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Comment sécher et cuire des briques d'argile dans des fours à briques d'argile ?
Composants et structure
Un four à briques d'argile typique se compose de plusieurs parties principales :
Chambre de cuisson : C’est là que les briques sont empilées et cuites. Elle est conçue pour résister aux hautes températures et dispose d’une ventilation adéquate pour assurer une cuisson uniforme.
Système d'alimentation en combustible : Selon le type de four, celui-ci peut utiliser du charbon, du gaz ou d'autres combustibles. Le système d'alimentation en combustible contrôle la quantité de combustible introduite dans le four afin de maintenir la température souhaitée.
Système de ventilation : indispensable pour évacuer l’excès de chaleur et de gaz et assurer une bonne circulation de l’air pendant la cuisson. Ceci contribue à l’obtention de briques de qualité constante.
Types de fours à briques d'argile
Il existe différents types de fours à briques d'argile, notamment :
Four à tranchées Bull : Il s’agit d’une structure allongée en forme de tranchée où les briques sont disposées sur les côtés et cuites par une extrémité. C’est un four relativement simple et peu coûteux, mais son rendement thermique peut être moins bon.
Four à cheminée fixe : Il est équipé d’une cheminée fixe pour l’évacuation des gaz de combustion. Les briques sont empilées à l’intérieur et cuites. Ce type de four offre un meilleur contrôle du processus de cuisson que certains autres fours traditionnels.
Four tunnel : Four plus moderne et industrialisé. Les briques sont acheminées par un convoyeur dans un long tunnel et cuites à différentes températures dans différentes zones. Ce procédé assure une production continue et un meilleur contrôle de la qualité.
Le processus de tir
Le processus de cuisson dans un four à briques d'argile comprend plusieurs étapes :
Séchage : Avant la cuisson, les briques doivent être séchées pour éliminer l’humidité. Cette opération se fait généralement dans une chambre de séchage séparée ou par séchage naturel à l’air libre.
Préchauffage : Les briques sont progressivement chauffées à une certaine température afin d’éliminer l’humidité restante et de les préparer à l’étape de cuisson à haute température.
Cuisson : Les briques sont soumises à des températures élevées, généralement comprises entre 800 et 1 200 degrés Celsius, selon le type de brique produite. Ce procédé provoque des transformations chimiques et physiques de l’argile, rendant les briques dures et résistantes.
Refroidissement : Après la cuisson, les briques doivent refroidir lentement pour éviter les fissures. Ce refroidissement peut être naturel ou assuré par une ventilation contrôlée.
impact environnemental
Les fours à briques d'argile peuvent avoir un impact environnemental :
Pollution de l'air : La combustion des combustibles dans le four libère des polluants tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et les particules fines, qui peuvent contribuer à la pollution de l'air.
Utilisation des terres : L'extraction d'argile pour la production de briques peut entraîner une dégradation des sols et une perte de terres agricoles.
Consommation d'énergie : Les fours nécessitent une quantité importante d'énergie pour la cuisson, ce qui peut contribuer aux émissions de gaz à effet de serre si des combustibles fossiles sont utilisés.
Pour remédier à ces problèmes, des efforts sont déployés pour développer des méthodes de production de briques plus durables, comme l'utilisation de combustibles alternatifs, l'amélioration du rendement des fours et le recyclage des déchets.
1. Sélectionner des solutions techniques éprouvées pour garantir que la ligne de production atteigne la norme et la capacité de production.
Lors de l'utilisation d'un four tunnel pour la cuisson des briques, différents paramètres de production doivent être déterminés en fonction des propriétés fondamentales des matières premières.
Le rendement d'un four à micro-ondes correspond à la conformité des indicateurs de performance du produit cuit aux exigences de la norme nationale, et non à la simple quantité de pièces cuites. Certains produits présentent une épaisseur de seulement 3 à 4 mm en surface, leur intérieur étant incomplet. Ces produits, non conformes à la norme nationale, ne peuvent servir de base au calcul du rendement du four à micro-ondes.
La longueur, la largeur et la hauteur du four sont calculées en fonction de sa capacité de production. Ce calcul prend en compte les vitesses de chauffage et de refroidissement des matières premières, la durée de cuisson, la température maximale de cuisson et la plage de températures de cuisson, ainsi que d'autres facteurs.
Le four tunnel doit également disposer d'un système de fonctionnement complet, et les différents paramètres de ce système doivent être calculés en détail afin de garantir son fonctionnement normal, d'atteindre l'objectif d'une construction et d'une utilisation correctes, et de s'assurer que la combustion dans le four tunnel permette d'atteindre l'objectif et de produire.
2. Agencement raisonnable du système de four tunnel pour assurer la stabilité de la cuisson.
Selon la définition d'un four tunnel, celui-ci doit être équipé d'un système de ventilation, d'un système de combustion, d'un système d'accès pour les véhicules et d'un système d'étanchéité. Ces sous-systèmes constituent le système de fonctionnement du four tunnel. Leur étroite collaboration assure le bon fonctionnement du four.
En fonction des exigences de l'atmosphère de cuisson dans le four, le nombre et la position des ventilateurs utilisés sur le four sont déterminés, la pression d'air des ventilateurs est déterminée en fonction de la forme des produits cuits et de la densité du four, et le volume de ventilation des ventilateurs est déterminé en fonction du débit.
En fonction du type de combustible utilisé, du mode de combustion, des équipements de combustion et de leur disposition (position et nombre), la température à l'intérieur du four doit être aussi uniforme que possible. Le système d'alimentation comprend principalement le mode et la durée d'alimentation.
Le système d'étanchéité comprend l'étanchéité entre le wagonnet et la paroi du four, entre la porte du four et la paroi du four, entre la canalisation et la paroi du four, et entre les wagonnets eux-mêmes. L'ensemble est isolé afin de créer un espace de cuisson optimal à l'intérieur du four tunnel, permettant ainsi la cuisson des produits semi-finis jusqu'à l'obtention des produits finis.
La division des trois zones dans le processus de cuisson du four tunnel doit être effectuée en fonction des propriétés fondamentales des matières premières et ne doit pas être arbitraire, afin de garantir une production normale et un fonctionnement stable du four tunnel.
3. Reconnaître l'importance du wagonnet du four et assurer la qualité stable des produits cuits.
Le chariot de four est un équipement indispensable au processus de production du four tunnel, et c'est également l'équipement clé qui influe sur les performances du four tunnel et sur sa capacité à être utilisé normalement.
Afin que le wagonnet de four joue pleinement son rôle d'équipement clé, il est primordial de maintenir une bonne étanchéité entre le wagonnet et la paroi du four tunnel, afin d'isoler complètement l'intérieur du four de l'extérieur. Ainsi, l'air froid extérieur ne pourra pas pénétrer dans le four, l'air chaud à l'intérieur ne s'échappera pas, et le processus de cuisson pourra se dérouler sans encombre.
Deuxièmement, l'étanchéité entre les wagons du four doit être fiable, pour la raison évoquée précédemment. Troisièmement, le fonctionnement des wagons doit être stable afin d'éviter des problèmes tels que l'effondrement du four, une cuisson inégale et des difficultés d'accès. Quatrièmement, la couche d'isolation thermique des wagons est primordiale. Une bonne isolation thermique garantit une température homogène dans le four, une qualité uniforme des produits cuits et une couleur uniforme. En revanche, une isolation thermique insuffisante entraîne d'importantes différences de température entre le haut et le bas du four, provoquant une cuisson inégale des produits (dessus/dessous ou dessus/dessous recouverts de coke). En résumé, la qualité des produits est inégale et la couleur présente des différences marquées.
Certaines usines fonctionnent depuis moins d'un an et les wagons de four présentent souvent des problèmes nécessitant leur remplacement, ce qui non seulement augmente les coûts de production, mais modifie également la perception des fours tunnel, les faisant croire inférieurs aux autres types de fours. En réalité, la cause profonde réside dans la couche d'isolation du wagon, un problème pourtant simple en apparence, qui n'a pas été correctement résolu.
Certains wagons de four n'ont pas vu leur couche d'isolation thermique réduite en termes d'épaisseur et de matériau, mais son efficacité reste très faible. Pourquoi la température sous certains wagons de four tunnel n'atteint-elle que 40 à 50 °C, permettant une inspection aisée, tandis que dans d'autres, elle est si élevée qu'il est impossible d'y pénétrer ? La raison est en réalité très simple : un défaut d'isolation.
Problèmes auxquels il convient de prêter attention lors de la construction d'un four tunnel
Les performances d'un four tunnel dépendent non seulement de la qualité de sa conception, mais aussi de sa construction. La qualité de chaque étape de la construction influe directement sur la qualité et les performances du four tunnel.
1. Les matériaux de construction doivent être garantis.
Lors de la conception du four, les propriétés et les exigences d'utilisation des différents matériaux sont prises en compte, et leur emplacement ainsi que leur épaisseur sont calculés. Afin de garantir la qualité de la construction, l'emplacement et la quantité des matériaux utilisés, de même que leur variété et leur qualité, ne doivent pas être modifiés arbitrairement pendant la construction.
En cas de remplacement, la résistance du matériau de structure doit être supérieure à celle du matériau d'origine, et la conductivité thermique du matériau isolant à remplacer doit être inférieure à celle du matériau d'origine.
2. Construction conforme aux exigences du plan.
Lors de la mise en œuvre d'un four tunnel, les exigences techniques à respecter pendant la construction, les difficultés rencontrées et les solutions à apporter sont pleinement prises en compte. La conception s'appuie sur de nombreuses normes et standards, notamment les normes nationales, provinciales, ministérielles, locales et sectorielles.
Dans le cahier des charges, des exigences spécifiques sont définies pour chaque élément. Ces exigences sont conformes aux spécifications et normes de construction. Toute modification doit être effectuée en se référant aux articles correspondants des spécifications et normes et en apportant les modifications requises.
Les matériaux utilisés dans la construction sont généralement ceux publiés dans les normes nationales. Si les spécifications et les modèles des matériaux doivent être modifiés, les matériaux de conception d'origine doivent être remplacés par des matériaux plus performants, conformément aux normes nationales.
Problèmes et enseignements tirés de la construction de fours tunnel
Comme chacun sait, la production de briques cuites de qualité repose sur trois principes : les matières premières constituent le fondement, l'équipement du four est essentiel et la gestion est primordiale. Un four mal conçu, des matériaux de qualité inférieure et une construction réalisée sans précautions peuvent faire de lui le principal obstacle au développement durable de l'entreprise. La reconstruction et la construction de nouveaux fours tunnels présentent les problèmes critiques suivants, qui méritent toute l'attention des acteurs du secteur :
1. La conception du four est déraisonnable.
Certaines entreprises négligent la conception des fours de frittage. On observe généralement des structures de fours rudimentaires, des systèmes de séchage non optimisés et des conduits d'air mal conçus, ce qui explique la présence de fours tunnels de longueurs diverses. Soumis à une exigence de réduction des coûts aveugle, nombre de ces fours sont surdimensionnés et fragiles.
La qualité d'un four tunnel dépend directement de la pertinence et de la perfection de sa conception. Certains investisseurs, trop préoccupés par le contrôle des investissements, négligent la conception et la construction du four, ce qui entraîne une forte consommation de charbon, des coûts élevés, une maintenance fréquente et un cercle vicieux de faible fiabilité et de difficultés d'exploitation.
2. La plupart des équipes de construction ne sont pas qualifiées, et la qualité de la construction est préoccupante.
L'un des problèmes majeurs actuels est de confier arbitrairement la construction d'unités de construction de fours à des entreprises non qualifiées. Ces entreprises manquent de formation et de certification du personnel de construction. La qualité de la plupart des fours tunnels est donc compromise : les fondations sont fragiles, la structure du four se fissure, le séchage des briques est inefficace et des effondrements et chutes de briques surviennent fréquemment pendant le processus. La consommation d'énergie est élevée et la qualité des produits médiocre. Les accidents et les litiges liés à la qualité des matériaux sont fréquents.
La cuisson des briques nécessite du charbon ou d'autres combustibles. L'optimisation du rendement thermique est un enjeu technique majeur dans la conception des fours à briques. La température de frittage des briques se situe entre 850 °C et 1050 °C. Afin de réduire la consommation de charbon, l'isolation thermique du four doit être améliorée. Le four tunnel rotatif est garni de fibres réfractaires, ce qui permet non seulement de réduire le poids du four et les contraintes de dilatation et de contraction thermiques, mais aussi d'améliorer son isolation thermique. La température du four est ainsi maintenue plus longtemps, et la quantité de briques cuites simultanément augmente sur une plus grande surface. L'énergie thermique de la combustion interne permet d'améliorer plus efficacement la température du four et de réaliser des économies de combustible.
Dans les fours tunnels ordinaires, afin d'éviter que les gaz de combustion à haute température ne pénètrent dans le wagon et n'endommagent les roues et les roulements, il est nécessaire d'installer une arrivée de gaz sous le wagon. Dans l'ensemble du système de chauffage, la pression d'air à la base et en surface du wagon doit être équilibrée, et il est impératif d'empêcher la remontée des gaz de combustion à haute température et de l'air froid au bas du wagon, afin de préserver la température du four.
Dans le four tunnel rotatif, les briques sont directement empilées à même le sol, sans alimentation en air sous le véhicule, ce qui permet d'exploiter pleinement la température du sol. On constate que la couverture en fibres de silicate d'aluminium peut encore être calcinée normalement après 48 heures d'arrêt de l'alimentation en charbon et en air en production réelle, ce qui est impossible pour les fours tunnels classiques. Dans le four tunnel rotatif annulaire, lorsque la température de cuisson des briques redescend à température ambiante, la chaleur dégagée suffit à sécher des briques humides de même volume. Il n'est donc pas nécessaire de construire un four à air chaud, ni d'utiliser un procédé de grillage à surchauffe nécessitant une consommation accrue de charbon pour le séchage.
Dans le système de chauffage du four tunnel rotatif annulaire, l'air sec pénètre par la sortie du four et refroidit les briques frittées à travers la section de refroidissement, abaissant ainsi leur température à température ambiante à la sortie du four. En d'autres termes, toute la chaleur dégagée par les briques frittées est acheminée vers les sections de cuisson et de séchage grâce à l'air entrant dans le four, assurant ainsi la combustion et le séchage. L'économie d'énergie est un atout majeur du four tunnel rotatif circulaire. Sa conception, son agencement et la simplicité de sa chaîne logistique contribuent également à réduire considérablement la consommation énergétique de l'ensemble de la briqueterie.
Le four tunnel rotatif circulaire est entièrement automatisé et doté d'un système de contrôle numérique. La température à l'intérieur du four est affichée directement sur l'écran du système de contrôle. L'absence de personnel qualifié pour la surveillance du feu élimine la fabrication manuelle des briques et accroît considérablement la production.
Comparé au four tunnel traditionnel, le nouveau four tunnel rotatif mobile, économe en énergie et respectueux de l'environnement, présente de nombreux avantages. On peut prévoir que ce mode de production, comparé à la couverture en fibres de silicate d'aluminium Helu, sera largement utilisé dans le secteur des briques frittées.
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