Nejrozšířenějším typem pece v cihlářském průmyslu je dnes tunelová pec. Koncept tunelové pece poprvé navrhli a zkonstruovali Francouzi, ačkoli nikdy nebyla postavena. První tunelovou pec speciálně navrženou pro výrobu cihel vytvořil v roce 1877 německý inženýr 2-book, který si na ni také podal patent. S rozšířeným rozšířením tunelových pecí se objevila řada inovací. Na základě vnitřní šířky sítě se dělí na pece s malým průřezem (≤2,8 metru), se středním průřezem (3–4 metry) a s velkým průřezem (≥4,6 metru). Podle typu pece se rozlišují pece s mikrokopulí, s plochým stropem a s kruhovým pohyblivým typem. Podle způsobu provozu se rozlišují válcové pece a kyvadlové pece. Pece s posuvnou deskou. Podle použitého typu paliva: existují pec používající uhlí jako palivo (nejběžnější), pec používající plyn nebo zemní plyn (používané k vypalování nežáruvzdorných cihel a cihel s hladkými stěnami, především pro vysoce kvalitní cihly), pec používající těžký topný olej nebo směsné zdroje energie a pec používající biomasu atd. Stručně řečeno: tunelová pec pracuje v protiproudém uspořádání a je podél své délky rozdělena na předehřívací, spékací a chladicí sekce, kde se produkty pohybují v opačném směru než proudění plynu.
Tunelové pece se široce používají jako tepelně technické pece pro výpal stavebních cihel, žáruvzdorných cihel, keramických dlaždic a keramiky. V posledních letech se tunelové pece používají také k výpalu čisticích prostředků vody a surovin pro lithiové baterie. Tunelové pece mají širokou škálu použití a dodávají se v mnoha typech, z nichž každý má své vlastní charakteristiky. Dnes se zaměříme na průřezovou tunelovou pec používanou pro výpal stavebních cihel.
1. Princip: Tunelová pec je horká pec a přirozeně vyžaduje zdroj tepla. Jako palivo pro tunelovou pec lze použít jakýkoli hořlavý materiál, který může generovat teplo (různá paliva mohou vést k rozdílům v místní konstrukci). Palivo hoří ve spalovací komoře uvnitř pece a produkuje spaliny o vysoké teplotě. Pod vlivem ventilátoru se proud plynu o vysoké teplotě pohybuje v opačném směru, než jsou vypalované produkty. Teplo se přenáší na cihlové polotovary na pecním voze, který se pomalu pohybuje po kolejích do pece. Cihly na pecním voze se také dále zahřívají. Úsek před spalovací komorou je předehřívací zóna (přibližně před desátou pozicí vozu). Cihlové polotovary se v předehřívací zóně postupně zahřívají a prohřívají, čímž se odstraňuje vlhkost a organické látky. Jakmile pecní vůz vstoupí do slinovací zóny, cihly dosáhnou své maximální vypalovací teploty (850 °C pro hliněné cihly a 1050 °C pro břidlicové cihly) s využitím tepla uvolněného spalováním paliva a podléhají fyzikálním a chemickým změnám za vzniku husté struktury. Tato část je vypalovací zóna (také vysokoteplotní zóna) pece a zahrnuje přibližně 12. až 22. pozici. Po průchodu vypalovací zónou cihly procházejí určitou dobou izolace, než vstoupí do chladicí zóny. V chladicí zóně se vypálené výrobky dostanou do kontaktu s velkým množstvím studeného vzduchu vstupujícího výstupem z pece, a postupně se ochlazují, než opustí pec, čímž se dokončí celý proces vypalování.
