Стабильный контроль температуры и давления является основой производства высококачественного обожженного кирпича в туннельной печи . Автоматическая система управления координирует работу нескольких функциональных блоков для регулирования потока воздуха, подачи кислорода, рекуперации тепла и герметизации давления. Понимание взаимодействия вытяжного вентилятора , вентилятора отвода горячего воздуха , системы герметизации дна вагонетки печи и заслонок люков помогает производителям кирпича стабилизировать кривые обжига, сократить расход угля и уменьшить количество бракованного недообожженного кирпича.

Вытяжной вентилятор является основным двигателем воздушного потока всей системы печи. Он последовательно отводит дымовые газы через зону охлаждения, зону выдержки, зону обжига и зону низкотемпературного предварительного нагрева через заслонки люков . Воздушный поток движется в направлении, противоположном движению сырых кирпичей . Выполняются две основные функции: подача кислорода для поддержания горения угля в зоне обжига и отвод горячих дымовых газов для сушки сырых кирпичей в сушильной камере.

В секции предварительного подогрева при низкой температуре дымовые газы нагревают сырые кирпичи до тех пор, пока в них не воспламенится вкрапленный уголь. Горение повышает температуру до пиковой точки обжига. Объем воздуха должен соответствовать объему подаваемого угля для поддержания надлежащего уровня кислорода, обеспечивая сгорание 70–80% внутреннего угля в зоне обжига. При недостаточном потоке воздуха неполное сгорание приводит к выделению ограниченного количества тепла и неравномерной линии огня. Избыточный поток воздуха отводит избыточное тепло, снижая общую температуру в печи.

Вентилятор отвода горячего воздуха , работая автономно, извлекает явное тепло исключительно из зоны охлаждения для сушки кирпича, без подачи кислорода для горения. Любое увеличение объема отводимого горячего воздуха приводит к более быстрому отводу тепла, снижая температуру в зонах охлаждения, выдержки, обжига и предварительного нагрева. Сниженный объем отвода удерживает больше тепла внутри печи. Направление воздушного потока противоположно направлению потока вытяжного вентилятора, что означает, что отвод горячего воздуха конкурирует за пропускную способность и может снижать температуру в печи. Высокая скорость отвода горячего воздуха вблизи зоны обжига остановит распространение огня и вызовет перегрев в центре кирпичной кладки. Когда подача охлаждающего вентилятора остается постоянной, чрезмерный отвод может привести к нехватке кислорода для горения.

Герметизация под давлением обеспечивается каналом в нижней части вагонетки и системой песчаного уплотнения . Ветрозащитные экраны и желоба из крупнозернистого песка отделяют воздуховод под вагонеткой от внутренней части печи. Как только давление между дном вагонетки и камерой печи уравновешивается, утечка воздуха прекращается. Утечка вверх приводит к недообжигу кирпичей; утечка вниз приводит к прогоранию металлических конструкций вагонетки. Безопасный температурный диапазон для дна вагонетки составляет от 70℃ до 100℃.

Для песчаных герметиков предпочтительнее использовать крупнозернистый песок размером с бобы мунг. Мелкий песок легко разносится ветром, тогда как крупнозернистый песок непрерывно распределяется перегородками вагонеток печи, обеспечивая плотное закрытие желоба и предотвращая утечку воздуха.

Баланс давления поддерживается с помощью балансировочных вентиляторов в паре с датчиками давления. В традиционных туннельных печах, работающих при полном отрицательном давлении, используются балансировочные вентиляторы всасывающего типа. В туннельных печах с охлаждением со стороны разгрузки отрицательное давление в зонах предварительного нагрева и положительное давление в зонах охлаждения, что требует наличия одного всасывающего вентилятора и одного вентилятора-воздуходувки для балансировки в двух секциях. Частотно-регулируемые приводы регулируют поток воздуха вентилятора на основе обратной связи по давлению в реальном времени из двух контрольных точек, синхронизируя давление на дне вагонетки с давлением в печи. Механические балансировочные затворы могут создавать отрицательное давление, но не обладают возможностью автоматической регулировки и не могут работать в секциях с положительным давлением.

