Najpowszechniej stosowanym obecnie typem pieca w przemyśle cegielnianym jest piec tunelowy. Koncepcja pieca tunelowego została po raz pierwszy zaproponowana i zaprojektowana przez Francuzów, choć nigdy nie została zbudowana. Pierwszy piec tunelowy zaprojektowany specjalnie do produkcji cegieł został zbudowany przez niemieckiego inżyniera w 1877 roku, który również złożył na niego patent. Wraz z upowszechnieniem się pieców tunelowych pojawiło się wiele innowacji. Na podstawie wewnętrznej szerokości netto, piece te dzielą się na piece o małej sekcji (≤2,8 metra), średniej sekcji (3–4 metry) i dużej sekcji (≥4,6 metra). Ze względu na typ pieca obejmują one piec mikrokopułowy, piec o płaskim suficie i piec pierścieniowo-ruchomy. Ze względu na sposób działania obejmują piece rolkowe i piece wahadłowe. Piece z płytą dociskową. Ze względu na rodzaj używanego paliwa: istnieją piece wykorzystujące węgiel jako paliwo (najbardziej powszechne), piece wykorzystujące gaz lub gaz ziemny (używany do wypalania cegieł nieogniotrwałych i zwykłych cegieł ściennych, głównie do produkcji cegieł wysokiej jakości), piece wykorzystujące ciężki olej lub mieszane źródła energii oraz piece wykorzystujące biomasę itd. Podsumowując: każdy piec tunelowy pracujący w konfiguracji przeciwprądowej, podzielony wzdłuż swojej długości na sekcje podgrzewania, spiekania i chłodzenia, w których produkty poruszają się w kierunku przeciwnym do przepływu gazu, jest piecem tunelowym.
Piece tunelowe są szeroko stosowane jako piece do wypalania cegieł budowlanych, cegieł ogniotrwałych, płytek ceramicznych i ceramiki. W ostatnich latach piece tunelowe są również wykorzystywane do wypalania środków do oczyszczania wody i surowców do produkcji baterii litowych. Piece tunelowe mają szeroki zakres zastosowań i występują w wielu typach, z których każdy ma swoją własną charakterystykę. Dzisiaj skupimy się na przekroju pieca tunelowego używanego do wypalania cegieł budowlanych.
1. Zasada działania: Piec tunelowy, jako piec nagrzany, naturalnie wymaga źródła ciepła. Każdy materiał palny, który może generować ciepło, może być użyty jako paliwo w piecu tunelowym (różne paliwa mogą powodować różnice w lokalnej konstrukcji). Paliwo spala się w komorze spalania wewnątrz pieca, wytwarzając wysokotemperaturowe gazy spalinowe. Pod wpływem wentylatora przepływ wysokotemperaturowych gazów spalinowych przemieszcza się w kierunku przeciwnym do wypalanych produktów. Ciepło jest przekazywane do ceglanych półfabrykatów na wózku piecowym, który powoli porusza się po szynach do pieca. Cegły na wózku również nadal się nagrzewają. Sekcja przed komorą spalania to strefa podgrzewania wstępnego (w przybliżeniu przed dziesiątym wózkiem). Cegły są stopniowo podgrzewane i nagrzewane w strefie podgrzewania wstępnego, usuwając wilgoć i materię organiczną. Gdy wózek pieca wjeżdża do strefy spiekania, cegły osiągają maksymalną temperaturę wypału (850°C dla cegieł glinianych i 1050°C dla cegieł łupkowych), wykorzystując ciepło wydzielane podczas spalania paliwa. Przechodzą one przemiany fizyczne i chemiczne, tworząc zwartą strukturę. Ta sekcja to strefa wypału (również strefa wysokiej temperatury) pieca, obejmująca w przybliżeniu pozycje od 12. do 22. Po przejściu przez strefę wypału, cegły przechodzą przez pewien okres izolacji przed wejściem do strefy chłodzenia. W strefie chłodzenia wypalane produkty stykają się z dużą ilością zimnego powietrza napływającego przez wylot pieca, stopniowo schładzając się przed opuszczeniem pieca, kończąc w ten sposób cały proces wypału.
