Der heute in der Ziegelindustrie am weitesten verbreitete Ofentyp ist der Tunnelofen. Das Konzept des Tunnelofens wurde erstmals von den Franzosen vorgeschlagen und entworfen, doch gebaut wurde er nie. Der erste speziell für die Ziegelproduktion entwickelte Tunnelofen wurde 1877 von dem deutschen Ingenieur 2–Buch konstruiert, der auch ein Patent dafür anmeldete. Mit der zunehmenden Verbreitung von Tunnelöfen entstanden zahlreiche Innovationen. Basierend auf der inneren Nettobreite werden sie in Kleinquerschnittsöfen (≤ 2,8 Meter), Mittelquerschnittsöfen (3–4 Meter) und Großquerschnittsöfen (≥ 4,6 Meter) unterteilt. Nach Ofentyp umfassen sie den Mikrokuppeltyp, den Flachdeckentyp und den ringförmigen beweglichen Typ. Nach Betriebsmethode umfassen sie Rollenöfen und Herdwagenöfen sowie Schubplattenöfen. Basierend auf der Art des verwendeten Brennstoffs: Es gibt solche, die Kohle als Brennstoff verwenden (am häufigsten), solche, die Gas oder Erdgas verwenden (zum Brennen von nicht feuerfesten Steinen und glatten Mauersteinen, vor allem für hochwertige Steine), solche, die Schweröl oder gemischte Energiequellen verwenden, und solche, die Biomasse als Brennstoff verwenden usw. Zusammenfassend lässt sich sagen: Jeder Tunnelofen, der im Gegenstromprinzip betrieben wird und über seine Länge in Vorwärm-, Sinter- und Kühlabschnitte unterteilt ist, wobei sich die Produkte in die entgegengesetzte Richtung des Gasstroms bewegen, ist ein Tunnelofen.
Tunnelöfen werden häufig als Wärmetechniköfen zum Brennen von Bausteinen, feuerfesten Steinen, Keramikfliesen und Keramik eingesetzt. In den letzten Jahren wurden Tunnelöfen auch zum Brennen von Wasseraufbereitungsmitteln und Rohstoffen für Lithiumbatterien eingesetzt. Tunnelöfen haben ein breites Anwendungsspektrum und sind in vielen Ausführungen mit jeweils eigenen Eigenschaften erhältlich. Heute konzentrieren wir uns auf den Querschnitt eines Tunnelofens zum Brennen von Bausteinen.
1. Prinzip: Als Heißofen benötigt der Tunnelofen naturgemäß eine Wärmequelle. Als Brennstoff eignet sich jedes brennbare Material, das Wärme erzeugen kann (unterschiedliche Brennstoffe können je nach örtlicher Bauart variieren). Der Brennstoff verbrennt in der Brennkammer des Ofens und erzeugt heißes Rauchgas. Unter dem Einfluss des Gebläses bewegt sich der heiße Gasstrom entgegen der Brennrichtung. Die Wärme wird auf die Ziegelrohlinge auf dem Ofenwagen übertragen, der sich langsam auf den Schienen in den Ofen bewegt. Dabei erhitzen sich die Ziegel auf dem Ofenwagen weiter. Der Bereich vor der Brennkammer (etwa vor der zehnten Wagenposition) ist die Vorwärmzone. In der Vorwärmzone werden die Ziegelrohlinge langsam erhitzt und erwärmt, wobei Feuchtigkeit und organische Stoffe entfernt werden. Wenn der Ofenwagen die Sinterzone erreicht, erreichen die Ziegel durch die bei der Brennstoffverbrennung freigesetzte Wärme ihre maximale Brenntemperatur (850 °C für Tonziegel und 1050 °C für Schieferziegel). Dabei durchlaufen sie physikalische und chemische Veränderungen und bilden eine dichte Struktur. Dieser Abschnitt ist die Brennzone (auch Hochtemperaturzone) des Ofens und erstreckt sich ungefähr von Position 12 bis 22. Nach dem Durchlaufen der Brennzone werden die Ziegel für eine gewisse Zeit isoliert, bevor sie in die Kühlzone gelangen. In der Kühlzone kommen die gebrannten Produkte mit einer großen Menge kalter Luft in Kontakt, die durch den Ofenauslass eintritt, und kühlen allmählich ab, bevor sie den Ofen verlassen. Damit ist der gesamte Brennvorgang abgeschlossen.
II. Konstruktion: Tunnelöfen sind wärmetechnische Öfen. Sie zeichnen sich durch einen breiten Temperaturbereich aus und stellen hohe Anforderungen an die Konstruktion des Ofenkörpers. (1) Vorbereitung des Fundaments: Entfernen Sie Schutt von der Baustelle und stellen Sie drei Versorgungsleitungen und eine ebene Fläche sicher. Stellen Sie Wasser- und Stromanschluss sowie eine ebene Bodenfläche sicher. Die Neigung muss den Entwässerungsanforderungen entsprechen. Das Fundament sollte eine Tragfähigkeit von 150 kN/m² aufweisen. Bei weichen Bodenschichten ist eine Vergussmethode (Steinmauerwerk oder verdichtetes Kalk-Erd-Gemisch) anzuwenden. Nach der Grabenbearbeitung sollte Stahlbeton als Ofenfundament verwendet werden. Ein stabiles Fundament gewährleistet Tragfähigkeit und Ofenstabilität. (2) Ofenkonstruktion: Die Innenwände des Ofens in Hochtemperaturzonen sollten aus Schamottesteinen bestehen. Die Außenwände können aus gewöhnlichen Ziegeln bestehen, wobei zwischen den Ziegeln eine Isolierung (Steinwolle, Aluminiumsilikatfasermatten usw.) angebracht werden kann, um Wärmeverluste zu reduzieren. Die Innenwandstärke beträgt 500 mm, die Außenwandstärke 370 mm. Dehnungsfugen sollten entsprechend den Konstruktionsanforderungen vorgesehen werden. Das Mauerwerk muss vollständige Mörtelfugen aufweisen, wobei feuerfeste Ziegel in versetzten Fugen (Mörtelfugen ≤ 3 mm) und normale Ziegel mit Mörtelfugen von 8 – 10 mm verlegt werden. Dämmmaterialien müssen gleichmäßig verteilt, vollständig verpackt und abgedichtet sein, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. (3) Ofenboden Der Ofenboden muss eine ebene Fläche sein, auf der sich der Ofenwagen bewegen kann. Die feuchtigkeitsbeständige Schicht muss ausreichend Tragfähigkeit und Wärmedämmeigenschaften aufweisen, während sich der Ofenwagen auf den Schienen bewegt. In einem Tunnelofen mit einer Querschnittsbreite von 3,6 Metern kann jeder Wagen ungefähr 6.000 nasse Ziegel laden. Inklusive des Eigengewichts des Ofenwagens beträgt die Gesamtlast rund 20 Tonnen, und die gesamte Ofenschiene muss einem einzelnen Wagengewicht von über 600 Tonnen standhalten. Die Schienen dürfen daher nicht nachlässig verlegt werden. (4) Das Ofendach besteht typischerweise aus zwei Arten: leicht gewölbt und flach. Das gewölbte Dach ist eine traditionelle Mauerwerksmethode, während bei Flachdächern feuerfestes Gießmaterial oder leichte feuerfeste Ziegel für die Decke verwendet werden. Heutzutage werden vielfach Deckenblöcke aus Silizium-Aluminiumfasern verwendet. Unabhängig vom verwendeten Material müssen die Feuerfesttemperatur und die Abdichtung gewährleistet sein und entsprechend den Konstruktionsanforderungen sind an den entsprechenden Stellen Beobachtungslöcher einzubauen. Kohlezufuhrlöcher, Luftkanallöcher usw. (5) Verbrennungssystem: a. Tunnelöfen, die mit Holz und Kohle verbrennen, haben keine Brennkammern in der Hochtemperaturzone des Ofens, sondern werden aus feuerfesten Ziegeln gebaut und haben Brennstoffzufuhröffnungen und Ascheablassöffnungen. b. Mit der Weiterentwicklung der Ziegeltechnologie mit innerer Verbrennung sind separate Brennkammern nicht mehr erforderlich, da die Ziegel die Wärme speichern. Falls nicht genügend Wärme verfügbar ist, kann zusätzlicher Brennstoff durch die Kohlezufuhrlöcher auf dem Ofendach hinzugefügt werden. c. Öfen, die mit Erdgas, Kohlegas, Flüssiggas usw. betrieben werden, haben je nach Brennstoffart Gasbrenner an den Seiten oder am Dach des Ofens. Die Brenner sind sinnvoll und gleichmäßig verteilt, um die Temperaturregelung im Ofen zu erleichtern. (6) Belüftungssystem: a. Ventilatoren: einschließlich Zuluftventilatoren, Abluftventilatoren, Entfeuchtungsventilatoren und Ausgleichsventilatoren. Kühlventilatoren. Jeder Ventilator befindet sich an einer anderen Position und erfüllt eine andere Funktion. Der Zuluftventilator führt Luft in die Brennkammer ein, um ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung bereitzustellen, der