Le type de four le plus répandu dans l'industrie de la briqueterie aujourd'hui est le four tunnel. Le concept du four tunnel a été initialement proposé et conçu par les Français, mais il n'a jamais été construit. Le premier four tunnel spécifiquement conçu pour la production de briques a été créé par l'ingénieur allemand 2-book en 1877, qui a également déposé un brevet. Avec l'adoption généralisée des fours tunnels, de nombreuses innovations ont émergé. Selon leur largeur nette interne, ils sont classés en fours de petite section (≤ 2,8 mètres), de section moyenne (3 à 4 mètres) et de grande section (≥ 4,6 mètres). Par type de four, ils comprennent le four à micro-dôme, le four à plafond plat et le four mobile annulaire. Par mode de fonctionnement, ils comprennent les fours à rouleaux et les fours à navette. Les fours à plaques poussantes. Selon le type de combustible utilisé : il existe ceux qui utilisent le charbon comme combustible (le plus courant), ceux qui utilisent le gaz ou le gaz naturel (utilisé pour la cuisson de briques non réfractaires et de briques à parois lisses, principalement pour les briques haut de gamme), ceux qui utilisent du pétrole lourd ou des sources d'énergie mixtes, et ceux qui utilisent du combustible de biomasse, etc. En résumé : tout four de type tunnel fonctionnant dans une configuration à contre-courant, divisé sur sa longueur en sections de préchauffage, de frittage et de refroidissement, avec des produits se déplaçant dans la direction opposée au flux de gaz, est un four tunnel.
Les fours tunnels sont largement utilisés comme fours thermiques pour la cuisson des briques de construction, des briques réfractaires, des carreaux de céramique et des céramiques. Ces dernières années, ils ont également été utilisés pour la cuisson d'agents de purification de l'eau et de matières premières pour batteries au lithium. Les fours tunnels offrent un large éventail d'applications et se déclinent en de nombreux types, chacun ayant ses propres caractéristiques. Aujourd'hui, nous nous concentrerons sur la section transversale du four tunnel utilisé pour la cuisson des briques de construction.
1. Principe : En tant que four chaud, le four tunnel nécessite naturellement une source de chaleur. Tout matériau combustible capable de générer de la chaleur peut servir de combustible pour le four tunnel (des combustibles différents peuvent entraîner des variations de construction locales). Le combustible brûle dans la chambre de combustion à l'intérieur du four, produisant des gaz de combustion à haute température. Sous l'effet du ventilateur, le flux de gaz à haute température se déplace dans le sens inverse de la cuisson des produits. La chaleur est transférée aux ébauches de briques sur le wagonnet, qui avance lentement le long des rails jusqu'au four. Les briques sur le wagonnet continuent également de chauffer. La section située avant la chambre de combustion est la zone de préchauffage (environ avant la dixième position du wagonnet). Les ébauches de briques sont progressivement chauffées dans la zone de préchauffage, éliminant ainsi l'humidité et les matières organiques. Lorsque le wagonnet pénètre dans la zone de frittage, les briques atteignent leur température de cuisson maximale (850 °C pour les briques en terre cuite et 1 050 °C pour les briques en schiste) grâce à la chaleur dégagée par la combustion du combustible. Elles subissent des modifications physiques et chimiques pour former une structure dense. Cette section, appelée zone de cuisson (également zone haute température), s'étend approximativement des positions 12 à 22. Après avoir traversé la zone de cuisson, les briques subissent une période d'isolation avant d'entrer dans la zone de refroidissement. Dans cette zone, les produits cuits entrent en contact avec une grande quantité d'air froid entrant par la sortie du four, refroidissant progressivement avant de sortir du four, achevant ainsi le processus de cuisson.
II. Construction : Les fours tunnels sont des fours thermiques. Ils présentent une large plage de températures et des exigences structurelles élevées pour le corps du four. (1) Préparation des fondations : Déblayez la zone de construction et assurez-vous que trois services publics et une surface plane. Assurez l'alimentation en eau, l'électricité et un sol plat. La pente doit répondre aux exigences de drainage. Les fondations doivent avoir une capacité portante de 150 kN/m². En cas de couches de sol meuble, utilisez la méthode de remplacement (socle en maçonnerie de pierre ou mélange chaux-sol compacté). Après le traitement des tranchées de fondation, utilisez du béton armé comme fondation du four. Une fondation solide garantit la capacité portante et la stabilité du four. (2) Structure du four : Dans les zones à haute température, les parois intérieures du four doivent être construites en briques réfractaires. Les murs extérieurs peuvent être en briques ordinaires, avec un traitement isolant entre les briques (laine de roche, couvertures en fibres de silicate d'aluminium, etc.) pour réduire les pertes de chaleur. L'épaisseur des parois intérieures est de 500 mm et celle des parois extérieures de 370 mm. Les joints de dilatation doivent être respectés conformément aux exigences de conception. La maçonnerie doit avoir des joints de mortier complets, avec des briques réfractaires posées en joints décalés (joints de mortier ≤ 3 mm) et des briques ordinaires avec des joints de mortier de 8 à 10 mm. Les matériaux d'isolation doivent être uniformément répartis, entièrement tassés et scellés pour empêcher l'infiltration d'eau. (3) Fond du four Le fond du four doit être une surface plane pour le déplacement du wagon du four. La couche résistante à l'humidité doit avoir une capacité de charge et des propriétés d'isolation thermique suffisantes, car le wagon du four se déplace le long des rails. Dans un four tunnel d'une largeur de section transversale de 3,6 mètres, chaque wagon peut charger environ 6 000 briques humides. En incluant le poids propre du wagon du four, la charge totale est d'environ 20 tonnes, et l'ensemble du rail du four doit supporter le poids d'un seul wagon de plus de 600 tonnes. Par conséquent, la pose des rails ne doit pas être effectuée à la légère. (4) Le toit du four est généralement de deux types : légèrement voûté et plat. Le toit voûté est une méthode de maçonnerie traditionnelle, tandis que le toit plat utilise un matériau réfractaire coulable ou des briques réfractaires légères pour le plafond. De nos jours, beaucoup utilisent des blocs de plafond en fibre d'aluminium et de silicium. Quel que soit le matériau utilisé, il doit garantir la température et l'étanchéité du réfractaire, et des trous d'observation doivent être installés aux emplacements appropriés conformément aux exigences de conception. Trous d'alimentation en charbon, trous de conduits d'air, etc. (5) Système de combustion : a. Les fours tunnels brûlant du bois et du charbon ne disposent pas de chambres de combustion dans la zone à haute température du four, qui sont construites en briques réfractaires, et disposent d'orifices d'alimentation en combustible et d'évacuation des cendres. b. Avec le développement de la technologie des briques à combustion interne, les chambres de combustion séparées ne sont plus nécessaires, car les briques retiennent la chaleur. Si la chaleur disponible est insuffisante, du combustible supplémentaire peut être ajouté par les trous d'alimentation en charbon sur le toit du four. c. Français Les fours brûlant du gaz naturel, du gaz de houille, du gaz de pétrole liquéfié, etc., ont des brûleurs à gaz sur les côtés du four ou sur le toit (selon le type de combustible), avec des brûleurs répartis raisonnablement et uniformément pour faciliter le contrôle de la température à l'intérieur du four. (6) Système de ventilation : a. Ventilateurs : y compris les ventilateurs d'alimentation, les ventilateurs d'extraction, les ventilateurs de déshumidification et les ventilateurs d'équilibrage. Ventilateurs de refroidissement. Chaque ventilateur est situé dans une position différente et remplit une fonction différente. Le ventilateur d'alimentation introduit de l'air dans la chambre de combustion pour fournir suffisamment d'oxygène pour la combustion, le ventilateur d'extraction évacue les gaz de combustion du four pour maintenir une certaine pression négative à l'intérieur du four et assurer un flux régulier des gaz de combustion, et le ventilateur de déshumidification évacue l'air humide des ébauches de briques humides à l'extérieur du four. b. Conduits d'air : Ils sont divisés en conduits de fumée et conduits d'air. Les conduits de fumée évacuent principalement les gaz de combustion et l'air humide du four. Les conduits d'air sont disponibles en maçonnerie et en tuyaux et sont responsables de l'apport d'oxygène à la zone de combustion. c. Registres d'air : Installés sur les conduits d'air, ils servent à réguler le débit d'air et la pression du four. En ajustant la taille d'ouverture des registres d'air, la distribution de la température et la position de la flamme à l'intérieur du four peuvent être contrôlées. (7) Système d'exploitation : a. Wagon du four : Le wagon du four a un fond de four mobile avec une structure en forme de tunnel. Les ébauches de briques se déplacent lentement sur le wagon du four, passant par la zone de préchauffage, la zone de frittage, la zone d'isolation, la zone de refroidissement. Le wagon du four est fait d'une structure en acier, dont les dimensions sont déterminées par la largeur nette à l'intérieur du four, et assure l'étanchéité. b. Wagon de transfert : À l'entrée du four, le wagon de transfert déplace le wagon du four. Le wagon du four est ensuite envoyé à la zone de stockage, puis à la zone de séchage, et enfin à la zone de frittage, les produits finis étant transportés vers la zone de déchargement. c. L'équipement de traction comprend des machines de traction sur chenilles, des machines de levage hydrauliques, des machines à marches et des machines de traction à l'entrée du four. Grâce à divers dispositifs situés à différents endroits, le wagonnet du four est tiré le long des rails pour se déplacer, réalisant une série d'opérations telles que le stockage, le séchage, le frittage, le déchargement et l'emballage des briques. (8) Système de contrôle de la température : la détection de la température implique l'installation de capteurs de température à thermocouple à différents endroits à l'intérieur du four pour surveiller la température du four en temps réel. Les signaux de température sont transmis à la salle de contrôle, où les opérateurs ajustent le volume d'admission d'air et la valeur de combustion en fonction des données de température. La surveillance de la pression implique l'installation de capteurs de pression en tête et en queue du four et aux endroits critiques à l'intérieur du four pour surveiller les variations de pression du four en temps réel. Le réglage des registres d'air du système de ventilation permet de maintenir la pression du four à un niveau stable.
III. Fonctionnement : Après le corps principal du four tunnel et ses配套Une fois les équipements installés, il est temps de préparer l'allumage et l'utilisation normale. Utiliser un four tunnel ne se résume pas à changer une ampoule ou à actionner un interrupteur ; réussir son allumage requiert une expertise scientifique. Un contrôle rigoureux, la transmission de l'expérience et une coordination entre les différents aspects sont essentiels. Les procédures opérationnelles détaillées et les solutions aux problèmes éventuels seront abordées ultérieurement. Pour l'instant, présentons brièvement les méthodes et processus opérationnels du four tunnel : « Inspection : Tout d'abord, vérifiez que le corps du four ne présente pas de fissures. Vérifiez que les joints de dilatation sont bien serrés. Poussez quelques wagons vides du four à plusieurs reprises pour vérifier que la voie, la machine du chariot supérieur, le chariot de transfert et les autres équipements de manutention fonctionnent normalement. Pour les fours utilisant du gaz naturel ou du gaz de houille comme combustible, allumez d'abord la flamme pour vous assurer qu'elle brûle normalement. Vérifiez que tous les ventilateurs fonctionnent correctement. Les méthodes de séchage du four varient en fonction du type de combustible utilisé. Cependant, l'objectif est le même : éliminer lentement l'humidité retenue dans la structure du four pendant la construction par le séchage, évitant ainsi un échauffement soudain et la fissuration du corps du four. a. Étape à basse température (0-200 °C) : Séchage à basse température pendant un ou deux jours, avec une vitesse de montée en température ≤ 10 °C par heure. b. Étape à température moyenne (200-600 °C) : Vitesse de montée en température de 10-15 °C par heure, et cuisson pendant Deux jours. c. Étape à haute température (600 °C et plus) : augmenter la température au rythme normal de 20 °C par heure jusqu'à atteindre la température de cuisson, et la maintenir pendant une journée. Pendant la cuisson, surveiller en permanence la dilatation du corps du four et éliminer régulièrement l'humidité. (3) Allumage : L'utilisation de combustibles tels que le gaz naturel ou le gaz de houille est simple. Aujourd'hui, nous utiliserons du charbon, du bois, etc. (3) À titre d'exemple, construisez d'abord un chariot de four pour faciliter l'allumage : placez du bois de chauffage, du charbon et d'autres matériaux inflammables sur le chariot. Commencez par activer le ventilateur pour créer une pression négative à l'intérieur du four, dirigeant la flamme vers les ébauches de briques. Utilisez une tige d'allumage. Allumez le bois et le charbon, et augmentez progressivement la température en ajustant le débit d'air et la pression jusqu'à ce que les ébauches de briques atteignent la température de cuisson. Une fois que les ébauches de briques atteignent la température de cuisson, commencez à introduire de nouveaux chariots dans le four par l'avant et déplacez-les lentement vers la zone de frittage. Poussez le chariot et le chariot vers l'avant pour Allumage complet. La température du four tunnel nouvellement allumé doit être surveillée en permanence pour garantir que le processus de cuisson se déroule conformément à la courbe de température prévue. ④) Opérations de production : Disposition des briques : Disposer les briques sur le wagon du four conformément aux exigences de conception, en veillant à ce que les espaces et les canaux d'aération soient appropriés entre les briques pour faciliter la circulation régulière des gaz de combustion. Réglage des paramètres : Déterminer la température, la pression d'air, le débit d'air et la vitesse de déplacement du wagon du four. Pendant les opérations de production, ces paramètres sont ajustés et optimisés pour garantir la haute qualité des produits finis. Procédures opérationnelles : Pendant le fonctionnement du four tunnel, les températures, les pressions et les paramètres des gaz de combustion à chaque poste de travail doivent être surveillés en permanence. La zone de préchauffage doit être chauffée lentement (environ 50 à 80 % par mètre) pour éviter la fissuration des briques. La zone de cuisson doit maintenir une température élevée et constante, avec une différence de température ≤ ± 10 °C pour garantir la cuisson complète des briques. La zone de refroidissement peut utiliser un système de récupération de chaleur perdue (économe en énergie et réduisant les émissions) pour transférer la chaleur. L'énergie est acheminée vers la zone de séchage pour le séchage des briques. De plus, le wagonnet du four doit avancer uniformément, conformément aux exigences de conception. Pour garantir la qualité du produit, la pression et le débit d'air doivent être ajustés en fonction de la courbe de température de conception. Maintenir une pression stable dans le four (légère surpression de 10 à 20 Pa dans la zone de cuisson et une dépression de -10 à -50 Pa dans la zone de préchauffage) en fonction des données de surveillance. Sortie du four : Lorsque le wagonnet atteint la sortie du four tunnel, la cuisson des ébauches de briques est terminée et la température est atteinte. Le wagonnet transportant les briques finies peut ensuite être transporté vers la zone de déchargement par un équipement de manutention, inspecté et déchargé pour terminer le processus de cuisson du four tunnel. Le wagonnet vide retourne ensuite à la position d'empilage des briques dans l'atelier. Le processus est ensuite répété pour le cycle d'empilage et de cuisson suivant.
Depuis son invention, le four tunnel de cuisson des briques a fait l'objet de multiples optimisations structurelles et innovations technologiques, améliorant progressivement les normes de protection de l'environnement et les niveaux d'automatisation. À l'avenir, l'intelligentisation, le respect accru de l'environnement et le recyclage des ressources domineront les orientations technologiques, propulsant l'industrie des briques et des tuiles vers une fabrication haut de gamme.
Date de publication : 12 juin 2025