II. Konstrukce: Tunelové pece jsou tepelně technické pece. Mají široký teplotní rozsah a vysoké konstrukční požadavky na těleso pece. (1) Příprava základů: Odstraňte sutiny z oblasti stavby a zajistěte tři inženýrské sítě a jeden rovný povrch. Zajistěte dodávku vody, elektřiny a rovný povrch terénu. Sklon musí splňovat požadavky na odvodnění. Základy by měly mít únosnost 150 kN/m². V případě měkkých vrstev zeminy použijte náhradní metodu (kamenné zdivo nebo zhutněná směs vápna a zeminy). Po úpravě základové rýhy použijte jako základ pece železobeton. Robustní základy zajišťují únosnost a stabilitu pece. (2) Konstrukce pece Vnitřní stěny pece ve vysokoteplotních zónách by měly být postaveny z ohnivzdorných cihel. Vnější stěny mohou být z běžných cihel s izolační úpravou mezi cihlami (minerální vlna, hlinitokřemičité vláknité desky atd.) pro snížení tepelných ztrát. Tloušťka vnitřní stěny je 500 mm a tloušťka vnější stěny je 370 mm. Dilatační spáry by měly být ponechány dle konstrukčních požadavků. Zdivo by mělo mít plné maltové spáry, přičemž žáruvzdorné cihly by měly být pokládány s přesazenými spárami (maltové spáry ≤ 3 mm) a běžné cihly s maltovými spárami 8–10 mm. Izolační materiály by měly být rovnoměrně rozloženy, plně utěsněny a utěsněny, aby se zabránilo vniknutí vody. (3) Dno pece Dno pece by mělo být rovným povrchem, po kterém se vůz pece může pohybovat. Vrstva odolná proti vlhkosti musí mít dostatečnou únosnost a tepelně izolační vlastnosti, protože se vůz pece pohybuje po kolejích. V tunelové peci s průřezem 3,6 metru může každý vůz naložit přibližně 6 000 mokrých cihel. Včetně vlastní hmotnosti vozu pece je celkové zatížení kolem 20 tun a celá kolej pece musí odolat hmotnosti jednoho vozu přes 600 tun. Pokládání kolejí proto nesmí být provedeno nedbale. (4) Střecha pece má obvykle dva typy: mírně klenutou a plochou. Klenutá střecha je tradiční metoda zdiva, zatímco plochá střecha používá pro strop žáruvzdorný litý materiál nebo lehké žáruvzdorné cihly. V dnešní době mnoho lidí používá stropní bloky z křemíkových a hliníkových vláken. Bez ohledu na použitý materiál musí být zajištěna teplota a utěsnění žáruvzdorných materiálů a na vhodných místech musí být instalovány pozorovací otvory podle konstrukčních požadavků. Otvory pro přívod uhlí, otvory pro vzduchové kanály atd. (5) Spalovací systém: a. Tunelové pece spalující dřevo a uhlí nemají spalovací komory ve vysokoteplotní zóně pece, které jsou konstruovány ze žáruvzdorných cihel a mají otvory pro přívod paliva a otvory pro odvod popela. b. S rozvojem technologie cihel s vnitřním spalováním již nejsou samostatné spalovací komory nutné, protože cihly si teplo zadržují. Pokud není k dispozici dostatek tepla, lze další palivo přidat otvory pro přívod uhlí na stropě pece. c. Pece spalující zemní plyn, svítiplyn, zkapalněný ropný plyn atd. mají plynové hořáky na bocích pece nebo na stropě (v závislosti na druhu paliva) s hořáky rozmístěnými rozumně a rovnoměrně, aby se usnadnila regulace teploty v peci. (6) Větrací systém: a. Ventilátory: včetně přívodních ventilátorů, odsávacích ventilátorů, odvlhčovacích ventilátorů a vyvažovacích ventilátorů. Chladicí ventilátory. Každý ventilátor je umístěn na jiném místě a slouží jiné funkci. Přívodní ventilátor přivádí vzduch do spalovací komory, aby zajistil dostatek kyslíku pro spalování, odvodní ventilátor odvádí spaliny z pece, aby udržel určitý podtlak