книги / Технология строительной керамики

ной рядок топливных трубочек вода подается в течение 30—40 мин туда, где температура садки 300—350° С. Расход воды на 1000 шт. кирпича составляет 150—200 л.

Во втором случае вода подается под давлением 117,6— 147,0 кПа при температуре не ниже 920° С форсунками, которые опускают в глубь садки на 1,5 м. Длительность подачи воды около 2,0— 1,5 мин. Воду подают периодически (через 35—50 мин) несколько раз до со­ зревания черепка изделий. Расход воды 100— 150 л на 1000 шт. изде­ лий. Пары воды, заполняя печной объем, препятствуют доступу кис­ лорода воздуха, создают (временно) в печи восстановительную среду, чем способствуют повышению содержания расплава в массе изделий. Восстановительная среда способствует более полному разложению глинообразующих минералов и примесей, переводу соединений желе­ за (III) в соединения железа (II) (более активные), ускоряет протека­ ние твердофазовых реакций и образование стекловидной фазы при

достигается повышение прочности изделий при сжатии на 25—30%,

Повышение лучеиспускания газа, насыщенного парами воды, способствует переносу значительного количества тепла в зону под­ готовки, в результате чего температура по сечению канала печи вы­ равнивается, что устраняет опасность недожога изделия. К основным

заменять кольцевые печи на туннельные (на заводах МПСМ СССР

ежегодно заменяется около 50 кольцевых печей).

Обжиг изделий в туннельных печах. Прямые туннельные печи, обычно одинарные и реже спаренные, являются печами непрерывного действия, в которых полуфабрикат обжигается на вагонетках, пере­ двигающихся вдоль печи. В отличие от кольцевых, туннельные печи обеспечивают более высокий съем кирпича с 1 м3 печного канала (до 7,0 тыс. шт.), условия труда резко улучшаются, повышаются культу­ ра производства и технико-экономические показатели.

Рабочий туннель печи устраивают из обыкновенного кирпича с футеровкой в зоне высоких температур шамотным кирпичом (рис. 54), а также из сборных бетонных плит (панелей).

Длина рабочего туннеля зависит от вида и размера изделий и бы­ вает от 48 до 160 м, а ширина в свету 1,4—4,5 м. Высота туннеля от головки рельса до замка свода 1,5—2,5 м. Площадь поперечного сечения туннеля 2,9—9,0 м2, а объем 160— ИЗО м3. Производительность печей достигает от 8 до 50 млн. шт. кирпича в год и более. При прочих равных условиях производительность печи пропорциональна ее дли­ не. Фирмой «Lingl» (ФРГ) создана туннельная печь длиной 268 м, сечением рабочего канала 4,27 м2, высотой — 1,85 м. Производитель­ ность печи — 100 млн. шт. кирпича в год.

(подаватели) и периодического действия (толкатели). При непрерыв­ ном толкании улучшаются условия службы вагонеток, выравнивает­ ся режим обжига, снижается расход топлива, повышается качество изделий при уменьшении отходов. Для отсоса дымовых газов из печи, отбора горячего воздуха из зоны охлаждения, нагнетания воздуха в эту зону, а также для циркуляции дымовых газов и обеспечения воз­ душных завес используются вентиляторы среднего и высокого давле­ ния различных типов.

Общая мощность установленных электродвигателей от 25 кВт в малых печах до 220 кВт и более в печах с годовой производительнос­ тью до 50 млн. шт. кирпича. Расход электроэнергии составляет 12— 18 кВт на 1000 шт. условного кирпича, расход условного топлива 70— 190 кг на 1000 шт. условного кирпича (4—6% от массы изделий).

Исследования ВНИИСтрома показали, что увеличение расхода топлива на обжиг 1000 шт. полнотелого кирпича до 260 кг дает воз­ можность не только улучшить газовый, температурный и аэродинами­ ческий режимы туннельной печи, но и позволяет перевести сушку сырца чистым горячим воздухом с зоны остывания печи. Это, в свою очередь, позволяет отказаться от калориферов и значительно сокра­ тить общий расход топлива на сушку и обжиг изделий.

В результате высокого уровня механизации трудовые затраты на обжиг кирпича снижены до 6—7,5 чел/ч на 1000 шт. Автоматизация загрузки и разгрузки изделий на вагонетки дает возможность снизить трудовые затраты более чем в два раза.