Низкотемпературные заслонки предварительного нагревательного люка регулируют работу печей в положениях от № 1 до № 10 до 560℃. Совместное открытие этих заслонок контролирует общий поток воздуха в системе, а различные комбинации открытий позволяют регулировать локальное распределение температуры.

Максимальная высота подъема каждой заслонки люка равна ее радиусу. Необходимое количество заслонок рассчитывается путем возведения в квадрат отношения диаметра основного дымохода к диаметру отдельной заслонки. Для основного дымохода диаметром 1,2 м и заслонки диаметром 0,4 м это отношение равно 3, что требует 9 полностью открытых заслонок или 18 заслонок (9 пар), работающих в полуоткрытом положении. Такая конфигурация минимизирует потери давления на заслонках.

При управлении вентиляторами с помощью частотно-регулируемых приводов (ЧРП) операторам следует полностью открывать заслонки, чтобы избежать потерь давления на сопротивление дросселированию. Профиль заслонки и степень её открытия напрямую определяют скорость распространения огня и производительность. Для стандартных , перфорированных и пустотелых кирпичей требуются отдельные схемы управления заслонками. Настройки также меняются для влажных и предварительно высушенных сырых кирпичей. Если минимальная скорость вентилятора всё ещё приводит к слишком быстрому распространению огня, следует скорректировать схему и степень открытия заслонок для стабилизации давления и потока сушильного воздуха.

Тепловой принцип работы заслонок люка прост: чем больше горячих дымовых газов проходит через заслонку, тем дольше теплообмен и выше локальная температура кирпичной кладки.

Туннельные печи широко используются в кирпичной промышленности для производства обожженного кирпича и различных изделий из него. Рама печной тележки и уплотнительная пластина для песка , изготовленные из литья или листовой стали, работают в условиях постоянной высокой температуры. Эти компоненты непосредственно подвергаются воздействию горячего газа внутри печи. Если они не выдерживают деформации от термического расширения и термической окислительной коррозии, герметичность печной тележки быстро ухудшается после длительной эксплуатации.

Неисправные тележки для обжига приводят к тому, что рамы теряют опору для кирпичей с пазами. Вибрация тележки во время транспортировки дестабилизирует весь процесс обжига. Кирпичи подвергаются аномальной деформации и образованию холодных трещин, что снижает качество готовой продукции. Как только такие проблемы возникают во время работы печи, немедленный ремонт на месте становится невозможным. Производство должно продолжаться до остановки печи. В крайних случаях кирпичи с пазами теряют равновесие, и рама тележки обрушивается, повреждая основной корпус печи, основание печи, колеса и рельсовую систему.

При нарушении теплоизоляции уплотнительных пластин для песка высокотемпературный газ выходит через зазоры между стенкой печи и боковыми панелями вагонетки в ходовую часть. Это приводит к неравномерному распределению температуры внутри туннельной печи , вызывая неравномерный обжиг и растрескивание кирпичей в холодном состоянии. Колеса и направляющие печи также подвергаются ускоренному износу. Эти неисправности невозможно устранить в процессе работы, поэтому производство должно продолжаться до остановки печи.

Для решения этих типичных проблем в производстве кирпича мы провели ряд конструктивных усовершенствований системы вагонеток печи . Наша цель — повысить огнеупорные свойства , долговечность и теплоизоляцию , при этом долговечность является основной задачей оптимизации. Эти усовершенствования позволили добиться удовлетворительных результатов в применении.

Детальные решения по улучшению

1. Оптимизация конструкции основного корпуса вагонетки печи.

Конструкция печной тележки состоит из металлического каркаса, рифленых кирпичей, опорных выступов на каркасе, песчаных уплотнительных пластин, закрывающих нижнюю сторону рифленых кирпичей, и теплоизоляционных слоев, уложенных внутри рифленых кирпичей. Металлический каркас выполняет функцию несущего каркаса.

