Najrozšírenejším typom pece v tehliarskom priemysle je dnes tunelová pec. Koncept tunelovej pece prvýkrát navrhli a pôvodne navrhli Francúzi, hoci nikdy nebola postavená. Prvú tunelovú pec špeciálne navrhnutú na výrobu tehál vytvoril nemecký inžinier 2-book v roku 1877, ktorý si na ňu aj podal patent. S rozsiahlym prijatím tunelových pecí sa objavilo množstvo inovácií. Na základe vnútornej šírky siete sa delia na pece s malým prierezom (≤ 2,8 metra), so stredným prierezom (3 – 4 metre) a s veľkým prierezom (≥ 4,6 metra). Podľa typu pece zahŕňajú mikrokupolové pece, pece s plochým stropom a pece s kruhovým pohybom. Podľa spôsobu prevádzky zahŕňajú valčekové pece a kyvadlové pece. Pece s posuvnou doskou. Na základe použitého typu paliva: existujú pec používajúca uhlie ako palivo (najbežnejšie), pec používajúca plyn alebo zemný plyn (používané na vypaľovanie nežiarivovzdorných tehál a tehál s hladkými stenami, predovšetkým na výrobu luxusných tehál), pec používajúca ťažký olej alebo zmiešané zdroje energie a pec používajúca biomasu atď. Stručne povedané: tunelová pec je akákoľvek tunelová pec pracujúca v protiprúdovej konfigurácii, rozdelená pozdĺž svojej dĺžky na predhrievaciu, spekaciu a chladiacu sekciu, pričom produkty sa pohybujú v opačnom smere ako prúd plynu.
Tunelové pece sa široko používajú ako tepelnotechnické pece na vypaľovanie stavebných tehál, žiaruvzdorných tehál, keramických dlaždíc a keramiky. V posledných rokoch sa tunelové pece používajú aj na vypaľovanie čističiek vody a surovín pre lítiové batérie. Tunelové pece majú širokú škálu použitia a dodávajú sa v mnohých typoch, pričom každý má svoje vlastné charakteristiky. Dnes sa zameriame na prierezovú tunelovú pec používanú na vypaľovanie stavebných tehál.
1. Princíp: Tunelová pec je horúca pec a prirodzene vyžaduje zdroj tepla. Ako palivo pre tunelovú pec sa môže použiť akýkoľvek horľavý materiál, ktorý dokáže generovať teplo (rôzne palivá môžu mať za následok rozdiely v miestnej konštrukcii). Palivo horí v spaľovacej komore vo vnútri pece a vytvára spaliny s vysokou teplotou. Pod vplyvom ventilátora sa prúd plynu s vysokou teplotou pohybuje v opačnom smere ako sú vypaľované produkty. Teplo sa prenáša na tehlové polotovary na pecnom voze, ktorý sa pomaly pohybuje po koľajniciach do pece. Tehly na pecnom voze sa tiež naďalej zahrievajú. Úsek pred spaľovacou komorou je predhrievacia zóna (približne pred desiatou pozíciou voza). Tehlové polotovary sa v predhrievacej zóne postupne zahrievajú a ohrievajú, čím sa odstraňuje vlhkosť a organické látky. Keď pecný voz vstúpi do spekacej zóny, tehly dosiahnu svoju maximálnu vypaľovaciu teplotu (850 °C pre hlinené tehly a 1050 °C pre bridlicové tehly) s využitím tepla uvoľneného spaľovaním paliva a podliehajú fyzikálnym a chemickým zmenám za vzniku hustej štruktúry. Táto časť je vypaľovacia zóna (tiež vysokoteplotná zóna) pece, ktorá sa rozprestiera približne od 12. do 22. pozície. Po prechode vypaľovacou zónou tehly prechádzajú určitým obdobím izolácie pred vstupom do chladiacej zóny. V chladiacej zóne prichádzajú vypálené výrobky do kontaktu s veľkým množstvom studeného vzduchu vstupujúceho cez výstup z pece, postupne sa ochladzujú pred výstupom z pece, čím sa dokončí celý proces vypaľovania.