К садке сырца на вагонетки в туннельных печах предъявляются более высокие требования, чем, например, к садке в кольцевых печах. Она должна быть прочной и устойчивой, исключающей возможность завалов в печи, достаточно плотной и в то же время равномерно про­ ницаемой для печных газов как по длине, так и по ширине. При выбо­ ре типа садки учитывают конструкцию и размеры обжигательного ка­ нала печи, вид обжигаемых изделий и топлива, метод сжигания топ­ лива, конструкцию газогорелочных устройств, характер перемещения вагонеток (непрерывный, цикличный) и др. Садка сырца прямая. Плотность садки 200—280 шт. на 1 м3 объема канала печи. Емкость печи 45— 175 тыс. шт. условного кирпича. Для равномерного прогре­ ва всего сырца, избежания перепадов температур в садке (более 20— 30° С), а также в целях подвода во внутреннюю часть достаточного количества воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, запрессованного в сырец, в садке устраивают поперечные и продоль­

и влажностный режим, способствует выравниванию температуры по сечению печи, уменьшает вредное действие подсосов холодного воз­ духа. Реже в печах с помощью вентиляторов устраивают поперечную

циркуляцию газов. Повторно используют отходящие газы в первой части (со стороны загрузки печи) зоны подготовки примерно на 2/3 ее длины. Сюда же подается и горячий воздух из зоны охлаждения. В остальной части (1/3) зоны подготовки сырец нагревается до 400— 500° С продуктами горения из зоны обжига и горячим воздухом из зоны охлаждения. В связи с тем что рециркуляция продуктов горе-

Рис55. Садка кирпича на вагонетку при обжиге:

а — твердым топливом; G — природным газом

ния снижает температуру в конце зоны подготовки, устанавливают дополнительные горелки на уровне пода вагонетки. Скорость подъ­ ема температуры в зоне подготовки до 100° С составляет около 50°С/ч, возрастая до 150° С/ч до температуры 750—800° С. Далее интенсивность нагрева несколько снижается и опять возрастает в зоне взвара.

Рис. 56. Кривые обжига кирпича в туннельной печи:

что исключает выбивку отходящих газов из печи. Теплоноситель удаляется через боковые отверстия — окна высотой 0,4—0,5 м, рас­ положенные на уровне пода вагонетки по обеим сторонам туннеля, или через каналы в своде печи. Температура теплоносителя на выхо­ де из печи 120— 180° С. Скорость отходящих газов в зоне подготовки 3,5—4,0 м/с.

Интенсивность охлаждения после достижения максимальной тем­ пературы обжига незначительна, только за счет теплопотерь в окру­ жающую среду, потом (850—550° С) увеличивается до 120° С/ч. Пос­ ле завершения модификационных изменений кремнезема скорость охлаждения возрастает до 300° С/ч.

Зоны подогрева и охлаждения в туннельной печи являются источ­ никами наибольшего количества дефектов. Они забирают основную долю производственного времени (60—65%), отводимого на обжиг изделий. В печи при обжиге изделий происходит турбулентное движе­ ние газов (в отличие от ламинарного движения, наблюдаемого в кана­ лах печей и боровах). Поэтому на значительных участках печного туннеля расслаивается газовый поток, что, в свою очередь, вызывает большой перепад температур по высоте печи, особенно в зоне подго­ товки (12— 14-я позиции, т. е. до 300—450° С). Устранению этих не­ достатков туннельных печей способствуют: изменение плотности сад­ ки сырца на вагонетках и устройство в ней дополнительных каналов; предварительный прогрев сырца и вагонеток в начале зоны подготов­

нительного вентилятора (ЦП № 5 или № 6) на 4-й позиции для отбо­ ра воздуха из подвагонеточного канала, что обеспечивает выравни­ вание аэродинамических режимов между каналами; создание воздушных завес между вагонетками на 6,8,10, 12,14-й позициях подачей дымовых газов, отбираемых на 5-й позиции специально устанавливаемым вентиля­ тором ВРС № 6. При необходимости увеличивают зону обжига до 22— 24 м за счёт установки дополнительных горелок на позициях 15— 18.