Съемные уплотняющие пластины для песка вертикально закреплены на торцевой поверхности рамы печной тележки . Монтажные основания на обоих нижних концах рамы обеспечивают вертикальную установку. Уплотняющие пластины для песка проходят от передней части к задней с обеих сторон печной тележки . Их верхний край закрывает нижнюю часть кирпичей с пазами и торцевую поверхность рамы.

Выступы, параллельные направлению движения вагонетки с печью, расположены немного внутрь над рамой. Между этими выступами и закрепленными песчаными уплотнительными пластинами уложены рифленые кирпичи. Рифленые кирпичи, соединенные вдоль направления движения, образуют две боковые стенки вагонетки с печью , предотвращая утечку горячего газа обратно в область ходовой части.

Вертикально установленные песчаные уплотнительные пластины поддерживают нижнюю наружную стенку кирпичей с пазами и закрывают торцевые поверхности рамы. Эта конструкция отделяет металлическую раму от прямого контакта с высокотемпературным газом, предотвращая деформацию вследствие термического расширения и термическую окислительную коррозию. Огнеупорный изоляционный слой поверх рамы является частью топочной камеры печи. Вместе с боковыми стенками он препятствует проникновению горячего газа вниз.

2. Сборная огнеупорная панельная песчаная уплотнительная пластина

Пескоуплотнительная плита состоит из двух или более огнеупорных панелей, установленных вертикально и легко разбираемых. Она закрывает дно кирпичей с пазами и обе торцевые поверхности рамы. Такая конструкция защищает металлическую раму от прямого воздействия высоких температур. При повреждении отдельных огнеупорных панелей и снижении теплоизоляции туннельная печь может продолжать работу. Поврежденные огнеупорные панели можно легко заменить во время технического обслуживания.

3. Заделка щелей с помощью войлочных материалов.

Во все соединительные зазоры: в местах соединения песчаных уплотнительных пластин и пазовых блоков, в монтажных зазорах между песчаными уплотнительными пластинами и рамой, в зонах контакта пазовых блоков и рамы, в зазорах между пазовыми блоками и выступами, в местах соединения выступов и изоляционного слоя, в зазорах между изоляционными материалами и рамой, а также в швах сборных песчаных уплотнительных пластин , выполненных из нескольких частей, входит уплотнительный материал из войлока. Такая конструкция уплотнения дополнительно предотвращает утечку горячих газов в ходовую часть.

4. Противоскользящая конструкция из кирпича с пазами и встроенными канавками.

Кирпичи с пазами имеют встроенную конструкцию, соответствующую выступам рамы. Встроенные соединения надежно фиксируют кирпичи с пазами, предотвращая их скольжение. Съемные вертикальные песчаные уплотнительные пластины закрывают оба конца рамы. Металлическая рама не будет напрямую контактировать с высокотемпературным газом. Даже при частичном повреждении огнеупорных панелей работа печи может продолжаться, а замена компонентов удобна.

5. Огнеупорное керамическое покрытие для герметизирующих плит из металлического песка.

Для металлических песчаных уплотнительных пластин на поверхность можно нанести огнеупорное керамическое покрытие. Тонкие металлические листы с огнеупорным керамическим покрытием обеспечивают те же самые антидеформационные и антитермоокислительные свойства.

Производство обожженных стеновых материалов представляет собой систематический проект, состоящий из взаимосвязанных технологических этапов. Каждый производственный сегмент работает как деревянная доска для ведра с водой. Максимальная вместимость ведра ограничена самой короткой доской, а не самой длинной. Аналогично, рентабельность линии по производству кирпича определяется ее самым слабым звеном в технологическом процессе, что мы называем принципом короткой доски для кирпичных заводов.

Многие владельцы кирпичных заводов на этапе планирования ориентируются только на номинальную производственную мощность. Они сразу же запрашивают суточный объем производства в 500 000 или 800 000 штук, годовой объем в 150 или 200 миллионов обожженных кирпичей . Однако мало кто рассчитывает фактический общий объем оборота материалов на площадке. Реальный суточный оборот может достигать 5–8 миллионов штук, что значительно превышает номинальный объем производства кирпича.

Склад сырья

Некоторые заводы используют местную пустую породу и сланец без дополнительных складских площадок. Если сырье транспортируется из других мест, требуется несколько складских площадок, способных вместить 500 000 единиц кирпичного сырья.

Обработка сырья

Ежедневная производительность переработки сырья должна превышать целевой суточный объем производства кирпича, а время работы оборудования составляет всего 8–10 часов. Операторам необходимо выбирать дробилки, вальцовые грохоты, одноступенчатые или двухступенчатые решения для дробления в зависимости от твердости и влажности сырья. Также необходимо подтвердить ширину ленточного конвейера, скорость движения, конфигурацию магнитного сепаратора и конструкцию, упрощающую техническое обслуживание. Даже при наличии больших дробилок и мощных двигателей замена молотков в течение половины или одного дня напрямую снизит производительность. Многие небольшие кирпичные заводы полагаются на погрузчики и ручной подъем тяжелых ситовых плит, не имея мостовых кранов. Частая смена обслуживающего персонала становится типичной проблемой для сокращения производства.

Хранение в условиях старения и силосы для мелкодисперсных материалов

Силосы для выдержки играют жизненно важную роль в производстве кирпича. Рекомендуемая вместимость позволяет производить в 3 раза больше продукции в сутки при времени выдержки 72 часа. Они обеспечивают бесперебойную подачу сырья даже при остановке дробильного оборудования на 2 дня. Для твердого или песчаного сырья водонепроницаемая конструкция предотвращает неравномерное распределение влаги (сухой верх, мокрый низ). Установка смесителей после выдержки и смешивания помогает стабилизировать характеристики сырья.

Экструзия и формовка

Вся система экструзионного формования включает в себя подачу, смешивание, интенсивное перемешивание, экструзию, резку и укладку кирпичей. Производительность вакуумного экструдера и машины для укладки кирпичей сильно зависит от свойств сырья и позиционирования продукта. Один комплект оборудования может хорошо работать в одном регионе, но выйти из строя в другом. Типичный пример: многие кирпичные заводы в Ланьчжоу переняли производственный опыт центрального и восточного Китая. Они получали качественные сырые кирпичи, но сталкивались с проблемами медленной сушки, медленного обжига, высоким процентом брака и растрескивания. Фактический выход продукции после обжига был значительно ниже ожидаемого, что привело к серьезному дефициту кирпича.

Сушильная камера

Для туннельных печей доступны различные конфигурации: прямая сушка и прямой обжиг, одна сушка + один обжиг, одна сушка + два обжига, две сушки + один обжиг и т. д. Наилучший вариант зависит от сырья, готовой продукции и местного климата. Прямая сушка и прямой обжиг подходят для пластичного сланца или угольной породы при производстве кирпича. Но для сырья с высокой чувствительностью к сушке прямая сушка и прямой обжиг станут необратимым убытком.

Особый климат также создает проблемы. В Куйтуне, Синьцзян, чрезвычайно сухой воздух вызывает растрескивание сырого кирпича сразу после резки. Решение включает в себя снижение высоты цеха и укрытия для сырого кирпича, использование штор для повышения влажности воздуха и применение схемы укладки кирпича в 1,5 раза. Количество рельсов и вагонеток для обжига также должно быть увеличено в 1,5 раза.

В качестве источников тепла для сушки используются сушка дымовыми газами, сушка с использованием отработанного тепла и комбинированная сушка дымовыми газами и отработанным теплом. Если сырье содержит большое количество серы, сушка дымовыми газами приведет к вторичному загрязнению и увеличению экологических издержек. Для сырья с низким содержанием серы комбинированная сушка наиболее эффективна, поскольку позволяет экономить электроэнергию и топливо.

