El tipo de horno más ampliamente adoptado en la industria ladrillera actual es el horno de túnel. El concepto del horno de túnel fue propuesto y diseñado inicialmente por los franceses, aunque nunca se construyó. El primer horno de túnel diseñado específicamente para la producción de ladrillos fue creado por el ingeniero alemán 2—book en 1877, quien también presentó una patente para él. Con la adopción generalizada de los hornos de túnel, surgieron numerosas innovaciones. Con base en el ancho neto interno, se clasifican en sección pequeña (≤2.8 metros), sección mediana (3-4 metros) y sección grande (≥4.6 metros). Por tipo de horno, incluyen el tipo de microcúpula, el tipo de techo plano y el tipo móvil en forma de anillo. Por método de funcionamiento, incluyen hornos de rodillos y hornos de lanzadera. Hornos de placa de empuje. En función del tipo de combustible utilizado: existen los que utilizan carbón como combustible (el más común), los que utilizan gas o gas natural (utilizados para la cocción de ladrillos no refractarios y ladrillos de pared simple, fundamentalmente para ladrillos de alta gama), los que utilizan fuelóleo pesado o fuentes de energía mixtas, y los que utilizan combustible de biomasa, etc. En resumen: cualquier horno de túnel que funcione en configuración a contracorriente, dividido a lo largo de su longitud en secciones de precalentamiento, sinterización y enfriamiento, con los productos moviéndose en sentido contrario al flujo de gases, es un horno de túnel.
Los hornos de túnel se utilizan ampliamente como hornos de ingeniería térmica para la cocción de ladrillos de construcción, ladrillos refractarios, baldosas cerámicas y cerámica. En los últimos años, también se han utilizado para la cocción de agentes purificadores de agua y materias primas para baterías de litio. Los hornos de túnel tienen una amplia gama de aplicaciones y existen diversos tipos, cada uno con sus propias características. Hoy nos centraremos en el horno de túnel de sección transversal utilizado para la cocción de ladrillos de construcción.
1. Principio: Como horno caliente, el horno túnel requiere naturalmente una fuente de calor. Cualquier material combustible que genere calor puede utilizarse como combustible (los diferentes combustibles pueden variar en la construcción local). El combustible se quema en la cámara de combustión del horno, produciendo gases de combustión a alta temperatura. Bajo la influencia del ventilador, el flujo de gases a alta temperatura se mueve en dirección opuesta a la de los productos que se están cociendo. El calor se transfiere a los ladrillos en bruto de la vagoneta, que se desplaza lentamente por las vías hacia el horno. Los ladrillos de la vagoneta también continúan calentándose. La sección anterior a la cámara de combustión es la zona de precalentamiento (aproximadamente antes de la décima posición de la vagoneta). Los ladrillos en bruto se calientan gradualmente en la zona de precalentamiento, eliminando la humedad y la materia orgánica. Al entrar la vagoneta del horno en la zona de sinterización, los ladrillos alcanzan su temperatura máxima de cocción (850 °C para los ladrillos de arcilla y 1050 °C para los de pizarra) aprovechando el calor liberado por la combustión del combustible, experimentando cambios físicos y químicos para formar una estructura densa. Esta sección es la zona de cocción (también llamada zona de alta temperatura) del horno y abarca aproximadamente las posiciones 12 a 22. Tras pasar por la zona de cocción, los ladrillos se someten a un período de aislamiento antes de entrar en la zona de enfriamiento. En esta zona, los productos cocidos entran en contacto con una gran cantidad de aire frío que entra por la salida del horno, enfriándose gradualmente antes de salir, completando así el proceso de cocción.
