Многорядовые (по высоте) туннельные печи, применительно к обжигу стеновой керамики, обладают крупным недостатком – большим перепадом температур по высоте, достигающим в зоне подогрева 420 0С, который на участке максимальных температур уменьшается до 20-40 0С. борьба с этим перепадом осуществляется главным образом путем рециркуляционных потоков газов («завес»), нагнетаемых вентиляторами как в зоне подогрева, так и в зоне охлаждения на нескольких позициях по длине печного канала. Борьба эта не всегда успешна.
Второй недостаток – трудности настройки аэродинамического режима
Лучшие условия эксплуатации туннельных печей достигается при наличии давления или разряжения в зоне обжига порядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежание выбивания горячих газов и «горения» и быстрого износа вагонеток.
Совершенствование конструкций туннельных печей с целью увеличения обжигаемой физической массы изделий (увеличение теплоемкости), совершенствование горелок для развития длины факела, а также полноты сжигания жидкого топлива, улучшение теплоизоляции пода – все это приводит к определенным успехам, но не исключает необходимости разработки и совершенствования конструкций печей для однорядного скоростного обжига.
В конструктивном отношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями. Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширить печной канал и обеспечить работу автомата – укладчика. Толщина кладки стен туннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков 30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошей отражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в виде вспученного вермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных огнеупорных фасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%) корундомуллитового кордиеритового или дистенового огнеупора, обеспечивающего огнеупорность, теплоизоляцию и постоянство объема.
Наблюдается тенденция увеличения ширины туннельной печи, что возможно при переходе на более совершенный способ сжигания топлива с получение длинного факела горения и равномерным развитием температурного поля.
Обжиг кирпича производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.
Периодические печи используют для обжига кирпича на заводах малой мощности. Загрузка и разгрузка этих печей производится при сравнительно высоких температурах, что обуславливает тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи или горны отличаются значительной трудоемкостью обслуживания, большой неравномерностью температур по высоте печи.
Для обжига кирпича широко применяют кольцевые печи, которые, несмотря на то, что они изобретены в 1858г., широко используются и в настоящее время. Они отличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое без каких-либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.
Весьма существенным недостатком кольцевых печей является то, что в рабочей зоне садки и выгрузки (выставки) кирпича очень высокая температура: например, в рабочей зоне выгрузки температура в летние месяцы достигает 800С и более. При этом садка и выгрузка кирпича производится вручную. На новых и реконструируемых кирпичных заводах строительство кольцевых печей не производится.
Туннельные печи имеют значительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевыми печами. Садка кирпича-сырца на вагонетки туннельных печей и выгрузка обоженного кирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальных температурных условиях, что значительно облегчает труд обслуживающего персонала и дает возможность механизировать трудоемкие процессы садки и выгрузки кирпича.
Технологическая линия для производства керамического кирпича полусухого прессования
Керамический кирпич получают путем приготовления пресспорошка заданного зернового состава с влажностью 7-9%, кратковременного прессования при удельном давлении не менее 20 мПа, сушки и обжига сырца.
Отличие технологии полусухого прессования от традиционной пластической формования заключается в упрощенной схеме приготовления сырьевой смеси. Кроме того, оборудование для оснащения линии подготовки пресспорошка менее энерго- и металлоемко. Полусухое прессование облегчает одну из наиболее сложных и длительных стадий технологического процесса - сушку. Получаемый кирпич имеет более четкие грани и углы, что позволяет использовать его как лицевой материал.
Кирпич по своим качественным показателям не уступает традиционному керамическому кирпичу пластического формования. Благодаря простоте технологии и оборудования себестоимость кирпича полусухого прессования на 15-20% ниже себестоимости кирпича пластического деформирования.
Особенности технологии полусухого прессования заключаются в следующем. Предусмотрен метод грануляции - как один из эффективных вариантов рыхлого глинистого сырья к сушке. Гранулирование исходного сырья перед сушильным барабаном обеспечивает улучшение условий сушки, снижение потерь с выносами (унос пыли), повышение однородности по размерам и влажности кусков, способствует повышению качества кирпича.