Abluftventilator saugt Rauchgase aus dem Ofen ab, um einen bestimmten Unterdruck im Ofen aufrechtzuerhalten und einen gleichmäßigen Rauchgasstrom zu gewährleisten, und der Entfeuchtungsventilator entfernt feuchte Luft von nassen Ziegelrohlingen außerhalb des Ofens. b. Luftkanäle: Diese werden in Rauchkanäle und Luftkanäle unterteilt. Rauchkanäle entfernen in erster Linie Rauchgase und feuchte Luft aus dem Ofen. Luftkanäle sind in Mauerwerk und als Rohrtypen verfügbar und sind für die Sauerstoffversorgung der Verbrennungszone zuständig. c. Luftklappen: Sie werden an den Luftkanälen installiert und dienen der Regulierung von Luftstrom und Ofendruck. Durch Einstellen der Öffnungsgröße der Luftklappen können Temperaturverteilung und Flammenposition im Ofen gesteuert werden. (7) Betriebssystem: a. Ofenwagen: Der Ofenwagen hat einen beweglichen Ofenboden mit einer tunnelartigen Struktur. Ziegelrohlinge bewegen sich langsam auf dem Ofenwagen und passieren die Vorwärmzone, Sinterzone, Isolierzone und Kühlzone. Der Ofenwagen besteht aus einer Stahlkonstruktion, deren Abmessungen durch die Nettobreite im Ofen bestimmt werden, und gewährleistet Abdichtung. b. Transferwagen: An der Ofenmündung verlagert der Transferwagen den Ofenwagen. Der Ofenwagen wird dann in die Lagerzone, dann in die Trocknungszone und schließlich in die Sinterzone geschickt, wobei die fertigen Produkte zur Entladezone transportiert werden. c. Zur Traktionsausrüstung gehören Gleistraktionsmaschinen, hydraulische Hebemaschinen, Stufenmaschinen und Ofenmündungstraktionsmaschinen. Der Ofenwagen wird durch verschiedene Vorrichtungen an unterschiedlichen Stellen entlang der Schienen gezogen und bewegt, wodurch verschiedene Aktionen wie Lagerung, Trocknung, Sintern, Entladen und Verpacken der Ziegel durchgeführt werden. (8) Temperaturkontrollsystem: Zur Temperaturerfassung werden Thermoelement-Temperatursensoren an verschiedenen Stellen im Ofen installiert, um die Ofentemperatur in Echtzeit zu überwachen. Temperatursignale werden an den Kontrollraum übermittelt, wo die Bediener die Luftzufuhr und den Verbrennungswert anhand der Temperaturdaten anpassen. Zur Drucküberwachung werden Drucksensoren am Ofenkopf, am Ofenende und an kritischen Stellen im Ofen installiert, um Veränderungen des Ofendrucks in Echtzeit zu überwachen. Durch die Anpassung der Luftklappen im Belüftungssystem wird der Ofendruck stabil gehalten.
III. Betrieb: Nachdem der Hauptkörper des Tunnelofens und seine配套Nach der Installation der Ausrüstung ist es an der Zeit, den Startvorgang und den normalen Betrieb vorzubereiten. Die Bedienung eines Tunnelofens ist nicht so einfach wie das Auswechseln einer Glühbirne oder das Umlegen eines Schalters; die erfolgreiche Befeuerung eines Tunnelofens erfordert wissenschaftliches Fachwissen. Strenge Kontrolle, Erfahrungsaustausch und die Koordination verschiedener Aspekte sind entscheidend. Detaillierte Betriebsabläufe und Lösungen für auftretende Probleme werden später erläutert. Lassen Sie uns zunächst kurz die Betriebsmethoden und -prozesse des Tunnelofens vorstellen: „Inspektion: Prüfen Sie zunächst den Ofenkörper auf Risse. Überprüfen Sie, ob die Dehnungsfugen dicht sind. Schieben Sie einige leere Ofenwagen einige Male herum, um zu prüfen, ob die Schienen, die Oberwagenmaschine, der Transferwagen und andere Handhabungsgeräte normal funktionieren. Bei Öfen, die mit Erdgas oder Kohlegas als Brennstoff betrieben werden, zünden Sie zunächst die Flamme, um sicherzustellen, dass sie normal brennt. Überprüfen Sie, ob alle Ventilatoren einwandfrei funktionieren. Die Ofentrocknungsmethoden variieren je nach verwendetem Brennstoff. Das Ziel ist jedoch dasselbe: Durch Trocknen die während der Bauphase in der Ofenstruktur zurückgehaltene Feuchtigkeit langsam zu entfernen und so eine plötzliche Erhitzung und Rissbildung im Ofenkörper zu vermeiden. a. Niedertemperaturphase (0–200 °C): Ein bis zwei Tage bei schwacher Hitze trocknen, mit einer Temperaturanstiegsrate