بالنسبة لمصنعي الطوب حول العالم، يُعدّ التشغيل المستقر لأفران الأنفاق الضمانة الأساسية لجودة الطوب المحروق المتسقة. تهيمن ثلاث وحدات تحكم مترابطة على عملية حرق الطوب في الفرن: تنظيم درجة الحرارة، والتحكم في جو الفرن، والتحكم في ضغط الفرن. تتفاعل هذه المعايير الثلاثة مع بعضها البعض، ويجب تنسيقها بدلاً من ضبطها بشكل منفصل.

يتضمن التصميم القياسي لفرن النفق ثلاثة أقسام وظيفية: منطقة التسخين المسبق، ومنطقة الحرق، ومنطقة التبريد. قبل بدء الإنتاج، يتعين على الفرق الفنية وضع منحنى حرق مخصص بناءً على خصائص المواد الخام، وأبعاد وشكل الطوب الأخضر، ونسبة الرطوبة المتبقية فيه. ويجب أن تلتزم جميع عمليات التسخين والنقع والتبريد بهذا الجدول الحراري المحدد مسبقًا.

تنظيم درجة حرارة منطقة التسخين المسبق

يمتد قسم التسخين المسبق من مدخل الفرن إلى غرفة الاحتراق الأولى، ويغطي ما يقارب اثني عشر موضعًا لعربة الفرن. والهدف هو تسخين لطيف ومتجانس يتبع منحنى التسخين. وتوفر أجهزة قياس الحرارة المثبتة على سقف الفرن مراقبة مستمرة لدرجة الحرارة.

ارتفاع درجة حرارة رأس الفرن يُؤدي بسهولة إلى تشقق الطوب الرطب غير المُعالج حراريًا. إذا تم ضبط نسبة رطوبة الطوب غير المُعالج حراريًا بحيث لا تتجاوز 0.5%، يُمكن رفع درجة حرارة رأس الفرن. تُعدّ مرحلة 500 درجة مئوية حاسمة لتحول طور الكوارتز المصحوب بتغير في الحجم، لذا يجب تقليل تقلبات درجة الحرارة في هذه المرحلة إلى أدنى حد. يحتاج المشغلون إلى مراقبة كلٍ من درجة حرارة السقف ودرجة حرارة قاع الفرن لتقليل الانحراف الرأسي في درجة الحرارة.

يتم التحكم في تدفق غازات الاحتراق بواسطة محولات تردد مروحة العادم ومخمدات الهواء. يؤدي فتح المخمد الكبير إلى زيادة الضغط السلبي، وسحب الهواء البارد المحيط، وتكوين طبقات غازية. أما فتح المخمد الصغير فيقلل من قدرة الاستخلاص ويبطئ التسخين. تستخدم أنظمة الأفران المتميزة نظام تحكم متغير التردد لتحقيق استقرار معدلات التسخين.

يتطلب ضبط المخمدات توازناً دقيقاً. فتح مخمدات طرف منطقة التسخين المسبق بشكل مفرط يؤدي إلى تفريغ الحرارة قبل الأوان ويقلل من الكفاءة الحرارية. أما إغلاق المخمدات بالكامل فيحبس غازات الاحتراق الساخنة عند مدخل الفرن، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط. كما أن استخدام مخمدات كبيرة الحجم في رأس الفرن يسحب الهواء البارد عبر بوابة الفرن.

يُعدّ تصميم منع التسرب والتكديس من أساليب التحكم المساعدة. يجب أن تكون وصلات عربات الفرن محكمة الإغلاق؛ كما يجب أن تكون ألواح منع التسرب الرملية متصلة بإحكام وأن تُدفن في الرمل بعمق 4-6 سم. تُصمّم مخططات تكديس الطوب الأخضر بشكل منفصل لطوب الاحتراق الداخلي وطوب الاحتراق الخارجي. يجب الحفاظ على مسافة مناسبة بين أكوام الطوب وجدران الفرن، وتوفير قنوات داخلية سلسة لتدفق الهواء، وضبط مقاومة تدفق الهواء، وموازنة توزيع الغازات الساخنة داخل أكوام الطوب للتخلص من النقاط الساخنة على السطح والحواف.

تنظيم درجة حرارة منطقة الحرق

يرتكز التحكم في منطقة الاحتراق على مؤشرين أساسيين: درجة حرارة اللهب ودرجة حرارة الاحتراق القصوى. يجب أن تكون درجة حرارة اللهب أعلى بمقدار 50 إلى 100 درجة مئوية من درجة حرارة النضج المستهدفة للطوب المحروق. يقوم المشغلون بضبط معدل تغذية الوقود ونسبة الهواء إلى الوقود للتحكم في درجة حرارة اللهب. يوفر الاحتراق الكامل مع إمداد هواء مناسب درجة حرارة لهب عالية. بالنسبة لطوب الاحتراق الداخلي، يتم حساب الطلب على الأكسجين وفقًا للقيمة الحرارية داخل الطوب غير المحروق.

يُعدّ تحديد موضع درجة الحرارة القصوى نقطةً أساسيةً في ضبط الجودة. تضع الممارسة الصناعية القياسية منطقة درجة الحرارة القصوى في آخر موضعين لعربة الفرن في قسم الحرق. يؤدي تحريك درجة الحرارة القصوى للأمام إلى حرق زائد وتشوه الطوب؛ بينما يؤدي تحريكها للخلف إلى تقصير مدة النقع وإنتاج طوب غير محترق بشكل كافٍ.

تنظيم درجة حرارة منطقة التبريد

بعد انتهاء عملية حرق الطوب، يدخل منطقة التبريد. يُضخ هواء بارد من مؤخرة الفرن لتبريده. تتراوح درجة حرارة التبريد البطيء بين 400 و700 درجة مئوية، حيث يُسحب الهواء الساخن بواسطة مراوح مخصصة. يُبرد الطوب باستمرار إلى حوالي 80 درجة مئوية قبل إخراجه. يُعد التبريد السريع آمنًا عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية. يُحدد تصميم وحجم قنوات التبريد السريع بناءً على خصائص الطوب وكثافة تكديسه ودورة دفع الفرن.

تعديل أجواء منطقة إطلاق النار

يُستخدم نوعان من الأجواء على نطاق واسع في حرق الطوب: الأجواء المؤكسدة والأجواء المختزلة. يُعدّ الحفاظ على الأجواء المؤكسدة أسهل. يجب الحفاظ على معامل فائض الهواء أعلى من 1، مع تجنب هدر الهواء الزائد. يضمن الهواء الكافي أكسدة كاملة لثاني أكسيد الكربون المتبقي ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 900 و1050 درجة مئوية.

ترتبط درجة الحرارة والجو ارتباطًا وثيقًا. في الظروف المؤكسدة، يؤدي تقليل كمية الهواء الزائدة إلى رفع درجة حرارة اللهب. تصل درجة الحرارة إلى أقصى حد لها عندما يقترب معامل زيادة الهواء من 1. يؤدي نقص الهواء إلى احتراق غير كامل، مما يحول النظام إلى جو مختزل. في ظل جو مختزل مع إمداد محدود بالهواء، يكون الاحتراق غير كامل وتنخفض درجة الحرارة. إذا بقيت جرعة الوقود ثابتة وزاد إمداد الهواء، تتحسن كفاءة الاحتراق وترتفع درجة الحرارة. تظهر أعلى درجة حرارة عندما يتطابق إمداد الهواء مع الطلب النظري للاحتراق. يؤدي إمداد الهواء الزائد عن هذا الحد إلى خفض درجة الحرارة وإعادة الجو إلى حالة مؤكسدة. لذلك، يمكن اعتبار اتجاه درجة الحرارة مرجعًا لتقييم حالة الجو.

التحكم في ضغط الفرن في جميع المناطق

يدعم نظام الضغط التشغيل المستقر لجداول درجة الحرارة والجو. وتُعد نقطة التحكم الأكثر أهمية هي استقرار الضغط عند طرفي منطقة الاحتراق.

• - يؤدي الضغط السلبي المفرط إلى سحب الهواء البارد إلى الفرن، مما يقلل درجة الحرارة الإجمالية، ويزيد من تفاقم فرق درجة الحرارة الرأسي، ويكسر جو إطلاق النار المستهدف.
• - يؤدي الضغط الإيجابي المفرط إلى تسرب الغاز الساخن إلى الخارج، وإهدار الحرارة، وتدهور بيئة العمل، وقد يتسبب في احتراق عربات الفرن الموجودة أسفل الفرن، مما يشكل مخاطر جسيمة على السلامة.

يُعدّ انعدام الضغط الحالة المثالية، إلا أنه لا يمكن تحقيقه في جميع أنحاء فرن النفق. تُحافظ منطقة الاحتراق على ضغط قريب من الصفر أو ضغط موجب طفيف. تعمل منطقة التسخين المسبق تحت ضغط سالب لتصريف غازات الاحتراق، بينما تعمل منطقة التبريد تحت ضغط موجب ناتج عن نفخ الهواء البارد. عادةً ما يُرتب مستوى انعدام الضغط بالقرب من حدود منطقة التسخين المسبق ومنطقة الاحتراق. يُحافظ هذا التصميم على ضغط موجب طفيف في منطقة الاحتراق ويُقلل من تسرب الهواء البارد من جانب التسخين المسبق.

FAQ

س1: لماذا نحتاج إلى منحنى الحرق لإنتاج الطوب المحروق في أفران الأنفاق؟

أ1: يحدد منحنى الحرق قواعد التسخين والنقع والتبريد. فهو يمنع التشقق والحرق غير الكافي والحرق الزائد، ويثبت الأداء الفيزيائي للطوب ولونه.

س2: ما وظيفة هيكل مانع التسرب الرملي في أفران الأنفاق؟

A2: تعمل موانع التسرب الرملية على سد الفجوة بين عربات الفرن وجسم الفرن، ومنع تسرب الهواء البارد وتدفق الغاز الساخن، وتثبيت ضغط الفرن وتوزيع درجة الحرارة.

س3: ما هو معامل زيادة الهواء المناسب لعملية حرق الطوب المؤكسد؟

ج3: يجب أن يكون معامل زيادة الهواء أعلى من 1، ولكن ليس كبيرًا بشكل مفرط لتجنب هدر الوقود وانخفاض درجة الحرارة.

س4: كيف يتم تحديد موضع درجة الحرارة القصوى في منطقة الحرق؟

A4: عادة ما يتم ضبطها في آخر موضعين للعربة في منطقة إطلاق النار لضمان وقت كافٍ للنقع دون الإفراط في إطلاق النار.

س5: ما هي المخاطر التي قد يسببها الضغط السلبي العالي على تشغيل أفران الأنفاق؟

A5: سيؤدي ذلك إلى سحب الهواء البارد، وزيادة الفرق في درجة الحرارة بين الأعلى والأسفل، وتقليل درجة حرارة الفرن، وجعل من الصعب الحفاظ على جو الحرق المطلوب.

المواد الخام وضوابط الحرق لإنتاج طوب محروق متين

تبدأ جودة الطوب المحروق قبل دخوله إلى المجفف أو الفرن. إذ يؤثر تركيب المواد الخام، وحجم الجسيمات، واللدونة، والرطوبة، والتقادم على عملية البثق، والانكماش، وسلوك الحرق، والمتانة على المدى الطويل.

عند تغيير المواد الخام، قد تظهر مشاكل جديدة في خط الإنتاج حتى لو بقيت إعدادات المعدات دون تغيير. لذا، ينبغي أن يربط نظام مراقبة الجودة بين اختبار المواد الخام وظروف التشكيل والتجفيف والحرق.
تحضير المواد الخام وتعتيقها بشكل متسق
قد يؤدي عدم كفاية عملية التعتيق أو عدم تجانس الخلط إلى عدم انتظام اللدونة والانكماش. وقد يُسهم ذلك في تباين الأبعاد، وظهور الشقوق، وعدم انتظام عملية الحرق.

يمكن أن يشمل إجراء مراقبة المواد الخام اختبار اللدونة والانكماش عند تغيير مصدر المواد، وتحسين الخلط قبل التشكيل، وضبط التكسير والغربلة بما يتناسب مع المنتج وجهاز البثق، والسماح بوقت تقادم مناسب.

يُقترح توفير احتياطي تخزين لمدة سبعة أيام في مواد المعالجة الموردة كمرجع لسعة التخزين. ويعتمد الاحتياج الفعلي على المواد الخام والمناخ وتصميم المصنع ومعدل الإنتاج.

تقليل تشققات الانكماش وعيوب التشكيل

قد تتشكل الشقوق عندما يكون توزيع أحجام الجزيئات غير متجانس، أو عندما تكون الرطوبة غير مناسبة، أو عندما ينكمش الجسم بشكل غير متساوٍ. يمكن أن تُحدث الجزيئات الكبيرة اختلافات في الانكماش بين الأجزاء الخشنة والناعمة. كما أن انخفاض رطوبة التشكيل قد يزيد من مقاومة البثق ويساهم في تشقق الزوايا.

تشمل الضوابط الممكنة تحسين توزيع حجم الجسيمات من خلال التكسير والغربلة، والتحقق من إعدادات أسطوانة التكسير الدقيق، وضبط رطوبة التشكيل للحفاظ على استقرار البثق وقوة المادة الأولية، ومراجعة درجة حرارة المجفف والرطوبة وتدفق الهواء ووقت الإقامة.

تشير الملاحظات المرفقة إلى أن فجوة الأسطوانة 3 مم هي القيمة المرجعية للتكسير الدقيق عالي السرعة. تأكد من صحة الإعداد من خلال تصميم المعدات وتجارب المواد.

بالنسبة لتشغيل المجفف، تشير بيانات المادة الخام إلى درجات حرارة مرجعية تقريبية تبلغ 40 درجة مئوية للطوب الأخضر الداخل إلى المجفف و110 درجة مئوية لهواء المجفف الداخل. هذه ليست نقاط ضبط عامة؛ إذ يعتمد الملف الحراري الصحيح على تصميم الطوب وخصائص المادة وتكوين المجفف.

معالجة مشكلة نقص إطلاق النار وعدم انتظام إطلاق النار

قد تظهر الطوب غير المحروق جيدًا بلون باهت، وقوة منخفضة، وقابلية أكبر للكسر. إذا تجمعت العيوب بالقرب من قاعدة عربة الفرن أو حوافها، فافحص عملية منع التسرب وتوزيع الحرارة قبل إجراء تغييرات كبيرة على درجة الحرارة القصوى.

تحقق من موانع التسرب بين عربات الفرن وموانع تسرب الرمل الجانبية، وتوازن الضغط واحتمالية تسرب الهواء البارد، واختلافات درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من الحمولة، وفجوات التكديس، ومساهمة الوقود الداخلي للمواد الخام، ووقت الحرق والنقع.

ينبغي أن يتناسب جدول تشغيل الفرن مع المواد الخام والمنتج النهائي. فزيادة الإنتاج دون التحقق من وقت الحرق وتوزيع الحرارة قد يؤدي إلى انخفاض جودة المنتج النهائي.

قلل من فرقعة الليمون
يحدث تشقق الجير عندما يمتص الجير الحر داخل الطوب الرطوبة ويتفاعل مع الماء. ينتج عن هذا التفاعل هيدروكسيد الكالسيوم، مما يؤدي إلى تمدد الطوب. إذا تجاوز الإجهاد الناتج قوة تحمل الطوبة المحروقة، فقد يتشقق سطحها أو قد تتصدع.

يزداد هذا الخطر عندما تحتوي المواد الخام على كربونات الكالسيوم في جزيئات خشنة لا تتفاعل بشكل كافٍ أثناء عملية الحرق.

يلخص دليل العملية المرفق تدابير التحكم على النحو التالي: الإزالة، والتكرير، والحرق، والترطيب:
- الإزالة: فحص المواد الخام وإزالة الجزيئات الغنية بالجير المرئية حيثما أمكن ذلك عمليًا.
- التكرير: تحسين عملية التكسير لتقليل فرصة بقاء جزيئات الكالسيوم الخشنة.
- النار: راجع عملية إطلاق النار لدعم رد الفعل المناسب في جميع أنحاء الجسم.
- الترطيب: عند الاقتضاء والتحكم الآمن، استخدم خطوة ترطيب الجير أو إطفائه قبل التشكيل، بناءً على تجارب المصنع وتصميم العملية.
اختر هذه الإجراءات بعد تحليل المواد الخام. قد لا يؤدي تغيير درجة حرارة الحرق وحده إلى إزالة جزيئات الجير الخشنة العالقة في الجسم.

التحكم في التزهير ومقاومة العوامل الجوية

تظهر التزهيرات على شكل ترسبات بيضاء عندما تنتقل الأملاح الذائبة مع الرطوبة إلى سطح الطوب وتبقى بعد التبخر. وقد يساهم الوقود المحتوي على الكبريت والمركبات الذائبة في المواد الخام في تفاقم هذه المشكلة. وفي بعض الحالات، قد تتسبب ترسبات الأملاح أيضًا في تلف سطح الطوب.

تشمل الضوابط المحتملة اختبار المواد الخام والوقود، واختيار وقود منخفض الكبريت حيث يكون الكبريت في الوقود مصدراً مهماً، وتحسين نعومة المواد الخام لدعم التفاعلات أثناء الحرق، ومراجعة وقت الحرق والنقع، ومنع المنتجات غير المحروقة بشكل كافٍ من دخول السوق.

توصي المادة الموردة باستخدام حجم جسيمات المواد الخام أقل من 1.5 مم كمرجع لتقليل خطر التزهير. وتعتمد درجة النعومة المناسبة على المادة والعملية ومواصفات المنتج.

كما تشير إلى نسبة أكسيد المغنيسيوم الأقل من 3% كمرجع للمقارنة. تحقق من هذه النسبة مقابل معيار المنتج المطبق، وأجرِ تحليلاً كيميائياً كاملاً قبل استخدامه.

ربط سجلات العمليات باختبار المنتج

عند حدوث مشاكل تتعلق بالمتانة، اجمع الأدلة من كل مرحلة:
- توزيع حجم الجسيمات للمواد الخام والتحليل الكيميائي.
- اللدونة، والرطوبة، وسلوك الانكماش.
- أبعاد وقوة الطوب الأخضر.
- درجة حرارة المجفف، والرطوبة، ومدة بقاء الماء فيه.
- درجة حرارة الفرن، والضغط، والجو المحيط، ووقت الحرق.
- اختبارات قوة الطوب المحروق ومظهره ومتانته ذات الصلة.
يساعد هذا في تحديد ما إذا كانت المشكلة ناتجة عن اختلاف المواد الخام أو التحضير أو التشكيل أو التجفيف أو الحرق، ويوجه الإجراءات التصحيحية نحو الجزء الصحيح من خط الإنتاج.
خاتمة
تعتمد متانة الطوب المحروق على التحكم المنسق في المواد الخام وظروف الإنتاج. فالتجانس، والتقادم، وحجم الجسيمات المناسب، ورطوبة التشكيل المستقرة، والتجفيف المتحكم فيه، والحرق الموحد، كلها عوامل تساهم في جودة المنتج الموثوقة.

بالنسبة للمصنعين الذين يخططون لإنشاء خط إنتاج جديد أو تحديث المعدات الحالية، ينبغي أن تُسهم اختبارات المواد الخام في اختيار وتكوين أنظمة التكسير والخلط والبثق والتجفيف والأفران. يجب التحقق من صحة إعدادات العمليات وفقًا لتجارب المصنع واختبارات المنتج ومعايير السوق المستهدفة.

تعتمد كفاءة الطاقة في مصنع الطوب الطيني على عوامل أخرى غير موقد الفرن. فرطوبة المواد الخام، وتجانس عملية التشكيل، وتدفق هواء المجفف، وحمولة الفرن، وجدولة الإنتاج، كلها تؤثر على كمية الطاقة المستخدمة لإنتاج كل طوبة قابلة للبيع.

بالنسبة لأصحاب المصانع الذين يخططون لخط إنتاج جديد أو ترقية مصنع قائم، فإن النهج الأكثر عملية هو مراجعة العملية بأكملها - من تحضير المواد الخام إلى الحرق - بدلاً من التركيز على آلة واحدة بمعزل عن غيرها.

1. ابدأ بتناسق المواد الخام
تختلف أنواع الطين والصخر الزيتي في نسبة الرطوبة وحجم الجسيمات واللدونة. وتؤثر هذه الاختلافات على الخلط وضغط البثق وقوة الطوب الأخضر وسلوك التجفيف.

