙烧性能敏感的坯体也易于出现质量问题，例如中部易过烧，边部易出生砖等。另外，因预热带处于负压状态下，特别是靠近抽风口的区域，在车下、车接头密封不好，或砂封有损坏的情况下，会将车下空气吸入预热带内，进一步加大了温差，浪费了热能。为了克服这样的缺陷，建议在预热带前部窑顶上增设排烟管道，将单纯从边部窑墙上抽出烟气的量分流出一部分，通过窑顶上的排烟管道排出。窑顶排烟管道设置的位置在应对准车面坯垛的之间的通风道，这样可加大车面上坯垛中部的通风量，改善了整个车面上坯垛的传热效果，从而达到提高产量和质量的目的。因为现在的隧道窑车面上坯垛高度不是太高，特别是一次码烧的隧道窑，这种顶部增设排烟管道的措施，只要掌握好顶部与边部排烟气量的比例，就不会造成因窑内热气体上升力的影响而出现温差大问题。在某地烧结煤矸石多孔砖的大断面隧道窑上，在预热带前部窑顶上增设了排状排烟管道，取得了非常好的效果。实际使用效果表明，在预热带窑顶上增设排烟管道的措施，能够缩短烧成周期，完全可以提高产量及质量。
1.7加强窑体及车下密封
大断面隧道窑的密封包括有窑门、窑顶、窑墙、窑车上下（砂封）和窑车之间的密封，其中最重要的是窑车上下（砂封）的密封。因为通过砂封和窑车砂封裙板相互结合处进入焙烧道的错误空气对焙烧过程和产品质量影响非常大，严重时可烧坏砂封裙板，损坏砂封槽，造成事故。更有甚者，有的大断面隧道窑只设置了一道非常简单的单曲密封，投产后不久窑车砂封裙板就出现了严重变形，此时的产量和质量就无法保证。因此建议在大断面隧道窑上应采用双曲密封或是与双重砂封相结合的密封形式。双重砂封就是在窑墙双曲密封砖下镶嵌入C形截面钢，C形截面钢的下部构成通常的砂封槽，C形截面钢的上面结构与窑车上的T-形砂封板一起构成了第二道砂封。窑车上的T-形砂封板的后端可做成U-形，也使得T-形砂封板接头处的密封得到改善。这种结构形式在设计和建造中很容易做到，也不会提高窑炉的总造价，只是要求窑车的加工精度和窑墙的施工控制要高一些。
关于窑体密封应注意的是窑顶部分。建议由窑墙来承重，窑墙外钢柱与窑顶梁采用拉杆（或板）铰连接。这种结构形式的优点是在于：整个窑顶和钢梁的重量全部由窑的侧墙来承重，在加热和冷却期间，窑顶的上升和下降随侧墙一起移动，因而在顶层与内侧墙的接合处相对讲是不移动的，所以该接合处的密封状态是永久性的。根据有关文献记载，当隧道窑内净宽为4m时，由钢梁及窑顶施加在内侧墙上的静荷载仅为0.24kg/cm2,因此由侧墙承重的结构形式是安全的、保险的。根据西欧实际中几十年使用证明，窑的内侧墙没有任何翘曲或弯曲。这种结构形式，窑顶梁仅承受焙烧道宽度方向的弯曲应力，因而实际设计中仅需考虑焙烧道的净宽即是梁的跨距，不在按梁延伸到外墙钢柱上去计算梁的长度。例如4m内宽的窑，窑顶梁仅按4m考虑跨距，而不是按延伸到钢柱的6米计算。钢材用量及投资都会降低。另外，在窑顶保温层和窑顶钢梁之间不设置用于强制通风的冷却通道。因这种强制冷却鼓入空气量的多少很难掌握，鼓入太多时，冷空气就有可能从窑顶某处进入焙烧道；鼓入太少时，焙烧道的热空气就有可能窜上来，这更具危险性。因此现代大断面隧道窑在窑顶没有设计专门的强制冷却系统，采用自然冷却的方式有利于密封，传统的窑顶设计形式必须改变。
1.8加强窑体的保温
我国烧结砖瓦行业现在使用中的隧道窑，很多都存在着窑墙及窑顶的保温程度不好的问题。有的厂家的隧道窑在高温带的窑墙散热非常大，在相距几米远的地方就可感觉到热气的烘烤。这种保温不好的隧道窑，除浪费料大量热能外，也使操作环境变差，同时对窑墙的加固钢柱等构件有伤害。经多次现场考察与分析，造成这种现象的主要原因在于设计上的材料选择及保温层结构的设计。例如常见的问题之一就是保温层材料用的是矿棉（或岩棉），而这种材料在长期的高温环境下会出现下沉，造成窑墙内保温层上部出现孔隙，使窑墙的整体隔热保温性能变差。因此设计中必须重视窑体的保温措施，特别是高温段的窑墙保温设计及选材。建议在隧道窑的高温段，加厚窑墙的保温层，并选用合格的硅酸铝耐火纤维毡材料作为保温层。硅酸铝耐火纤维毡材料固然要贵一些，但是在整个隧道窑的建设造价中所占的比例并不大，而且长期使用的效果表明可节约大量的热能，不能为降低为数有限的建设造价而使隧道窑建成后长期处于不良的工作状态下。
2.隧道窑操作中应重视的问题
2.1合理的码坯形式
窑内气体的流动和坯垛之间热传递量的大小，取决于焙烧的时间及坯体的性能。有各种因素影响着热传递。在坯体的外部和内部的传热机理就不同，如在砖坯外部是靠对流和辐射传热；而在砖坯内部是以传导方式传热。砖坯外部的传热有着很大的可变范围，即可人为的进行控制；而砖坯内部的传热则取决于坯体的结构和性能。焙烧中的传热往往是几种传热方式同时存在着，其中最主要的是砖坯外部传热机理的概念：
▲强制对流（forced convection），如由排烟风机的作用造成的气流运动、输送进入焙烧带的气流运动、循环气流大运动等；
▲自由对流(free convection)，主要是垂直向上的气流运动。这种气流运动在坯垛的横断面上可引起温差。焙烧中最不希望有这样的温差；
▲气体辐射(gas radiation)，主要是由三个原子组成的气体的辐射，例如水蒸汽、二氧化碳和二氧化硫。这些三原子成分的气体是来自燃料的燃烧、原材料高温反应释放的气体，例如粘土矿物的脱水和有机物的燃烧；
▲固体物质的辐射(solid body radiation)，主要是砖坯和窑墙表面在不同温度下的影响；
▲火焰辐射(flame radiation)，用煤作为燃料时煤的赤热颗粒的辐射及喷油燃烧器火焰的辐射；
▲火焰对流(flame convection)，由于火焰喷入的再循环引起的对流。
在传统的逆流式隧道窑的预热带坯垛间的传热有时是以自由对流为主，这就引起了温差，延长了焙烧周期，因为自由对流的传热系数明显的要比强制对流的低。尽量减少在预热带的自由对流传热，加大强制对流和辐射传热是缩短预热周期重要的措施。高发热量的坯体在预热带的某些区段也需要加大强制对流尽快将坯体散发出的热量带走，避免提前过烧。加热的时间，气体与坯垛之间的温差，燃烧气体的浓度（CO2，H2O）以及坯体本身的传导传热系数仅有着轻微的变化，传热量则主要取决于下列变量：
▲传热的面积；
▲可利用的有效传热系数；
▲有效传导传热路线。
