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¿Cómo secar y cocer ladrillos de arcilla en hornos de ladrillos de arcilla?
Componentes y estructura
Un horno típico de ladrillos de arcilla consta de varias partes principales:
Cámara: Aquí es donde se apilan y cuecen los ladrillos. Está diseñada para soportar altas temperaturas y cuenta con la ventilación adecuada para garantizar un calentamiento uniforme.
Sistema de suministro de combustible: Según el tipo de horno, este puede utilizar carbón, gas u otros combustibles. El sistema de suministro de combustible controla la cantidad de combustible que ingresa al horno para mantener la temperatura deseada.
Sistema de ventilación: Necesario para eliminar el exceso de calor y gases, y para garantizar una correcta circulación del aire durante el proceso de cocción. Esto contribuye a obtener ladrillos de calidad uniforme.
Tipos de hornos de ladrillos de arcilla
Existen diferentes tipos de hornos de ladrillos de arcilla, entre ellos:
Horno de trinchera de Bull: Se trata de una estructura larga, similar a una trinchera, donde los ladrillos se colocan a los lados y se cuecen desde un extremo. Es un horno relativamente sencillo y económico, pero su aprovechamiento del calor puede ser menos eficiente.
Horno de chimenea fija: Cuenta con una chimenea fija para la salida de los gases de escape. Los ladrillos se apilan en su interior y se cuecen. Este tipo de horno ofrece un mayor control del proceso de cocción en comparación con otros hornos tradicionales.
Horno túnel : Un horno más avanzado e industrializado. Los ladrillos se transportan a través de un largo túnel mediante una cinta transportadora, mientras se cuecen a diferentes temperaturas en distintas zonas. Esto permite un proceso de producción continuo y un mejor control de calidad.
El proceso de cocción
El proceso de cocción en un horno de ladrillos de arcilla consta de varias etapas:
Secado: Antes de la cocción, los ladrillos deben secarse para eliminar la humedad. Esto se suele hacer en una cámara de secado aparte o mediante secado al aire libre.
Precalentamiento: Los ladrillos se calientan gradualmente hasta alcanzar una temperatura determinada para eliminar la humedad restante y prepararlos para la etapa de cocción a alta temperatura.
Cocción: Los ladrillos se someten a altas temperaturas, que suelen oscilar entre los 800 y los 1200 grados Celsius, según el tipo de ladrillo que se produzca. Esto provoca cambios químicos y físicos en la arcilla, lo que hace que los ladrillos sean duros y duraderos.
Enfriamiento: Después de la cocción, los ladrillos deben enfriarse lentamente para evitar que se agrieten. Esto puede hacerse mediante enfriamiento natural o mediante ventilación controlada.
Impacto ambiental
Los hornos de ladrillos de arcilla pueden tener un impacto ambiental:
Contaminación atmosférica: La combustión de combustibles en el horno libera contaminantes como dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas en suspensión, que pueden contribuir a la contaminación atmosférica.
Uso del suelo: La extracción de arcilla para la producción de ladrillos puede provocar la degradación del suelo y la pérdida de tierras agrícolas.
Consumo de energía: Los hornos requieren una cantidad significativa de energía para la cocción, lo que puede contribuir a las emisiones de gases de efecto invernadero si se utilizan combustibles fósiles.
Para abordar estos problemas, se están realizando esfuerzos para desarrollar métodos de producción de ladrillos más sostenibles, como el uso de combustibles alternativos, la mejora de la eficiencia de los hornos y el reciclaje de materiales de desecho.
1. Seleccionar soluciones técnicas consolidadas para garantizar que la línea de producción cumpla con el estándar y alcance la capacidad de producción.
Al utilizar un horno túnel para cocer ladrillos, se deben determinar diversos parámetros de producción en función de las propiedades básicas de las materias primas.
La producción del horno se basa en que los indicadores de rendimiento del producto cocido cumplan con los requisitos de la norma nacional, no solo en la cantidad de material cocido, sino también en la cantidad de producto producido. Algunos productos cocidos solo tienen un espesor superficial de 3 a 4 mm, pero su interior no está completamente cocido. Dichos productos, que no cumplen con los requisitos de la norma nacional, no pueden utilizarse como base para calcular la producción del horno de túnel.
La longitud, el ancho y la altura del horno se calculan en función de su producción. Para ello, se deben considerar las velocidades de calentamiento y enfriamiento de las materias primas, el tiempo de cocción, la temperatura máxima de cocción y el rango de temperaturas de cocción, entre otros factores.
El horno túnel también debe contar con un sistema de trabajo completo, y se deben calcular detalladamente varios parámetros del sistema de trabajo, para garantizar el funcionamiento normal del horno túnel, para lograr el propósito de una construcción y un uso correctos del horno túnel, y para asegurar que el horno túnel queme durante el proceso para alcanzar el objetivo y lograr la producción.
2. Disposición razonable del sistema de horno túnel para lograr una cocción estable.
Según la definición de horno túnel, este debe estar equipado con un sistema de ventilación, un sistema de combustión de combustible, un sistema de acceso para vehículos y un sistema de sellado. Estos subsistemas constituyen el sistema operativo del horno túnel. La estrecha cooperación entre cada sistema permite que el horno funcione correctamente.
Según los requisitos de la atmósfera de cocción en el horno, se determina el número y la posición de los ventiladores utilizados en el mismo, la presión del aire de los ventiladores se ajusta según la forma de los productos cocidos y la densidad del horno, y el volumen de ventilación de los ventiladores se determina según la producción.
Según el tipo de combustible utilizado, el método del sistema de combustión, el tipo de equipo de combustión y la disposición y cantidad de dicho equipo, se debe lograr una temperatura lo más uniforme posible en el horno. El sistema de entrada incluye principalmente el modo de entrada y el intervalo de tiempo de entrada.
El sistema de sellado incluye el sellado entre el carro del horno y el cuerpo del horno, el sellado entre la puerta del horno y el cuerpo del horno, el sellado entre la tubería y el cuerpo del horno, y el sellado entre los propios carros del horno. Esto crea un espacio de cocción óptimo dentro del horno túnel, permitiendo que el producto semielaborado se cocine hasta obtener el producto terminado en su interior.
La división de las tres zonas en el proceso de cocción del horno túnel debe realizarse de acuerdo con las propiedades básicas de las materias primas, y no debe dividirse arbitrariamente, para garantizar la producción normal y el funcionamiento estable del horno túnel.
3. Reconocer la importancia del carro del horno y garantizar la calidad estable de los productos cocidos.
El carro del horno es un equipo indispensable en el proceso de producción del horno túnel, y también es el equipo clave relacionado con el rendimiento del horno túnel y si se puede utilizar normalmente.
Para que el carro del horno cumpla su función como equipo clave, lo primero es mantener un buen sellado entre el carro del horno y el cuerpo del horno túnel, de manera que se aísle completamente el interior del horno del exterior, impidiendo que el aire frío del exterior entre libremente en el horno y evitando que el aire caliente del interior se filtre, de modo que el proceso de cocción se pueda llevar a cabo sin problemas.
En segundo lugar, el sellado entre los vagones del horno también debe ser fiable, como se mencionó anteriormente. En tercer lugar, el funcionamiento del vagón debe ser estable para evitar problemas como el colapso del horno, la cocción irregular y la dificultad para acceder a él. En cuarto lugar, la capa de aislamiento térmico del vagón es fundamental. Si esta capa tiene un buen aislamiento térmico, la temperatura en el horno será constante, la calidad de los productos cocidos será uniforme y el color será el mismo. Si el aislamiento térmico del vagón no es adecuado, la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior del horno será grande, y los productos cocidos se cocinarán de forma desigual, con la parte superior e inferior quemadas, o con la parte superior y inferior quemadas. En resumen, la calidad del producto será irregular y la diferencia de color será considerable.
Algunas fábricas llevan menos de un año en funcionamiento, y el vagón del horno suele presentar problemas y necesita ser reemplazado. Esto no solo aumenta los costos de producción, sino que también altera la percepción de los hornos túnel, generando la idea de que son inferiores a otros hornos. En realidad, la causa principal reside en la capa de aislamiento del vagón, y este problema, aparentemente sencillo, no se ha solucionado adecuadamente.
Algunos vagones de horno no redujeron el grosor ni el material de la capa de aislamiento térmico, pero el efecto de aislamiento térmico seguía siendo muy deficiente. ¿Por qué la temperatura bajo algunos vagones de horno túnel es de solo 40 ℃ a 50 ℃, lo que permite comprobarla sin problemas, mientras que en otros la temperatura es tan alta que resulta imposible entrar? En realidad, la razón es muy simple: se debe a la falta de aislamiento en el vagón del horno.
Problemas que deben tenerse en cuenta en la construcción de un horno túnel.
El rendimiento del horno túnel depende no solo de la integridad del diseño, sino también de la construcción. La calidad de cada etapa constructiva influye en la calidad y el rendimiento del horno túnel.
1. Los materiales de construcción deben estar garantizados.
En el proceso de diseño del horno, se consideran las propiedades y los requisitos de uso de los distintos materiales, y se calcula su ubicación y espesor. Para garantizar la calidad de la construcción, ni la ubicación ni la cantidad de los materiales utilizados deben modificarse arbitrariamente durante el proceso de construcción.
Si se va a sustituir, la resistencia del material estructural debe ser superior a la del material de diseño original, y la conductividad térmica del material aislante que se va a sustituir debe ser inferior a la del material original.
2. Construcción conforme a los requisitos de diseño.
Durante el proceso de uso del horno túnel, se consideran exhaustivamente los requisitos técnicos que deben cumplirse en la construcción, la dificultad constructiva y las posibles soluciones. En el diseño se emplean numerosas normas y estándares, incluyendo normas nacionales, provinciales, ministeriales y locales, así como normas y estándares del sector.
En los requisitos de construcción, se establecen requisitos específicos para cada parte. Estos requisitos están en consonancia con los requisitos de las especificaciones y normas de construcción. Si desea modificarlos, debe consultar los apartados correspondientes de las especificaciones y normas y realizar los cambios de acuerdo con sus requisitos.
Los materiales utilizados en la construcción suelen ser los establecidos en las normas nacionales. Si se modifican las especificaciones y modelos de los materiales, los materiales originales deben sustituirse por otros de mayor rendimiento, de acuerdo con dichas normas.
Problemas y lecciones en la construcción de hornos túnel
Como todos sabemos, existen tres principios para producir buenos ladrillos cocidos: las materias primas son la base, el equipo del horno es fundamental y la gestión es esencial. Si no se diseña adecuadamente, se utilizan materiales de baja calidad y la construcción se realiza de forma arbitraria, el horno se convertirá en el mayor obstáculo para el desarrollo sostenible de la empresa productora. Existen los siguientes problemas críticos en la reconstrucción y construcción de nuevos hornos túnel, a los que todos los profesionales del sector deberían prestar especial atención:
1. El diseño del horno es irrazonable.
Algunas empresas no prestan atención al diseño de los hornos de sinterización. Generalmente, se observan estructuras de hornos simples, diseños de hornos de secado poco científicos y diseños de conductos de aire inadecuados, lo que da como resultado hornos túnel de diversas longitudes. Para satisfacer la exigencia ciega del propietario de reducir costos, muchos hornos túnel son sobredimensionados y débiles.
El diseño del horno túnel, ya sea adecuado o no, limita directamente su calidad. Algunos inversores se centran demasiado en el control de la inversión e ignoran el diseño y la construcción del horno, lo que resulta en un alto consumo de carbón, elevados costos, una alta frecuencia de mantenimiento y un círculo vicioso de baja fiabilidad y dificultades operativas.
2. La mayoría de los equipos de construcción no están cualificados y la calidad de la construcción es preocupante.
Actualmente, uno de los problemas más acuciantes es la adjudicación arbitraria de la construcción de hornos a empresas sin la cualificación necesaria. Carecen de la formación y certificación requeridas para el personal de construcción. La calidad de la mayoría de los hornos túnel no se puede garantizar, la base es débil, la estructura se agrieta, el secado de los ladrillos es deficiente y se producen frecuentes derrumbes y caídas durante el proceso de secado. Además, el consumo energético del producto es elevado y la calidad es baja. Los accidentes y las demandas por infracciones de calidad son frecuentes.
La cocción de ladrillos requiere carbón u otros combustibles. Maximizar la eficiencia térmica es la clave técnica del diseño de un horno de ladrillos. La temperatura de sinterización del ladrillo oscila entre 850 °C y 1050 °C. Para ahorrar carbón, es necesario mejorar el aislamiento térmico del horno. El horno de túnel rotatorio está revestido con fibra refractaria de algodón, lo que no solo reduce el peso del cuerpo del horno y disminuye la dilatación y contracción térmica, sino que también mejora su aislamiento térmico. De esta manera, la temperatura del horno se mantiene constante durante un tiempo prolongado, y la cantidad de ladrillos consumidos aumenta considerablemente. La energía térmica de la combustión interna permite optimizar la temperatura del horno y ahorrar combustible.
En los hornos de túnel convencionales, para evitar que los gases de combustión a alta temperatura penetren en el vagón y dañen las ruedas y los cojinetes, es necesario instalar una fuente de gas debajo del vagón. En todo el sistema de calefacción, la presión del suministro de aire en la parte inferior y superior del vagón debe mantenerse equilibrada, y los gases de combustión a alta temperatura y el aire frío en la parte inferior no deben ascender para reducir la temperatura del horno.
En el horno de túnel rotatorio, los ladrillos se apilan directamente en el suelo, sin suministro de aire debajo del vehículo, aprovechando así la temperatura del suelo. Se ha comprobado que, tras 48 horas de interrupción del suministro de carbón y aire, la manta de fibra de silicato de aluminio puede calcinarse con normalidad, algo imposible en los hornos de túnel convencionales. En el horno de túnel rotatorio anular, al reducir la temperatura de cocción de los ladrillos a temperatura ambiente, el calor liberado es suficiente para secar ladrillos húmedos del mismo volumen, eliminando la necesidad de construir un horno de aire caliente o de utilizar el proceso de sobrecalentamiento para consumir más carbón y mantener el calor.
En el sistema de calefacción del horno de túnel rotatorio anular, el aire seco entra por la cola del horno y enfría los ladrillos sinterizados a través de la sección de enfriamiento, reduciendo su temperatura a temperatura ambiente a la salida de la cola del horno. Es decir, todo el calor emitido por los ladrillos sinterizados se transporta a las secciones de tostado y secado mediante el aire que entra al horno para facilitar la combustión y el secado. El ahorro energético del horno de túnel rotatorio circular es su característica más destacada. Su diseño de proceso racional, su disposición y su sencilla ruta logística también reducen considerablemente el consumo energético de toda la fábrica de ladrillos.
El horno de túnel rotatorio circular incorpora un sistema de control digital automático y totalmente mecanizado. La temperatura en el horno se visualiza directamente en la pantalla del sistema de control. Esto elimina la necesidad de contratar supervisores de horno con salarios elevados, lo que simplifica considerablemente la fabricación de ladrillos y aumenta significativamente la producción.
En comparación con el horno túnel tradicional, el nuevo horno túnel rotatorio móvil, de bajo consumo energético y respetuoso con el medio ambiente, presenta grandes ventajas. Se prevé que su modo de producción se generalizará en el sector de los ladrillos sinterizados, en comparación con la manta de fibra de silicato de aluminio Helu.
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