II. Budowa: Piece tunelowe są piecami do inżynierii cieplnej. Mają szeroki zakres temperatur i wysokie wymagania konstrukcyjne dla korpusu pieca. (1) Przygotowanie fundamentu: Usuń gruz z obszaru budowy i zapewnij trzy media i jedną równą powierzchnię. Zapewnij dopływ wody, energii elektrycznej i równą powierzchnię gruntu. Nachylenie musi spełniać wymagania dotyczące drenażu. Fundament powinien mieć nośność 150 kN/m². W przypadku napotkania warstw miękkiego gruntu, zastosuj metodę wymiany (podkład z kamienia łamanego lub zagęszczona mieszanka wapienna). Po wykonaniu wykopu fundamentowego, użyj zbrojonego betonu jako fundamentu pieca. Solidny fundament zapewnia nośność i stabilność pieca. (2) Konstrukcja pieca Wewnętrzne ściany pieca w strefach wysokich temperatur powinny być wykonane z cegły ogniotrwałej. Ściany zewnętrzne mogą być wykonane ze zwykłej cegły z izolacją między cegłami (z użyciem wełny mineralnej, mat z włókien krzemianu glinu itp.) w celu zmniejszenia strat ciepła. Grubość ściany wewnętrznej wynosi 500 mm, a grubość ściany zewnętrznej 370 mm. Dylatacje powinny być pozostawione zgodnie z wymaganiami projektowymi. Mur powinien mieć pełne spoiny zaprawy, z cegłami ogniotrwałymi układanymi w przesuniętych spoinach (spoiny zaprawy ≤ 3 mm) i zwykłymi cegłami ze spoinami zaprawy 8–10 mm. Materiały izolacyjne powinny być równomiernie rozłożone, całkowicie wypełnione i uszczelnione, aby zapobiec wnikaniu wody. (3) Dno pieca Dno pieca powinno być płaską powierzchnią, po której może poruszać się wózek piecowy. Warstwa odporna na wilgoć musi mieć wystarczającą nośność i właściwości termoizolacyjne, ponieważ wózek piecowy porusza się po torach. W piecu tunelowym o szerokości przekroju poprzecznego 3,6 metra każdy wózek może załadować około 6000 mokrych cegieł. Wliczając masę własną wózka piecowego, całkowite obciążenie wynosi około 20 ton, a cały tor pieca musi wytrzymać ciężar pojedynczego wózka ponad 600 ton. Dlatego układanie torów nie może być wykonywane niedbale. (4) Dach pieca występuje zazwyczaj w dwóch rodzajach: lekko łukowaty i płaski. Dach łukowy jest tradycyjną metodą murowaną, natomiast dach płaski wykorzystuje ogniotrwały materiał odlewany lub lekkie cegły ogniotrwałe na sufit. Obecnie wiele osób stosuje bloczki sufitowe z włókna krzemowo-aluminiowego. Niezależnie od użytego materiału, musi on zapewniać ogniotrwałą temperaturę i uszczelnienie, a otwory obserwacyjne muszą być zainstalowane w odpowiednich miejscach zgodnie z wymaganiami projektowymi. Otwory do podawania węgla, otwory kanałów powietrznych itp. (5) System spalania: a. Piece tunelowe opalane drewnem i węglem nie posiadają komór spalania w strefie wysokiej temperatury pieca, które są zbudowane z cegieł ogniotrwałych i mają otwory do podawania paliwa oraz otwory do odprowadzania popiołu. b. Dzięki rozwojowi technologii cegieł do spalania wewnętrznego oddzielne komory spalania nie są już potrzebne, ponieważ cegły zatrzymują ciepło. Jeśli dostępne jest niewystarczające ciepło, dodatkowe paliwo można dodać przez otwory do podawania węgla w dachu pieca. c. Piece opalane gazem ziemnym, gazem węglowym, gazem płynnym itp. mają palniki gazowe na bokach lub dachu pieca (w zależności od rodzaju paliwa), przy czym palniki są rozmieszczone w sposób rozsądny i równomierny, aby ułatwić kontrolę temperatury w piecu. (6) System wentylacji: a. Wentylatory: w tym wentylatory nawiewne, wentylatory wyciągowe, wentylatory osuszające i wentylatory równoważące. Wentylatory chłodzące. Każdy wentylator znajduje się w innym miejscu i pełni inną funkcję. Wentylator nawiewny wprowadza powietrze do komory spalania, aby zapewnić wystarczającą ilość tlenu do spalania, wentylator wyciągowy usuwa spaliny z pieca, aby utrzymać pewne podciśnienie wewnątrz pieca i zapewnić płynny przepływ spalin, a wentylator osuszający usuwa wilgotne powietrze z mokrych ceglanych półfabrykatów na zewnątrz pieca. b. Kanały powietrzne: Dzielą się na kanały spalinowe i kanały powietrzne. Kanały spalinowe przede wszystkim usuwają spaliny i mokre powietrze z pieca. Kanały powietrzne są dostępne w wersji murowanej i rurowej i odpowiadają za dostarczanie tlenu do strefy spalania. c. Przepustnice powietrza: Zainstalowane na kanałach powietrznych, służą do regulacji przepływu powietrza i ciśnienia w piecu. Poprzez regulację wielkości otworu przepustnic powietrza można kontrolować rozkład temperatury i położenie płomienia wewnątrz pieca. (7) System operacyjny: a. Wózek piecowy: Wózek piecowy ma ruchome dno pieca o strukturze przypominającej tunel. Półfabrykaty ceglane przesuwają się powoli na wózku piecowym, przechodząc przez strefę podgrzewania wstępnego, strefę spiekania, strefę izolacji, strefę chłodzenia. Wózek piecowy jest wykonany ze stalowej konstrukcji, o wymiarach określonych przez szerokość netto wewnątrz pieca i zapewnia uszczelnienie. b. Wózek transportowy: Przy wlocie pieca wózek transportowy przemieszcza wózek piecowy. Wózek piecowy jest następnie wysyłany do strefy magazynowania, następnie do strefy suszenia i na końcu do strefy spiekania, a gotowe produkty są transportowane do strefy rozładunku. c. Sprzęt trakcyjny obejmuje maszyny trakcyjne torowe, hydrauliczne maszyny podnoszące, maszyny schodkowe i maszyny trakcyjne z wlotem pieca. Za pomocą różnych urządzeń w różnych lokalizacjach wózek pieca jest ciągnięty wzdłuż torów, aby się poruszać, wykonując szereg czynności, takich jak składowanie cegieł, suszenie, spiekanie, rozładunek i pakowanie. (8) System kontroli temperatury: Detekcja temperatury polega na zainstalowaniu czujników temperatury termopar w różnych miejscach wewnątrz pieca w celu monitorowania temperatury pieca w czasie rzeczywistym. Sygnały temperatury są przesyłane do sterowni, gdzie operatorzy regulują objętość wlotu powietrza i wartość spalania na podstawie danych temperaturowych. Monitorowanie ciśnienia polega na zainstalowaniu czujników ciśnienia w głowicy pieca, ogonie pieca i krytycznych miejscach wewnątrz pieca w celu monitorowania zmian ciśnienia pieca w czasie rzeczywistym. Poprzez regulację przepustnic powietrza w systemie wentylacji, ciśnienie w piecu jest utrzymywane na stabilnym poziomie.
III. Eksploatacja: Po wyjęciu głównej części pieca tunelowego i jego配套Po zainstalowaniu sprzętu nadszedł czas na przygotowanie się do rozpalania i normalnego użytkowania. Obsługa pieca tunelowego nie jest tak prosta, jak wymiana żarówki czy przełączenie przełącznika; skuteczne rozpalenie pieca tunelowego wymaga specjalistycznej wiedzy. Rygorystyczna kontrola, przekazywanie doświadczeń i koordynacja w wielu aspektach są kluczowe. Szczegółowe procedury operacyjne i rozwiązania ewentualnych problemów zostaną omówione później. Na razie krótko omówmy metody i procesy operacyjne pieca tunelowego: „Inspekcja: Najpierw sprawdź korpus pieca pod kątem pęknięć. Sprawdź, czy uszczelnienia dylatacji są szczelne. Przesuń kilka pustych wózków piecowych kilka razy, aby sprawdzić, czy tor, maszyna wózka górnego, wózek transferowy i inne urządzenia transportowe działają prawidłowo. W przypadku pieców opalanych gazem ziemnym lub gazem węglowym, najpierw zapal płomień, aby upewnić się, że pali się normalnie. Sprawdź, czy wszystkie wentylatory działają prawidłowo. Metody suszenia w piecu różnią się w zależności od rodzaju używanego paliwa. Cel jest jednak niezmienny: powolne usuwanie wilgoci zatrzymanej w konstrukcji pieca podczas budowy poprzez suszenie, zapobiegając nagłemu nagrzewaniu i pękaniu korpusu pieca. a. Etap niskotemperaturowy (0–200°C): Suszenie w niskiej temperaturze przez jeden lub dwa dni, ze wzrostem temperatury ≤10°C na godzinę. b. Etap średniotemperaturowy (200–600°C): Wzrost temperatury o 10–15°C na godzinę i wypalanie przez dwa dni. c. Etap wysokotemperaturowy (600°C i powyżej): zwiększaj temperaturę w normalnym tempie 20°C na godzinę, aż do osiągnięcia temperatury wypału i utrzymuj ją przez jeden dzień. Podczas procesu wypału stale monitoruj rozszerzanie się korpusu pieca i okresowo usuwaj wilgoć. (3) Rozpalanie: Używanie paliw takich jak gaz ziemny lub gaz węglowy jest proste. Dzisiaj będziemy używać węgla, drewna itp. (3) Na przykład, najpierw zbuduj wózek piecowy dla łatwego rozpalania: umieść na nim drewno opałowe, węgiel i inne łatwopalne materiały. Najpierw uruchom wentylator, aby wytworzyć podciśnienie wewnątrz pieca, kierując płomień w stronę ceglanych półfabrykatów. Użyj rozpałki. Zapal drewno i węgiel, a następnie stopniowo zwiększaj temperaturę, regulując przepływ powietrza i ciśnienie, aż ceglane półfabrykaty osiągną temperaturę wypału. Gdy ceglane półfabrykaty osiągną temperaturę wypału, zacznij wprowadzać nowe wózki do pieca od przodu i powoli przesuwaj je w kierunku strefy spiekania. Przesuń wózek piecowy i wóz pieca do przodu, aby dokończyć rozpalanie. Temperatura nowo rozpalonego pieca tunelowego musi być stale monitorowana, aby zapewnić, że proces wypalania przebiega zgodnie z zaprojektowaną krzywą temperatury. ④) Operacje produkcyjne: Układ cegieł: Ułóż cegły na wózku pieca zgodnie z wymaganiami projektowymi, zapewniając odpowiednie odstępy i kanały powietrzne między cegłami, aby umożliwić płynny przepływ spalin. Ustawienia parametrów: Określ temperaturę, ciśnienie powietrza, przepływ powietrza i prędkość przesuwu wózka pieca. Podczas operacji produkcyjnych parametry te są dostosowywane i optymalizowane, aby zapewnić wysoką jakość gotowych produktów. Procedury operacyjne: Podczas pracy pieca tunelowego należy stale monitorować temperatury, ciśnienia i parametry spalin na każdym stanowisku roboczym. Strefa podgrzewania wstępnego powinna być podgrzewana powoli (około 50–80% na metr), aby zapobiec pękaniu cegieł. Strefa wypalania powinna utrzymywać wysoką i stałą temperaturę, z różnicą temperatur ≤±10°C, aby zapewnić pełne wypalenie cegieł. Strefa chłodzenia może wykorzystywać układ odzysku ciepła odpadowego. (oszczędność energii i redukcja emisji) w celu przesyłania energii cieplnej do strefy suszenia w celu suszenia cegieł. Ponadto wózek piecowy musi być przesuwany równomiernie zgodnie z wymaganiami projektowymi. Aby zapewnić jakość produktu, ciśnienie powietrza i przepływ powietrza muszą być regulowane w oparciu o projektową krzywą temperatury. Utrzymuj stabilne ciśnienie w piecu (niewielkie nadciśnienie 10–20 Pa w strefie wypalania i podciśnienie od -10 do -50 Pa w strefie podgrzewania wstępnego) w oparciu o dane z monitoringu. Wyjście z pieca: Gdy wózek piecowy dotrze do wyjścia z pieca tunelowego, półfabrykaty ceglane zostały wypalone i schłodzone do odpowiedniej temperatury. Wózek piecowy przewożący gotowe cegły może następnie zostać przetransportowany do strefy rozładunku za pomocą sprzętu transportowego, poddany inspekcji i rozładowany w celu dokończenia procesu wypalania w piecu tunelowym. Pusty wózek piecowy powraca następnie do stanowiska układania cegieł w warsztacie. Proces jest powtarzany dla następnego cyklu układania i wypalania.
Od momentu wynalezienia, piec tunelowy do wypalania cegieł przeszedł szereg udoskonaleń konstrukcyjnych i innowacji technologicznych, stopniowo podnosząc standardy ochrony środowiska i poziom automatyzacji. W przyszłości inteligentna technologia, większa przyjazność dla środowiska i recykling zasobów będą dominować w kierunkach technologicznych, napędzając przemysł ceglany i dachówkowy w kierunku produkcji wysokiej jakości.
Czas publikacji: 12 czerwca 2025 r.