uvnitř pece a zajistil plynulý tok spalin, a odvlhčovací ventilátor odstraňuje vlhký vzduch z mokrých cihelných polotovarů vně pece. a. Vzduchové kanály: Ty se dělí na kouřovody a vzduchové kanály. Kouřovody primárně odvádějí spaliny a vlhký vzduch z pece. Vzduchové kanály jsou k dispozici ve zděném a trubkovém provedení a jsou zodpovědné za přívod kyslíku do spalovací zóny. c. Vzduchové klapky: Jsou instalovány na vzduchových kanálech a slouží k regulaci proudění vzduchu a tlaku v peci. Nastavením velikosti otvoru vzduchových klapek lze regulovat rozložení teploty a polohu plamene uvnitř pece. (7) Provozní systém: a. Pecní vůz: Pecní vůz má pohyblivé dno pece s tunelovou strukturou. Cihlové polotovary se pomalu pohybují na pecním voze a procházejí předehřívací zónou, spékací zónou, izolační zónou a chladicí zónou. Pecní vůz je vyroben z ocelové konstrukce s rozměry určenými čistou šířkou uvnitř pece a zajišťuje utěsnění. b. Překládací vůz: V ústí pece překládací vůz přesouvá pecní vůz. Pecní vůz je poté odeslán do skladovací zóny, poté do sušicí zóny a nakonec do spékací zóny, kde jsou hotové výrobky přepravovány do vykládací zóny. c. Trakční zařízení zahrnuje trakční stroje na kolejích, hydraulické zvedací stroje, stupňové stroje a trakční stroje na ústí pece. Pomocí různých zařízení na různých místech je pecní vůz tažen po kolejích, čímž se provádí řada činností, jako je skladování cihel, sušení, spékání, vykládání a balení. (8) Systém regulace teploty: Detekce teploty zahrnuje instalaci termočlánkových teplotních senzorů na různých místech uvnitř pece pro sledování teploty pece v reálném čase. Teplotní signály jsou přenášeny do velínu, kde obsluha na základě teplotních údajů upravuje objem nasávaného vzduchu a hodnotu spalování. Monitorování tlaku zahrnuje instalaci tlakových senzorů na hlavě pece, zadní části pece a kritických místech uvnitř pece pro sledování změn tlaku v peci v reálném čase. Nastavením vzduchových klapek ve ventilačním systému se tlak v peci udržuje na stabilní úrovni.
III. Provoz: Po hlavním tělese tunelové pece a jejím配套Po instalaci zařízení je čas připravit se na zapálení a běžné používání. Obsluha tunelové pece není tak jednoduchá jako výměna žárovky nebo přepnutí vypínače; úspěšné zapálení tunelové pece vyžaduje vědecké znalosti. Klíčové jsou důsledná kontrola, přenos zkušeností a koordinace napříč různými aspekty. Podrobné provozní postupy a řešení případných problémů budou probrány později. Prozatím si stručně představme provozní metody a procesy tunelové pece: „Inspekce: Nejprve zkontrolujte těleso pece, zda nevykazuje praskliny. Zkontrolujte, zda jsou těsnění dilatačních spár těsná. Několikrát projeďte několik prázdných pecních vozů, abyste zkontrolovali, zda kolejnice, stroj horního vozu, přepravní vůz a další manipulační zařízení fungují normálně. U pecí používajících jako palivo zemní plyn nebo svítiplyn nejprve zapalte plamen, abyste se ujistili, že normálně hoří. Zkontrolujte, zda všechny ventilátory fungují správně. Metody sušení pecí se liší v závislosti na použitém druhu paliva. Cíl je však stejný: pomalu odstraňovat vlhkost zadrženou v konstrukci pece během výstavby sušením, aby se zabránilo náhlému zahřátí a praskání tělesa pece. a. Fáze nízké teploty (0–200 °C): Sušení při nízké teplotě po dobu jednoho nebo dvou dnů s rychlostí nárůstu teploty ≤ 10 °C za hodinu. b. Fáze střední teploty (200–600 °C): Rychlost nárůstu teploty 10–15 °C za hodinu a pečení po dobu dvou dnů. c. Fáze vysoké teploty (600 °C a výše): zvyšování teploty normální rychlostí...