梭式窯爐的節(jié)能、溫差小和燒成周期短是優(yōu)于傳統(tǒng)窯爐的重要指標(biāo)，也是梭式窯有別于加熱爐、熱處理爐的重要方面。目前，國(guó)內(nèi)常用的梭式窯燒成室容積，小的只有幾個(gè)立方米，大到成百上千立方米的，沒(méi)有一個(gè)固定的系列，完全根據(jù)用戶需要確定。本章主要介紹的是大容積的梭式窯的結(jié)構(gòu)特性和設(shè)計(jì)、施工要求。
大型梭式窯爐大致由幾部分組成，包括窯爐鋼結(jié)構(gòu)、窯體耐火材料、窯門啟閉系統(tǒng)、窯車、進(jìn)出車系統(tǒng)、窯爐基礎(chǔ)(含內(nèi)外軌道基礎(chǔ))和煙道、燃燒系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。
梭式窯的窯體的耐火材料結(jié)構(gòu)通常由以下幾部分構(gòu)成：車臺(tái)面以上和以下窯墻砌體、窯門、窯頂砌體以及窯車臺(tái)面砌體。通常車臺(tái)面以下窯墻由重質(zhì)耐火磚砌筑，其余三部分均由抗熱震性好、導(dǎo)熱和膨脹系數(shù)小的輕質(zhì)耐火材料砌筑。根據(jù)使用溫度的不同，采用不同的高強(qiáng)度輕質(zhì)磚加隔熱纖維材料或采用多晶莫來(lái)石等復(fù)合耐火纖維模塊構(gòu)成窯的燒成空間。
窯墻、窯頂耐火材料是通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)形式固定在窯體鋼結(jié)構(gòu)上的。因此，窯體鋼結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度作為支撐。通常，鋼結(jié)構(gòu)根據(jù)窯爐高度不同，由不同規(guī)格的型鋼(多用工字鋼或方鋼管)作為立柱,不同厚度的鋼扳(δ=4~6mm)作為墻板，根據(jù)窯爐寬度選定不同規(guī)格的型鋼作為橫梁。同時(shí)梭式窯大都設(shè)有操作平臺(tái)。
梭式窯作為一種先進(jìn)的工業(yè)窯爐設(shè)備，在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的電工陶瓷、砂輪廠;建材行業(yè)的衛(wèi)生陶瓷廠;環(huán)保和耐火材料等行業(yè)的工廠已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。它以能耗低、溫度均勻、燒成周期短、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)靈活等特點(diǎn)，使上述行業(yè)的燒成工藝發(fā)生了變革性的進(jìn)步，產(chǎn)生了很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，正在逐步取代和淘汰傳統(tǒng)的倒焰窯甚至隧道窯。隨著我國(guó)科技水平的不斷進(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，更加節(jié)能、自動(dòng)化程度更高的梭式窯將會(huì)得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
梭式窯爐結(jié)構(gòu)形式近似于臺(tái)車式加熱爐、熱處理爐、在陶瓷和耐火材料行業(yè)稱之為梭式窯，顧名思義，窯車的運(yùn)動(dòng)軌跡就像一個(gè)“梭子”一樣從窯內(nèi)拉出、推進(jìn)。也有稱作抽屜窯，也足取窯車推進(jìn)拉出之意。由于梭式窯是間歇式燒成設(shè)備，每個(gè)燒成周期都經(jīng)過(guò)加熱和冷卻過(guò)程，因此，窯體和窯車的蓄熱、散熱量大小直接影響窯爐的熱效率。梭式窯多采用輕質(zhì)耐火材料，以較大限度地減少蓄熱和散熱損失;同時(shí)配置調(diào)溫高速燒嘴，以避免火焰溫度與待燒制品之間溫差過(guò)大，而造成的制品缺陷.并通過(guò)高速氣流在窯內(nèi)的擾動(dòng)和卷吸作用，增加對(duì)流換熱效率;基本采用平頂結(jié)構(gòu)，使窯頂與窯墻相互獨(dú)立，既能自由伸縮，為窯體輕型化提供了條件，同時(shí)又充分利用了窯內(nèi)空間；棱式窯采用下排煙的形式，為均勻窯內(nèi)溫度和簡(jiǎn)化車間地面設(shè)施提供了有利條件。
以電瓷行業(yè)梭式窯為例，其窯墻耐火材料一般是由輕質(zhì)莫來(lái)石磚(300~348mm )+硅酸鋁耐火纖維(80~100mm)或輕質(zhì)莫來(lái)石磚(230mm)+輕質(zhì)高鋁磚(114mm)+硅酸鋁耐火纖維(80~100mm)這樣兩種輕質(zhì)磚加隔熱層結(jié)構(gòu)組成;極少數(shù)的電瓷梭式窯也采用了全纖維耐火材料的窯墻、窯頂結(jié)構(gòu)。目前耐火纖維的產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)反復(fù)加熱冷卻以及受高速氣流沖刷后，存在著收縮大、易老化和極易發(fā)生纖維粉化剝落現(xiàn)象。而對(duì)于電瓷、陶瓷產(chǎn)品燒成的棱式窯，出現(xiàn)了這種情況就會(huì)造成產(chǎn)品外觀和性能上的缺陷，這完全不同于金屬加熱或熱處理爐的加熱對(duì)象。一旦出現(xiàn)纖維粉化剝落的情況，就很難根除，因此，在對(duì)產(chǎn)品外觀要求比較嚴(yán)格的陶瓷、電瓷梭式窯窯體耐火材料的選擇時(shí)，都十分謹(jǐn)慎。輕質(zhì)磚加耐火纖維的窯墻是以“浮錨”結(jié)構(gòu)的形式，將耐火磚與窯墻鋼板間進(jìn)行連接，作為窯墻的穩(wěn)固措施。
棱式窯的窯墻、窯頂和窯門，用輕質(zhì)莫來(lái)石磚砌筑時(shí)，常采用氣硬性耐火泥漿來(lái)砌筑。這種泥漿要求有良好的砌筑性能，既能保證合適的施工時(shí)問(wèn)(一般要求在90~120s)，又要求在施工一段時(shí)間之后能開始硬化，產(chǎn)生良好的常溫(或低溫)粘接強(qiáng)度(要求可以達(dá)到0.5MPa以上);同時(shí)有能滿足在1000~1600℃溫度范圍內(nèi)使用的多種規(guī)格。
用于梭式窯的輕質(zhì)耐火磚，要求有良好的熱穩(wěn)定性，安全使用溫度下的重?zé)€變化率小，熱導(dǎo)率達(dá)到性能指標(biāo)要求。可用于電瓷、陶瓷、耐火材料等行業(yè)常用輕質(zhì)隔熱耐火磚的性能指標(biāo)。
在兩側(cè)窯墻上每條火道 的位置，上下交錯(cuò)布置了若干支調(diào)溫高速燒嘴，高速噴出的焰氣作為梭式窯的熱量供應(yīng)源和擾動(dòng)卷吸作用的動(dòng)力源。梭式窯的燒嘴布置形式與泛指的工業(yè)爐燒嘴大都布置在爐墻下部是有明顯區(qū)別的，梭式窯窯內(nèi)更強(qiáng)調(diào)氣流在垂直斷面上的上下循環(huán)和水平面上的循環(huán)的共存，這對(duì)均勻窯內(nèi)溫度是十分必要的。
常用的大型梭式窯窯門由鋼結(jié)構(gòu)和輕質(zhì)耐火材料組成，耐火材料一般由輕質(zhì)莫來(lái)石磚(230～270mm)+硅酸鋁耐火纖維(30~80mm)構(gòu)成,重量大都在3—6t。其開閉機(jī)構(gòu)形式有回轉(zhuǎn)式、平移式和升降式3種。窯門本體由吊梁懸吊，按不同開閉形式移動(dòng)。目前大部分梭式窯窯門開閉均采用電動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，極少的廠家還采用人工操作、無(wú)論哪種關(guān)閉形式,關(guān)鍵點(diǎn)在于窯門與窯體的密封。
梭式窯爐的窯車及臺(tái)面砌體組成梭式窯的窯底，與窯墻、窯頂和窯門組成燒成空間。窯車由鋼架、車輪和砌在上面的耐火材料組成(見(jiàn)圖20-4)。車臺(tái)面耐火材料的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)選擇時(shí)，既要考慮其承載能力和加強(qiáng)隔熱效果，又要盡量減少窯車砌體的蓄熱散熱損失。輕質(zhì)窯車的推廣應(yīng)用為降低產(chǎn)品熱耗提供了有效途徑。
除個(gè)別從國(guó)外引進(jìn)梭式窯采用上排煙(主要是由于建窯地點(diǎn)地下水位太高的原因)外，國(guó)內(nèi)絕大部分大型梭式窯均采用下排煙。
根據(jù)氣體垂直分流法則，在窯內(nèi)的高溫氣流從上向下流動(dòng)是保證窯內(nèi)水平方向溫度均勻的重要條件。梭式窯在垂直斷面的上下均布置高速燒嘴，加上下排煙，這就是棱式窯溫度均勻，可以實(shí)現(xiàn)快速燒成的重要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這在機(jī)械行業(yè)的熱處理爐等爐子上得到了驗(yàn)證。
由于煙道布置在窯基礎(chǔ)底板下部，建窯地點(diǎn)地下水位較高的梭式窯煙道，多做成防水煙道。也有的窯為了避免地下水對(duì)煙道的影響，做成分散多條的淺煙道。在煙道內(nèi)放置換熱器的煙道，其較深處的側(cè)邊，還設(shè)有滲井作為煙道防水的輔助設(shè)施。
窯爐基礎(chǔ)由C-15以上標(biāo)號(hào)的混凝土搗制，根據(jù)土質(zhì)和地耐力情況的差異，多做成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。窯車軌道安裝在窯爐混凝土基礎(chǔ)之上。鑒于梭式窯的荷載狀況，通常選用22kg/m以上規(guī)格輕軌。