Для более равномерного обжига изделий и предупреждения про­ никания пламени из печи через горелки или топливные трубочки, а также избежания подсосов холодного воздуха в зоне обжига создается

работе печи на газообразном топливе. Фактический избыток воздуха в начале печи составляет 4,5—5, за счет подсосов через неплотности печи, стыки вагонеток и др.

Пирометрический коэффициент горения топлива в туннельных печах не превышает 0,7—0,8.

Для подогрева воздуха (до 400—450° С), поступающего в зону взвара, устраивают рекуперативные каналы в стенках туннеля в зо­ нах охлаждения и обжига. Участок рекуперативного охлаждения занимает около 1/3 всей зоны охлаждения. Остальная часть зоны охлаждения (2/3 ее длины) имеет каналы в своде и стенках туннеля на уровне пода вагонетки, через которые подается наружный воздух, охлаждающий изделия. Поэтому в зоне охлаждения давление всегда будет положительное — около 14,7—29,4 Па.

В конце зоны обжига создается воздушная завеса (в печи Гипрострома, длиной 104 м — на стыке 31-й и 32-й позиции) вентилятором (ВР-4 и др.), что дает возможность форсированно охлаждать изделия.

Для лучшего использования тепла остывающих изделий часть на­ гретого воздуха отбирается через боковые окна или через сводовые каналы в начале зоны охлаждения (после зоны обжига) и направляется на сушку сырца. Для сушки также используются отходящие газы с зоны подготовки.

Охлаждение изделий большими объемами воздуха, подаваемого под давлением в зону охлаждения, способствует выравниванию тем­ пературы по сечению печи и обеспечивает лучший отбор тепла в коли­ честве, необходимом для сушки сырца в искусственных сушилках без

{2,35 м), подготовка — 12 позиций (27,9 м), обжиг и закал — 19 пози­ ций (41 м), охлаждение — 14 позиций (32, 75 м).

Срок обжига кирпича и пустотелых камней в туннельных печах 18— 32 ч. Суточная производительность печи 20—80 тыс. шт. кирпи­ ча. Съем кирпича с 1 м3 печного канала 3000—7000 шт. в месяц. Длительность обжига пустотелых изделий сокращается на 20—30% по сравнению с полнотелыми. При этом съем с 1 м3 обжигательного ка­ нала туннельной печи возрастает до 6000—7500 шт. условного кирпича.

Совершенствуют обжиг в туннельных печах в результате таких мероприятий: усиливают прогрев сырца в начальный период обжига вследствие повышения скорости газового потока до 6—8 м/с через живое сечение садки, используют высокоскоростные горелки; устанав­ ливают дополнительные горелки на уровне пода вагонеток и подачи части отходящих газов (рециркулята) через щелевидные отверстия в своде печи; подают рециркулят через специальные сопла, установ­ ленные в своде и стенах печи навстречу печным газам (с целью торможения движения их); устанавливают воздушные завесы; улуч­ шают изоляцию пода вагонеток; увеличивают отбор всего тепла остываю­ щих изделий на сушку, а также отбор теплоносителя в начале зоны подготовки, что обеспечивает лучшее регулирование температурного и газового режимов отдельных зон; выдерживают изделия при конеч­ ной температуре обжига в восстановительной среде; организуют уравновешенный аэродинамический режим в рабочем и подвагоне­ точном каналах печи; автоматизируют работу печи и пр.

Гипростром (Киев) создал конструкцию туннельной печи, вписы­ вающейся в автоматизированные линии производства кирпича и керамических камней. Длина печи 142,8, ширина канала в зонах по­ догрева и остывания 3,9, в зоне обжига 4,3, ширина колеи 2,5 м. Раз­

и вентилируемым подподовым каналом на участке зон обжига, осты­ вания и частично подогрева. Во входной камере расположен гидравли­ ческий толкатель вагонеток. На печной вагонетке есть девять пакетов камней размером 1080 X 1080 мм, три по ширине и три по длине.