上述三个变量均由坯体的几何形状和在焙烧带横断面上坯垛的码放形式所决定着。在码垛形式（即码车形式）确定的情况下，在坯垛内部和外部形成了气流流通的通道，这种流通通道的尺寸决定着在通道内热交换过程中气体辐射和强制对流传热量的大小。气体辐射的传热量随着流通通道直径的增加而增加；然而在通道直径增加的同时，由强制对流的传热量却减少了。此处的条件是：在焙烧带气体的流量是恒定不变的。温度约在600℃以上时，窑内气体中三原子构成的气体成分的辐射传热起着更重要的作用，在此后的焙烧带中气体辐射的作用发展到最大。在坯垛外部有较大的流通通道时，在焙烧带则导致了由于气体辐射而使坯垛外部有着更高的传热量，造成了砖坯表面上有着更高的温度。然而在预热带和冷却带，坯垛外部有较大的通道时，由于强制对流的不足，传热量相对较小。由于上述原因，窑内坯垛周围具有较大通道时，对预热带和冷却带讲，其传热量是不够的，因此必须增设循环装置来加大传热。在整个窑内各带上均衡的传热仅能通过强制对流来实现。
为了增加有效的传热面积，减少有效传热路线的距离，在窑车上的坯垛已经是砖坯与砖坯之间的距离在增加，坯垛与坯垛之间的空间在增加。由于这种原因，对多孔砖的码垛形式已形成了1.0×1.0 m 的基本坯垛形式，但这种坯垛的传热效果是不理想的，加之为了避免压花，而将孔洞向上码放。众所周知，一般在用大断面隧道窑的生产厂家，其空心砖的孔洞率大部分在45~50%，多孔砖在30%左右，因此这些产品具有较大的内表面面积。如果将空心砖坯体的内表面作为传热面积来考虑，那么焙烧中的传热面积就会大大增加，焙烧的速度也会更快。在快速干燥的发展过程中，干燥气体穿过空心砖孔洞的作用已不容怀疑。根据国外最近的研究，并从传热的效果考虑，在焙烧中引入了环流（Peripheral Flow）和穿流 (Through Flow) 的概念，环流是指焙烧中通过坯体外围流过的气体；穿流是指焙烧中通过砖的孔洞流过的气体。关于焙烧中穿流和环流焙烧的概念是源于快速干燥的研究。在大孔洞的空心砖干燥中，使干燥介质同时通过孔洞内部和坯体外部，而使干燥效果大为提高。这种干燥方式不但大大缩短了干燥周期，而且也大幅度提高了干燥的质量和产量。在干燥中取得成功的主要原理是缩小了坯体中的温度梯度和湿度梯度。从热工方面讲，这种概念是建立在坯体传热面积的增加上，其中也包括着热交换的过程和坯体中传导传热路线的有效降低。
德国艾森砖瓦研究所2005年对承重垂直多孔砖(大块)穿流焙烧的研究结果表明：通常工厂生产中像这样的垂直多孔砖的焙烧时间最快为24小时，而使用穿流焙烧技术仅需5小时或更短的时间。用穿流焙烧技术，烧成后的产品根本没有质量上的负面影响，而且在焙烧特性和产品性能上均有提高。已取得的成果表明，焙烧收缩降低，特别是原材料中含有高的碳酸盐矿物时。穿流焙烧的优点不仅仅是产品容重的降低，由于其焙烧收缩降低较大，而使焙烧裂纹的危险性大大减少。此外，穿流焙烧可使垂直多孔砖产品有着更高的尺寸准确性，从而使座浆面的研磨机械费用减小。穿流焙烧还可使含量高的有机物坯体在200~500℃的温度范围内减少低温碳气的排放，同时在800℃以上也可减少有害气体氟的排放。也就是说，穿流焙烧技术特别有利于高内燃坯体的焙烧。在实际工业生产中应尽最大可能向接近穿流焙烧的方向发展。
具有较大的传热面积和较短的传导传热路线，其焙烧才能够容易进行，才能够缩短焙烧周期。某地两条4.6m宽的一次码烧隧道窑，焙烧非承重煤矸石空心砖，年产量达到近1.0亿，其最主要的原因就是码垛的方式允许坯体孔洞中通风。按照穿流焙烧的概念，窑车上的坯垛码放方式要有利于气流通过砖坯上的孔洞。因此，多孔砖的双坯叠码孔洞垂直向上的码法就成为了最不利于焙烧的码法。如果将窑车上所有坯垛看作为一个整体时，此时用穿流焙烧的概念来分析，就是怎样加大窑车上坯垛中部的通风量，减少沿边部及顶部间隙流动的风量。
上文已阐述了为确保产品质量，最好在坯体出现液相（收缩）之前可燃物完全氧化。如果焙烧制度真正是这样确定的，那么像煤矸石这类高含热量的坯体就没有必须经过翻转、孔洞向上的双连坯交叉叠码形式，这样的坯垛非常不利于传热，因砖坯孔洞中没有任何气体的流动，也加大了砖坯本身的温度差。这种码法最初的起因是为了消除压花，实质上是压花的转移。如果说坯体出现液相（收缩）之前可燃物完全氧化（例如在850℃前），不把碳等可燃物代入烧成带，自然也就没有了压花。因此建议多孔砖坯体不要将孔洞朝上双坯叠码，应在120 mm的方向上单坯立码，增大传热面积，增加坯垛中穿流气体的量，同时也会减少砖坯本身传导传热的路线，可加快焙烧的速度。虽说多孔砖的孔洞是垂直于窑内气流的方向，但其孔洞直接暴露在了气体流动的情况下，会由于温度的作用，在孔洞内多少也会有横向的气体流动，特别是在高温带，由于气体复交辐射作用增强，可大大加快传热速度。这种码坯形式关键是在于坯体出现液相（收缩）之前可燃物的完全氧化，同时也必须从窑炉结构等方面保证这种焙烧制度的实施。只要确实保证在850℃前坯体中的可燃物已完全燃烧，就不会在最终产品中形成压花或黑心。
穿流焙烧的示意图见下图。

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。
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。
2.2边隙对坯垛穿流和传热的影响（或是对产量和质量的影响）
所谓边隙（Edge gap）是指窑墙和窑顶与坯垛之间的距离。根据德国Stefan Vogt 和Regina Vogt的研究认为边隙过大对隧道窑的焙烧是非常有害的，甚至将其描述成为隧道窑中的“邪恶点”。据测定边隙较大的隧道窑中，超过90%的气体在通过边隙流动，大量的气体没有与坯垛进行充分的接触就被排出。随着边隙的减小，坯垛中的流量增加，其传热效果得到增强，坯垛中的温差降低，产量提高，同时质量也得到了改善。Stefan Vogt 和Regina Vogt计算了边隙从0 ~ 20 cm变化时对产量的影响，结果表明，边隙从20 cm降到5 cm时其产量几乎增加了一倍。因此他们提出了无边隙焙烧的隧道窑的概念。大断面隧道窑的边隙应限定在10 cm以内，最好在5 cm以内（西欧的研究发现，当坯垛与窑墙的间隙为4cm时，空气与砖的比才能接近较理想的状态）。较大的边隙使大量气流从边隙通过，减少了坯垛中穿流气体的量，使传热效果降低，加大了坯垛中的温差；同时由于边隙中的流速高，容易使冷空气侵入窑内，如果窑的密封性差时，会使大量的错误空气进入窑道，严重影响着产品的质量，加大了焙烧周期。某地6.9m宽，焙烧页岩多孔砖的隧道窑，建成投产后在窑车两边几何全部为生砖，而中部有时还出现有过烧现象。分析其主要原因就是边隙过大（达17cm左右），造成两边风的流量过大，而使靠两边的坯垛温度根本无法达到最高烧成温度而形成生砖。在将边隙调整到7cm左右时，就再没有出现生砖。
2.3码坯形式对隧道窑内气流分布的影响
根据上述概念及西欧目前提倡的作法，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，例如某地的测定证明，窑的边隙大于15cm以上时，只有5%的气流能从坯垛中部穿过，而95%的气流从边隙和坯垛周围流走了。现在某些煤矸石空心砖厂，为了避免在砖的条面上产生“压花”等缺陷，将多孔砖孔洞向上两块叠码的坯垛形式，是非常不利于传热和减小坯垛的温度梯度码坯形式。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。
2.4坯体形状对加热和冷却速率的影响
使用隧道窑的工厂都不可只生产一种产品。在产品种类变更时，坯体的形状显著的影响着传热过程和温度的分布，例如高孔洞率的空心砖与实心砖；较大尺寸的砌块与较低孔洞率的多孔砖等。孔洞率高和孔洞尺寸大的坯体更容易快速加热和冷却；而烧结程度较高，孔洞率低且孔洞尺寸小的坯体其加热和冷却速度相对就应慢一些。外形尺寸越大的坯体，越要注意温度的均匀性。
2.5坯体本身传热性能对加热和冷却速率的影响
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。
2.6正确控制隧道窑焙烧过程中的零压位
众所周知，隧道窑焙烧中的压力制度是否合理对焙烧的效果会有非常大的影响。有不少文献中谈到零压位的问题，有的建议将其维持在烧成带与保温带之间；有的建议将其维持在烧成带之间；有的讲零压位应处于烧成带与预热带的过渡处等。但是这些不同的讲法都忽视了具体隧道窑焙烧的具体产品和所用燃料及坯体内燃料发热量高低的因素。
烧结砖瓦隧道窑焙烧通道内各点上的压力是连续变化的。窑内的压力制度是指沿窑长度方向上静压力分布的规律。将内各车位上的压力数据绘制成曲线，称为压力曲线。窑内压力制度决定窑内气体流动的状态，它影响着窑内的热交换、燃烧所需空气量及排放烟气量、压力和温度的分布均匀程度等。
压力制度的形成是由各种气体综合作用的结果。有大量的冷空气在冷却带进入窑内，同时又有经换热后的热空气被抽出；在烧成带有燃料燃烧生成气体、一次空气及雾化型燃料等的进入，在这些气流的作用下，使这一段窑内的压力大于外界大气压而形成正压。在预热带大量烟气和水蒸汽经排烟风机（烟囱）排出，使窑内压力低于外界大气压而形成负压。因为气流运动中必然会有能量的损失，由正压向负压过渡时，必然有一个分界面，此处窑内外压力相等，这个面称为零压面（或零压点，零压位）。或简单解释为隧道窑中负压区域及正压区域的分界处称为零压位。在预热带——负压区，窑内废气及蒸发的坯体中残留水分被排出，但当窑体、窑车之间、砂封、窑门等处不严密或有损坏时，极易吸入冷空气，造成冷热气体分层而加大了预热带的温差。在窑内的正压区，冷空气不可能进入窑内，因此温度比较均匀稳定。所以大部分隧道要操作中都将烧成带控制在“微正压”区域，零压位控制在烧成带中部或靠近保温带的加煤孔排数的1/3位置处或者再靠后一些，这样做的目的使高温气体可以充满整个车面上坯垛，并能均匀加热，有利于高温下的保温。但是，如果正压过大，大量热气体会散失到周围环境中，增大了热损失。同时，当窑内下部两侧的砂封不严密，或有损坏时，或在窑车接头处密封不严时，有极易使高温气体向下窜入窑车下，会使窑车密封裙板变形损坏，变形大时会刮坏砂封槽；也会使窑车轴承中的润滑油流淌干净而损坏了轴承等；同时也会使操作环境恶化。因此隧道窑操作中不宜采用过大的正压。
烧结砖瓦产品的隧道窑，一般多采用正负压操作制度，但也有的厂家采用全负压的操作方式。全负压操作方式从热工原理上讲是不宜提倡的一种操作方法。实践证明，烧结砖瓦产品隧道窑在制定其压力制度时，必须根据以下几个方面的情况综合考虑：
（1）根据所用燃料发热量的高低制定压力制度。
高发热量的燃料（如天然气、重油、轻柴油、焦炉煤气等），应采用小压差分散烧成的压力制度。所谓之小压差分散烧成是指窑内正负压绝对值的差数小，窑内加煤面积大或是烧嘴布置范围大而分散。这种作法可使窑内温度均匀，热耗降低。此种情况下的零压位应在烧成带的前部。用高发热量的燃料不应在单位时间内集中在很小范围内大量燃烧，否则会导致局部的过烧。高发热量的燃料如采用较大的压差焙烧，窑内气流速度很快，燃料一些可燃成分得不到充分燃烧，就被排出窑外，将会改变窑内的气氛，浪费燃料。同时由于压差大，窑车结构及窑墙、窑顶易被破坏，预热带气体分层严重，温差大，产品质量不均匀，成品率低。
低发热量燃料应采用大压差集中烧成的压力制度。当燃料的发热量低时，要保持窑内应有的温度，就必须加大燃料用量。因为小压差气流在窑内流动速度低，无法保证窑内要求达到的温度。只有加快气体流速，采用大压差的压力制度，才能保证最高烧成温度及坯体的预热效果。此时，零压位应处于烧成带的后部。
（2）根据内燃料发热量的高低制定压力制度
含内燃料较低的坯体，一般采用正负压操作，而且压差要小。此种情况下的零压位应在烧成带的前部。但对内燃料很高，特别是对煤矸石等高热量或超热量坯体的焙烧，需要有较大的压差。内燃料很高或是超内燃的坯体，除了坯体正常烧成所需热量外，还有多余的热量需将其快速排出，所以必须使用较的压力。此时，零压位应处于烧成带的后部。
在压力制度中，预热带最大负压位置、最大负压值及零压位对烧成过程影响很大。当坯垛形式确定之后，预热带的最大负压值就成为整个隧道窑内通风量大小的标志。当负压小，抽力不够时，往往出现上火快，底火慢，后火降温慢等，严重影响着产量；当负压过大时，则会增大在烧成带的空气过剩系数，从而引发上火弱，顶部坯体欠烧，煤耗增多等缺陷。因此操作中必须重视压力的控制。
有些简易的隧道窑为了降低电耗或是出于其他目的，取消了车底平衡风机，这是非常不合理的作法。凡是没有车下平衡风机的隧道窑，其窑车、砂封多易出问题。车下坑道内的平衡风机的作用是从隧道窑出车端向进车端鼓入冷风，在窑车下形成一定压力的正压状态。鼓入的风从预热带坑下抽出。其主要作用就是在车下坑道内形成的压力曲线与车上窑道内的压力曲线一致或接近一致，目的是将窑车上下气体的交换量减小到最少。车下平衡风机窑道内负压区的上下温差，也能防止窑内正压区高温气体窜入车下烧坏窑车。
2.7正确选用窑车车面垫层材料
窑车车面层是隧道窑焙烧中最容易出现问题的部位。车面层与隧道窑两边内侧墙、顶板形成了隧道窑中的四个面，除车面层外，其它三个面的温度相对是稳定的，这三个面上的热损失仅限于从里到外传热的热损失；而窑车车面层则不同，窑车运行中的每一次循环，都是在冷却状态下进入窑内，而窑车除了出窑时本身带出热量外，车面层材料向车下传热也是一种热损失。此外，车面层材料的吸热和蓄热也是很重要的因素。事实上，车面层的表面温度也达到了最高焙烧温度，因而车面层的热损失与其所用材料的传热和蓄热性能关系极大。车面垫层材料愈厚，通过车面层的热损失就越小（传热量小）；但是车面垫层材料愈厚，而车面层材料的蓄热就越大。车面垫层材料的厚度与蓄热成为了车面材料选择中的一项矛盾。通常，车面层不要由性能良好的材料组成，而且要由能够适应不同应力的数层材料组成。必须提请注意的是：车面垫层材料的顶部（表面）温度在焙烧期间几乎达到了最高焙烧温度，因此这层材料在每一个烧成循环中都是从常温被加热到几乎1000℃，所以顶层材料对蓄热有着重要的影响。为了减少由于蓄热带走的热量，因而车面顶层材料应尽可能的轻。车面层的下部材料仅经受较低的温度，对其蓄热量的大小影响甚微，所以底层材料重一些。
窑车面垫层材料除了要有最小的热损失外，还必须达到如下的要求：首先，它必须保证窑车形成的底面的密封性；其次，也必须能够安全地将焙烧的坯体到成品输送到达一定位置，并且也能够经受得起窑车的纵向弯曲应力；第三，车面垫层材料还必须经受得起由于温度的周期性变化而引发的尺寸上的变化。例如，一个宽6m的窑车车面在预热带约增大26mm，而在冷却过程中尺寸有要缩小26mm（如果是10.4米宽隧道窑的窑车车面层，在加热—冷却期间的尺寸变化约为45 mm），因此，大断面隧道窑侧墙上的曲折密封槽的砌筑精确度是非常重要的。窑车车面层边沿框砖及角砖的砌筑误差也是非常重要的。车面层材料必须能够经受得起这种不断变化的热运动，所使用的砌筑材料也应当能够抵御得住温度的变化和热冲击。虽然说窑车车面层材料容易购置，且价格低廉，但也不能不考虑到实际运行中高的维修成本。窑车车面层材料一般要遵循如下原则选用：
（1）窑车车面材料应当由高质量的，具有低密度的耐火材料及轻质隔热材料组成。从底层到顶层的材料要能够适应周期性的温度变化。特别重要的是顶层材料应尽可能的轻。
（2）车面底板应由钢板组成，并且这一层钢板应带有简单形状的或是梯形的皱折（瓦楞式），以便使砌筑材料与底层钢板有更好地结合，同时皱折形式的钢板也增加了车架的刚度。车架与底层钢板连在一起形成了隔离窑车上下空气的第一层。底层钢板与车架在焙烧中经受着差不多的温度，因此，底层钢板的膨胀性能可不考虑（仅考虑车架的膨胀延伸即可）。
（3）车面层材料不能承受任何工作荷载（如坯垛重量），其工作荷载必须由专门的支撑构件来承担（如柱砖）。这种支撑构件可做成中空的矩形，在其孔洞中填充隔热材料。这种方法在多年的实际使用中证明是非常有效的。这种支撑构件最好不用普通的烧结空心砖来替代，因普通空心砖的抗热冲击性能不好，碎裂很快。
（4）在上述支撑构件上直接砌筑车面承重砖（砌块），其上再砌筑烟气通道砖。这两层由耐火材料制成的砖，由于蓄热量的影响，会增大热损失。因此，这两层砖的重量应尽可能的轻，并且要能抵御得住周期性变化的温度及热冲击。所以车面承重砖的尺寸不宜过大，以便避免裂纹。烟气通道砖上直接码放的是坯垛，因此，烟气通道砖的结构形式和孔洞大小也非常重要。烟气通道砖的结构形式不合理时，常会形成车面不平或歪斜，造成码坯困难；烟气通道砖的孔洞太小时，会造成预热带的车面温度低，加大了坯垛上下的温差。有的工厂将烟气通道砖改变成多齿形板，这是一中非常不合理的结构。因多齿形耐火材料板抵御温度变化和抗热冲击的性能差，很容易破碎。从焙烧中的热工原理上讲，这种结构形式也不理于提高预热带的车面温度，会增大温差。此外，多齿形板还会对底层坯体在焙烧（干燥）中的收缩造成阻力，使底层坯垛中不合格的产品增多。为了提高烟气通道砖及车面承重砖的使用寿命（或称周转次数），建议可在这两种砖制造时的坯料中加入堇青石质耐火材料，以提高它们的耐热冲击性能。
（5）车面垫层材料应注意留好各层材料之间的膨胀收缩尺寸，以保证车架、底层钢板、中间层、顶层之间的不同膨胀与收缩，并能连续运行，尽量减少维修。
（6）车面垫层的总厚度应通过计算确定。由于结构上的原因，车面垫层的最小厚度应为250 mm。
（7）窑车框砖及角砖的设计和制造要求及原则是：“头轻底重！”许多厂家在窑车的框砖和角砖上没有给予应有的重视，有的甚至用普通的红砖来做，其结果是天天修窑车，不但对车面垫层材料损坏严重，而且也使车架及裙板损伤严重。有的工厂在新隧道窑投产不几年，窑车就已损坏，严重地影响着产品和质量。所谓“头轻底重”也就是框砖和角砖的底部可做的大一些，以免松动歪斜。也可以在其坯体原料中加入堇青石质耐火材料，以提高抗热冲击性能。
2.8窑车上下密封的重要性
砂封槽的主要作用是隔绝焙烧道与窑车下的气流，以减少漏气，使窑内压力和温度制度保持稳定。业内技术人员都很清楚地知道减少错误空气进入焙烧道的重要性。错误空气进入焙烧道，加大了窑内温差、增加了热量消耗、加重了排烟设备的负荷、使产品质量下降、窑车损坏加剧等。而错误空气的两个主要来源之一就是通过砂封槽进入焙烧道。例如因砂封槽中砂子的填充程度不够，不能完全隔绝空气，仅对通过的空气起到了部分的阻挡作用。然而错误空气最危险的来源是窑车砂封裙板结合之处不严密进入焙烧道的气流。因窑车向前的顶推力不能通过砂封裙板来传递，窑车之间的砂封裙板不可能、也不应当靠的太近。但是由于裙板的变形、不同程度的热膨胀、窑车的磨损等，会是错误空气通过窑车裙板之间的缝隙进入焙烧道。在两辆窑车砂裙板的连结处，总会有一个不能完全封闭的小面积缝隙，其范围一般约为1~2cm2（精加工的窑车），但有的因加工粗糙，此处的缝隙很大，甚至达1 cm宽。这看来似乎非常小的面积也会导致大量的错误空气的侵入，若一条窑中有30~50辆车时，砂封裙板的连结处就多达60~100处，若每两辆窑车裙板之间的空隙为1 cm宽时，错误空气进入焙烧道的总计宽度将达60~100cm，这就会给大量的错误空气进入窑内提供了通道。曾有人试图用砂封板的重叠（搭接）方法来消除这种缺陷，但实际证明这样的密封构件及相类似的方法都不是非常合适的，因这些装置在连续运转中会被破坏，最终这些部件也就成为了无效的。要解决这一问题，除窑车钢结构部分的加工要精细外，在实际中也可采用软密封的方法来封闭窑车裙板的结合处；也可以设计成双道砂封。为了进一步减少从裙板连接处漏入窑内错误空气的量，在窑的侧墙上的曲折密封形式最好设计成为双曲密封形式。当然最好的封闭方式是水密封（我国目前还做不到）。
操作中及时加砂也非常重要。如果砂封槽中砂子的填充程度不够，也会使错误空气进入焙烧道。因此必须规定按时加入干净的、符合要求的砂子。根据经验证明，加入砂封槽中的砂子中粗颗粒的理想直径是5~7mm，这是为了防止在排烟道口附近砂子被吸入烟道。但所加砂子中也应包括有足够量的细颗粒砂。根据经验，该砂子中的粗颗粒部分应占约30%，细颗粒部分应占约70%，其中细颗粒部分应尽量要求为无尘砂子。
3. 结束语
   当前国内烧结砖瓦行业正处于一个重要的转型期，隧道窑的建设量越来越多。作为烧结砖瓦厂最重要设施之一的隧道窑，在设计、建造和操作中也暴露出来了越来越多地问题。究其根源，这些问题的出现，与对隧道窑的设计理论基础知识、隧道窑焙烧的对象的了解（如原材料和坯体性能）等不够有相当大的关系。本文对目前隧道窑设计和操作中存在的一些问题提出了某些初浅的看法，恳请行业同仁给与批评指正。