Omskvorota.ru

Строим дом
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тоннельная печь обжиг кирпича

Тоннельная печь обжиг кирпича

Обжиг керамических изделий производится в туннельных и кольцевых печах, а также в печах периодического действия. Печь разработана для получения изделий наилучшего качества с минимальными потерями тепла, экономии газа/угля, а также и адаптирована под наши экономические условия в перебоях подачи газа и электроэнергии. Немаловажную роль в процессе обжига кирпича играют двери печи, которые синхронизированы с системой контроля печи. Все печи с температурой использования выше 1700 0 С разрабатываются по индивидуальному заказу.

Техническое описание туннельной печи:

  • Максимальная рабочая температура может достигать от 1150°С до 1700°С
  • Футеровка стен печи выполняется из огнеупорных жаропрочных материалов,
  • Теплоизоляция стен печи выполняется из температуроустойчивого, теплоизолирующего и муллито-кремниземнистого волокна.
  • Внешние стены печи облицовывается как кирпичом, так и другими декоративными ограждающими конструкциями обеспечивающие герметичность конструкции стен.
  • Свод печи состоит из лёгкого жаропрочного волокна, что обеспечивает легкость конструкции и удобство при эксплуатации.
  • Автоматический контроль и регулировка параметров работы печи (система АСУ ТП)


Печь условно можно разделить на:

  • Зона прогрева.
  • Зона обжига.
  • Зона охлаждения.

Преимущества наших печей

  • Легкая переносимость тепловых ударов (резкие и внезапные остановки) в отличие от всех существующих мировых аналогов печей.
  • Наличие средств контроля и регулирования процесса обжига (АСУ ТП), обеспечивающего гибкую работу печи с широкими возможностями влияния на цикл обжига.

Краткое описание процессов, происходящих в печи при обжиге изделий из легкоплавких глин:

На поведение керамических изделий в процессе обжига влияют термические свойства глин, из которых они изготовлены. Главнейшими термическими свойствами легкоплавких глин являются огнеупорность, огневая усадка, интервал спекания, интервал обжига, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и прочность в горячем состоянии. При обжиге легкоплавких глин имеют место физико-химические процессы, связанные с фазовыми превращениями, разложением, частичным плавлением, кристаллизацией новообразований и реакциями в твердой фазе. Указанные процессы происходят в глинообразующих минералах, примесях и добавках и по времени могут накладываться друг на друга.

Ниже предоставлены фотографии печи обжига после 5 лет непрерывной работы.

Подъемные двери печи обжига

Подъемные двери печи обжига образуют систему форкамер, обеспечивающих поддержание аэродинамических режимов сушки и обжига при вводе и выводе вагонетки. Работа дверей жестко синхронизирована с передвижением состава вагонетки и осуществляется автоматически.

Процессы, происходящие в отдельных температурных интервалах обжига

Температурные интервалы в 0 С

Превалирующие процессы в данном температурном интервале

Удаление физически связанной адсорбированной влаги и межплоскостной влаги монтмориллонитовых минералов

Разложение гидрогематита с выделением воды цеолитного типа

Интенсивное вскипание остаточной влаги в сырце при быстром его нагреве. Понижение прочности сырца с возможностью возникновения трещин, сопровождающихся «хлопками» в печах

Выгорание гумусовых веществ

Пирогенетическое разложение органических примесей и добавок с выделением горючих веществ

Наиболее интенсивное удаление конституционной воды монтмориллонитовых минералов

Начало образования эвтектических силикатных расплавов, сопровождающееся уплотнением и упрочнением черепка

Распад магниевых карбонатов с выделением углекислого газа

Переход -кварца в -кварц с увеличением в объеме на 0,82%

Реакция между известью и каолинитом с образованием CaO×Al2O3 и 2CaO×SiO2

Реакция в твердой фазе между SiO2, Al2O3 и СаСО3

Выгорание коксового остатка органических примесей и добавок

Разрушение кристаллической решетки монтмориллонита

Интенсивное разложение кальциевых карбонатов с выделением углекислого газа. При большом содержании карбонатных примесей – заметное повышение пористости черепка с возрастанием температуры обжига

Кристаллизация гематита Fe2O3

Интенсивная усадка и уплотнение черепка за счет накопления жидкой фазы эвтектических силикатных расплавов

Кристаллизация шпинели MgO×Al2O3

Начало интенсивного образования муллита

Расплавление пылевидных зерен полевого шпата

Переход a-кварца в a-кристобалит с увеличением в объеме на 15,4%

Увеличение вязкости при сохранении пиропластичного состояния черепка

Переход из пиропластичного состояния в твердое (хрупкое). Резкие структурные изменения. Возникновение максимальных напряжений с возможностью образования трещин

Переход b-2СаО×SiO2 с увеличением в объеме на 10%

Переход a-кварца в b-кварц с уменьшением в объеме на 0,82%

Переход a-кристобалита в b-кристобалит с уменьшением в объеме на 2,8%

Вследствие быстрого нагрева, в обжигаемом изделии процессы протекают не последовательно друг за другом, а одновременно, накладываясь во времени, что приводит к увеличению трещинообразования в черепке в период интенсивной усадки. В некоторых случаях возможен обжиг абсолютно сухого сырца до температуры 800 0 С с интенсивностью до 300 град/ч. Скоростной обжиг возможен при влажности сырца не более 2%. При этом необходимо иметь в виду, что обжигаемый сырец должен равномерно прогреваться по толщине и омываться со всех сторон теплоносителем.

В обжиге самые опасные температурные интервалы это от 500 до 600 0 С, вызванные полиморфным превращениям кварца. При быстром прохождении процесса обжига в указанном интервале температур происходит изменение структуры, сопровождающееся общим трещинообразованием черепка, повышением его водопоглащения и снижением прочностных показателей.

Сделай Сам (Огонек) 1993-01, страница 24

верхних 8 рядах укладывают для сушки более влажный. Через неделю нижние ряды отправляют для загрузки в печь, а верхние укладывают на досушку вниз, загружая их сверху свежими, снятыми с тока.

Черепицу сушат на сушильных рамках, которые укладывают в этажерках, размещаемых в крытых сараях. Для устройства каждой из этажерок в землю вкапывают по два ряда деревянных столбов диаметром 10 см. Расстояние между столбами в каждом ряду 120 см, расстояние между рядами 25 см. К столбам прибивают горизонтальные рейки сечением 50 x 50 мм. 1-й ряд реек прибивают на 35 см от пола. Расстояние между рейками 18 см. Эти горизонтальные рейки и выполняют функции стеллажей. Ширина проходов между рядами этажерок 120 рм.

Читайте так же:
Мета ангара обложить кирпичом

Рамки с сырцовой черепицей ёносят в сарай и укладывают на рейки. Черепицу высушивают на воздухе в сарае без сквозняков. В процессе сушки у черепицы возможно образование трещин, которые возникают чаще, чем при сушке кирпича, что обусловлено применением для формования черепицы более жирной глины, которая плохо переносит сушку. Необходимость применения такой глины диктуется тем, что к черепице предъявляются жесткие требования по водопоглощению и по морозостойкости. Следует помнить, что черепица имеет выступ (шип) и пазы, которые увеличивают неравномерность усушки различных частей изделия.

Трещины на черепице образуются в результате более быстрого испарения влаги с краев плиты. В результате в сырце возникают неравномерные усадки, вызывающие искривления и трещины.

Для предупреждения брака в сушке черепицы в первые три дня обычно навес с боков закрывают щитами, чтобы исключить движение воздуха. Кроме того, рекомендуют смазать свежеотформован-ную черепицу известковым молоком либо дизельным топливом или покрыть лаком «Этиноль». При мятье глины рекомендуется особенно тщательно разминать ее. Следует помнить, что глина для черепицы должна давать суммарную воздушную усушку и огневую усадку не более 10%.

ОБЖИГ КИРПИЧА

Обжиг кирпича — наиболее ответственный процесс, непосредственно влияющий на качество получаемой продукции. Обжиг придает кирпичу и черепице необратимую прочность, долговечность, морозостойкость и водоустойчивость. В результате обжига черепица получает дополнительно водонепроницаемость.

При обжиге в печи различают следующие стадии:

• сушку сырца при температуре до 110°С;

• подогрев печи до температуры воспламенения топлива — угля (400—500°С);

• собственно обжиг, называемый иногда «взваром», при котором температуру в печи поднимают до 900—1050°С и выдерживают кирпич при такой температуре 10—124. для его спекания;

• медленное остывание обожженного кирпича (без принудительного отбора тепла) до температуры 500—600°С и дальнейшее охлаждение с использованием вентилирования до температуры 40—50 С С.

Топливо для обжига. В условиях кустарного производства для обжига кирпича можно использовать дрова, хворост, торф, солому, камыш, каменный и бурый уголь. На выбор топлива в основном влияют финансовые возможности застройщика. При современных же ценах наиболее целесообразно использовать местное топливо: хворост, дрова, торф, солому.

Древесное топливо наиболее подходит для обжига кирпича. При горении древесина дает чистое и длинное пламя, равномерно прогревающее весь объем обжигаемых кирпичей или черепицы. Древесина мягких пород деревьев (ели, сосны и др.) при горении образует особо длинное пламя и дает меньше углей, основного источника лучистой энергии, прогревающей главным образом прилегающие к очагу кирпичи. Древесина деревьев твердых пород (дуб, бук и др.) при горении дает короткое пламя и больше углей. А вообще-то для обжига кирпича наиболее подходят сухие березовые дрова.

Для обжига древесным топливом устраивают печи с решетками в передней части. Конечно, для топки целесообразно применять топливо с минимальной относительной влажностью. Это уменьшает/рас-ход топлива и повышает качество кирпичей или черепицы. Хворост предварительно связывают в пучки, чтобы уменьшить его объем и облегчить загрузку в печь.

Каменный уголь характеризуется высокой теплотворной способностью. При обжиге предпочтение отдают каменному углю низкого качества (тощему углю), так как он меньше коптит и, как правило, не содержит серы. Его сжигают на решетках с зольником. Каменноугольный кокс непригоден, так как не обеспечивает достаточной для обжига температуры. Кокс рекомендуют применять в печах для сушки кирпича в начальный период обжига, поскольку получаемые при его сгорании газы наименее насыщены водой. Сам обжиг в этом случае производят на камен

Тоннельная печь обжиг кирпича

Туннельные печи для обжига фарфоровых изделий

Объем туннельной печи, предназначенной для прокаливания фарфорового полуфабриката перед его глазурованием, должен составлять примерно 50% объема обслуживаемых ею туннельных печей для обжига глазурованной посуды.

Туннельная печь № 3, построенная по проекту ГИКИ на Дулевском фарфоровом заводе, имеет длину 105, полезную ширину 1,85, высоту 1,9 м и принадлежит к числу крупнейших печей такого назначения. Печь снабжает полуфабрикатом две аналогичных размеров туннельные печи для политого обжига (рис. 112).

Зона обжига печи характеризуется распределенным вводом газа.

В зоне охлаждения воздух подается в конец рабочего канала. Избыточное количество нагретого воздуха отводится эксгаустером наружу.

Для охлаждения металлических частей вагонеток, и обеспечения необходимого давления в смотровом коридоре, аналогичного давлению в печном канале, под вагонетки в конце печи нагнетается воздух. Отвод его производится под зоной подогрева.

Во избежание растрескивания остывающих изделий длина зоны охлаждения печи составляет 57% всей длины печи. Футеровка зоны обжига, в отличие от футеровки печей для политого обжига, выполнена из шамотного кирпича. Воздух, необходимый для горения газа, в основном подается в топки вентиляторами и частично поступает в зону обжига по печному каналу из зоны охлаждения.

Работники завода освоили в этой печи первый обжиг посуды без капселей; продолжительность обжига равна 15 часам, тогда как на зарубежных предприятиях цикл обжига составляет 25-30 часов.

Читайте так же:
Как класть клей под кирпичи

С пуском в эксплуатацию этой туннельной печи достигнуто снижение удельного расхода топлива на 25% по сравнению с расходом при обжиге в печах периодического действия; отпала надобность в капселях, уменьшилась потребность в рабочей силе на 40 чел., улучшились условия труда рабочих. При производительности в 7200 т полуфабриката печь дает общую годовую экономию свыше 1 миллиона рублей.

Интенсификация режимов работы туннельных печей для обжига глазурованных фарфоровых изделий основана на сокращении длины промежутка между участками с окислительной и восстановительной атмосферой газов, на более четком соблюдении требуемого на каждом из этих участков характера печной среды, на уменьшении перепада температур в садке, ускорении темпов нагревания и охлаждения в допустимых интервалах температур, особенно по выходе садки из зоны обжига и в самом конце печи.

Наиболее простым устройством характеризуются печи Хайтинского завода, реконструированного в 20-х годах при научной консультации И. Ф. Пономарева. Большая часть изделий подвергается в этих печах однократному обжигу, что облегчается содержанием в шихте пластичной каолинитово-галлуазитовой глины Трошковского месторождения.

Размеры печей: длина 76,1 и 78,5 м, ширина канала в свету 1,52 м, высота от пода вагонетки до замка свода 1,58 м, длина вагонетки 1,64 м; количество позиций вагонеток в печах — 47 и 52; в зоне охлаждения печей размещаются соответственно 25 и 28 вагонеток. Печи отапливаются дровяным генераторным газом.

Конструкция этих печей имела некоторые особенности: устройство для подогрева газа, уширенный канал в зоне обжига, пустотелые стены в зоне охлаждения. Вместе с тем длина зоны обжига этих печей была недостаточна; отсутствовали приспособления для уменьшения присоса в печь паразитного воздуха и отвода из печи избытка горячего воздуха, а разделительные шиберы с водяным охлаждением оказались ненадежными в эксплуатации.

В связи с поставленной задачей перевода на однократный обжиг всего ассортимента изделий, выпускаемых Хайтинским заводом, при одновременном повышении сортности продукции приступлено, по проекту ГИКИ, к реконструкции этих печей. Проектом предусмотрено удлинение зоны обжига до двенадцати позиций, устройство горелок с регулированием газа и воздуха, применение современных приспособлений для уменьшения присоса паразитного воздуха и перепада температур в садке, а также отбора горячего воздуха из зоны охлаждения.

Наибольший интерес представляют туннельные печи № 1 и 2 Дулевского фарфорового завода, в которых при температуре 1350° производится обжиг глазурованных изделий хозяйственного фарфора.

В этих печах освоен обжиг изделий из массы, содержащей дружковскую глину, создающую затруднения при термообработке. Эти печи, построенные по проектам ГИКИ, имеют длину 106, полезную ширину 1,85, высоту 1,9 м и принадлежат к числу крупнейших в мире туннельных печей по производству хозяйственного фарфора.

Их конструкция характеризуется удлиненной топочной зоной, наличием щелевых и межсадочных топок, применением аэродинамических завес, уширенным печным каналом в зоне обжига.

В зоне подогрева находится 7 позиций вагонеток. Топки расположены на участке с 8 по 25. позицию. Зона охлаждения занимает участок с 26 по 45 позицию.

Печь оснащена толкателем периодического действия.

Для лучшего омывания садки газами печь оборудована топками двух типов. Одни из них — щелевые — расположены на уровне пода вагонеток и подают газы под садку. Топки другого типа — межсадочные — находятся на стыке вагонеток и подают газы в промежутки между садкой смежных вагонеток.

Топки, размещенные на участке низких температур, оборудованы горелками двухпроводной системы (рис. 113), снабжаемыми воздухом от вентилятора среднего давления.


Рис. 113. Низкотемпературная горелка

На рис. 98 показана высокотемпературная горелка, питаемая нагретым воздухом, поступающим из зоны охлаждения по каналам, устроенным в стенах печи.

Газы, подаваемые горелками на участок максимальных температур, сгорают за счет высокоподогретого воздуха, поступающего по печному каналу в зону обжига непосредственно из зоны охлаждения.

В подвагонеточном пространстве организована мощная приточно-вытяжная вентиляция.

Представление об устройстве в своде печи аэродинамических завес дает рис. 114. Их действие особенно эффективно при расположении щелей для подачи воздуха в печной канал над межсадочным зазором.


Рис. 114. Аэродинамическая завеса

Созданию требуемого режима обжига способствует применение в топочной зоне дроссельных щитов под вагонетками. Регулируя высоту свободного промежутка над этими щитами, оказывают тем самым воздействие на состав печной атмосферы в зоне обжига.

Воздух вводится в зону охлаждения в основном посредством вентилятора, нагнетающего воздух в конце печи вдоль свода. Для отвода избытка нагретого воздуха к сушилам установлен эксгаустер.

В последние годы производительность туннельных печей доведена с 26 до 36-37 вагонеток в сутки; при этом продолжительность пребывания вагонеток в печи сократилась с 40 до 30 часов.

Сопоставление температурных режимов работы печи при первоначальной и увеличенной скорости обжига представлено на рис. 115.


Рис. 115. Проектный и ускоренный режимы обжига фарфоровых изделий в туннельной печи: 1 — при производительности 27 вагонеток в сутки; 2 — при производительности 36 вагонеток в сутки

Максимальная температура обжига соответствует ПК-135 с отклонениями по сечению садки, не превышающими 1 /2 ПК. Газовая среда в печи имеет следующие средние характеристики (табл. 8).


Таблица 8

Давление на уровне пода в конце печи составляет 6 мм вод. ст., а в конце зоны обжига — около 4 мм вод. ст. Разрежение в начале зоны подогрева равно 2 мм вод. ст. Газ поступает в печь под давлением 250 мм. вод. ст. Его расход равен около 2500 ккал/ваг, что в переводе на условное топливо составляет 90 кг/м 3 объема садки.

Читайте так же:
Облицовочный кирпич нижегородской области

Работа зон обжига и охлаждения под положительным давлением характерна для всех печей, служащих для обжига как хозяйственного, так и технического фарфора. Положительное давление дает возможность сократить присос наружного воздуха в печной канал, способствует уменьшению перепада температуры в садке, соблюдению требуемых параметров обжига, интенсификации режима. Вместе с тем при таком высоком давлении в топочной зоне увеличивается утечка печных газов и повышается температура кладки, а это в свою очередь вызывает увеличение потерь тепла, загрязнение газами воздуха в цехе, повышение температуры вблизи печей и под вагонетками. Поэтому устранение этих недостатков является одной из актуальных задач при проектировании к эксплуатации печей.

В последнее время, впервые в практике эксплуатации, туннельные печи были переведены на отопление смесью генераторного газа с высококалорийным сжиженным газом. Это дало значительный эффект, обеспечив возможность дальнейшей интенсификации обжига.

В связи с интенсификацей работы печей возникла необходимость в дополнительном охлаждении обожженных изделий и подвагонеточного коридора, повышении эффективности термоизоляции кладки печей и футеровки вагонеток, усилении вентиляции печного отделения и реорганизации рабочих операций по обработке вагонеток.

Одновременно с туннельной печью № 1 Дулевского фарфорового завода была построена туннельная печь на Славянском арматурно-изоляторном заводе им. Артема. Печь имеет длину 130 м, полезную ширину — 3,85 м, высоту от пода вагонетки до замка свода — 2,25 м.

В печи завода им. Артема впервые в стране осуществлено методическое (так называемое «непрерывное») проталкивание поезда. В соответствии с этим в ней применены топки двух типов — щелевые и камерные.

В настоящее время на заводе работают две печи, отапливаемые мазутом. Воздух для горения поступает в корень факела горелок. Зоны обжига и охлаждения гидравлически разобщены.

В процессе эксплуатации проектная производительность печей превзойдена в два раза. Это было достигнуто путем удлинения топочной зоны за счет зоны подогрева, увеличения мощности топок и вентиляторных устройств, применения аэродинамических завес, перехода на бескапсельную загрузку внутренней части садки, перевода печей почти по всей их длине на работу под положительным давлением, организации тщательного обслуживания печей.

Успешное освоение туннельных печей Дулевского и Славянского заводов имело большое значение для дальнейшего строительства туннельных печей в различных отраслях силикатной промышленности СССР.

Туннельная печь обжига

В современное время производство кирпича является одним из самых актуальных и наиболее приоритетных направлений в строительной индустрии. Для обжига этого строительного материала используется механизированная туннельная печь. Обжиг кирпича необходим для того, чтобы придать изделию особенную прочность и повышенную устойчивость к различным механическим или химическим воздействиям.

Современная туннельная печь для обжига кирпича и ее устройство.

туннельная печь для обжига кирпича

Такая печь представляет собой прямой туннель, с проложенным внутри нее рельсовым путем, по которому двигается в соответствии с заданным режимом состав с вагонетками. Движение вагонеток осуществляется посредством толкателей, которые бывают винтовые или гидравлические. Вагонетки имеют металлический каркас, отличающийся особой жесткостью, на котором размещается огнеупорная футеровка.

В нашей туннельной печи применяется очень качественная футеровка, из огнеупорных бокситов с высоким содержанием гидроокиси алюминия.

На эту футеровку складываются кирпичи, предназначенные для обжига.
Данный туннель может быть разного размера в зависимости от производительности печи и объема обжигаемой продукции. Длина такой печи бывает от 5 до 150 метров. А высота печи от рельсов до свода возможна в пределах 2,7 метров.
Печь для обжига кирпича оборудована входной и выходной камерами, которые находятся, соответственно, в начале и в конце конструкции. При выкатывании или закатывании вагонеток обе камеры закрываются на затворы, обеспечивая, тем самым, полную герметичность печи. Во время подачи вагонетки в печь, заслонки автоматически поднимаются, а когда при помощи толкателей вагонетка выкатывается из туннеля, то срабатывает механизм опускания заслонок.
Помимо этого, в стенках туннельной печи имеются определенные отверстия, через которые, периодически, засыпается песок, попадающий в специальный песчаный затвор. Этот затвор расположен вдоль всей печи и не позволяет попадать продуктам горения из рабочей части в подвагонеточное пространство.

Конструкция печи условно разделена на три зоны:
— подготовительная зона прогрева;
— основная зона обжига;
— завершающая зона охлаждения.
В стенках туннеля, расположенных в зоне обжига, есть специальные горелочные устройства, в которых сжигается топливо. Для бесперебойного функционирования туннельных печей используется, чаще всего, природный газ. Но также в качестве топлива в некоторых печах применяется уголь. За один период в туннельной печи можно произвести обжиг более 70 тысяч кирпичей. Температура обжига кирпичей, как правило, варьируется в диапазоне 920-980 градусов. Длительность обжига строительного изделия может быть 24-48 часов и зависит от вида кирпича.

Процесс обжига

Кирпичи, предназначенные для обжига, укладываются на под вагонетки. Для того чтобы избежать нежелательной деформации обжигаемых изделий, их укладывают на вагонетки высотой не более одного метра.
Во время процесса обжига вагонетки через определенные промежутки времени, непрерывно, друг за другом, перемещаются в туннельной печи. В течение этого времени происходит равномерный прогрев кирпичей за счет нагретого воздуха, потом выполняется непосредственный обжиг изделий, а в завершающей стадии осуществляется постепенное охлаждение обжигаемой продукции, находящейся в вагонетках.

Читайте так же:
Чем предохранить кирпич от разрушения

Весь процесс контролируется с помощью программного комплекса, благодаря которому можно отследить:
— как соблюдается режим обжига;
— какая температура поддерживается в вагонеточном канале;
— какой уровень давления воздуха, подаваемого в печь;
— какое качество садки и т.д.

Садка кирпича на вагонетки, как правило, производится вручную. Вагонетки передвигаются на расстоянии, равном длине отдельной вагонетки. На последнем этапе готовый кирпич подается на садку при помощи механизированной тележки, после чего проходит контроль качества.
Воздух в печи поступает по рециркуляционным каналам, так называемым воздуховодам, которые расположены вдоль туннельной печи, а также нагревается и охлаждается с помощью вентиляторов и дымососов. Такие воздуховоды в полной мере обеспечивают подачу прогретого воздуха в зону прогрева и зону обжига туннельной печи. А при помощи вентиляторов холодный воздух попадает в зону охлаждения. Излишки воздуха и продукты горения отсасываются посредством дымососов в сушильные камеры.

Иногда печь обжига кирпича специально блокируются с туннельным сушилом, что позволяет сделать процесс обжига и сушки строительного материала еще быстрее и эффективнее. В этом случае вагонетки попадают из сушила сразу в туннель печи.

У вас есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас!

Применение современных систем управления процессом подачи тепла при обжиге кирпича в туннельных печах

Наращивание темпов строительства и конкуренция между производителями строительных материалов в России вызывают необходимость увеличения количества и улучшения качества строительного керамического кирпича. Эта задача может быть решена путем усовершенствования систем управления технологическими процессами, в частности обжига, который находится в конце производственного цикла. Именно во время этой операции формируются свойства продукции, которые определяют понятие «качество». Процесс обжига проводят преимущественно в туннельных печах, оснащенных, в большинстве, газогорелочными устройствами, не отвечающими современным требованиям по интенсификации теплообмена в печном канале. Это приводит к значительному снижению качества обжига или к потере производительности и, как следствие, к повышению удельного расхода топлива на обжиг.

