Cel mai răspândit tip de cuptor în industria cărămizilor de astăzi este cuptorul tunel. Conceptul cuptorului tunel a fost propus și proiectat inițial de francezi, deși nu a fost niciodată construit. Primul cuptor tunel special conceput pentru producția de cărămizi a fost creat de inginerul german în 1877, care a depus și un brevet pentru acesta. Odată cu adoptarea pe scară largă a cuptoarelor tunel, au apărut numeroase inovații. Pe baza lățimii nete interne, acestea sunt clasificate în secțiune mică (≤2,8 metri), secțiune medie (3-4 metri) și secțiune mare (≥4,6 metri). După tipul de cuptor, acestea includ tipul cu micro-cupolă, tipul cu tavan plat și tipul mobil în formă de inel. După metoda de funcționare, acestea includ cuptoare cu role și cuptoare cu navetă. Cuptoare cu placă împingătoare. În funcție de tipul de combustibil utilizat: există cele care utilizează cărbune drept combustibil (cel mai comun), cele care utilizează gaz sau gaze naturale (utilizate pentru arderea cărămizilor nerefractare și a cărămizilor cu pereți simpli, în principal pentru cărămizi de înaltă calitate), cele care utilizează petrol greu sau surse mixte de energie și cele care utilizează combustibil din biomasă etc. În concluzie: orice cuptor de tip tunel care funcționează într-o configurație în contracurent, împărțit pe lungimea sa în secțiuni de preîncălzire, sinterizare și răcire, cu produse care se deplasează în direcția opusă fluxului de gaz, este un cuptor tunel.
Cuptoarele tunel sunt utilizate pe scară largă ca cuptoare termice pentru arderea cărămizilor de construcție, a cărămizilor refractare, a plăcilor ceramice și a ceramicii. În ultimii ani, cuptoarele tunel au fost folosite și pentru arderea agenților de purificare a apei și a materiilor prime pentru bateriile cu litiu. Cuptoarele tunel au o gamă largă de aplicații și sunt disponibile în multe tipuri, fiecare cu propriile caracteristici. Astăzi, ne vom concentra asupra cuptorului tunel cu secțiune transversală utilizat pentru arderea cărămizilor de construcție.
1. Principiu: Fiind un cuptor cu încălzire, cuptorul tunel necesită în mod natural o sursă de căldură. Orice material combustibil care poate genera căldură poate fi utilizat drept combustibil pentru cuptorul tunel (diferiți combustibili pot duce la variații în construcția locală). Combustibilul arde în camera de ardere din interiorul cuptorului, producând gaze de ardere la temperatură înaltă. Sub influența ventilatorului, fluxul de gaz la temperatură înaltă se mișcă în direcția opusă produselor arse. Căldura este transferată către semifabricatele de cărămidă de pe vagonul cuptorului, care se mișcă încet de-a lungul șinelor în cuptor. Cărămizile de pe vagonul cuptorului continuă, de asemenea, să se încălzească. Secțiunea dinaintea camerei de ardere este zona de preîncălzire (aproximativ înainte de poziția celei de-a zecea variante a vagonului). Semifabricatele de cărămidă sunt încălzite treptat în zona de preîncălzire, eliminând umezeala și materia organică. Pe măsură ce vagonul cuptorului intră în zona de sinterizare, cărămizile ating temperatura maximă de ardere (850°C pentru cărămizile de lut și 1050°C pentru cărămizile de șist) folosind căldura eliberată din arderea combustibilului, suferind modificări fizice și chimice pentru a forma o structură densă. Această secțiune este zona de ardere (și zona de temperatură înaltă) a cuptorului, care se întinde aproximativ între pozițiile 12 și 22. După ce trec prin zona de ardere, cărămizile sunt supuse unei anumite perioade de izolare înainte de a intra în zona de răcire. În zona de răcire, produsele arse intră în contact cu o cantitate mare de aer rece care intră prin ieșirea cuptorului, răcindu-se treptat înainte de a ieși din cuptor, finalizând astfel întregul proces de ardere.