“ 20 °C za hodinu, dokud není dosaženo vypalovací teploty, a udržujte ji jeden den. Během procesu vypalování neustále sledujte rozpínání tělesa pece a pravidelně odstraňujte vlhkost. (3) Zapalování: Použití paliv, jako je zemní plyn nebo svítiplyn, je jednoduché. Dnes použijeme uhlí, dřevo atd. (3) Jako příklad si nejprve postavte pecní vozík pro snadné zapálení: na pecní vozík umístěte palivové dříví, uhlí a další hořlavé materiály. Nejprve aktivujte ventilátor, abyste vytvořili podtlak uvnitř pece a nasměrovali plamen směrem k cihlovým polotovarům. Použijte podpalovací tyč. Zapalte dřevo a uhlí a postupně zvyšujte teplotu úpravou proudění vzduchu a tlaku, dokud cihlové polotovary nedosáhnou vypalovací teploty. Jakmile cihlové polotovary dosáhnou vypalovací teploty, začněte do pece zepředu vkládat nové vozy a pomalu je posouvejte směrem k slinovací zóně. Posouvejte pecní vůz a pecní vůz dopředu, dokud se zapálení nedokončí. Teplota nově zapálené tunelové pece musí být neustále sledována, aby se zajistilo, že proces vypalování proběhne podle navržené teplotní křivky. ④) Výrobní operace: Uspořádání cihel: Uspořádejte cihly na peci vůz dle konstrukčních požadavků a zajištění vhodných mezer a vzduchových kanálů mezi cihlami pro usnadnění plynulého proudění spalin. Nastavení parametrů: Stanovení teploty, tlaku vzduchu, průtoku vzduchu a rychlosti pohybu pecního vozu. Během výrobních operací jsou tyto parametry upravovány a optimalizovány, aby byla zajištěna vysoká kvalita hotových výrobků. Provozní postupy: Během provozu tunelové pece musí být teploty, tlaky a parametry spalin na každém pracovním místě průběžně sledovány. Předehřívací zóna by se měla zahřívat pomalu (přibližně 50–80 % na metr), aby se zabránilo praskání cihel. Vypalovací zóna by měla udržovat vysokou a konstantní teplotu s teplotním rozdílem ≤±10 °C, aby se zajistilo úplné vypálení cihel. Chladicí zóna může využívat konstrukci s rekuperací odpadního tepla (úspora energie a snižování emisí) k přenosu tepelné energie do sušicí zóny pro sušení cihel. Kromě toho musí být pecní vůz rovnoměrně posouván dle konstrukčních požadavků. Pro zajištění kvality výrobku musí být tlak vzduchu a průtok vzduchu upraven na základě konstrukční teplotní křivky. Udržujte stabilní tlak v peci (mírný přetlak 10–20 Pa ve vypalovací zóně a podtlak -10 až -50 Pa v předehřívací zóně) na základě monitorovací data. Východ z pece: Když vůz pece dosáhne výstupu z tunelové pece, cihlové polotovary jsou vypálené a ochlazeny na vhodnou teplotu. Vůz pece s hotovými cihlami může být poté pomocí manipulačního zařízení přepraven do vykládací oblasti, zkontrolován a vyložen, aby se dokončil proces vypalování v tunelové peci. Prázdný vůz pece se poté vrátí na místo pro stohování cihel v dílně. Proces se poté opakuje pro další cyklus stohování a vypalování.
Od svého vynálezu prošla tunelová pec na vypalování cihel řadou strukturálních optimalizací a technologických inovací, které postupně zlepšovaly standardy ochrany životního prostředí a úroveň automatizace. V budoucnu budou technologickým směrům dominovat inteligentní technologie, větší šetrnost k životnímu prostředí a recyklace zdrojů, což povede cihlářský a dlaždicový průmysl k výrobě na vysoké úrovni.
Čas zveřejnění: 12. června 2025