Наиболее типичными недостатками отечественных туннельных печей являются:

  • большой перепад температур по вертикали обжигательного канала в зоне подготовки (300°C и более), что обусловлено неудовлетворительной системой рециркуляции;
  • неудовлетворительная конструкция горелочных устройств, их плохая регулируемость и отсутствие возможности определения их тепловой мощности;
  • низкий уровень автоматизации систем безопасности и печи в целом.

Все эти недостатки приводят к снижению качества продукции и производительности (особенно перепад температур по вертикали обжигательного канала) печи. Поэтому замена старых газогорелочных устройств на современные с реконструкцией системы управления нагрева, учитывающей все стадии физико-химических превращений в процессах нагрева керамики, является актуальной задачей.

В настоящее время наиболее эффективными средствами по устранению вышеупомянутых проблем является оснащение туннельных печей скоростными горелками в зоне подготовки и сводовыми горелками в зоне обжига, а также внедрение современных систем управления и контроля, позволяющих использовать импульсный режим работы горелок.

  • Рис. 1 Туннельная печь
  • Рис. Туннельная печь

Одна из главных функций любой системы управления процессом нагрева – это регулирование подвода тепла в соответствии с технологическими потребностями. При использовании импульсного режима управления горелки работают в режиме большого пламени в течение контролируемого промежутка времени и затем циклически переключаются в режим малого пламени или полностью выключаются. Промежуток времени, когда горелка работает в режиме большого пламени, затем в режиме малого или отключена, управляется процессорным контроллером. Каждая горелка регулируется независимо от других горелок, что увеличивает гибкость и точность управления.

В традиционных системах управления сжиганием, горелки работают в диапазоне между большим и малым пламенем. Как правило в таких системах некоторое количество горелок, жестко привязанных друг к другу, разжигаются и контролируются совместно.

Хотя импульсный режим работы является относительно новым в России, он широко используется в Европе уже более двадцати лет. Фирма Kromschroeder была пионером в области импульсного сжигания и продвигала идею горелок для индивидуального импульсного режима работы в промышленности. Концепция и необходимые технические средства тщательно разработаны, проверены и испытаны в различных отраслях промышленности. Идея разработана в одном из университетов, а фирма Kromschroeder занималась проектированием средств управления и специальных клапанов, которые являются основой успешного импульсного режима работы.

На рис. 2 приведена схема пропорциональной системы управления. В данной схеме имеется одна регулирующая воздушная заслонка с приводом и по одному регулятору соотношения воздух/газ на каждой горелке. В момент, когда процесс требует большего количества тепла, температурный контроллер дает сигнал на открытие воздушной заслонки. Увеличивающееся в результате этого давление воздуха через импульсную линию, расположенную за воздушной заслонкой, воздействует на мембрану регулятора соотношения воздух/газ. Давление воздуха поднимает диафрагму, открывая седло клапана, чтобы увеличить расход газа на горелки. Поскольку давление газа растет, оно действует на диафрагму регулятора, создавая равновесие давления между воздухом и газом. Давление газа на выходе приблизительно равно импульсному давлению воздуха. В такой системе контроллер управляет одновременно всеми горелками, объединенными одной воздушной заслонкой, то есть расход газа и время работы всех горелок одинаковы, независимо от их расположения в печи.

  • Рис. 2 Пример системы плавного регулирования
  • Рис. 3 Пример системы импульсного регулирования
  • Рис. 4 Сводовая горелка
Читайте так же:
Что может быть за въезд под кирпич

Главным отличием системы импульсного регулирования (рис. 3) от представленной выше системы является наличие электромагнитного клапана (заслонки) на линии подачи воздуха каждой отдельной горелки. Таким образом появляется возможность независимого управления временем включения и мощностью любой горелки в системе.

Сводовые горелки

Основным видом брака при обжиге кирпича является недожог нижних рядов садки, что обусловлено конструктивными особенностями эксплуатируемых туннельных печей. Группы высокоскоростных сводовых горелок обеспечивают постепенный нагрев изделий и стабильную температуру обжига по ширине и высоте туннеля печи, что крайне важно для получения стабильного размера готовых изделий (рис. 4).

Применение специальных горелок с отверстиями для продувки воздухом фирмы Kromschroeder служит равномерному распределению температуры в окислительной или восстановительной печной атмосфере (рис. 5).