II. Construcție: Cuptoarele tunel sunt cuptoare de inginerie termică. Acestea au o gamă largă de temperaturi și cerințe structurale ridicate pentru corpul cuptorului. (1) Pregătirea fundației: Îndepărtați molozul din zona de construcție și asigurați trei utilități și o suprafață plană. Asigurați alimentarea cu apă, electricitate și o suprafață de teren plană. Panta trebuie să îndeplinească cerințele de drenaj. Fundația trebuie să aibă o capacitate portantă de 150 kN/m². Dacă întâlniți straturi de sol moale, utilizați metoda de înlocuire (bază de zidărie din piatră sau amestec compactat de var și sol). După tratarea șanțului de fundație, utilizați beton armat ca fundație a cuptorului. O fundație robustă asigură capacitatea portantă și stabilitatea cuptorului. (2) Structura cuptorului Pereții interiori ai cuptorului în zonele cu temperatură ridicată trebuie construiți folosind cărămizi refractare. Pereții exteriori pot folosi cărămizi obișnuite, cu tratament de izolație între cărămizi (folosind vată minerală, pături din fibre de silicat de aluminiu etc.) pentru a reduce pierderile de căldură. Grosimea peretelui interior este de 500 mm, iar grosimea peretelui exterior este de 370 mm. Rosturile de dilatare trebuie lăsate conform cerințelor de proiectare. Zidăria trebuie să aibă rosturi de mortar complete, cu cărămizi refractare așezate în rosturi decalate (rosturi de mortar ≤ 3 mm) și cărămizi obișnuite cu rosturi de mortar de 8-10 mm. Materialele de izolație trebuie să fie distribuite uniform, complet împachetate și etanșate pentru a preveni pătrunderea apei. (3) Fundul cuptorului Fundul cuptorului trebuie să fie o suprafață plană pentru ca vagonul cuptorului să se poată deplasa. Stratul rezistent la umiditate trebuie să aibă o capacitate portantă și proprietăți de izolare termică suficiente, pe măsură ce vagonul cuptorului se deplasează de-a lungul șinelor. Într-un cuptor tunel cu o lățime a secțiunii transversale de 3,6 metri, fiecare vagon poate încărca aproximativ 6.000 de cărămizi umede. Incluzând greutatea proprie a vagonului cuptorului, sarcina totală este de aproximativ 20 de tone, iar întreaga șină a cuptorului trebuie să reziste la o greutate a unui singur vagon de peste 600 de tone. Prin urmare, așezarea șinelor nu trebuie făcută cu neglijență. (4) Acoperișul cuptorului are de obicei două tipuri: ușor arcuit și plat. Acoperișul arcuit este o metodă tradițională de zidărie, în timp ce acoperișul plat folosește material refractar turnabil sau cărămizi refractare ușoare pentru tavan. În zilele noastre, mulți folosesc blocuri de tavan din fibră de aluminiu și siliciu. Indiferent de materialul utilizat, acesta trebuie să asigure temperatura și etanșarea refractorilor, iar orificiile de observare trebuie instalate în locații adecvate, conform cerințelor de proiectare. Orificii de alimentare cu cărbune, orificii pentru conducte de aer etc. (5) Sistem de ardere: a. Cuptoarele tunel care ard lemne și cărbune nu au camere de ardere în zona de temperatură înaltă a cuptorului, acestea fiind construite din cărămizi refractare și având orificii de alimentare cu combustibil și orificii de descărcare a cenușii. b. Odată cu promovarea tehnologiei cărămizilor cu ardere internă, nu mai sunt necesare camere de ardere separate, deoarece cărămizile rețin căldura. Dacă nu este disponibilă suficientă căldură, se poate adăuga combustibil suplimentar prin orificiile de alimentare cu cărbune de pe acoperișul cuptorului. c. Cuptoarele care ard gaze naturale, gaz de cărbune, gaz petrolier lichefiat etc. au arzătoare pe părțile laterale sau pe acoperișul cuptorului (în funcție de tipul de combustibil), cu arzătoare distribuite rezonabil și uniform pentru a facilita controlul temperaturii în interiorul cuptorului. (6) Sistem de ventilație: a. Ventilatoare: inclusiv ventilatoare de alimentare, ventilatoare de evacuare, ventilatoare de dezumidificare și ventilatoare de echilibrare. Ventilatoare de răcire. Fiecare ventilator este amplasat într-o poziție diferită și îndeplinește o funcție diferită. Ventilatorul de admisie introduce aer în camera de ardere pentru a furniza suficient oxigen pentru ardere, ventilatorul de evacuare elimină gazele de ardere din cuptor pentru a menține o anumită presiune negativă în interiorul cuptorului și a asigura un flux lin de gaze de ardere, iar ventilatorul de dezumidificare elimină aerul umed din semifabricatele de cărămidă umede din afara cuptorului. b. Conducte de aer: Acestea sunt împărțite în conducte de evacuare a gazelor de ardere și conducte de aer. Conductele de evacuare a gazelor de ardere elimină în principal gazele de ardere și aerul umed din cuptor. Conductele de aer sunt disponibile în variante de zidărie și țeavă și sunt responsabile pentru furnizarea de oxigen zonei de ardere. c. Clapete de aer: Instalate pe conductele de aer, acestea sunt utilizate pentru a regla fluxul de aer și presiunea cuptorului. Prin reglarea dimensiunii deschiderii clapetelor de aer, se poate controla distribuția temperaturii și poziția flăcării în interiorul cuptorului. (7) Sistem de operare: a. Vagon cuptor: Vagonul cuptorului are o bază mobilă a cuptorului cu o structură asemănătoare unui tunel. Semifabricatele de cărămidă se mișcă încet pe vagonul cuptorului, trecând prin zona de preîncălzire, zona de sinterizare, zona de izolație, zona de răcire. Vagonul cuptorului este fabricat din structură de oțel, cu dimensiuni determinate de lățimea netă din interiorul cuptorului și asigură etanșeitatea. b. Vagon de transfer: La gura cuptorului, vagonul de transfer mută vagonul cuptorului. Vagonul cuptorului este apoi trimis în zona de depozitare, apoi în zona de uscare și, în final, în zona de sinterizare, produsele finite fiind transportate în zona de descărcare. c. Echipamentele de tracțiune includ mașini de tracțiune pe șine, mașini de ridicare hidraulice, mașini în trepte și mașini de tracțiune la gura cuptorului. Prin intermediul diverselor dispozitive din diferite locații, vagonul cuptorului este tras de-a lungul șinelor pentru a se deplasa, realizând o serie de acțiuni precum depozitarea cărămizilor, uscarea, sinterizarea, descărcarea și ambalarea. (8) Sistem de control al temperaturii: Detectarea temperaturii implică instalarea de senzori de temperatură cu termocuplu în diferite poziții din interiorul cuptorului pentru a monitoriza temperatura cuptorului în timp real. Semnalele de temperatură sunt transmise către camera de control, unde operatorii ajustează volumul de admisie a aerului și valoarea arderii pe baza datelor de temperatură. Monitorizarea presiunii implică instalarea de senzori de presiune la capul cuptorului, la coada cuptorului și în locațiile critice din interiorul cuptorului pentru a monitoriza modificările presiunii din cuptor în timp real. Prin reglarea clapetelor de aer din sistemul de ventilație, presiunea din cuptor este menținută la un nivel stabil.
III. Funcționare: După ce corpul principal al cuptorului tunel și al acestuia配套După ce echipamentele au fost instalate, este timpul să se pregătească pentru operațiunea de aprindere și utilizarea normală. Operarea unui cuptor tunel nu este la fel de simplă ca schimbarea unui bec sau acționarea unui întrerupător; aprinderea cu succes a unui cuptor tunel necesită expertiză științifică. Controlul riguros, transmiterea experienței și coordonarea între mai multe aspecte sunt toate cruciale. Procedurile operaționale detaliate și soluțiile pentru problemele care pot apărea vor fi discutate ulterior. Pentru moment, să prezentăm pe scurt metodele și procesele operaționale ale cuptorului tunel: „Inspecție: Mai întâi, verificați corpul cuptorului pentru eventuale fisuri. Verificați dacă etanșările rosturilor de dilatare sunt strânse. Împingeți câteva vagoane goale ale cuptorului de câteva ori pentru a verifica dacă șina, mașina vagonului superior, vagonul de transfer și alte echipamente de manipulare funcționează normal. Pentru cuptoarele care utilizează gaz natural sau gaz de cărbune drept combustibil, aprindeți mai întâi flacăra pentru a vă asigura că arde normal. Verificați dacă toate ventilatoarele funcționează corect. Metodele de uscare în cuptor variază în funcție de tipul de combustibil utilizat. Cu toate acestea, obiectivul este constant: îndepărtarea lentă a umezelii reținute în structura cuptorului în timpul construcției prin uscare, prevenind încălzirea bruscă și fisurarea corpului cuptorului. a. Etapa de temperatură scăzută (0–200°C): Uscare la foc mic timp de una sau două zile, cu o rată de creștere a temperaturii ≤10°C pe oră. b. Etapa de temperatură medie (200–600°C): Rată de creștere a temperaturii de 10–15°C pe oră și coacere timp de două zile. c. Etapa de temperatură ridicată (600°C și peste): creșterea temperaturii la rata normală de 20°C pe oră până când se atinge temperatura de ardere și se menține timp de o zi. În timpul procesului de ardere, monitorizați în permanență dilatarea corpului cuptorului și îndepărtați periodic umezeala. (3) Aprindere: Utilizarea combustibililor precum gazul natural sau gazul de cărbune este simplă. Astăzi, vom folosi cărbune, lemn etc. (3) Ca exemplu, construiți mai întâi un cărucior pentru cuptor pentru o aprindere ușoară: așezați lemne de foc, cărbune și alte materiale inflamabile pe căruciorul cuptorului. Mai întâi, activați ventilatorul pentru a crea presiune negativă în interiorul cuptorului, direcționând flacăra către semifabricatele de cărămidă. Folosiți o tijă de aprindere. Aprindeți lemnele și cărbunele și creșteți treptat temperatura prin reglarea fluxului de aer și a presiunii până când semifabricatele de cărămidă ating temperatura de ardere. Odată ce semifabricatele de cărămidă ating temperatura de ardere, începeți să introduceți cărucioare noi în cuptor din față și deplasați-le încet spre zona de sinterizare. Împingeți căruciorul cuptorului și căruciorul cuptorului înainte pentru a finaliza aprinderea. Temperatura cuptorului tunel nou aprins trebuie monitorizată în permanență pentru a se asigura că procesul de ardere este finalizat conform curbei de temperatură proiectate. ④) Operațiuni de producție: Aranjarea cărămizilor: Aranjați cărămizile pe vagonul cuptorului conform cerințelor de proiectare, asigurând goluri și canale de aer adecvate între cărămizi pentru a facilita un flux lin de gaze de ardere. Setările parametrilor: Determinați temperatura, presiunea aerului, fluxul de aer și viteza de deplasare a vagonului cuptorului. În timpul operațiunilor de producție, acești parametri sunt ajustați și optimizați pentru a asigura o calitate înaltă a produselor finite. Proceduri operaționale: În timpul funcționării cuptorului tunel, temperaturile, presiunile și parametrii gazelor de ardere la fiecare stație de lucru trebuie monitorizați continuu. Zona de preîncălzire trebuie încălzită lent (aproximativ 50-80% pe metru) pentru a preveni fisurarea cărămizilor. Zona de ardere trebuie să mențină o temperatură ridicată și constantă, cu o diferență de temperatură de ≤±10°C pentru a asigura arderea completă a cărămizilor. Zona de răcire poate utiliza un design de recuperare a căldurii reziduale (de economisire a energiei și reducere a emisiilor) pentru a transfera energia termică către zona de uscare pentru uscarea cărămizilor. În plus, vagonul cuptorului trebuie avansat uniform conform cerințelor de proiectare. Pentru a asigura calitatea produsului, presiunea aerului și fluxul de aer trebuie ajustate în funcție de curba temperaturii de proiectare. Mențineți o presiune stabilă a cuptorului (presiune pozitivă ușoară de 10-20 Pa în zona de ardere și presiune negativă de -10 până la -50 Pa) în zona de preîncălzire) pe baza datelor de monitorizare. Ieșire din cuptor: Când vagonul cuptorului ajunge la ieșirea din cuptorul tunel, semifabricatele de cărămizi s-au finalizat prin arderea și s-au răcit la o temperatură adecvată. Vagonul cuptorului care transportă cărămizile finite poate fi apoi transportat în zona de descărcare cu ajutorul echipamentelor de manipulare, inspectat și descărcat pentru a finaliza procesul de ardere în cuptorul tunel. Vagonul cuptorului gol se întoarce apoi în poziția de stivuire a cărămizilor din atelier. Procesul este apoi repetat pentru următorul ciclu de stivuire și ardere.
De la inventarea sa, cuptorul tunel de ardere a cărămizilor a suferit multiple optimizări structurale și inovații tehnologice, îmbunătățind treptat standardele de protecție a mediului și nivelurile de automatizare. În viitor, inteligența, o mai mare ecologicitate și reciclarea resurselor vor domina direcțiile tehnologice, împingând industria cărămizilor și țiglelor către o producție de înaltă calitate.
Data publicării: 12 iunie 2025