К методам удаления влаги относятся централизованная, децентрализованная, секционная централизованная отводка, отвод под избыточным и отрицательным давлением. Чисто централизованная отводка влаги неэффективна, характеризуется высоким энергопотреблением и избытком кислорода. Оптимальная схема сочетает децентрализованную и централизованную отводку, в которой преобладает избыточное давление и дополняется отрицательным. Во многих проектах вращающихся туннельных печей имеются недостатки в конструкции сушильной камеры; некоторые вентиляторы для удаления влаги потребляют в 3–4 раза больше энергии, чем сама туннельная печь.

Процесс стрельбы

Производительность печи, качество продукции и расход угля в основном определяются на этапе проектирования и строительства печи. Существуют туннельные печи для кладки, комбинированные туннельные печи, печи с верхним воздуховодом, печи с нижним воздуховодом и вращающиеся туннельные печи . Вращающиеся туннельные печи вмещают около 300 стандартных кирпичей на кубический метр, в то время как традиционные туннельные печи могут вмещать 400–500 штук. Традиционные туннельные печи ограничены конструктивными недостатками: кирпичи смещаются, пока печь остается неподвижной, что приводит к разнице температур в поперечном сечении и возгоранию вагонеток. Преодоление этой давно существующей конструктивной слабости требует технологических инноваций.

Квалификация специалиста по стрельбе

Многие операторы ошибочно считают обжиг в печи просто наблюдением за пламенем. Квалифицированный оператор печи должен уметь настраивать ее. Он должен хорошо разбираться в конструкции печи, воздушном потоке, отходящем тепле, объеме вентилятора, температуре, теплотворной способности, плане укладки кирпичей , параметрах вагонетки и сушильной камеры.

Существует известное правило: 70% эффективности достигается за счет укладки кирпичей, 30% — за счет обжига; 70% — за счет работы под печью, 30% — над ней . Квалифицированные специалисты анализируют протоколы испытаний сырья и распределение тепла. Никогда не следует подавать уголь в стыки вагонеток в зонах высоких температур или открывать здесь топочные отверстия, так как это серьезно повредит вагонетки. Обжиг вагонеток также связан с их теплоизоляцией и балансом воздуха в траншеях.

Погрузочная полоса

Реальный пример: печь шириной 3,7 м с 4 зонами сушки и 3 зонами обжига имеет только одну загрузочную полосу с полуавтоматической упаковочной машиной. Зарезервировать дополнительное пространство для дополнительных полос невозможно. Завод так и не смог перейти на полный режим 4 зоны сушки и 3 зоны обжига после 5-6 лет эксплуатации; максимальная рабочая зона — всего две. Недостаточное количество загрузочных полос блокирует поставку готового кирпича, что является трудноисправимой проблемой планирования. Количество загрузочных, упаковочных и складских станций необходимо рассчитывать заранее в соответствии с целевым объемом производства.

Площадка готовой продукции

Многие кирпичные заводы игнорируют складские площадки для готовой продукции. Ограниченная площадь складских площадок в сочетании с большой вместимостью печей приводит к снижению производства в дождливые или межсезонные периоды. Для производства пустотелого кирпича требуются более крупные складские площадки. Нехватка складских площадок становится серьезной проблемой для производства пустотелого кирпича.

Соответствие требованиям к сырью и охране окружающей среды

Многие заводы пропускают лабораторные испытания сырья перед началом строительства. Сырье с содержанием серы 4–5% без альтернативных источников станет непреодолимым препятствием с точки зрения экологических норм. Перед инвестированием необходимо провести множество лабораторных исследований. Высокое содержание кальция вызывает разжижение; высокое содержание оксида калия и оксида магния провоцирует образование высолов и белого солевого налета на поверхности кирпича.

