Режим обжига кирпича-сырца в туннельных печах
Под режимом обжига понимают зависимость между температурой и временем обжига (температурный режим) и между химическим характером печной среды и временем обжига (газовый режим). Печная среда является восстановительной при избытке кислорода до 1%, нейтральной—1,0—2,0%, окислительной 2—5% и сильно окислительной — выше 10%. Для осуществления рационального режима обжига отдельные зоны туннельных печей должны удовлетворять определенным требованиям.
В зоне подготовки должна быть удовлетворена потребность в тепле в период досушки и прогрева материала и обеспечено равномерное распределение температуры по сечению обжигового канала. Для этого осуществляют сосредоточенный отбор дымовых газов в начале печи; устраивают в начале печи предкамеру; создают уравновешенный аэродинамический режим между обжигательным и подвагонеточным каналами; устанавливают перемешивающие вентиляторы и воздушные завесы.
Сосредоточенный отбор дымовых газов повышает температуру и скорость газового потока в зоне подготовки, что значительно увеличивает теплопередачу между газовой средой и материалом. Повышение скорости газового потока содействует уменьшению перепада температур по сечению печи.
Наличие в начале печи для обжига печного кирпича предкамеры с двумя затворами позволяет отключать обжиговый канал от окружающей атмосферы при заталкивании вагонеток в печь. Это особенно важно при переводе работы печи на скоростной режим обжига, когда общее время заталкивания вагонеток в печь значительно возрастает.
Создание одинакового давления в обжигательном и подвагонеточном каналах, а также уплотнение стыков вагонеток позволяет полностью ликвидировать подсосы холодного воздуха в обжигательный канал печи, что в свою очередь повышает температуру в нижних его горизонтах. Уравновешенный аэродинамический режим обеспечивается путем создания приточно-вытяжной вентиляции в подвагонеточном канале и дополнительных сопротивлений в нем за счет шиберов. Воздух в подвагонеточный канал нагнетают и отбирают из него в местах максимальных давления и разрежения в обжигательном канале печи. Вентиляция подвагонеточного канала, кроме того, позволяет значительно снизить температуру в нем.
Перемешивающие вентиляторы выравнивают температуру по высоте печи и увеличивают теплообмен между теплоносителем и материалом. Весьма эффективным средством борьбы с температурным перепадом является также создание воздушных завес, которые препятствуют продвижению теплоносителя по каналу между садкой и сводом печи, способствуя более полному использованию тепла горячих газов внутри печи. Для создания воздушных завес и своде печи в местах разрыва между вагонетками делают щели на всю ширину печи.
Воздушные завесы создаются горячим воздухом, отбираемым из подвагонеточного пространства (канала), или отработанными дымовыми газами печи. В зоне обжига для рационального режима тепловой обработки должна быть создана окислительная среда в начале зоны, где избыток воздуха необходим для выгорания запрессованного в сырец топлива, и нейтральная или восстановительная среда в конце зоны; изделия должны выдерживаться при высокой температуре.
Получение качественного кирпича в туннельных печах независимо от сорта топлива и способа его сжигания требует строгого соблюдения температурных режимов для каждого вида сырья. Переход на ускоренный обжиг путем механического сокращения времени пребывания изделий в зоне большого огня без соблюдения требуемого температурного режима неизбежно приводит к снижению качества готовой продукции. Для окончательного завершения процесса образования черепка необходимо осторожно повышать температуру изделий до максимальной либо удлинять зону большого огня.
При усовершенствовании туннельной печи предъявляемые к зоне обжига требования удовлетворяют за счет удлинения зоны обжига. Для этого устанавливают дополнительные горелки в конце зоны подготовки, что обеспечивает при скоростном режиме необходимую выдержку изделий при высоких температурах, а также подают в зону обжига по всей ее длине холодный воздух, необходимый для полного сжигания всего топлива. Последнее дает возможность регулировать в широких пределах температурный, аэродинамический и газовый режимы зоны, а также почти все тепло охлаждаемых изделий и транспорта направлять в сушилку. Отказ от подачи воздуха для горения через начало зоны охлаждения (зоны «закала») замедляет охлаждение изделий непосредственно после достижения максимальной температуры и удлиняет время пребывания изделий при высоких температурах, что улучшает качество кирпича.
В зоне охлаждения для создания рационального режима обжига необходимо осуществлять: медленное охлаждение изделий в интервале высоких температур, когда происходят дозревание черепка и фазовые превращения кварца, и быстрое охлаждение на участках, допускающих весьма интенсивное снижение температуры; равномерное распределение температуры по сечению обжигательного канала; отбор в сушилку увеличенного количества горячего воздуха, почти полностью обеспечивающего сушку сырца; стабильность режима при открытии выгрузочных дверей печи; поддержание невысокой температуры в подвагонеточном канале печи, позволяющей нормально эксплуатировать ходовую часть вагонеток.
Эти требования к производству кирпича осуществляются за счет увеличения количества подаваемого в зону охлаждения холодного воздуха. Воздух нагнетается в печь сосредоточенно на последней позиции печи через щели в своде и стенах печи. При этом воздух должен перемещаться в направлении, противоположном движению вагонеток. Горячий воздух из печи отбирают в нескольких местах по длине зоны. Сечения отверстий и места отбора воздуха подбирают с таким расчетом, чтобы изделия интенсивно охлаждались в конце зоны охлаждения и замедленно в начале зоны и в местах фазовых превращений кварца. Увеличенное сечение отборных окон п канала, соединяющего печь с сушилкой, обеспечивает почти полный отбор тепла охлаждающихся изделий и вагонеток и передачу его в сушилку. Это дает возможность сушку сырца в искусственных сушилках вести чистым воздухом без установки дорогостоящих воздухоподогревателей (калориферов), а также осуществлять выдержку изделий в начале зоны охлаждения при высокой температуре в нейтральной или слабовосстановительной среде.
Создание одинакового давления в подвагонеточном и обжигательном каналах печи путем нагнетания холодного воздуха в подвагонеточиый канал препятствует проникновению в него горячего воздуха из обжигательного канала через неплотности в стыках вагонеток, что значительно снижает температуру в подвагонеточном канале печи.
Температурный, газовый и аэродинамический режимы работы печи на природном газе с вводом в шихту
Подъем температуры в зоне подготовки до 100° происходит с интенсивностью примерно 50 град/ч, далее интенсивность подъема температуры возрастает до 150 град!ч\ после достижения 800° она уменьшается и достигает минимума на позициях
Такой температурный режим обеспечивает получение изделий хорошего качества по всему сечению обжигательного канала. Аэродинамический режим работы печи характеризуется кривой статического давления. Как видно, максимальное разрежение в печи находится в месте отбора дымовых газов и составляет около 30 мм вод. ст. Нулевая точка статического давления расположена на позиции 25. Вторая половина печи находится под положительным давлением.