قبل اختيار المعدات أو تحديد معايير الإنتاج، قيّم المواد الخام في ظل ظروف تشغيل واقعية. انتبه إلى ما يلي:
- نسبة الرطوبة والتغيرات الموسمية
- حجم الجسيمات بعد التكسير والغربلة
- اللدونة وسلوك التشكيل
- انكماش التجفيف والحساسية للتجفيف السريع
- نسبة مصادر الطين أو الصخر الزيتي المختلفة
يساعد التحضير المنتظم على إنتاج عمود أكثر تجانسًا في جهاز البثق. كما أنه يقلل من العيوب التي تؤدي إلى رفض الطوب أو إعادة المعالجة.
2. قم بمطابقة قدرة التشكيل مع قدرة المجفف والفرن
يعمل خط الإنتاج كنظام متكامل. إذا أنتج جهاز البثق كمية من الطوب الأخضر تفوق قدرة المجفف على معالجتها، تتراكم المواد قيد التصنيع. وإذا كان الفرن هو عنق الزجاجة، فقد يضطر المجفف إلى إبطاء سرعته أو قد يصبح الإنتاج غير منتظم.

عند تخطيط سعة خط الإنتاج، قارن الإنتاج الساعي لما يلي:
1. تحضير المواد الخام
2. الخلط والبثق
3. القطع والتثبيت
4. التجفيف
5. حرق الفرن
6. التفريغ والفرز والتعبئة
ينبغي تقييم الطاقة الإنتاجية باستخدام الحجم الفعلي للطوب، ونمط التكديس، وساعات التشغيل، ومزيج المنتجات المتوقع. ولا يصف التصنيف الاسمي للآلة وحده إنتاج المصنع بأكمله.
3. التحكم في التجفيف قبل زيادة الحرارة
تحتوي الطوب الطازج على ماء يجب إزالته قبل حرقه. قد يؤدي التجفيف السريع جدًا إلى اختلاف في نسبة الرطوبة بين السطح واللب، مما يزيد من خطر التشققات أو الالتواء أو الانكماش غير المتساوي.

عادةً ما يتحكم برنامج التجفيف المتحكم فيه في ثلاثة متغيرات معًا:
- درجة الحرارة: مدى سرعة دخول الحرارة
- الرطوبة: مدى سرعة تبخر الرطوبة من الطوب
- حركة الهواء: مدى توزيع الحرارة والرطوبة بشكل متساوٍ
يعتمد الشكل الأمثل على طريقة التشكيل والمواد الخام وشكل الطوب. ينبغي على المشغلين التأكد من اتساق النتائج في جميع أنحاء المجفف، وليس فقط عند نقطة أخذ عينة واحدة. في حال ظهور تشققات، يجب فحص توزيع تدفق الهواء وكثافة التحميل وكفاءة نظام العادم والرطوبة الأولية للطوب قبل رفع درجة الحرارة.

4. استعادة وإعادة استخدام الحرارة المتاحة
قد تحتوي مناطق التبريد في الفرن وتدفقات العادم على حرارة يمكن استخدامها في التجفيف أو التسخين المسبق. وتعتمد إمكانية ذلك عمليًا على تصميم الفرن، ومستوى درجة الحرارة، وتدفق الهواء، وجدول الإنتاج، والمسافة بين الفرن والمجفف.

ينبغي أن تحدد مراجعة استعادة الحرارة ما يلي:
- حيثما تتوفر حرارة قابلة للاستخدام
- مدى توافق إمدادات الحرارة مع احتياجات المجفف
- كيف تؤثر القنوات والمراوح على الضغط وتدفق الهواء
- هل تؤثر الحرارة المستعادة على تشغيل الفرن؟
- كيف سيتم رصد درجة الحرارة والرطوبة
ينبغي دمج استعادة الحرارة مع عملية الإنتاج. فنقل الحرارة دون التحكم في درجة حرارتها وحجمها قد يؤدي إلى ظروف تجفيف غير مستقرة.
5. حافظ على استقرار تحميل الفرن والاحتراق
قد يتغير أداء الفرن بتغير نمط التحميل، أو المسافة بين العربات، أو جودة الوقود، أو كمية الهواء المُزوَّد. قد يؤدي التحميل غير المتساوي إلى اختلاف مقاومة التدفق، بينما قد يؤدي الهواء الزائد للاحتراق إلى فقدان الحرارة المفيدة من الفرن.