von ≤ 10 °C pro Stunde. b. Mitteltemperaturphase (200–600 °C): Temperaturanstiegsrate von 10–15 °C pro Stunde, und zwei Tage backen. c. Hochtemperaturphase (600 °C und höher): Erhöhen Sie die Temperatur mit der üblichen Rate von 20 °C pro Stunde, bis die Brenntemperatur erreicht ist, und halten Sie diese einen Tag lang. Beobachten Sie während des Brennvorgangs stets die Ausdehnung des Ofens und entfernen Sie regelmäßig Feuchtigkeit. (3) Anzünden: Die Verwendung von Brennstoffen wie Erdgas oder Leuchtgas ist einfach. Heute verwenden wir Kohle, Holz usw. (3) Bauen Sie beispielsweise zunächst einen Ofenwagen für ein einfaches Anzünden: Legen Sie Brennholz, Kohle und andere brennbare Materialien auf den Ofenwagen. Schalten Sie zunächst den Ventilator ein, um im Ofen Unterdruck zu erzeugen und die Flamme auf die Ziegelrohlinge zu richten. Verwenden Sie einen Anzündstab. Entzünden Sie Holz und Kohle und erhöhen Sie die Temperatur schrittweise durch Anpassung von Luftstrom und Druck, bis die Ziegelrohlinge die Brenntemperatur erreicht haben. Sobald die Ziegelrohlinge die Brenntemperatur erreicht haben, schieben Sie neue Wagen von vorne in den Ofen und bewegen Sie sie langsam in Richtung Sinterzone. Schieben Sie den Ofenwagen und den Ofenwagen nach vorne, um die Zündung abzuschließen. Die Temperatur des frisch gezündeten Tunnelofens muss ständig überwacht werden, um sicherzustellen, dass der Brennvorgang gemäß der geplanten Temperaturkurve abgeschlossen ist. ④) Produktionsabläufe: Anordnung der Ziegel: Die Ziegel werden gemäß den Konstruktionsanforderungen auf dem Ofenwagen angeordnet. Achten Sie dabei auf ausreichende Abstände und Luftkanäle zwischen den Ziegeln, um einen gleichmäßigen Rauchgasstrom zu gewährleisten. Parametereinstellungen: Temperatur, Luftdruck, Luftstrom und Ofenwagengeschwindigkeit werden festgelegt. Während des Produktionsbetriebs werden diese Parameter angepasst und optimiert, um die hohe Qualität der Endprodukte zu gewährleisten. Betriebsabläufe: Während des Tunnelofenbetriebs müssen Temperatur, Druck und Rauchgasparameter an jeder Arbeitsstation kontinuierlich überwacht werden. Die Vorwärmzone sollte langsam aufgeheizt werden (ca. 50–80 % pro Meter), um Risse in den Ziegeln zu vermeiden. Die Brennzone sollte eine hohe und konstante Temperatur mit einer Temperaturdifferenz von ≤±10 °C aufrechterhalten, um den vollständigen Brennvorgang der Ziegel zu gewährleisten. Die Kühlzone kann eine Abwärmerückgewinnung (energiesparend und emissionsreduzierend) nutzen, um Wärmeenergie an die Trocknungszone zu übertragen. Zone zum Trocknen der Ziegel. Außerdem muss der Ofenwagen entsprechend den Konstruktionsanforderungen gleichmäßig vorgeschoben werden. Um die Produktqualität sicherzustellen, müssen Luftdruck und Luftstrom basierend auf der Konstruktionstemperaturkurve angepasst werden. Halten Sie den Ofendruck (leichter Überdruck von 10–20 Pa in der Brennzone und Unterdruck von -10 bis -50 Pa in der Vorwärmzone) basierend auf Überwachungsdaten stabil. Ofenausgang: Wenn der Ofenwagen den Tunnelofenausgang erreicht, sind die Ziegelrohlinge fertig gebrannt und auf eine geeignete Temperatur abgekühlt. Der Ofenwagen mit den fertigen Ziegeln kann dann mithilfe von Handhabungsgeräten zum Entladebereich transportiert, geprüft und entladen werden, um den Tunnelofenbrand abzuschließen. Der leere Ofenwagen kehrt dann zur Ziegelstapelposition in der Werkstatt zurück. Der Vorgang wird dann für den nächsten Stapel- und Brennzyklus wiederholt.
Seit seiner Erfindung wurde der Tunnelofen für Ziegelbrennereien mehrfach strukturell optimiert und technologisch weiterentwickelt, wodurch Umweltschutzstandards und Automatisierungsgrad schrittweise verbessert wurden. Intelligentere Technologien, mehr Umweltfreundlichkeit und Ressourcenrecycling werden künftig die technologische Entwicklung bestimmen und die Ziegel- und Fliesenindustrie in Richtung High-End-Produktion treiben.
Veröffentlichungszeit: 12. Juni 2025