El tipus de forn més adoptat en la indústria de la fabricació de maons actualment és el forn de túnel. El concepte de forn de túnel va ser proposat i dissenyat inicialment pels francesos, tot i que mai es va arribar a construir. El primer forn de túnel dissenyat específicament per a la producció de maons va ser creat per l'enginyer alemany el 1877, que també va presentar una patent per a aquest. Amb l'adopció generalitzada dels forns de túnel, van sorgir nombroses innovacions. Segons l'amplada neta interna, es classifiquen en secció petita (≤2,8 metres), secció mitjana (3-4 metres) i secció gran (≥4,6 metres). Per tipus de forn, inclouen el tipus microcúpula, el tipus sostre pla i el tipus mòbil en forma d'anell. Per mètode de funcionament, inclouen forns de rodets i forns de llançadora. Forns de placa d'empenta. Segons el tipus de combustible utilitzat: n'hi ha els que utilitzen carbó com a combustible (els més comuns), els que utilitzen gas o gas natural (utilitzat per coure maons no refractaris i maons de paret plana, principalment per a maons d'alta gamma), els que utilitzen petroli pesant o fonts d'energia mixtes, i els que utilitzen combustible de biomassa, etc. En resum: qualsevol forn tipus túnel que funcioni en una configuració a contracorrent, dividit al llarg de la seva longitud en seccions de preescalfament, sinterització i refredament, amb productes que es mouen en la direcció oposada al flux de gas, és un forn túnel.
Els forns de túnel s'utilitzen àmpliament com a forns d'enginyeria tèrmica per coure maons de construcció, maons refractaris, rajoles ceràmiques i ceràmica. En els darrers anys, els forns de túnel també s'han utilitzat per coure agents de purificació d'aigua i matèries primeres per a bateries de liti. Els forns de túnel tenen una àmplia gamma d'aplicacions i vénen en molts tipus, cadascun amb les seves pròpies característiques. Avui, ens centrarem en el forn de túnel de secció transversal utilitzat per coure maons de construcció.
1. Principi: Com a forn calent, el forn túnel requereix naturalment una font de calor. Qualsevol material combustible que pugui generar calor es pot utilitzar com a combustible per al forn túnel (diferents combustibles poden provocar variacions en la construcció local). El combustible es crema a la cambra de combustió dins del forn, produint gasos de combustió a alta temperatura. Sota la influència del ventilador, el flux de gas a alta temperatura es mou en la direcció oposada als productes que es couen. La calor es transfereix als espais en blanc de maó del vagó del forn, que es mou lentament per les vies cap al forn. Els maons del vagó del forn també continuen escalfant-se. La secció anterior a la cambra de combustió és la zona de preescalfament (aproximadament abans de la desena posició del vagó). Els espais en blanc de maó s'escalfen gradualment a la zona de preescalfament, eliminant la humitat i la matèria orgànica. A mesura que el vagó del forn entra a la zona de sinterització, els maons arriben a la seva temperatura màxima de cocció (850 °C per a maons d'argila i 1050 °C per a maons de pissarra) utilitzant la calor alliberada per la combustió del combustible, experimentant canvis físics i químics per formar una estructura densa. Aquesta secció és la zona de cocció (també la zona d'alta temperatura) del forn, que abasta aproximadament les posicions 12 a 22. Després de passar per la zona de cocció, els maons passen per un cert període d'aïllament abans d'entrar a la zona de refredament. A la zona de refredament, els productes cuits entren en contacte amb una gran quantitat d'aire fred que entra per la sortida del forn, refredant-se gradualment abans de sortir del forn, completant així tot el procés de cocció.
