كيفية تجفيف وحرق الطوب الطيني في أفران الطوب الطيني؟
المكونات والهيكل
يتكون فرن الطوب الطيني النموذجي من عدة أجزاء رئيسية:
الحجرة: هذا هو المكان الذي تُكدّس فيه الطوب وتُحرق. وهي مصممة لتحمل درجات الحرارة العالية، كما أنها مزودة بتهوية مناسبة لضمان تسخين متساوٍ.
نظام تزويد الوقود: بحسب نوع الفرن، قد يستخدم الفحم أو الغاز أو أنواع وقود أخرى. يتحكم نظام تزويد الوقود بكمية الوقود الداخلة إلى الفرن للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة.
نظام التهوية: ضروري لإزالة الحرارة الزائدة والغازات، وضمان دوران الهواء بشكل صحيح أثناء عملية الحرق. وهذا يساعد في الحصول على طوب ذي جودة ثابتة.
أنواع أفران الطوب الطيني
توجد أنواع مختلفة من أفران الطوب الطيني، بما في ذلك:
فرن الخندق على شكل ثور: هو عبارة عن هيكل طويل يشبه الخندق، حيث توضع الطوب على جوانبه ويتم حرقه من أحد طرفيه. وهو فرن بسيط نسبيًا ومنخفض التكلفة، ولكنه قد يكون أقل كفاءة في استخدام الحرارة.
فرن ذو مدخنة ثابتة: يحتوي على مدخنة ثابتة لإخراج غازات العادم. تُكدّس الطوب داخله وتُحرق. يوفر هذا النوع من الأفران تحكمًا أفضل في عملية الحرق مقارنةً ببعض الأفران التقليدية الأخرى.
فرن النفق : فرن أكثر تطوراً وتصنيعاً. تُنقل الطوب عبر نفق طويل بواسطة سير ناقل، ويتم حرقها في درجات حرارة مختلفة في مناطق مختلفة. يوفر هذا عملية إنتاج مستمرة ومراقبة جودة أفضل.
عملية إطلاق النار
تتضمن عملية حرق الطوب الطيني في الفرن عدة مراحل:
التجفيف: قبل حرق الطوب، يجب تجفيفه لإزالة الرطوبة. ويتم ذلك عادةً في غرفة تجفيف منفصلة أو عن طريق التجفيف الطبيعي بالهواء.
التسخين المسبق: يتم تسخين الطوب تدريجياً إلى درجة حرارة معينة للتخلص من الرطوبة المتبقية وإعداده لمرحلة الحرق بدرجة حرارة عالية.
عملية الحرق: تُعرَّض الطوب لدرجات حرارة عالية، تتراوح عادةً بين 800 و1200 درجة مئوية، وذلك حسب نوع الطوب المُنتَج. يُحدث هذا تغييرات كيميائية وفيزيائية في الطين، مما يجعل الطوب صلباً ومتيناً.
التبريد: بعد عملية الحرق، يجب تبريد الطوب ببطء لتجنب تشققه. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق التبريد الطبيعي أو عن طريق التهوية المُتحكم بها.
الأثر البيئي
يمكن أن يكون لأفران الطوب الطيني تأثير بيئي:
تلوث الهواء: يؤدي حرق الوقود في الفرن إلى إطلاق ملوثات مثل ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والمواد الجسيمية، والتي يمكن أن تساهم في تلوث الهواء.
استخدام الأراضي: يمكن أن يؤدي استخراج الطين لإنتاج الطوب إلى تدهور الأراضي وفقدان الأراضي الزراعية.
استهلاك الطاقة: تتطلب الأفران كمية كبيرة من الطاقة للحرق، مما قد يساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إذا تم استخدام الوقود الأحفوري.
ولمعالجة هذه المشكلات، تُبذل جهود لتطوير أساليب إنتاج الطوب الأكثر استدامة، مثل استخدام أنواع الوقود البديلة، وتحسين كفاءة الأفران، وإعادة تدوير المواد المهدرة.