В технологическую схему приготовления преспорошка введена стадия механической активации массы в стержневом смесителе конструкции ВНИИстрома. Смеситель не только удовлетворительно гомогенизирует массу, но и обеспечивает уплотнение и частичную грануляцию порошковых масс. Последнее улучшает сыпучесть порошка и заполнение пресформ, облегчая прессование и получение качественных изделий.
Разработанная конструкция оснастки для прессования сырца со сквозными пустотами улучшает структуру и повышает морозостойкость кирпича.
Сушка сформованного сырца выполнена на люльках в роторно-конвейерных сушилках.
В качестве единственного сырьевого материала используют глинистые породы в том числе низкокачественные, а также отходы обогащения твердого топлива - угля.
Все технологические переделы, начиная от подачи глины в ящичные питатели и до выхода готового кирпича из туннельной печи, полностью механизированы и автоматизированы.
В августе 1997 года на Себряковском комбинате асбестоцементных изделий, г. Михайловка, Волгоградской области введен в эксплуатацию цех по производству керамического кирпича по предлагаемой технологии. В ноябре 2000 года там же введен в эксплуатацию ещё один аналогичный цех. В настоящее время они аналогов ни в России, ни за рубежом пока не имеют. В 2000 году линия запатентована.
Основные показатели технологической линии.
| Мощность в млн. шт. усл. кирпича | до 40 |
| Установленная мощность эл/двигателей, кВт | 2400 |
| Занимаемая площадь, м2 (включая крытый глинозапасник с месячным запасом сырья) | не более 12000 |
Характеристика продукции
Керамический кирпич, в том числе лицевой со сквозными технологическими пустотами. Марка по прочности "125-300" Марка по морозостойкости - до 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Сейчас проводится работа по строительству таких технологических линий в различных регионах России и странах СНГ.
| Исходные материалы и их долевые расходы: | Основные сырьевые материалы: глины, суглинки, аргиллиты, отходы кирпичного производства, -золы, шлаки и т.п. | до 100 % 0-40% |
| Номенклатура изделий: | -кирпич керамический ГОСТ 530-95 размерами -кирпич керамический лицевой ГОСТ 7484-78 размерами | 250х120х65 мм 250х120х88 мм 250х120х65 мм 250х120х88 мм |
| Качественные показатели: | - Средняя плотность, кг/м3 - Марка по пределу прочности при сжатии и изгибе, кгс/см2 | 1600-1750 125-300 |
| Производительность: | Основные сырьевые материалы: Кирпич керамический (условный) млн. шт. в год | до 40 |
| Условия эксплуатации оС: | от +10 до +50 | |
| Энергоресурсы: | -электроэнергия, 3-х фазный переменный ток, 380 Вольт, 50 Hz -установленная мощность электроприемников, КВт | 2400 |
| Удельный расход на 1 тыс.шт. условного кирпича: | - Электроэнергия, кВт/ч - Условное топливо, кг - Сырьевые материалы, м 3 | 500460 6,06 |
| Масса основного и вспомогательного технологического оборудования, т | 2200 | |
| Потребная площадь всей линии, м2 : | 12000 | |
| Количество работающих, чел: | 240 |
Технологическая линия позволяет производить керамический кирпич полусухого прессования, в т.ч. лицевой, до 40 млн. штук условных кирпичей в год практически из любого глинистого сырья. Все технологические переделы, начиная от подачи глины в ящичные питатели и до выхода готового кирпича из туннельной печи, полностью механизированы и автоматизированы. В основу разработки технологической линии заложены последние достижения научных исследований ВНИИСТРОМа по полусухому способу формования кирпича-сырца. Капитальные вложения для строительства линии без стоимости производственных корпусов и внешних сетей составляют 4,0-4,5 млн. долларов США. Все технологическое оборудование производится в России и Белоруссии. Технологическая схема производства кирпича включает: