راهنمای مبتدیان برای اصول، ساختار و عملکرد کوره تونلی

امروزه رایج‌ترین نوع کوره در صنعت آجرپزی، کوره تونلی است. مفهوم کوره تونلی برای اولین بار توسط فرانسوی‌ها پیشنهاد و طراحی شد، هرچند هرگز ساخته نشد. اولین کوره تونلی که به طور خاص برای تولید آجر طراحی شده بود، توسط مهندس آلمانی 2-book در سال 1877 ساخته شد که او نیز برای آن حق ثبت اختراع ثبت کرد. با پذیرش گسترده کوره‌های تونلی، نوآوری‌های متعددی پدیدار شد. بر اساس عرض خالص داخلی، آنها به مقاطع کوچک (≤2.8 متر)، مقطع متوسط ​​(3-4 متر) و مقطع بزرگ (≥4.6 متر) طبقه‌بندی می‌شوند. بر اساس نوع کوره، آنها شامل نوع میکرو گنبدی، نوع سقف مسطح و نوع متحرک حلقه‌ای شکل هستند. بر اساس روش کار، آنها شامل کوره‌های غلتکی و کوره‌های شاتلی می‌شوند. کوره‌های صفحه‌ای فشاری. بر اساس نوع سوخت مورد استفاده: کوره‌هایی وجود دارند که از زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنند (رایج‌ترین نوع)، کوره‌هایی که از گاز یا گاز طبیعی استفاده می‌کنند (برای پخت آجرهای غیر نسوز و آجرهای دیواری ساده، در درجه اول برای آجرهای لوکس)، کوره‌هایی که از نفت سنگین یا منابع انرژی ترکیبی استفاده می‌کنند، و کوره‌هایی که از سوخت زیست توده و غیره استفاده می‌کنند. به طور خلاصه: هر کوره تونلی که با پیکربندی جریان مخالف کار می‌کند و در طول خود به بخش‌های پیش‌گرمایش، پخت و خنک‌سازی تقسیم می‌شود و محصولات در جهت مخالف جریان گاز حرکت می‌کنند، کوره تونلی است.

کوره‌های تونلی به طور گسترده به عنوان کوره‌های مهندسی حرارتی برای پخت آجرهای ساختمانی، آجرهای نسوز، کاشی‌های سرامیکی و سرامیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سال‌های اخیر، از کوره‌های تونلی برای پخت مواد تصفیه آب و مواد اولیه برای باتری‌های لیتیومی نیز استفاده شده است. کوره‌های تونلی طیف وسیعی از کاربردها را دارند و در انواع مختلفی عرضه می‌شوند که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. امروز، ما بر روی کوره تونلی با مقطع عرضی که برای پخت آجرهای ساختمانی استفاده می‌شود، تمرکز خواهیم کرد.

۱. اصل: کوره تونلی به عنوان یک کوره داغ، به طور طبیعی به یک منبع گرما نیاز دارد. هر ماده قابل احتراقی که بتواند گرما تولید کند، می‌تواند به عنوان سوخت برای کوره تونلی استفاده شود (سوخت‌های مختلف ممکن است منجر به تغییرات در ساخت و ساز محلی شوند). سوخت در محفظه احتراق داخل کوره می‌سوزد و گاز دودکش با دمای بالا تولید می‌کند. تحت تأثیر فن، جریان گاز با دمای بالا در جهت مخالف محصولات در حال سوختن حرکت می‌کند. گرما به بلوک‌های آجری روی واگن کوره منتقل می‌شود که به آرامی در امتداد ریل‌ها به داخل کوره حرکت می‌کنند. آجرهای روی واگن کوره نیز به گرم شدن ادامه می‌دهند. بخش قبل از محفظه احتراق، منطقه پیش گرمایش است (تقریباً قبل از موقعیت واگن دهم). بلوک‌های آجری به تدریج در منطقه پیش گرمایش گرم و گرم می‌شوند و رطوبت و مواد آلی را از بین می‌برند. با ورود واگن کوره به منطقه پخت، آجرها با استفاده از گرمای آزاد شده از احتراق سوخت به حداکثر دمای پخت خود (850 درجه سانتیگراد برای آجرهای رسی و 1050 درجه سانتیگراد برای آجرهای شیل) می‌رسند و تحت تغییرات فیزیکی و شیمیایی قرار می‌گیرند تا ساختاری متراکم تشکیل دهند. این بخش، منطقه پخت (همچنین منطقه دمای بالا) کوره است که تقریباً از موقعیت‌های 12 تا 22 را در بر می‌گیرد. آجرها پس از عبور از منطقه پخت، قبل از ورود به منطقه خنک‌کننده، یک دوره عایق‌بندی خاص را طی می‌کنند. در منطقه خنک‌کننده، محصولات پخته شده با مقدار زیادی هوای سرد که از طریق خروجی کوره وارد می‌شود، در تماس قرار می‌گیرند و قبل از خروج از کوره به تدریج خنک می‌شوند و بدین ترتیب کل فرآیند پخت تکمیل می‌شود.

II. ساخت: کوره‌های تونلی، کوره‌های مهندسی حرارتی هستند. آن‌ها محدوده دمایی وسیعی دارند و الزامات ساختاری بالایی برای بدنه کوره لازم است. (1) آماده‌سازی فونداسیون: آوار را از محل ساخت‌وساز پاک کنید و از سه تأسیسات و یک سطح صاف اطمینان حاصل کنید. از تأمین آب، برق و سطح زمین صاف اطمینان حاصل کنید. شیب باید الزامات زهکشی را برآورده کند. فونداسیون باید ظرفیت باربری 150 کیلونیوتن بر متر مربع را داشته باشد. در صورت مواجهه با لایه‌های خاک نرم، از روش جایگزینی (پایه سنگ‌تراشی یا مخلوط آهک و خاک فشرده) استفاده کنید. پس از عملیات ترانشه فونداسیون، از بتن مسلح به عنوان فونداسیون کوره استفاده کنید. یک فونداسیون محکم، ظرفیت باربری و پایداری کوره را تضمین می‌کند. (2) ساختار کوره دیواره‌های داخلی کوره در مناطق با دمای بالا باید با استفاده از آجر نسوز ساخته شوند. دیوارهای خارجی ممکن است از آجرهای معمولی استفاده شوند و بین آجرها عایق‌کاری (با استفاده از پشم سنگ، پتوهای الیاف سیلیکات آلومینیوم و غیره) برای کاهش اتلاف گرما انجام شود. ضخامت دیواره داخلی 500 میلی‌متر و ضخامت دیواره خارجی 370 میلی‌متر است. اتصالات انبساطی باید طبق الزامات طراحی باقی بمانند. مصالح بنایی باید دارای اتصالات کامل ملات باشد، به طوری که آجرهای نسوز به صورت پلکانی (اتصالات ملات ≤ 3 میلی‌متر) و آجرهای معمولی با اتصالات ملات 8 تا 10 میلی‌متر قرار داده شوند. مواد عایق باید به طور مساوی توزیع، کاملاً بسته‌بندی و آب‌بندی شوند تا از ورود آب جلوگیری شود. (3) کف کوره کف کوره باید یک سطح صاف برای حرکت واگن کوره باشد. لایه مقاوم در برابر رطوبت باید ظرفیت تحمل بار کافی و خواص عایق حرارتی داشته باشد، زیرا واگن کوره در امتداد مسیرها حرکت می‌کند. در یک کوره تونلی با عرض مقطع 3.6 متر، هر واگن می‌تواند تقریباً 6000 آجر مرطوب را بارگیری کند. با احتساب وزن خود واگن کوره، کل بار حدود 20 تن است و کل مسیر کوره باید وزن یک واگن بیش از 600 تن را تحمل کند. بنابراین، چیدمان مسیر نباید با بی‌دقتی انجام شود. (4) سقف کوره معمولاً دو نوع دارد: کمی قوس‌دار و مسطح. سقف قوسی یک روش بنایی سنتی است، در حالی که سقف مسطح از مواد نسوز ریخته‌گری یا آجرهای نسوز سبک برای سقف استفاده می‌کند. امروزه بسیاری از بلوک‌های سقفی فیبر سیلیکونی آلومینیومی استفاده می‌کنند. صرف نظر از مواد مورد استفاده، باید دمای نسوز و آب‌بندی را تضمین کند و سوراخ‌های مشاهده باید در مکان‌های مناسب طبق الزامات طراحی نصب شوند. سوراخ‌های تغذیه زغال سنگ، سوراخ‌های مجرای هوا و غیره. (5) سیستم احتراق: الف. کوره‌های تونلی که چوب و زغال سنگ می‌سوزانند، محفظه‌های احتراق در منطقه دمای بالای کوره ندارند، که با استفاده از آجرهای نسوز ساخته شده‌اند و دارای دریچه‌های تغذیه سوخت و دریچه‌های تخلیه خاکستر هستند. ب. با ارتقاء فناوری آجر احتراق داخلی، دیگر نیازی به محفظه‌های احتراق جداگانه نیست، زیرا آجرها گرما را حفظ می‌کنند. اگر گرمای کافی در دسترس نباشد، می‌توان سوخت اضافی را از طریق دریچه‌های تغذیه زغال سنگ روی سقف کوره اضافه کرد. ج. کوره‌هایی که گاز طبیعی، گاز زغال سنگ، گاز مایع و غیره می‌سوزانند، دارای مشعل‌های گاز در کناره‌های کوره یا سقف (بسته به نوع سوخت) هستند، که مشعل‌ها به طور منطقی و یکنواخت توزیع شده‌اند تا کنترل دما در داخل کوره را تسهیل کنند. (6) سیستم تهویه: الف. فن‌ها: شامل فن‌های تغذیه، فن‌های خروجی، فن‌های رطوبت‌گیر و فن‌های متعادل‌کننده. فن‌های خنک‌کننده. هر فن در موقعیت متفاوتی قرار دارد و عملکرد متفاوتی دارد. فن تغذیه، هوا را به محفظه احتراق وارد می‌کند تا اکسیژن کافی برای احتراق فراهم شود، فن خروجی، گازهای دودکش را از کوره خارج می‌کند تا فشار منفی خاصی را در داخل کوره حفظ کند و جریان روان گاز دودکش را تضمین کند، و فن رطوبت‌گیر، هوای مرطوب را از آجرهای خیس خارج از کوره خارج می‌کند. ب. کانال‌های هوا: این کانال‌ها به کانال‌های دودکش و کانال‌های هوا تقسیم می‌شوند. کانال‌های دودکش در درجه اول گازهای دودکش و هوای مرطوب را از کوره خارج می‌کنند. کانال‌های هوا در انواع بنایی و لوله‌ای موجود هستند و وظیفه تأمین اکسیژن به منطقه احتراق را بر عهده دارند. ج. دمپرهای هوا: روی کانال‌های هوا نصب می‌شوند و برای تنظیم جریان هوا و فشار کوره استفاده می‌شوند. با تنظیم اندازه دهانه دمپرهای هوا، می‌توان توزیع دما و موقعیت شعله را در داخل کوره کنترل کرد. (7) سیستم عامل: الف. واگن کوره: واگن کوره دارای کف کوره متحرک با ساختاری تونل مانند است. تخته‌های آجر به آرامی روی واگن کوره حرکت می‌کنند و از منطقه پیش‌گرمایش، منطقه پخت، منطقه عایق و منطقه خنک‌کننده عبور می‌کنند. واگن کوره از سازه فولادی ساخته شده است و ابعاد آن توسط عرض خالص داخل کوره تعیین می‌شود و آب‌بندی را تضمین می‌کند. ب. واگن انتقال: در دهانه کوره، واگن انتقال واگن کوره را جابجا می‌کند. سپس واگن کوره به منطقه انبار، سپس به منطقه خشک کردن و در نهایت به منطقه پخت فرستاده می‌شود و محصولات نهایی به منطقه تخلیه منتقل می‌شوند. ج. تجهیزات کششی شامل ماشین‌های کشش ریل، ماشین‌های بالابر هیدرولیکی، ماشین‌های پله‌ای و ماشین‌های کشش دهانه کوره است. واگن کوره از طریق دستگاه‌های مختلف در مکان‌های مختلف، در امتداد ریل‌ها کشیده می‌شود تا حرکت کند و مجموعه‌ای از اقدامات مانند انبار کردن آجر، خشک کردن، پخت، تخلیه و بسته‌بندی را انجام دهد. (8) سیستم کنترل دما: تشخیص دما شامل نصب حسگرهای دمای ترموکوپل در موقعیت‌های مختلف داخل کوره برای نظارت بر دمای کوره به صورت بلادرنگ است. سیگنال‌های دما به اتاق کنترل منتقل می‌شوند، جایی که اپراتورها حجم ورودی هوا و مقدار احتراق را بر اساس داده‌های دما تنظیم می‌کنند. نظارت بر فشار شامل نصب حسگرهای فشار در سر کوره، انتهای کوره و مکان‌های حساس داخل کوره برای نظارت بر تغییرات فشار کوره به صورت بلادرنگ است. با تنظیم دمپرهای هوا در سیستم تهویه، فشار کوره در سطح پایداری حفظ می‌شود.

III. عملیات: بعد از بدنه اصلی کوره تونلی و قسمت مربوط به آن配套پس از نصب تجهیزات، زمان آماده‌سازی برای عملیات احتراق و استفاده عادی فرا رسیده است. راه‌اندازی کوره تونلی به سادگی تعویض لامپ یا زدن کلید برق نیست؛ پخت موفقیت‌آمیز کوره تونلی نیاز به تخصص علمی دارد. کنترل دقیق، انتقال تجربه و هماهنگی در جنبه‌های مختلف، همگی بسیار مهم هستند. رویه‌های عملیاتی دقیق و راه‌حل‌هایی برای مسائلی که ممکن است پیش بیاید، بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت. فعلاً، بیایید به‌طور خلاصه روش‌ها و فرآیندهای عملیاتی کوره تونلی را معرفی کنیم: «بازرسی: ابتدا، بدنه کوره را از نظر هرگونه ترک بررسی کنید. بررسی کنید که آیا درزهای انبساط محکم هستند یا خیر. چند واگن خالی کوره را چند بار فشار دهید تا بررسی کنید که آیا ریل، دستگاه واگن بالایی، واگن انتقال و سایر تجهیزات جابجایی به طور عادی کار می‌کنند یا خیر. برای کوره‌هایی که از گاز طبیعی یا گاز زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنند، ابتدا شعله را روشن کنید تا مطمئن شوید که به طور عادی می‌سوزد. بررسی کنید که آیا همه فن‌ها به درستی کار می‌کنند یا خیر. روش‌های خشک کردن کوره بسته به نوع سوخت مورد استفاده متفاوت است. با این حال، هدف یکسان است: حذف آهسته رطوبت باقی مانده در ساختار کوره در طول ساخت و ساز از طریق خشک کردن، جلوگیری از گرم شدن ناگهانی و ترک خوردن بدنه کوره. الف. مرحله دمای پایین (0-200 درجه سانتیگراد): خشک کردن در دمای پایین به مدت یک یا دو روز، با نرخ افزایش دما ≤10 درجه سانتیگراد در ساعت. ب. مرحله دمای متوسط ​​(200-600 درجه سانتیگراد): نرخ افزایش دما 10-15 درجه سانتیگراد در ساعت و پخت به مدت دو روز. ج. مرحله دمای بالا (600 درجه سانتیگراد و بالاتر): دما را با نرخ معمول 20 درجه سانتیگراد در ساعت افزایش دهید تا به دمای پخت برسید و به مدت یک روز آن را حفظ کنید. در طول فرآیند پخت، انبساط بدنه کوره را همیشه زیر نظر داشته باشید و به صورت دوره‌ای رطوبت را حذف کنید. (3) احتراق: استفاده از سوخت‌هایی مانند گاز طبیعی یا گاز زغال سنگ ساده است. امروزه از زغال سنگ، چوب و غیره استفاده خواهیم کرد. (3) به عنوان مثال، ابتدا یک گاری کوره برای احتراق آسان بسازید: هیزم، زغال سنگ و سایر مواد قابل اشتعال را روی گاری کوره قرار دهید. ابتدا فن را فعال کنید تا فشار منفی در داخل کوره ایجاد شود و شعله را به سمت تخته‌های آجر هدایت کنید. از یک میله آتش‌زنه استفاده کنید. چوب و زغال سنگ را آتش بزنید و با تنظیم جریان هوا و فشار، دما را به تدریج افزایش دهید تا تخته‌های آجر به دمای پخت برسند. هنگامی که تخته‌های آجر به دمای پخت رسیدند، شروع به تغذیه واگن‌های جدید از جلو به داخل کوره کنید و آنها را به آرامی به سمت منطقه پخت حرکت دهید. واگن کوره و واگن کوره را به جلو هل دهید تا احتراق کامل شود. دمای کوره تونلی تازه روشن شده باید همیشه تحت نظارت باشد تا اطمینان حاصل شود که فرآیند پخت طبق منحنی دمای طراحی شده تکمیل می‌شود. ④) عملیات تولید: چیدمان آجر: آجرها را طبق الزامات طراحی روی واگن کوره بچینید و از وجود شکاف‌ها و کانال‌های هوای مناسب بین آجرها برای تسهیل جریان روان گاز دودکش اطمینان حاصل کنید. تنظیمات پارامتر: دما، فشار هوا، جریان هوا و سرعت حرکت واگن کوره را تعیین کنید. در طول عملیات تولید، این پارامترها تنظیم و بهینه می‌شوند تا کیفیت بالای محصولات نهایی تضمین شود. رویه‌های عملیاتی: در طول عملیات کوره تونلی، دما، فشارها و پارامترهای گاز دودکش در هر ایستگاه کاری باید به طور مداوم تحت نظارت باشند. منطقه پیش گرمایش باید به آرامی (تقریباً 50 تا 80 درصد در هر متر) گرم شود تا از ترک خوردن آجر جلوگیری شود. منطقه پخت باید دمای بالا و ثابتی را با اختلاف دمای ≤±10 درجه سانتیگراد حفظ کند تا از پخت کامل آجرها اطمینان حاصل شود. منطقه خنک کننده می‌تواند از یک طرح بازیابی گرمای تلف شده (صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای) برای انتقال انرژی حرارتی به منطقه خشک کردن برای خشک کردن آجر استفاده کند. علاوه بر این، واگن کوره باید مطابق با الزامات طراحی به طور یکنواخت پیش برود. برای اطمینان از کیفیت محصول، فشار هوا و جریان هوا باید بر اساس منحنی دمای طراحی تنظیم شود. بر اساس داده‌های نظارتی، فشار کوره را پایدار نگه دارید (فشار مثبت جزئی 10 تا 20 پاسکال در منطقه پخت و فشار منفی 10- تا 50- پاسکال در منطقه پیش گرم کردن). خروج از کوره: هنگامی که واگن کوره به خروجی کوره تونلی می‌رسد، آجرهای خام پخت را به پایان رسانده و تا دمای مناسب خنک شده‌اند. واگن کوره حامل آجرهای آماده شده را می‌توان از طریق تجهیزات جابجایی به منطقه تخلیه منتقل کرد، بازرسی کرد و برای تکمیل فرآیند پخت کوره تونلی تخلیه کرد. واگن کوره خالی سپس به محل انباشت آجر در کارگاه باز می‌گردد. سپس این فرآیند برای چرخه بعدی انباشت و پخت تکرار می‌شود.

از زمان اختراع، کوره تونلی پخت آجر، بهینه‌سازی‌های ساختاری و نوآوری‌های تکنولوژیکی متعددی را پشت سر گذاشته و به تدریج استانداردهای حفاظت از محیط زیست و سطح اتوماسیون را بهبود بخشیده است. در آینده، هوشمندسازی، سازگاری بیشتر با محیط زیست و بازیافت منابع، بر جهت‌گیری‌های تکنولوژیکی غالب خواهند شد و صنعت آجر و کاشی را به سمت تولید پیشرفته سوق خواهند داد.