1. اختيار حلول تقنية ناضجة لضمان وصول خط الإنتاج إلى المعايير المطلوبة وبلوغه الطاقة الإنتاجية القصوى.
عند استخدام فرن النفق لحرق الطوب، يجب تحديد المعايير المختلفة المستخدمة في الإنتاج وفقًا للخصائص الأساسية للمواد الخام.
لا يقتصر قياس إنتاجية الفرن على كمية المواد المحروقة فحسب، بل يشمل أيضاً مدى استيفاء مؤشرات أداء المنتج المحروق لمتطلبات المعيار الوطني. بعض المنتجات المحروقة لا تتجاوز سماكة سطحها 3-4 مم، بينما لا يكتمل حرقها من الداخل. لا يمكن استخدام هذه المنتجات، التي لا تستوفي متطلبات المعيار الوطني، كأساس لحساب إنتاجية فرن النفق.
يتم حساب طول وعرض وارتفاع الفرن بناءً على إنتاجيته. عند حساب هذه الأبعاد، يجب مراعاة معدلات تسخين وتبريد المواد الخام، ومدة حرقها، وأعلى درجة حرارة للحرق، ونطاق درجات حرارة الحرق، بالإضافة إلى عوامل أخرى.
يجب أن يحتوي فرن النفق أيضًا على نظام تشغيل كامل، ويجب حساب مختلف معايير نظام التشغيل بالتفصيل، وذلك لضمان التشغيل الطبيعي لفرن النفق، ولتحقيق الغرض من البناء الصحيح والاستخدام الصحيح لفرن النفق، ولضمان احتراق فرن النفق في عملية الوصول إلى الهدف والوصول إلى الإنتاج.
2. تصميم معقول لنظام فرن النفق لجعل عملية الحرق مستقرة.
بحسب تعريف فرن النفق، يجب أن يكون مزوداً بنظام تهوية، ونظام احتراق الوقود، ونظام دخول المركبات، ونظام إحكام الإغلاق. تشكل هذه الأنظمة الفرعية نظام التشغيل لفرن النفق. ويضمن التعاون الوثيق بين هذه الأنظمة عمل فرن النفق بكفاءة.
وفقًا لمتطلبات جو الحرق في الفرن، يتم تجهيز الفرن بعدد وموقع المراوح المستخدمة فيه، ويتم تحديد ضغط الهواء للمراوح وفقًا لشكل المنتجات المحروقة وكثافة الفرن، ويتم تحديد حجم تهوية المراوح وفقًا للناتج.
يجب أن يضمن نظام الاحتراق، وفقًا لنوع الوقود المستخدم، وطريقة احتراقه، ونوع معدات الاحتراق، وموقعها، وعددها، تجانس درجة الحرارة داخل الفرن قدر الإمكان. وتشمل العناصر الرئيسية لنظام الدخول: طريقة الدخول وفترة الدخول.
يشمل نظام الإحكام منع التسرب بين عربة الفرن وجسم الفرن، وبين باب الفرن وجسم الفرن، وبين خط الأنابيب وجسم الفرن، وبين عربات الفرن نفسها. وهو معزول لتوفير بيئة احتراق مثالية داخل فرن النفق، مما يسمح بتحويل المنتج نصف المصنّع إلى المنتج النهائي داخل الفرن.
يجب أن يتم تقسيم المناطق الثلاث في عملية حرق فرن النفق وفقًا للخصائص الأساسية للمواد الخام، ويجب عدم تقسيمها بشكل تعسفي، وذلك لضمان الإنتاج الطبيعي والتشغيل المستقر لفرن النفق.
3. إدراك أهمية عربة الفرن وضمان الجودة المستقرة للمنتجات المحروقة.
تعتبر عربة الفرن من المعدات التي لا غنى عنها في عملية إنتاج فرن النفق، وهي أيضًا المعدات الرئيسية المتعلقة بأداء فرن النفق وما إذا كان يمكن استخدامه بشكل طبيعي.
لكي تؤدي عربة الفرن دور المعدات الرئيسية، فإن أول شيء هو الحفاظ على إحكام جيد بين عربة الفرن وجسم فرن النفق، وذلك لعزل داخل الفرن تمامًا عن خارجه، بحيث لا يمكن للهواء البارد من خارج الفرن أن يدخل الفرن كيفما شاء، ولن يتسرب الهواء الساخن من الفرن إلى داخله، وبالتالي يمكن إجراء عملية الحرق في الفرن بسلاسة.
ثانيًا، يجب أن يكون إحكام إغلاق عربات الفرن موثوقًا، كما ذُكر سابقًا. ثالثًا، يجب أن يكون تشغيل عربة الفرن مستقرًا لتجنب حدوث ظواهر مثل انهيار الفرن، وعدم انتظام عملية الحرق، وصعوبة الدخول إلى العربة. رابعًا، تُعد طبقة العزل الحراري في عربة الفرن بالغة الأهمية. فإذا كانت طبقة العزل الحراري فعّالة، ستكون درجة الحرارة داخل الفرن ثابتة، وستكون جودة المنتجات المحروقة متجانسة، ولونها موحد. أما إذا كان العزل الحراري ضعيفًا، فسيكون هناك فرق كبير في درجة الحرارة بين جانبي الفرن، وستُحرق المنتجات المحروقة من الأعلى والأسفل، أو من الأعلى والأسفل. باختصار، ستكون جودة المنتج غير متجانسة، وسيكون الفرق في اللون كبيرًا.
بعض المصانع التي لم يمضِ على تشغيلها عام واحد، تعاني عربات الأفران فيها من مشاكل متكررة وتحتاج إلى استبدال، مما يزيد من تكاليف الإنتاج، ويؤدي إلى تغيير النظرة السائدة تجاه أفران الأنفاق، ويخلق اعتقاداً بأنها أقل كفاءة من غيرها. في الواقع، يكمن السبب الرئيسي في طبقة العزل لعربة الفرن، وهي مشكلة تبدو بسيطة، ولم تُعالج بالشكل الأمثل.
لم تُقلل بعض عربات الأفران من سُمك طبقة العزل الحراري أو نوع مادتها، ومع ذلك ظلّ تأثير العزل الحراري ضعيفًا للغاية. لماذا تتراوح درجة الحرارة تحت بعض عربات أفران الأنفاق بين 40 و50 درجة مئوية فقط، بحيث يمكن التحقق منها بسهولة، بينما ترتفع درجة الحرارة تحت عربات أخرى لدرجة تمنع الدخول إليها تمامًا؟ في الواقع، السبب بسيط للغاية، وهو وجود فجوة في طبقة العزل الحراري لعربة الفرن.
المشاكل التي ينبغي الانتباه إليها في بناء أفران الأنفاق
لا يعتمد أداء فرن النفق على سلامة التصميم فحسب، بل يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعملية الإنشاء أيضًا. فجودة كل خطوة من خطوات الإنشاء تؤثر على جودة وأداء فرن النفق.
1. يجب ضمان مواد البناء.
في عملية تصميم الفرن، تُؤخذ خصائص المواد ومتطلبات استخدامها المختلفة بعين الاعتبار، ويتم حساب موضع استخدامها وسماكتها. ولضمان جودة البناء، لا يجوز تغيير موضع استخدام المواد أو كميتها بشكل عشوائي أثناء عملية البناء، ولا تغيير نوع المواد المستخدمة أو جودتها.
إذا كان سيتم استبدالها، فيجب أن تكون درجة قوة المادة الهيكلية أعلى من درجة قوة مادة التصميم الأصلية، ويجب أن تكون الموصلية الحرارية لمادة العزل المراد استبدالها أقل من الموصلية الحرارية للمادة الأصلية.
2. البناء وفقًا لمتطلبات التصميم.
أثناء عملية استخدام فرن النفق، تُراعى بشكل كامل المتطلبات الفنية الواجب استيفاؤها في عملية الإنشاء، وصعوبة الإنشاء، والحلول الممكنة. وتُستخدم في التصميم العديد من المعايير والمواصفات، بما في ذلك المعايير والمواصفات الوطنية، ومعايير ومواصفات المقاطعات والوزارات، ومعايير ومواصفات المستوى المحلي، ومعايير ومواصفات الصناعة.
تتضمن متطلبات البناء شروطًا محددة لكل جزء، تتوافق مع متطلبات مواصفات ومعايير البناء. في حال رغبتكم بتغييرها، يجب الرجوع إلى البنود ذات الصلة في المواصفات والمعايير، وإجراء التغييرات وفقًا لمتطلباتها.
تُستخدم في البناء عموماً المواد المنشورة في المعايير الوطنية. وفي حال تغيير مواصفات ونماذج هذه المواد، يجب استبدال مواد التصميم الأصلية بمواد ذات أداء أعلى وفقاً للمعايير الوطنية.
مشاكل ودروس مستفادة في بناء أفران الأنفاق
كما نعلم جميعًا، هناك ثلاثة مبادئ أساسية لإنتاج طوب عالي الجودة: المواد الخام هي الأساس، ومعدات الفرن هي المفتاح، والإدارة هي الأساس. فإذا لم يُصمم الفرن بشكل جيد، واستُخدمت مواد رديئة، وتمّ تنفيذه بشكل عشوائي، سيصبح الفرن أكبر عائق أمام التنمية المستدامة للمؤسسة الإنتاجية. وفيما يلي بعض المشكلات الخطيرة في إعادة بناء أفران الأنفاق، والتي ينبغي على جميع العاملين في هذا القطاع إيلاءها اهتمامًا بالغًا:
1. تصميم الفرن غير معقول
لا تُولي بعض الشركات اهتمامًا كافيًا لتصميم أفران التلبيد. فغالبًا ما نجد هياكل بسيطة، وهياكل تجفيف غير علمية، وتصميمات غير مناسبة لقنوات التهوية، مما يُنتج أفرانًا نفقية بأطوال مختلفة. ولتلبية رغبة المالكين في خفض التكاليف، غالبًا ما تكون هذه الأفران ثقيلة وضعيفة.
إن مدى ملاءمة تصميم فرن النفق وكفاءته يؤثر بشكل مباشر على جودة الفرن. يولي بعض المستثمرين اهتماماً مفرطاً بالرقابة على الاستثمار، متجاهلين تصميم الفرن وبنائه، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الفحم، وارتفاع التكاليف، وكثرة أعمال الصيانة، ودخول الفرن في حلقة مفرغة من انخفاض الموثوقية وصعوبة التشغيل.
2. معظم فرق البناء غير مؤهلة، وجودة البناء مثيرة للقلق.
من أبرز المشاكل الحالية إسناد بناء وحدات الأفران إلى جهات غير مؤهلة بشكل تعسفي. إذ تفتقر هذه الجهات إلى التدريب المهني اللازم وشهادات التأهيل للعاملين في مجال البناء. ولا يمكن ضمان جودة بناء معظم أفران الأنفاق، فأساساتها ضعيفة، وهياكلها متشققة، كما أن تجفيف الطوب غير فعال، وتكثر حالات انهيار الطوب وسقوطه أثناء عملية التجفيف، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الطاقة وانخفاض جودة المنتج. ولا تُعدّ حوادث الجودة والدعاوى القضائية المتعلقة بها نادرة.
يتطلب حرق الطوب الفحم أو أنواعًا أخرى من الوقود. ويُعدّ تحقيق أقصى كفاءة حرارية مفتاحًا تقنيًا أساسيًا في تصميم أفران الطوب. تتراوح درجة حرارة تلبيد الطوب بين 850 و1050 درجة مئوية. ولتوفير الفحم، يجب تحسين العزل الحراري للفرن. يُبطّن فرن النفق الدوار بقطن ألياف حرارية، مما يُقلل من وزن جسم الفرن، ويُخفف من إجهاد التمدد والانكماش الحراري فيه، ويُحسّن من أدائه في العزل الحراري. وبذلك، تُحافظ الفرن على درجة حرارتها لفترة طويلة، ويزداد استهلاك الطوب في كل مرة. كما تُسهم طاقة الاحتراق الداخلي في رفع درجة حرارة الفرن بشكل أكثر فعالية، وبالتالي توفير الوقود.
في أفران الأنفاق العادية، ولمنع تسرب غازات الاحتراق عالية الحرارة إلى عربة الفرن واحتراق عجلاتها ومحاملها، من الضروري تركيب مصدر غاز أسفل العربة. وفي نظام التسخين ككل، يجب الحفاظ على توازن ضغط الهواء في أسفل العربة وعلى سطحها، كما يجب منع ارتفاع درجة حرارة غازات الاحتراق عالية الحرارة والهواء البارد في أسفل العربة لتجنب انخفاض درجة حرارة الفرن.
تُكدّس قوالب الطوب في فرن النفق الدوار مباشرةً على الأرض، دون الحاجة إلى تهوية أسفل المركبة، ما يسمح بالاستفادة الكاملة من درجة حرارة الأرض. وقد وُجد أن غطاء ألياف سيليكات الألومنيوم يستمر في التكليس بشكل طبيعي حتى بعد 48 ساعة من إيقاف تشغيل الفحم والهواء في الإنتاج الفعلي، وهو أمر مستحيل في أفران الأنفاق التقليدية. في فرن النفق الدوار الحلقي، عندما تنخفض درجة حرارة حرق الطوب إلى درجة حرارة الغرفة، تكون الحرارة المنبعثة كافية لتجفيف قوالب طوب رطبة من نفس الحجم، لذا لا حاجة لبناء فرن هواء ساخن، ولا حاجة لاستخدام عملية التحميص بالحرارة العالية التي تستهلك كميات أكبر من الفحم لتجفيف الطوب.
في نظام التسخين لفرن النفق الدوار الحلقي، يدخل الهواء الجاف من مخرج الفرن ويبرد الطوب المتلبد عبر قسم التبريد، مما يخفض درجة حرارته عند مخرج الفرن إلى درجة حرارة الغرفة. أي أن كل الحرارة المنبعثة من الطوب المتلبد تُنقل إلى قسمي التحميص والتجفيف عبر الهواء الداخل إلى الفرن لدعم الاحتراق والتجفيف. يُعد توفير الطاقة من أبرز مزايا فرن النفق الدوار الحلقي، كما أن تصميمه العملي الأمثل وتخطيطه المدروس ومساره اللوجستي البسيط يساهمان بشكل كبير في خفض استهلاك الطاقة في مصنع الطوب بأكمله.
يعتمد فرن النفق الدوار الدائري بالكامل على التشغيل الآلي ونظام التحكم الرقمي التلقائي. تُعرض درجة الحرارة داخل الفرن مباشرةً على شاشة نظام التحكم. وبذلك، لا حاجة لتوظيف مشرفين متخصصين بأجور مرتفعة لمراقبة الحرائق، مما يُلغي الحاجة إلى صناعة الطوب التقليدية ويزيد الإنتاج بشكل كبير.
بالمقارنة مع أفران الأنفاق التقليدية، يتميز فرن النفق الدوار المتنقل الجديد الموفر للطاقة والصديق للبيئة بمزايا كبيرة. ومن المتوقع أن يُستخدم نمط إنتاج هذا الفرن على نطاق واسع في مجال الطوب المتلبد، وذلك بالمقارنة مع بطانية ألياف سيليكات الألومنيوم من شركة هيلو.
الاسم: السيد كاي
سكايب: fanchen588
واتساب: +86 18638712391
WeChat: +86 18638712391
العنوان: المبنى رقم 5، طريق لونغهاي الجنوبي وطريق تونغباي الشرقي، حي تشونغ يوان، مدينة تشنغتشو، مقاطعة خنان، الصين