По ширине вагонетки между пакетами имеются зазоры размером 265 мм. Они образуют четыре сквозных продольных канала, над ко-

Рис. 57. Схема туннельной печи Гнпрострома (г. Киев):

1 — форкамера; 2 — вентиляторы отбора дымовых газов на сушила; 3 — перемешивающие

(рециркуляционные) вентиляторы; 4 — отверстия подсоса воздуха в межсводовое простран* ство; 5 — вентилятор отсоса воздуха из подводного канала; 6 — газовые горелки; 7 — вен­ тиляторы подачи воздуха в горелки; 8 — отбор горячего воздуха из канала печи и межсво­ дового пространства; 9 — вентилятор отбора горячего воздуха; 10 — вентилятор подач» воздуха в подводный канал; — вентилятор подачи холодного воздуха в зону остывания.

торыми в своде установлено 96 горелок с шагом 1800 мм. Зона обжига удлинена, в зонах подогрева и остывания установлены перемешиваю­ щие вентиляторы, под вагонеток канализован (рис. 57). Перемешиваю­ щие вентиляторы установлены вертикально в стояках, пристраивае­

элементов. Особенностью печи являются две вертикальные заслонки (шиберы) в зоне подогревай ох­

лаждения для устранения температурных перепадов (рис. 58). Шиберы изготовляют из жаропрочного бетона в стальной раме. В зоне подогрева шибер опускается и перекрывает рабочий канал до половины, направ­ ляя печные газы на нижние ряды садки. В зоне охлаждения шибер опускается до пода канала. Холодный воздух движется в свободном

пространстве под сводом печи (поверху шибера). В момент очеред­ ного проталкивания вагонеток заслонки поднимаются. Печь вмещает 23 вагонетки длиной 2,1 м. Теплообмен в печи происходит по принци­ пу противотока. Оптимальный тепловой коэффициент полезного дей­ ствия достигается, когда отношение в зоне подогрева дымовых газов к количеству кирпича составляет около 1 1 (по объему). Отношение 1 : 1 может быть получено только при большой разреженности садки, ъ малых щелях вокруг садки, по бокам канала и под сводом.

При совмещении сушки и обжига изделий в одном тепловом агре­ гате не надо перекладывать сырец, что снижает трудовые затраты на 3 5 % . При этом отпадает необходимость строить искусственные су­

шилки и подтопки, снижается расход топлива не менее чем на 20—25% и себестоимость изделий на 25—30%, создаются условия для автома­ тизации производства. Длительная эксплуатация первых одноканаль­ ных (ТПСУ-14) и двухканальных (ТПСУ-15) печей-сушилок подтверж­

условного кирпича в месяц. Установленная мощность электродви­

и при повышении температуры на участке c d . На участке de температу­

ра повышается до максимальной (750° С), процесс заканчивается вы-

держкой (участок e f) . Парциальное давление при обжиге сохраняет­

влаги, заключенной в изделии. Движущей силой, вызывающей пе­ ремещение пара, является перепад давлений.

Давление водяного пара, возникающее за счет дегидратации в про­ цессе сушки сырца, способствует гидротермальному твердению череп­

от принятого вида транспортных средств (сетка, вагонетка, ролико­ вый транспортер и др.). Перепад температур по сечению канала не. превышает 5° С.

ВНИИСтром создал щелевую печь длиной 24 м, шириной 0,6 и вы­ сотой 0,22 м. По всей длине расположены ролики диаметром 76 мм с расстоянием между осями 220—300 мм, которые свободно враща­ ются в подшипниках скольжения. Обжигают изделия на поддонах. В зоне обжига установлены три пары газовых горелок. Марки готовых изделий изменяются от 100 до 250.

Печи щелевого типа при высоте ставки сырца на транспортирую­ щие средства в 1—2 ряда конструктивно проще туннельных, так как отпадает необходимость в рециркуляции теплоносителя, циркуляцион­ ных вентиляторах и др. В этих печах легко совмещаются процессы сушки и обжига кирпича и керамических камней. Продолжитель­ ность обжига сокращается до 6 ч.

Ниже представлена технологическая схема автоматизированного завода Ленинградского объединения «Победа» по производству эф­ фективных керамических камней.

Проект завода мощностью 50 млн. шт. условного кирпича в год разработан институтом Леигипростром. Продукция завода — кера­ мические камни размером 250 X 138 X 120 мм с пустотностыо 33%. При необходимости завод может выпускать обычный кирпич в спарен­ ном виде.