تشمل فحوصات التشغيل المفيدة ما يلي:
- تباعد وتكديس متناسق للطوب
- حركة مستقرة لعربة الفرن وإحكام إغلاقها
- حالة الموقد وإمدادات الوقود
- توزيع درجة الحرارة على عرض الفرن
- مؤشرات الأكسجين في العادم أو مؤشرات الاحتراق الأخرى، إن وجدت
- أنماط الطوب المرفوض حسب موضع الفرن
تُتيح المقارنة الموثوقة تتبع كلٍ من استهلاك الوقود وجودة المنتج. ولا يُعدّ انخفاض استهلاك الوقود تحسينًا إذا أدّى إلى زيادة الطوب غير المحروق جيدًا، أو تباين اللون، أو التكسّر.
6. تتبع الطاقة لكل طوبة قابلة للبيع
قد يكون إجمالي استهلاك الوقود مضللاً عند تغير حجم الإنتاج. ومن المؤشرات المفيدة للمصنع استهلاك الطاقة لكل وحدة من الإنتاج القابل للبيع، مدعوماً بسجلات ما يلي:
- نوع الوقود وكميته
- استخدام الكهرباء
- حجم الإنتاج
- مزيج المنتجات وأبعاد الطوب
- معدل الرفض
- ساعات تشغيل المجفف والفرن
وهذا يمنح المشغلين طريقة أوضح لمقارنة الورديات والمنتجات وتغييرات العمليات.

يُعدّ التحكم المستقر في درجة الحرارة والضغط أساس إنتاج الطوب المحروق عالي الجودة في أفران الأنفاق . ينسق نظام التحكم الآلي بين وحدات وظيفية متعددة للتحكم في تدفق الهواء، وإمداد الأكسجين، واستعادة الحرارة، وإحكام الضغط. يساعد فهم كيفية تفاعل مروحة العادم ، ومروحة سحب الهواء الساخن ، ونظام إحكام قاع عربة الفرن، ومخمدات الفتحات ، مصنعي الطوب على تثبيت منحنيات الحرق، وخفض استهلاك الفحم، وتقليل نسبة الطوب غير المحترق.

تُعدّ مروحة العادم المحرك الرئيسي لتدفق الهواء في نظام الفرن بأكمله. فهي تسحب غازات الاحتراق بالتتابع عبر منطقة التبريد، ومنطقة النقع، ومنطقة الحرق، ومنطقة التسخين المسبق بدرجة حرارة منخفضة، وذلك عبر مخمدات الفتحات . يتحرك تدفق الهواء في اتجاه معاكس لاتجاه حركة الطوب الأخضر . ويخدم هذا النظام غرضين أساسيين: توفير الأكسجين اللازم لاستمرار احتراق الفحم في منطقة الحرق، وتوجيه غازات الاحتراق الساخنة لتجفيف الطوب الأخضر في غرفة التجفيف.

في قسم التسخين المسبق ذي درجة الحرارة المنخفضة، تُسخّن غازات الاحتراق الطوب الأخضر حتى يشتعل الفحم المدمج فيه. يرفع الاحتراق درجة الحرارة إلى ذروة نقطة الاحتراق. يجب أن يتناسب حجم الهواء مع كمية الفحم المُغذّى للحفاظ على مستوى الأكسجين المناسب، مما يضمن احتراق 70-80% من الفحم الداخلي في منطقة الاحتراق. إذا كان تدفق الهواء غير كافٍ، فإن الاحتراق غير الكامل يُولّد حرارة محدودة، مما يؤدي إلى خط احتراق غير متساوٍ. أما تدفق الهواء الزائد فيحمل الحرارة الزائدة بعيدًا، مما يُخفّض درجة حرارة الفرن الإجمالية.

يعمل مروحة سحب الهواء الساخن بشكل مستقل، حيث تسحب الحرارة المحسوسة من منطقة التبريد فقط لتجفيف الطوب، دون توفير الأكسجين اللازم للاحتراق. أي زيادة في حجم سحب الهواء الساخن تسحب الحرارة بشكل أسرع، مما يخفض درجة الحرارة في مناطق التبريد والنقع والحرق والتسخين المسبق. يؤدي انخفاض السحب إلى الاحتفاظ بمزيد من الحرارة داخل الفرن. يتعارض اتجاه تدفق الهواء مع مروحة العادم، مما يعني أن سحب الهواء الساخن ينافس على سعة تدفق الهواء ويمكن أن يخفض درجة حرارة الفرن. سيؤدي ارتفاع معدل سحب الهواء الساخن بالقرب من منطقة الحرق إلى إيقاف انتشار النار والتسبب في احتراق زائد في مركز كومة الطوب. عندما يظل إمداد منفاخ التبريد ثابتًا، يمكن أن يؤدي السحب الزائد إلى نقص الأكسجين اللازم للاحتراق.

يعتمد نظام منع التسرب بالضغط على قناة قاع عربة الفرن ونظام منع التسرب بالرمل . تعمل حواجز الرياح وقنوات الرمل الخشنة على فصل قناة الهواء أسفل العربة عن داخل الفرن. بمجرد توازن الضغط بين قاع العربة وحجرة الفرن، يتوقف تسرب الهواء العرضي. يتسبب التسرب الصاعد في احتراق الطوب جزئيًا، بينما يتسبب التسرب الهابط في احتراق الهياكل المعدنية لعربة الفرن. يتراوح نطاق درجة الحرارة الآمنة لقاع عربة الفرن بين 70 و100 درجة مئوية.

يُفضل استخدام الرمل الخشن بحجم حبة الفاصوليا لصنع موانع التسرب الرملية . فالرمل الناعم يتطاير بسهولة، بينما يتم توزيع الرمل الخشن باستمرار بواسطة حواجز عربة الفرن لإحكام إغلاق الحوض ومنع تسرب الهواء.

يُحافظ على توازن الضغط بواسطة مراوح توازن مُقترنة بأجهزة إرسال الضغط. تستخدم أفران الأنفاق التقليدية التي تعمل تحت ضغط سلبي كامل مراوح توازن من نوع الشفط. تتميز أفران الأنفاق المُبردة من جهة التفريغ بضغط سلبي في مناطق التسخين المسبق وضغط إيجابي في مناطق التبريد، مما يتطلب مروحة شفط ومروحة نفخ لتحقيق توازن ثنائي الأقسام. تعمل محركات التردد المتغير على ضبط تدفق المروحة بناءً على بيانات الضغط المُستقبلة في الوقت الفعلي من نقطتي مراقبة، مما يُزامن ضغط قاع العربة مع ضغط الفرن. يمكن لبوابات التوازن الميكانيكية توليد ضغط سلبي، لكنها تفتقر إلى قدرة الضبط التلقائي ولا يُمكنها العمل في أقسام الضغط الإيجابي.

تتحكم مخمدات فتحة التسخين المسبق ذات درجة الحرارة المنخفضة في مواضع الفرن من رقم 1 إلى رقم 10 حتى 560 درجة مئوية. ويتحكم الفتح الجماعي لهذه المخمدات في تدفق الهواء الكلي للنظام، بينما تعمل مجموعات الفتح المختلفة على ضبط توزيع درجة الحرارة المحلية.

يبلغ أقصى ارتفاع لكل مخمد فتحة تهوية نصف قطره. ويتم حساب عدد المخمدات المطلوبة بتربيع النسبة بين قطر القناة الرئيسية وقطر المخمد الواحد. فعلى سبيل المثال، إذا كان قطر القناة الرئيسية 1.2 متر وقطر المخمد 0.4 متر، فإن النسبة تساوي 3، مما يستلزم 9 مخمدات مفتوحة بالكامل، أو 18 مخمدًا (9 أزواج) تعمل بنصف فتحة. ويقلل هذا التصميم من فقدان الضغط عبر المخمدات.

عند التحكم بالمراوح بواسطة محركات التردد المتغير، يجب على المشغلين فتح ممرات المخمد بالكامل لتجنب هدر ضغط المروحة في مقاومة الخنق. يؤثر شكل المخمد وفتحه بشكل مباشر على سرعة الاحتراق وقدرة الإنتاج. تتطلب الطوب القياسي والطوب المثقب والطوب المجوف جداول مخمد منفصلة. كما تختلف الإعدادات بالنسبة للطوب الأخضر الرطب والطوب الأخضر المجفف مسبقًا. إذا استمرت سرعة المروحة الدنيا في التسبب في حركة سريعة جدًا للنار، فيجب مراجعة نمط المخمد وفتحه لتحقيق استقرار ضغط وتدفق هواء التجفيف.

المبدأ الحراري لمخمدات الفتحات بسيط: مرور المزيد من غازات المداخن الساخنة عبر موضع المخمد يعني تبادلًا حراريًا أطول ودرجة حرارة محلية أعلى للطوب.