Скоростные сводовые горелки играют немаловажную роль в процессе создания однородного температурного поля за счет кинетической энергии струи продуктов сгорания обеспечивая выравнивание температуры по высоте садки.

Концепции импульсного управления работой горелок керамических обжиговых печей

В туннельных обжиговых печах одновременно протекает ряд сложных процессов: горение топлива, движение продуктов горения в рабочем пространстве печи, теплообменные и массообменные процессы, связанные с экзотермическими и эндотермическими эффектами в обжигаемых изделиях. Формирование черепка изделий при обжиге достигается оптимальным выбором температуры и времени нагрева полуфабриката, а также химическим составом печной атмосферы (газовым режимом) и временем обжига.

Наиболее оптимальна конструкция печи для обжига, соединяющая в себе равномерное распределение теплоносителя по высоте туннеля и интенсивное его движение в поперечном сечении сушилки. Зона обжига туннельной печи, как правило, делится на несколько зон с различными характеристиками по температуре и скорости нагрева.

Импульсный режим работы позволяет установить необходимое температурное поле по длине печи, независимо от количества зон, так как горелочные устройства автономны.

Преимущества импульсной системы управления

Более последовательный и точный контроль соотношения воздух/газ и подводимой мощности к системе, так как горелка настраивается всего на несколько стационарных режимов горения.

Пример установки сводовых горелок фирмы «Кромшрёдер» на Норском керамическом заводе (Ярославль) Увеличение производительности возможно за счет установки на печь горелок большей мощности, без ухудшения качества регулирования. Более интенсивная циркуляция дымовых газов, по сравнению с системой плавного регулирования, обеспечивает равномерное распределение температуры, что при увеличении мощности позволяет существенно сократить цикл обжига без снижения качества.

За счет полностью автоматизированной системы регулирования температуры в печи может быть достигнута большая гибкость управления технологическим процессом. В печах туннельного типа наличие большого числа управляемых зон горения позволяет создавать требуемое по условиям технологического процесса температурное поле по всей длине печи. Импульсный режим работы не ограничивает количество зон. Так как каждая горелка может регулироваться отдельно, появляется возможность тонкой регулировки мощности в печи.

Импульсный режим работы горелок позволяет добиться серьезного снижения брака за счет оптимизации процесса горения и точного регулирования температурного поля в продольном и поперечном сечениях печи. Интенсивная циркуляция продуктов сгорания и автоматизированная система поддержания температуры способствуют равномерному прогреву материала по всей высоте садки. При использовании импульсного режима можно снизить до минимума разницу скоростей сушки сырца по вертикали печи, который является одной из основных причин брака продукции при обжиге.

Существенная экономия топлива обуславливается сохранением точных соотношений газ/воздух в течение всего процесса сжигания, а также хорошим смесеобразованием присущим всем горелкам «Кромшрёдер». Соотношение воздух/газ может быть установлено очень близко к отношению 10:1 для всех режимов работы горелки. В зонах предварительного подогрева в туннельных печах или печах непрерывного действия может использоваться избыточный воздух. Благодаря этому экономия топлива составляет 20–25%.

Повышение безопасности и уменьшение времени вынужденного простоя обеспечивается за счет наличия у горелок фирмы «Кромшрёдер» индивидуального контроля пламени в каждой горелке. Пропадание одного контрольного сигнала по какой либо причине не влияет на работу других горелок в системе. При необходимости увеличения количества подаваемой теплоты система импульсного управления просто игнорирует любую горелку в цикле без контрольного сигнала пламени, и другие горелки компенсируют недостачу до тех пор, пока не будет устранена причина дефектного сигнала. Автоматизированное управление также обеспечивает автоматизированный, надежный и простой розжиг горелок.

Другой результат более точного контроля, предлагаемого импульсными системами, это уменьшение загрязнения воздуха. Могут быть значительно снижены уровни выбросов NOx.

Стоимость капитальных вложений может быть уменьшена в многозонных печах с импульсной системой, так как требуется только одна магистраль воздуха и газа. Это так же очень важный фактор. Если в системах с пропорциональным регулированием каждая зона имеет как минимум собственный воздухопровод, что обычно налагает ограничение на количество зон печи, то при импульсном управлении удвоение количества регулируемых тепловых зон не вызывает проблем. Устраняются такие факты как неравномерность загрузки, улучшается равномерность нагрева.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector