книги / Технология строительной керамики

изойдет растрескивание изделия (на рис. 41 заштрихованная область). Сушка методом конвективного нагрева изделий теплоносителем получила наибольшее распространение, хотя она наименее эффективна, так как из-за плохой теплопроводности воздуха, омывающего поверх­ ность изделия, передача тепла изделию недостаточно интенсивна. Применение цикличной подачи теплоносителя, инжекционная подача теплоносителя, установка циркуляционных вентиляторов и другие мероприятия только частично улучшают сушку изделий при

кочастотные или микроволновые, красные и инфракрасные излучения, плазменный или высокотемпературный нагрев, комбинированный на­ грев другими методами — акустическим идр. Эти методы пока не наш­ ли широкого применения в промышленности строительной кера­ мики.

Естественная сушка. Сушка кирпича и керамических камней бывает естественной и искусственной. Основными сушильными уст­ ройствами для естественной сушки являются устройства типа «гри­ бок» и различные сушильные сараи (табл. 8).

Общими недостатками естественной сушки сырца являются: не­ постоянный и продолжительный срок сушки (от 5 до 20 суток), оп­ ределяющийся климатическими условиями и вызывающий необходи­ мость иметь большие сушильные площади; трудность регулирования режима сушки; повышенный расход рабочей силы для обслуживания сушилок (10— 11 человек в час на 1000 шт. сырца) и ограниченные возможности по механизации производственных операций.

Искусственная сушка. Сушильные устройства для искусственной сушки в зависимости от режима работы бывают периодического и непрерывного действия.

В сушилках периодического действия температура и влажность теплоносителя непрерывно изменяются во времени. В сушилках непрерывного действия эти параметры теплоносителя изменяются по длине рабочего туннеля, оставаясь постоянными во времени. Сушил­

их — возможность сушки по индивидуальным режимам, применитель­ но к видам изделий.

По характеру движения теплоносителя сушилки бывают с рецир­ куляцией и без рециркуляции теплоносителя, по способу передачи тепла — конвективными и радиационными. В одних сушилках полу­ фабрикат во время сушки перемещается, в других находится на од­ ном месте. По конструктивным признакам сушилки бывают камер­ ные, туннельные, конвейерные (одно- и двухъярусные), щелевые су­ шилки для однорядной установки изделий на транспортные средства.

Таблица 8. Характеристика сушильных сараев

В производстве керамических изделий используются в основном туннельные сушилки с обогревом отходящими газами печей и подтоп­ ков и реже сушилки с паровым или воздушным обогревом.

С энергетической точки зрения наиболее целесообразна циркуля­ ционная система с реверсированием. Оптимальные энергетические и технологические параметры сушки достигаются при использовании конвейерных сушилок.

Сушильное устройство должно вписываться в непрерывную тех­ нологическую линию; процесс сушки должен быть по возможности механизирован и автоматизирован; удельный расход тепла для испа­ рения 1 кг влаги должен быть не выше 4167 МДж; насыщенность воздуха водяным паром при выходе из сушилки — не выше 78%; продолжительность сушки должна соответствовать критической ско­ рости влагоотдачи. Предпочтительно применять системы непосредст­ венного нагрева воздуха с помощью горелок, работающих на жидком

камеры группируются в блоки от 20 до 48 шт.

Сырец загружат в камеру по 10— 12 шт. на каждой сушильной рам­ ке специальными вагонетками емкостью 100— 120 шт. сырца. Всего в камеру загружают от 2800 до 4000 шт. сырца. Расход рамок на 1000 шт. высушенного сырца 0,015 шт.

Регулированием плотности садки сырца в камере (разрежение на

8— 10% в центральной части) снижают неравномерность сушки. При чрезмерной плотности садки (теоретически не более 79% объема сушилки) удлиняется срок и увеличивается коэффициент неравномер­ ности сушки. При сушке между полуфабрикатами оставляют мини­ мальные зазоры с направлением пустот по ходу движения теплоноси­ теля. Как показали исследования ВНИИСтрома, теплоноситель омы­

имеющими круглые или щелевидные отверстия для подачи и отбора теплоносителя. В начале камеры, со стороны подвода теплоносителя, щели имеют ширину до 10 мм, а в конце камеры — до 20 мм. Если ка­ налы имеют одинаковое поперечное сечение по длине и равномерно распределенные одинаковые отверстия в перекрытиях, теплоноситель распределяется по камере неравномерно, что приводит к неравномер­ ной сушке сырца, удлинению сроков сушки, росту отходов. При пере­ крытии каналов плитами со щелевидными отверстиями, взамен плит с круглыми отверстиями, повышается кратность циркуляции теплоно­ сителя в камере с 3 до 5—7, в 1,5—2 раза уменьшается коэффициент неравномерности сушки, снижаются потери при сушке и улучшает­ ся качество сырца, почти в 12 раз уменьшается унос свежего тепло­ носителя с отработанным, сокращается срок сушки сырца.

Теплоноситель имеет температуру в центральном канале 130— 170° С, статический напор — 9,81 Н/ма в начале и 38,24 Н/м^ в конце

канала, скорость 8— 10 м/с. Температура отработанного теплоноси­

Рис. 43. Схема изменения потоков теплоноси­ ри и на поверхности изделия,

волежащие выпускные отверстия. При этом оба потока теплоносителя регулируются так, чтобы в процессе изменения их интенсивности убы­ вание одного компенсировалось возрастанием другого, т. е. чтобы мак­ симум первого совпадал с минимумом второго.

При таком методе регулировки теплоносителя направленный к низу поток теплоносителя попеременно смещается вправо и влево (рис. 43).

Для улучшения циркуляции воздуха как в камерных, так и в туннель­ ных сушилках применяют специальные аппараты — «ротомиксеры». Аппарат представляет собой щелевой цилиндрический или конический

кожух, внутри которого помещен вентилятор. Горячий воздух через отверстия в перекрытиях камер (туннелей) попадает в приемное от­ верстие аппарата и подается в сушильное пространство через щели

внутренних слоев (момент покоя) без появления опасных усадочных напряжений и деформации изделий. Скорость вылета струи теплоно­

устройствам непрерывного действия. Замена камерных сушилок тун­ нельными обеспечивает повышение мощности завода на 15—25%, сни­ жение трудовых затрат на 1000шт. кирпича на 20%, себестоимости — на 2—3%. Использование туннельных сушилок, когда длительность сушки сырца не превышает 24 ч, наиболее эффективно. Удельный вес сушки кирпича в сушилках туннельного типа составляет около 70%.

Длина туннеля от 24 до 36 м, ширина однопутных туннелей 1—

лы для подачи и отбора теплоносителя.

Сырец поступает в туннельную сушилку на вагонетках (сушиль­ ных или печных). При сушке сырца на печных вагонетках размеры туннелей сушилки сответствуют габаритам нагруженной сырцом печ­ ной вагонетки. Навстречу высушиваемому полуфабрикату движется

теплоноситель — топочные или печные газы, поступающие в туннель у его выгрузочного конца (рис. 45). Теплоноситель подается в тун­ нель сосредоточенно через канал длиной 1,5—2,0 м при помощи вен­ тилятора, отводится также сосредоточенно через канал длиной 4—6 м, устроенный в поду туннеля возле загрузочного конца.

Температура теплоносителя в центральном подводящем канале сушилки 100— 140° С, давление 58,86— 147,15 Па, скорость до 15 м/с.

Рис. 45. Схема туннельной сушилки:

J — вагонетка; 2 — отводящий канал; S — канал, подводящий теплоноситель.

Количество теплоносителя, подаваемого для сушки 1000 шт. кирпи­ ча,— от 30 до 32 тыс. м8 при использовании глин средней пластичнос­ ти и 50—60 тыс. м8 — при глинах, высокочувствительных к сушке. Влагосодержание теплоносителя — не более 15 г/кг. Температура теплоносителя, удаляемого из сушилки,— от 30 до 45° С при относи­

Рис. 46. Схема рециркуляции теплоносителя в туннельной сушилке с переменным режимом сушки:

/ — туннедд сушилки; 2 — вагонетки; 3 — подвод теплоносителя; 4 — отвод теплоносителя; 5 цЫтяжной вентилятор; 6 — выброа газов в атмосферу; 7 — вентилятор для рециркуляции теплоносителя; 8 — места подвода рецнр* кулят&.

от 90 до 120 кг на 1000 шт. кирпича. Общий расход тепла с учетом всех потерь 5861,5—6698,9 кДж/кг испаренной влаги.

Лучшее использование тепла, создание мягкого режима и сокра­ щение срока сушки достигается при частичном возврате (до 70—80%) ртработаиного теплоносителя в сушилку (рециркуляции). Подают отработанный теплоноситель в туннель сушилки через рециркуляцион­ ные каналы обычно в первой трети его длины, а также при помощи различных устройств. Применение рециркуляции повышает влаго­ содержание свежего теплоносителя на 4—5 г/кг, что смягчает режим

сушки. Схемы подачи рециркулята могут быть различны в зависимос­ ти от чувствительности к сушке полуфабриката, вида изделий, конст­ руктивных особенностей сушилок. Схема рециркуляции теплоноси­ теля с постоянным режимом сушки по длине туннеля приведена на рис. 46.

При правильно выбранном типе садки сырца сопротивление ее движению теплоносителя не превышает 10% напора, развиваемого вентилятором. Остальная часть затрачивается на преодоление мест­ ных и путевых потерь.

Рис. 47. Ускоренный режим сушки дырчатого кирпича:

а — распределение температур (1) и относительной влажности (2) по дли­ не туннеля; б — распределение скоростей теплоносителя (м/с) по сечению туннеля; в — кривая сушки.

Скорость сушки изделий в туннельной сушилке изменяется по мере продвижения их через туннель, сначала она растет медленно до удаления 3—5% влаги, затем быстрее, достигает максимального значения, а к концу сушки замедляется. Ход изменения кривых суш­ ки зависит от температуры, влагосодержания и количества теплоно­ сителя, подаваемого в сушилку, температуры, формы и размеров загружаемого сырца и конструкции садки.

На рис. 47 представлены данные, характеризующие скоростную сушку дырчатого кирпича. Сушка большими объемами теплоносите­ ля исключает конденсацию влаги на сырце, позволяет сократить срок сушки до 17— 19 ч и довести оборачиваемость туннельных суши­ лок до 500 и более раз в год.

В типовом проекте, разработанном «Гипростромом» (Москва), обычные туннельные сушила заменены двухпутными противоточными туннелями длиной по 38 м. В туннелях аппаратами вихревой ре­ циркуляции осуществляется многократное поперечное перемешивание теплоносителя. Эти аппараты устанавливаются по оси туннелей, между двумя поездами вагонеток через каждые 6 м. Продолжитель­

его садку на печную вагонетку.

Отделение досушки расположено на пути движения печных ва­ гонеток к туннельной печи, оно перекрывает часть пути и представ­ ляет собой сушильную камеру, оборудованную аппаратами вихревой рециркуляции, с подачей и отбором теплоносителя. В отделении

досушки влажность сырца снижается до 6%. Продолжительность дссушки принята равной 14— 15 ч. Вышедший из камеры досушки сырец

В НИИСМИ (Минск) разработана новая система турбулизации теплоносителя в туннельной сушилке путем применения инжекционных форсунок, нагнетающих в рабочий туннель горячие газы (10— 15% первичного теплоносителя от общего расхода, остальные 85—90% рециркулируют в зоне действия турбулизатора). Направление дви­ жения подаваемых форсунками газов перпендикулярно основному потоку теплоносителя, движущемуся вдоль туннеля, что создает интен­ сивную его турбулентность. Первичный воздух для работы форсу­ нок обеспечивается вентилятором высокого давления, вторичный — засасывается форсункой из туннеля через отверстие в потолке сушилки. Система состоит из коллектора инжекционных форсунок, подво­ дящих трубопроводов и вентилятора высокого давления. На один тун­ нель устанавливается 5—6 форсунок. Применение этой системы способствовало сокращению срока сушки облицовочно-фасадной кера­

и керамических камней применяют также щелевые конвейерные су­ шилки с роликовыми и сетчатыми транспортерами и однорядной ставкой изделий.

На зарубежных заводах, выпускающих крупноразмерные пусто­ телые керамические камни, для сушки применяют противоточные роликовые сушилки длиной 100— 120 м, сечением 0,5—0,6 х 2—3 м. Теплоноситель — отходящие газы печей с добавкой горячего воздуха от дополнительного калорифера. Скорость теплоносителя в туннелях 10—15 м/с. Ставка блоков однорядная. Блоки укладываются на ро­ лики пода туннеля отверстиями параллельно потоку теплоносителя. Длительность сушки около 1 ч.

Наряду- с роликовыми сушилками широко применяются сушилки многоярусные палетные (щелевые поддоны) и конвейерные двух- и четырехъярусные со сроком сушки 4—8 ч. Принцип работы сушил — противоточный.

Новая скоростная многоярусная люлечная сушилка типа SIENA (фирмы «Morando», Италия) имеет две галереи с количеством ярусов от 3 до 8. Сушилка оборудована системой рециркуляции теплоносите­ ля, что обеспечивает мягкий режим сушки при длительности 2—6 ч. Производительность сушки при сушке пустотелых керамических камней и пустотелого кирпича соответственно 6—20 и 5—8 т/ч.

Институтом кирпичной промышленности в г. Эссене (ФРГ) раз­ работана конструкция щелевой вагонеточной сушилки для сушки кирпича и керамических камней при однорядной ставке полуфабриката на решетчатый под вагонеток. При движении вагонеток по сушильному каналу изделия омываются теплоносителем, движущимся в вертикаль­ ном направлении. Направление воздушного потока меняется в каждом участке температурной зоны длиной 6,25 м с интервалом в 10 мин,

так что через каждые 10 мин теплоноситель омывает вагонетку то сверху, то снизу. Высушенные формовки перед выходом из сушилки проходят сквозь подводимый поток горячего влажного воздуха, на­ гретого в зависимости от материала до 90 или 180° С. Ширина сушиль­ ного канала 4 м. Длина температурной секции — 6,25 м. Количество секций в сушилке определяется качественной характеристикой сырца, видом изделий и требуемой производительностью. Длительность сушки 3—6 ч. В целях снижения расхода на испарение влаги (на 1 кг — 3768 кДж) 60—80% теплоносителя используется повторно (ре­ циркуляция). Расход мощности 0,024 кВт х ч на 1 кг испаренной влаги.

В ФРГ также разработана конструкция сушилки интенсивного действия, представляющая собой конвейер прямолинейной (или зиг­ загообразной) конфигурации, помещенный в туннель, в котором цир­ кулирует горячий воздух. Сырец поступает на сушильный конвейер и, проходя его без применения каких-либо других транспортных средств, попадает на участок садок на обжиг. Лента конвейера об­ разована цепью из перфорированных пластин, движущихся с бессту­ пенчато-регулируемой скоростью, что позволяет регулировать про­ должительность пребывания сырца в сушилке. Сушильный туннель состоит из каналов, длина и количество которых определяются про­ изводительностью сушилок, особенностями глины, продолжительно­ стью сушки (в минутах), диапазоном скоростей конвейера, плотно­ стью размещения изделий и т. п. Над сушильными каналами про­ ходят вспомогательные каналы, подводящие горячий воздух к системе сопел, расположенных так, чтобы они направляли воздух на каждый проходящий по конвейерной ленте кирпич со всех сторон. Это явля­ ется отличительной особенностью сушилки, так как создаются условия для индивидуальной сушки изделий, причем направление подачи воз­ духа (сверху, снизу или с боков) постоянно меняется (через каждые 20 см пути).