II. Construcció: Els forns de túnel són forns d'enginyeria tèrmica. Tenen un ampli rang de temperatures i uns requisits estructurals elevats per al cos del forn. (1) Preparació de la fonamentació: Netegeu les runes de la zona de construcció i assegureu tres serveis i una superfície plana. Assegureu-vos el subministrament d'aigua, l'electricitat i una superfície de terreny plana. El pendent ha de complir els requisits de drenatge. La fonamentació ha de tenir una capacitat portant de 150 kN/m². Si trobeu capes de sòl tou, utilitzeu el mètode de substitució (base de maçoneria de pedra o barreja compactada de calç i sòl). Després del tractament de la rasa de fonamentació, utilitzeu formigó armat com a fonamentació del forn. Una fonamentació robusta garanteix la capacitat portant i l'estabilitat del forn. (2) Estructura del forn Les parets interiors del forn a les zones d'alta temperatura s'han de construir amb maons refractaris. Les parets exteriors poden utilitzar maons ordinaris, amb tractament d'aïllament entre els maons (amb llana de roca, mantes de fibra de silicat d'alumini, etc.) per reduir la pèrdua de calor. El gruix de la paret interior és de 500 mm i el gruix de la paret exterior és de 370 mm. Les juntes de dilatació s'han de deixar segons els requisits de disseny. La maçoneria ha de tenir juntes de morter completes, amb maons refractaris col·locats en juntes esglaonades (juntes de morter ≤ 3 mm) i maons ordinaris amb juntes de morter de 8-10 mm. Els materials d'aïllament s'han de distribuir uniformement, estar completament empaquetats i segellats per evitar l'entrada d'aigua. (3) Fons del forn El fons del forn ha de ser una superfície plana perquè el vagó del forn es pugui moure. La capa resistent a la humitat ha de tenir una capacitat de càrrega i propietats d'aïllament tèrmic suficients, ja que el vagó del forn es mou per les vies. En un forn túnel amb una amplada de secció transversal de 3,6 metres, cada vagó pot carregar aproximadament 6.000 maons humits. Incloent el pes propi del vagó del forn, la càrrega total és d'unes 20 tones, i tota la via del forn ha de suportar un pes d'un sol vagó de més de 600 tones. Per tant, la col·locació de les vies no s'ha de fer descuidadament. (4) El sostre del forn sol tenir dos tipus: lleugerament arquejat i pla. El sostre arquejat és un mètode de maçoneria tradicional, mentre que el sostre pla utilitza material refractari colable o maons refractaris lleugers per al sostre. Avui dia, molts utilitzen blocs de sostre de fibra d'alumini i silici. Independentment del material utilitzat, ha de garantir la temperatura i el segellat refractaris, i s'han d'instal·lar forats d'observació en llocs adequats segons els requisits de disseny. Forats d'alimentació de carbó, forats de conductes d'aire, etc. (5) Sistema de combustió: a. Els forns de túnel que cremen llenya i carbó no tenen cambres de combustió a la zona d'alta temperatura del forn, que es construeixen amb maons refractaris i tenen ports d'alimentació de combustible i ports de descàrrega de cendres. b. Amb la promoció de la tecnologia de maons de combustió interna, ja no es necessiten cambres de combustió separades, ja que els maons retenen la calor. Si no hi ha prou calor disponible, es pot afegir combustible addicional a través dels forats d'alimentació de carbó al sostre del forn. c. Els forns que cremen gas natural, gas de carbó, gas liquat de petroli, etc., tenen cremadors de gas als costats o al sostre del forn (segons el tipus de combustible), amb cremadors distribuïts de manera raonable i uniforme per facilitar el control de la temperatura dins del forn. (6) Sistema de ventilació: a. Ventiladors: incloent ventiladors de subministrament, ventiladors d'extracció, ventiladors de deshumidificació i ventiladors d'equilibri. Ventiladors de refrigeració. Cada ventilador està situat en una posició diferent i té una funció diferent. El ventilador de subministrament introdueix aire a la cambra de combustió per proporcionar suficient oxigen per a la combustió, el ventilador d'extracció elimina els gasos de combustió del forn per mantenir una certa pressió negativa dins del forn i garantir un flux suau de gasos de combustió, i el ventilador de deshumidificació elimina l'aire humit dels maons en brut humits fora del forn. b. Conductes d'aire: es divideixen en conductes de combustió i conductes d'aire. Els conductes de combustió eliminen principalment els gasos de combustió i l'aire humit del forn. Els conductes d'aire estan disponibles en tipus de maçoneria i canonades i són responsables de subministrar oxigen a la zona de combustió. c. Amortidors d'aire: instal·lats als conductes d'aire, s'utilitzen per regular el flux d'aire i la pressió del forn. Ajustant la mida de l'obertura dels amortidors d'aire, es pot controlar la distribució de la temperatura i la posició de la flama dins del forn. (7) Sistema operatiu: a. Vagó del forn: el vagó del forn té un fons de forn mòbil amb una estructura semblant a un túnel. Els maons en brut es mouen lentament al vagó del forn, passant per la zona de preescalfament, la zona de sinterització, la zona d'aïllament i la zona de refredament. El carro del forn està fet d'estructura d'acer, amb dimensions determinades per l'amplada neta dins del forn, i garanteix el segellat. b. Carro de transferència: A la boca del forn, el carro de transferència trasllada el carro del forn. El carro del forn s'envia a la zona d'emmagatzematge, després a la zona d'assecat i finalment a la zona de sinterització, i els productes acabats es transporten a la zona de descàrrega. c. L'equip de tracció inclou màquines de tracció de vies, màquines d'elevació hidràuliques, màquines esglaonades i màquines de tracció a la boca del forn. A través de diversos dispositius en diferents llocs, el carro del forn s'arrossega per les vies per moure's, aconseguint una sèrie d'accions com ara l'emmagatzematge de maons, l'assecat, la sinterització, la descàrrega i l'embalatge. (8) Sistema de control de temperatura: La detecció de temperatura implica la instal·lació de sensors de temperatura de termopar en diferents posicions dins del forn per controlar la temperatura del forn en temps real. Els senyals de temperatura es transmeten a la sala de control, on els operadors ajusten el volum d'entrada d'aire i el valor de combustió en funció de les dades de temperatura. El control de la pressió implica la instal·lació de sensors de pressió al cap del forn, a la cua del forn i a ubicacions crítiques dins del forn per controlar els canvis de pressió del forn en temps real. Ajustant els amortidors d'aire del sistema de ventilació, la pressió del forn es manté a un nivell estable.
III. Funcionament: Després que el cos principal del forn túnel i el seu配套Un cop instal·lats els equips, és hora de preparar-se per a l'operació d'encesa i l'ús normal. El funcionament d'un forn de túnel no és tan senzill com canviar una bombeta o encendre un interruptor; l'encesa correcta d'un forn de túnel requereix coneixements científics. El control rigorós, la transmissió d'experiència i la coordinació entre múltiples aspectes són crucials. Més endavant es discutiran els procediments operatius detallats i les solucions per als problemes que puguin sorgir. De moment, introduïm breument els mètodes i processos operatius del forn túnel: "Inspecció: Primer, comproveu si hi ha esquerdes al cos del forn. Comproveu si els segells de les juntes d'expansió estan ben ajustats. Empenyeu uns quants vagons de forn buits unes quantes vegades per comprovar si la via, la màquina del vagó superior, el vagó de transferència i altres equips de manipulació funcionen normalment. Per als forns que utilitzen gas natural o gas de carbó com a combustible, primer enceneu la flama per assegurar-vos que crema normalment. Comproveu si tots els ventiladors funcionen correctament. Els mètodes d'assecatge al forn varien segons el tipus de combustible utilitzat. Tanmateix, l'objectiu és consistent: eliminar lentament la humitat retinguda a l'estructura del forn durant la construcció mitjançant l'assecatge, evitant l'escalfament sobtat i l'esquerdament del cos del forn. a. Etapa de baixa temperatura (0–200 °C): Assecar a foc lent durant un o dos dies, amb una taxa d'augment de temperatura ≤10 °C per hora. b. Etapa de temperatura mitjana (200–600 °C): Taxa d'augment de temperatura de 10–15 °C per hora i coure durant dos dies. c. Etapa d'alta temperatura (600 °C i més): augmentar la temperatura a la velocitat normal de 20 °C per hora fins que s'assoleixi la temperatura de cocció i es manté durant un dia. Durant el procés de cocció, controleu l'expansió del cos del forn en tot moment i elimineu la humitat periòdicament. (3) Ignició: L'ús de combustibles com el gas natural o el gas de carbó és senzill. Avui utilitzarem carbó, llenya, etc. (3) Com a exemple, primer construïu un carro de forn per a una ignició fàcil: col·loqueu llenya, carbó i altres materials inflamables al carro del forn. Primer, activeu el ventilador per crear pressió negativa dins del forn, dirigint la flama cap als espais en blanc de maó. Utilitzeu una vareta iniciadora de foc. Enceneu la llenya i el carbó i augmenteu gradualment la temperatura ajustant el flux d'aire i la pressió fins que els espais en blanc de maó arribin a la temperatura de cocció. Un cop els espais en blanc de maó arribin a la temperatura de cocció, comenceu a alimentar els nous carros al forn des de la part frontal i moveu-los lentament cap a la zona de sinterització. Empenyeu el carro del forn i el carro del forn cap endavant per completar la ignició. Cal controlar la temperatura del forn túnel recentment encès en tot moment per garantir que el procés de cocció es completi segons la corba de temperatura dissenyada. ④) Operacions de producció: Disposició dels maons: Col·loqueu els maons al vagó del forn segons els requisits de disseny, assegurant espais i canals d'aire adequats entre els maons per facilitar un flux suau de gasos de combustió. Configuració de paràmetres: Determineu la temperatura, la pressió de l'aire, el flux d'aire i la velocitat de desplaçament del vagó del forn. Durant les operacions de producció, aquests paràmetres s'ajusten i s'optimitzen per garantir l'alta qualitat dels productes acabats. Procediments operatius: Durant el funcionament del forn túnel, les temperatures, les pressions i els paràmetres de gasos de combustió a cada estació de treball s'han de controlar contínuament. La zona de preescalfament s'ha d'escalfar lentament (aproximadament entre un 50 i un 80% per metre) per evitar que els maons s'esquerdin. La zona de cocció ha de mantenir una temperatura alta i constant, amb una diferència de temperatura de ≤±10 °C per garantir que els maons estiguin completament cuits. La zona de refredament pot utilitzar un disseny de recuperació de calor residual (estalvi d'energia i reducció d'emissions) per transferir energia tèrmica a la zona d'assecat per a l'assecat de maons. A més, el vagó del forn s'ha d'avançar uniformement segons els requisits de disseny. Per garantir la qualitat del producte, la pressió de l'aire i el flux d'aire s'han d'ajustar en funció de la corba de temperatura de disseny. Mantingueu una pressió del forn estable (lleugera pressió positiva de 10 a 20 Pa a la zona de cocció i pressió negativa de -10 a -50 Pa a la zona de preescalfament) segons les dades de monitorització. Sortida del forn: Quan el vagó del forn arriba a la sortida del forn túnel, els espais en blanc de maons s'han completat i s'han refredat a una temperatura adequada. El vagó del forn que transporta els maons acabats es pot transportar a la zona de descàrrega mitjançant equips de manipulació, inspeccionar-lo i descarregar-lo per completar el procés de cocció del forn túnel. El vagó del forn buit torna a la posició d'apilament de maons al taller. El procés es repeteix per al següent cicle d'apilament i cocció.
Des de la seva invenció, el forn de túnel de cocció de maons ha experimentat múltiples optimitzacions estructurals i innovacions tecnològiques, millorant gradualment els estàndards de protecció ambiental i els nivells d'automatització. En el futur, la intel·ligència, un major respecte al medi ambient i el reciclatge de recursos dominaran les direccions tecnològiques, impulsant la indústria del maó i la rajola cap a la fabricació d'alta gamma.
Data de publicació: 12 de juny de 2025