كيفية تجفيف وحرق الطوب الطيني في أفران الطوب الطيني؟

في أنظمة حرق الطوب في أفران الأنفاق، لا يُعد تدفق الهواء مجرد ناقل للأكسجين اللازم للاحتراق فحسب، بل هو أيضًا الوسيلة الأكثر أهمية لنقل الحرارة وإزالة الرطوبة طوال عملية الحرق بأكملها.

يدخل الهواء البارد من مخرج الفرن ويمر عبر منطقة التبريد ومنطقة العزل. وخلال هذه العملية، يمتص الهواء الحرارة المتبقية من الطوب المحروق، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته تدريجياً. ثم يدخل هذا الهواء المسخن مسبقاً إلى منطقة الحرق، حيث يزودها بالأكسجين اللازم لاحتراق الفحم، مما يضمن أقصى قدر من الحرارة واستقرار ظروف الحرق.

مع استمرار تدفق الهواء الساخن إلى منطقة التسخين المسبق، ينقل الحرارة إلى الطوب الأخضر البارد، مما يرفع درجة حرارته بالتساوي. وفي الوقت نفسه، يعزز تبخر الرطوبة الداخلية، التي تُحمل بعد ذلك على شكل بخار ماء عبر قنوات العادم في جدران الفرن.

في أفران الأنفاق التي تعمل مرة واحدة، يمر الهواء الساخن الرطب أيضًا عبر منطقة التجفيف، مما يساعد على تجفيف الطوب بشكل متجانس. وتُخرج فتحات التهوية (المعروفة أيضًا باسم "فتحات الهواء") الهواء المحمل بالرطوبة إلى الغلاف الجوي.

تستخدم أفران الأنفاق الحديثة المزودة بأنظمة استعادة الحرارة المهدرة جزءًا من تدفق الهواء هذا لتسخين وتجفيف الطوب الأخضر مسبقًا، مما يحسن الكفاءة الحرارية بشكل كبير ويقلل من استهلاك الطاقة.

يتميز تدفق الهواء في تشغيل أفران الأنفاق بعدة خصائص رئيسية:

• 1. يسلك الهواء مسارات المقاومة الأقل.
• 2. يميل الهواء إلى التحرك في قنوات مستقيمة.

تعتمد قدرة الهواء على حمل الرطوبة بشكل كبير على درجة حرارته. فعند درجة حرارة 100 درجة مئوية، يستطيع متر مكعب واحد من الهواء حمل حوالي 800.99 غرام من الماء، بينما عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، لا يحمل سوى 4.84 غرام. وهذا يعني أن الهواء الساخن أكثر فعالية بأكثر من 100 مرة في نقل الرطوبة من الهواء البارد.

لضمان استقرار تشغيل الفرن، يتم التحكم في درجة حرارة غاز العادم عادةً بحيث تكون أقل من 40 درجة مئوية، ويتم الحفاظ على الرطوبة النسبية أقل من 80% لمنع التكثيف وانهيار أكوام الطوب.

من الناحية العملية، يلزم 30-40 متر مكعب من الهواء لإزالة 1 كجم من الماء بأمان.

يجب أن يحافظ تدفق الهواء على اتصال وثيق بأسطح الطوب لتمكين التبادل الفعال للحرارة والكتلة. ومع ذلك، فإن جزءًا صغيرًا فقط من تدفق الهواء يلامس جزيئات الوقود مباشرة، بينما يعمل معظمه كوسيط لنقل الحرارة والرطوبة.

لذا، فإن كمية الهواء الفعلية المُزوَّدة في أفران الأنفاق تفوق بكثير متطلبات الاحتراق النظرية. وتُسمى هذه النسبة بمعامل الهواء الزائد، وتتراوح عادةً بين 5 و6 في أنظمة أفران الأنفاق.

يُعد التحكم السليم في تدفق الهواء أمراً بالغ الأهمية. فنقص الهواء يؤدي إلى احتراق غير كامل واستهلاك أكبر للفحم، بينما يؤدي الهواء الزائد إلى زيادة فقدان الحرارة وانخفاض الكفاءة.