Сочетание в сушильном агрегате технологической и транспорт­ ной функций уменьшает количество механизмов, а следовательно, снижает количество причин возможных простоев. Сушилка не тре­ бует сушильных реек, рамок или палет, загрузочных и разгрузочных станций для них, станций накапливания сырца и других подобных устройств. Короткий срок сушки (от 30 до 60 мин) позволяет запускать сушильный агрегат в действие и останавливать его в соответствии с ра­ ботой пресса.

Наряду с разработкой сушилок в виде прямолинейных туннелей или камер, в последнее время созданы сушилки с круговым располо­ жением туннеля в виде вертикального цилиндра, прямые многоярус­ ные и др. В ФРГ создана сушилка в виде вертикального цилиндра, внутри которого имеются две соосные спирали. Внешняя спираль является восходящей, внутренняя — нисходящей, причем каждая спираль образована двумя швеллерами, которые служат рельсами для вагонеток. Вагонетки поступают в сушилку и по восходящей спирали постепенно поднимаются до верха сушилки. Здесь по пере­ ходному участку они переходят на внутреннюю нисходящую спираль

и опускаются по ней до основания сушилки, после чего выходят из сушилки. Обе спирали разделены между собой вертикальной цилинд­ рической стенкой, причем вентиляторы создают движение теплоно­ сителя в противотоке к движению вагонеток — восходящее на внут­ ренней спирали и нисходящее на внешней спирали. Благодаря об­ разованию всей цепью вагонеток двойной спирали на небольшой площади можно создавать сушилки большой емкости. Так, например, сушилка с суточной производительностью 150 т сухих изделий при сроке сушки 24 ч имеет наружный диаметр 14 м и высоту 5,5 м. Длина цепи вагонеток составляет 1000 м. На выходе из сушилки вагонетки проходят около позиции перекладки кирпичей на печные вагонетки и снова поступают на загрузку у резательного автомата. Ставка сыр­ ца на решетчатый под вагонетки — однорядная (100 шт). Часть ре­ циркулирующего насыщенного влагой теплоносителя выбрасывается из сушилки и заменяется сухим горячим воздухом из печи. Меняется скорость движения теплоносителя: наибольшая — вблизи вентиля­ торов и наименьшая — на промежуточном участке менаду обеими спи­ ралями в верхней части сушилки, что создает благоприятные условия для сушки сырца.

§ 8. ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ И ИСТОЧНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Виды теплоносителя. В качестве теплоносителя для сушки кирпича и керамических камней используют чистый воздух, дымовые (отходя­ щие) газы печей или подтопков, смесь нагретого воздуха и дымовых газов печей или подтопков.

Калориферы. Воздух подогревают в паровых или огневых ка­ лориферах. Он нагревается через металлические стенки калориферов горячими топочными газами (огневые калориферы) или паром (паровые калориферы). В огневых калориферах топочные газы, пройдя камеру осаждения уносов и будучи разбавлены холодным воздухом или отощающими газами калорифера до 900— 1000° С при железных и до 500—600° С при чугунных нагревательных элементах, поступают в трубы калорифера, нагревая их стенки. Воздух, омывая снаружи нагревательные элементы калорифера, сам нагревается и поступает в подводящий канал сушилки. Температура и влажность нагретого воздуха регулируется разбавлением его холодным наружным воздухом.

Калориферы для сушки на заводах применяются значительно ре­ же, чем подтопки, хотя качество теплоносителя, получаемого в кало­ риферах, выше. В калориферах отсутствует унос продуктов сгорания, что создает нормальные условия для обслуживания сушилок, нет необходимости в чистке каналов, обеспечивается чистота высушивае­ мого полуфабриката, сохранность оборудования сушилок. Вместе с тем, низкий к. п. д. калорифера (70—80%) удорожает сушку полу­ фабриката, так как расход условного топлива на сушку 1000 шт. кирпича возрастает до 200 кг против 75— 110 кг при использовании подтопков.

Леигипростром сконструировал установку для приготовления теплоносителя в огневом калорифере, оборудованном топкой с исполь­