II. Construcción: Los hornos de túnel son hornos de ingeniería térmica. Tienen un amplio rango de temperatura y altos requisitos estructurales para el cuerpo del horno. (1) Preparación de la cimentación: Limpie los escombros del área de construcción y asegúrese de que haya tres servicios públicos y una superficie nivelada. Asegúrese de que haya suministro de agua, electricidad y una superficie de terreno nivelada. La pendiente debe cumplir con los requisitos de drenaje. La cimentación debe tener una capacidad de carga de 150 kN/m². Si encuentra capas de suelo blando, utilice el método de reemplazo (base de mampostería de piedra o mezcla compactada de cal y tierra). Después del tratamiento de la zanja de cimentación, utilice hormigón armado como cimentación del horno. Una cimentación sólida garantiza la capacidad de carga y la estabilidad del horno. (2) Estructura del horno Las paredes interiores del horno en zonas de alta temperatura deben construirse con ladrillo refractario. Las paredes exteriores pueden usar ladrillos comunes, con tratamiento de aislamiento entre los ladrillos (usando lana de roca, mantas de fibra de silicato de aluminio, etc.) para reducir la pérdida de calor. El espesor de la pared interior es de 500 mm y el espesor de la pared exterior es de 370 mm. Las juntas de expansión deben dejarse de acuerdo con los requisitos de diseño. La mampostería debe tener juntas de mortero completas, con ladrillos refractarios colocados en juntas escalonadas (juntas de mortero ≤ 3 mm) y ladrillos ordinarios con juntas de mortero de 8-10 mm. Los materiales de aislamiento deben distribuirse uniformemente, empaquetarse completamente y sellarse para evitar la entrada de agua. (3) Fondo del horno El fondo del horno debe ser una superficie plana para que la vagoneta del horno se mueva. La capa resistente a la humedad debe tener suficiente capacidad de carga y propiedades de aislamiento térmico, a medida que la vagoneta del horno se mueve a lo largo de las vías. En un horno de túnel con un ancho de sección transversal de 3,6 metros, cada vagón puede cargar aproximadamente 6000 ladrillos húmedos. Incluyendo el peso propio de la vagoneta del horno, la carga total es de alrededor de 20 toneladas, y toda la vía del horno debe soportar un peso de vagón de más de 600 toneladas. Por lo tanto, la colocación de la vía no debe hacerse descuidadamente. (4) El techo del horno suele ser de dos tipos: ligeramente arqueado y plano. El techo arqueado es un método tradicional de mampostería, mientras que el techo plano utiliza material refractario moldeable o ladrillos refractarios ligeros. Hoy en día, muchos utilizan bloques de techo de fibra de aluminio y silicio. Independientemente del material utilizado, debe garantizar la temperatura y el sellado del refractario, y se deben instalar orificios de observación en los lugares adecuados según los requisitos de diseño. Orificios de alimentación de carbón, orificios para conductos de aire, etc. (5) Sistema de combustión: a. Los hornos de túnel que queman leña y carbón no tienen cámaras de combustión en la zona de alta temperatura del horno, que se construyen con ladrillos refractarios y tienen puertos de alimentación de combustible y puertos de descarga de cenizas. b. Con el avance de la tecnología de ladrillos de combustión interna, ya no se requieren cámaras de combustión separadas, ya que los ladrillos retienen el calor. Si no hay suficiente calor disponible, se puede agregar combustible adicional a través de los orificios de alimentación de carbón en el techo del horno. c. Los hornos que queman gas natural, gas de hulla, gas licuado de petróleo, etc., cuentan con quemadores de gas en los laterales o el techo (según el tipo de combustible), distribuidos de forma razonable y uniforme para facilitar el control de la temperatura dentro del horno. (6) Sistema de ventilación: a. Ventiladores: incluye ventiladores de suministro, extractores, deshumidificadores y de equilibrado. Ventiladores de refrigeración. Cada ventilador se ubica en una posición diferente y cumple una función distinta. El ventilador de suministro introduce aire en la cámara de combustión para proporcionar suficiente oxígeno para la combustión, el extractor extrae los gases de combustión del horno para mantener una presión negativa dentro del horno y asegurar un flujo uniforme de los mismos, y el deshumidificador extrae el aire húmedo de los ladrillos en bruto húmedos fuera del horno. b. Conductos de aire: Se dividen en conductos de humos y conductos de aire. Los conductos de humos extraen principalmente los gases de combustión y el aire húmedo del horno. Los conductos de aire están disponibles en mampostería y tubería y se encargan de suministrar oxígeno a la zona de combustión. c. Compuertas de aire: Instaladas en los conductos de aire, se utilizan para regular el flujo de aire y la presión del horno. Ajustando el tamaño de la abertura de las compuertas de aire, se puede controlar la distribución de la temperatura y la posición de la llama dentro del horno. (7) Sistema operativo: a. Vagón del horno: El vagón del horno tiene un fondo móvil con una estructura similar a un túnel. Los ladrillos en bruto se mueven lentamente en el vagón del horno, pasando por la zona de precalentamiento, la zona de sinterización, la zona de aislamiento y la zona de enfriamiento. El vagón del horno está hecho de una estructura de acero, con dimensiones determinadas por el ancho neto dentro del horno, y asegura el sellado. b. Vagón de transferencia: En la boca del horno, el vagón de transferencia reubica el vagón del horno. El vagón del horno luego se envía a la zona de almacenamiento, luego a la zona de secado y finalmente a la zona de sinterización, con los productos terminados siendo transportados a la zona de descarga. c. El equipo de tracción incluye máquinas de tracción de orugas, máquinas de elevación hidráulicas, máquinas de paso y máquinas de tracción de boca del horno. A través de varios dispositivos en diferentes ubicaciones, el carro del horno se arrastra a lo largo de las vías para moverse, logrando una serie de acciones como el almacenamiento de ladrillos, el secado, la sinterización, la descarga y el empaque. (8) Sistema de control de temperatura: La detección de temperatura implica la instalación de sensores de temperatura de termopar en diferentes posiciones dentro del horno para monitorear la temperatura del horno en tiempo real. Las señales de temperatura se transmiten a la sala de control, donde los operadores ajustan el volumen de entrada de aire y el valor de combustión según los datos de temperatura. El monitoreo de presión implica la instalación de sensores de presión en la cabeza del horno, la cola del horno y ubicaciones críticas dentro del horno para monitorear los cambios en la presión del horno en tiempo real. Al ajustar las compuertas de aire en el sistema de ventilación, la presión del horno se mantiene a un nivel estable.
III. Operación: Después del cuerpo principal del horno túnel y su配套Una vez instalado el equipo, es momento de prepararse para la operación de encendido y su uso normal. Operar un horno de túnel no es tan sencillo como cambiar una bombilla o accionar un interruptor; su encendido exitoso requiere experiencia científica. Un control riguroso, la transmisión de experiencia y la coordinación entre múltiples aspectos son cruciales. Los procedimientos operativos detallados y las soluciones para los problemas que puedan surgir se detallarán más adelante. Por ahora, presentemos brevemente los métodos y procesos operativos del horno túnel: “Inspección: Primero, revise el cuerpo del horno para detectar grietas. Verifique que los sellos de las juntas de expansión estén bien apretados. Empuje algunos vagones vacíos del horno varias veces para verificar si la vía, la máquina del vagón superior, el vagón de transferencia y otros equipos de manejo funcionan normalmente. Para hornos que usan gas natural o gas de carbón como combustible, primero encienda la llama para asegurar que arda normalmente. Verifique que todos los ventiladores funcionen correctamente. Los métodos de secado del horno varían según el tipo de combustible utilizado. Sin embargo, el objetivo es el mismo: eliminar lentamente la humedad retenida en la estructura del horno durante la construcción a través del secado, evitando el calentamiento repentino y el agrietamiento del cuerpo del horno. a. Etapa de baja temperatura (0–200 °C): Secar a fuego lento durante uno o dos días, con una tasa de aumento de temperatura ≤10 °C por hora. b. Etapa de temperatura media (200–600 °C): Tasa de aumento de temperatura de 10–15 °C por hora, y Hornear durante dos días. c. Etapa de alta temperatura (600 °C o superior): aumentar la temperatura a un ritmo normal de 20 °C por hora hasta alcanzar la temperatura de cocción y mantenerla durante un día. Durante el proceso de cocción, controlar la expansión del cuerpo del horno en todo momento y eliminar la humedad periódicamente. (3) Encendido: Usar combustibles como gas natural o gas de hulla es sencillo. Hoy usaremos carbón, madera, etc. (3) Por ejemplo, primero se construye una carretilla para facilitar el encendido: colocar leña, carbón y otros materiales inflamables sobre la carretilla. Primero, activar el ventilador para crear presión negativa dentro del horno, dirigiendo la llama hacia los ladrillos. Usar una varilla de encendido. Encender la madera y el carbón, y aumentar gradualmente la temperatura ajustando el flujo de aire y la presión hasta que los ladrillos alcancen la temperatura de cocción. Una vez que los ladrillos alcancen la temperatura de cocción, introducir nuevas carretilla en el horno desde la parte frontal y moverlas lentamente hacia la zona de sinterización. Empujar la carretilla y el horno. Avance la vagoneta para completar la ignición. La temperatura del horno túnel recién encendido debe monitorearse en todo momento para garantizar que el proceso de cocción se complete según la curva de temperatura diseñada. ④) Operaciones de producción: Disposición de los ladrillos: Disponga los ladrillos en la vagoneta según los requisitos de diseño, asegurando los espacios y canales de aire adecuados entre ellos para facilitar el flujo uniforme de los gases de combustión. Ajuste de parámetros: Determine la temperatura, la presión del aire, el flujo de aire y la velocidad de desplazamiento de la vagoneta. Durante las operaciones de producción, estos parámetros se ajustan y optimizan para garantizar la alta calidad de los productos terminados. Procedimientos operativos: Durante la operación del horno túnel, se deben monitorear continuamente las temperaturas, presiones y parámetros de los gases de combustión en cada estación de trabajo. La zona de precalentamiento debe calentarse lentamente (aproximadamente un 50-80 % por metro) para evitar el agrietamiento de los ladrillos. La zona de cocción debe mantener una temperatura alta y constante, con una diferencia de temperatura de ≤±10 °C para garantizar la cocción completa de los ladrillos. La zona de enfriamiento puede utilizar un diseño de recuperación de calor residual (ahorro de energía y reducción de emisiones) para transferir energía térmica a la zona de secado para el secado de ladrillos. Además, el carro del horno debe avanzar uniformemente según los requisitos de diseño. Para garantizar la calidad del producto, la presión y el flujo de aire deben ajustarse según la curva de temperatura de diseño. Mantener estable la presión del horno (ligera presión positiva de 10-20 Pa en la zona de cocción y presión negativa de -10 a -50 Pa en la zona de precalentamiento) según los datos de monitoreo. Salida del horno: Cuando el carro del horno llega a la salida del horno túnel, los ladrillos en bruto han completado la cocción y se han enfriado a una temperatura adecuada. El carro del horno que transporta los ladrillos terminados puede transportarse al área de descarga mediante equipo de manejo, inspeccionarse y descargarse para completar el proceso de cocción en el horno túnel. El carro del horno vacío luego regresa a la posición de apilamiento de ladrillos en el taller. Luego, el proceso se repite para el siguiente ciclo de apilamiento y cocción.
Desde su invención, el horno de túnel para la cocción de ladrillos ha experimentado múltiples optimizaciones estructurales e innovaciones tecnológicas, mejorando gradualmente los estándares de protección ambiental y los niveles de automatización. En el futuro, la inteligencia, el mayor respeto por el medio ambiente y el reciclaje de recursos dominarán las tendencias tecnológicas, impulsando la industria de ladrillos y tejas hacia una fabricación de alta gama.
Hora de publicación: 12 de junio de 2025