Башня десульфуризации

Многие кирпичные заводы перестраивали десульфурационные башни, поскольку поставщики не обладают достаточными знаниями о конструкции печей и механике жидкости. Неправильно спроектированное десульфурационное оборудование увеличивает нагрузку на вентиляторы, затрудняет удаление влаги и снижает производительность. Горизонтальная и вертикальная системы десульфуризации и пылеудаления с дымоходом работают лучше, чем системы с одним вертикальным дымоходом. Воздухозаборник десульфурационной башни, расположенный немного выше поверхности печи, экономит электроэнергию и соответствует правилам механики жидкости.

Защита окружающей среды и модернизация печей

Сжигание природного газа обеспечивает экологически чистое производство с низким уровнем загрязнения серой, оксидами азота и пылью. Владельцам заводов необходимо оценить, можно ли переоборудовать существующие печи для сжигания природного газа без полной реконструкции. При проектировании новых печей следует учитывать варианты топлива на ранних этапах.

Заключение

Формула расчета полной производственной мощности туннельной печи :

1. Запасы сырья: в несколько раз превышают суточный объем производства.
2. Производственная мощность по переработке сырья ≥1,5-кратная суточная производительность.
3. Производительность по выдержке: в 2–3 раза выше суточной производительности.
4. Экструзия занимает 8–12 часов, что позволяет достичь производительности, в 1 раз превышающей суточную.
5. Хранение зеленых кирпичей: 1,5–2-кратный суточный объем производства.
6. Пустой вагонетку для обжига ≥0,5× суточной производительности
7. Производительность сушки: 1× суточная производительность.
8. Производительность: 1× суточная мощность
9. Транспортный маршрут для готовой кирпичной кладки: ≥0,75 × суточный объем производства
10. Погрузочная станция ≥0,3× суточной производительности
11. Завершенная обработка площадки: производительность несколько раз в день.

Вся система обеспечивает оборот, в десятки раз превышающий номинальную суточную производительность. Заводу, планирующему производить 500 000 кирпичей в день, может потребоваться общий оборот в 5 миллионов кирпичей.

Производство облицовочных материалов представляет собой комплексную систему, охватывающую подготовку сырья, обработку, экструзию, складирование, сушку сырого кирпича, обжиг и обработку готовой продукции. Рентабельность вашего кирпичного завода определяется самым слабым звеном.

На современных кирпичных заводах экологические стандарты и затраты на энергию стали двумя основными проблемами для владельцев предприятий. Одним из ключевых факторов, влияющих на энергопотребление и показатели выбросов печей, является содержание кислорода в отходящих газах туннельных печей .

Многие кирпичные заводы пытаются снизить уровень кислорода в отходящих газах, просто регулируя вентиляторы, давление воздуха или открытие заслонок. Однако для реального решения требуется систематическое понимание управления воздухом в туннельной печи .

Устранение лишнего воздуха, уменьшение утечек воздуха и оптимизация подачи воздуха для горения позволяют кирпичным заводам добиться большей топливной эффективности, более стабильного качества обжига и снижения выбросов в окружающую среду.

В этой статье объясняется, как три принципа — правильное использование воздуха, сокращение количества ненужного воздуха и оптимизация оптимального воздушного потока — могут помочь улучшить современные процессы производства обожженного кирпича .

1. Почему содержание кислорода в выхлопных газах имеет значение при производстве кирпича.

В процессе обжига кирпича для полного сгорания топлива необходимо определенное количество кислорода. Однако избыточное количество воздуха, поступающего в печь, не повышает эффективность сгорания. Напротив, это увеличивает количество отходящих газов и повышает содержание кислорода в отходящих газах печи.

Высокое содержание кислорода в выхлопных газах обычно указывает на следующее:

• - Избыточное поступление воздуха в туннельную печь
• Потери тепла, вызванные избыточным потоком воздуха.
• -Повышенная температура выхлопных газов
• -Увеличение энергопотребления
• -Трудности с выполнением требований экологического мониторинга

По этой причине контроль содержания кислорода в отходящих газах печи стал важным показателем для повышения энергоэффективности производства кирпича .

2. Устранение нежелательной подачи воздуха: первый шаг к оптимизации туннельной печи.