II. Konštrukcia: Tunelové pece sú tepelnotechnické pece. Majú široký teplotný rozsah a vysoké konštrukčné požiadavky na teleso pece. (1) Príprava základov: Odstráňte sutiny zo stavebnej plochy a zabezpečte tri inžinierske siete a jeden rovný povrch. Zabezpečte zásobovanie vodou, elektrinou a rovný povrch terénu. Sklon musí spĺňať požiadavky na odvodnenie. Základy by mali mať únosnosť 150 kN/m². Ak sa vyskytnú vrstvy mäkkej pôdy, použite náhradnú metódu (kamenný základ alebo zhutnená zmes vápenca a zeminy). Po úprave základovej výkopy použite ako základ pece železobetón. Pevný základ zaisťuje únosnosť a stabilitu pece. (2) Konštrukcia pece Vnútorné steny pece vo vysokoteplotných zónach by mali byť postavené zo žiaruvzdorných tehál. Vonkajšie steny môžu byť vyrobené z bežných tehál s izolačnou úpravou medzi tehlami (pomocou minerálnej vlny, hlinitokremičitanových vlákien atď.) na zníženie tepelných strát. Hrúbka vnútornej steny je 500 mm a hrúbka vonkajšej steny je 370 mm. Dilatačné škáry by mali byť ponechané podľa konštrukčných požiadaviek. Murivo by malo mať plné maltové škáry, pričom žiaruvzdorné tehly by sa mali klásť v striedavých škárach (maltové škáry ≤ 3 mm) a bežné tehly by mali mať maltové škáry 8–10 mm. Izolačné materiály by mali byť rovnomerne rozložené, úplne zhutnené a utesnené, aby sa zabránilo vniknutiu vody. (3) Dno pece Dno pece by malo byť rovným povrchom, po ktorom sa môže pohybovať pecný vozík. Vrstva odolná voči vlhkosti musí mať dostatočnú nosnosť a tepelnoizolačné vlastnosti, pretože sa pecný vozík pohybuje po koľajniciach. V tunelovej peci s prierezom 3,6 metra môže každý vozík naložiť približne 6 000 mokrých tehál. Vrátane vlastnej hmotnosti pecného vozíka je celkové zaťaženie okolo 20 ton a celá pecná koľaj musí odolať hmotnosti jedného vozíka viac ako 600 ton. Preto sa kladenie koľajnice nesmie robiť nedbalo. (4) Strecha pece má zvyčajne dva typy: mierne klenutú a plochú. Klenutá strecha je tradičná metóda murovania, zatiaľ čo plochá strecha používa na strop žiaruvzdorný liaty materiál alebo ľahké žiaruvzdorné tehly. V súčasnosti mnohí používajú stropné bloky z kremíkových a hliníkových vlákien. Bez ohľadu na použitý materiál musí zabezpečiť teplotu a utesnenie žiaruvzdorných materiálov a na vhodných miestach musia byť podľa konštrukčných požiadaviek nainštalované pozorovacie otvory. Otvory na prívod uhlia, otvory na vzduchové potrubia atď. (5) Spaľovací systém: a. Tunelové pece spaľujúce drevo a uhlie nemajú spaľovacie komory vo vysokoteplotnej zóne pece, ktoré sú vyrobené zo žiaruvzdorných tehál a majú otvory na prívod paliva a otvory na vypúšťanie popola. b. S podporou technológie tehál s vnútorným spaľovaním už nie sú potrebné samostatné spaľovacie komory, pretože tehly si zadržiavajú teplo. Ak nie je k dispozícii dostatok tepla, je možné pridať ďalšie palivo cez otvory na prívod uhlia na streche pece. c. Pece spaľujúce zemný plyn, svietiplyn, skvapalnený ropný plyn atď. majú plynové horáky na bokoch alebo streche pece (v závislosti od typu paliva) s horákmi rozmiestnenými primerane a rovnomerne, aby sa uľahčila regulácia teploty v peci. (6) Vetrací systém: a. Ventilátory: vrátane prívodných ventilátorov, odsávacích ventilátorov, odvlhčovacích ventilátorov a vyvažovacích ventilátorov. Chladiace ventilátory. Každý ventilátor je umiestnený na inom mieste a slúži na inú funkciu. Prívodný ventilátor privádza vzduch do spaľovacej komory, aby zabezpečil dostatok kyslíka na spaľovanie, odvodný ventilátor odvádza spaliny z pece, aby udržiaval určitý podtlak vo vnútri pece a zabezpečil plynulý tok spalín, a odvlhčovací ventilátor odstraňuje vlhký vzduch z mokrých tehlových polotovarov mimo pece. b. Vzduchové potrubia: Tieto sa delia na dymovody a vzduchové potrubia. Dymové potrubia primárne odvádzajú spaliny a mokrý vzduch z pece. Vzduchové potrubia sú k dispozícii v murovanom a rúrkovom type a sú zodpovedné za prívod kyslíka do spaľovacej zóny. c. Vzduchové klapky: Sú inštalované na vzduchových potrubiach a používajú sa na reguláciu prietoku vzduchu a tlaku v peci. Nastavením veľkosti otvoru vzduchových klapiek je možné regulovať rozloženie teploty a polohu plameňa vo vnútri pece. (7) Prevádzkový systém: a. Pecný vozík: Pecný vozík má pohyblivé dno pece s tunelovou štruktúrou. Tehlové polotovary sa pomaly pohybujú na pecnom vozíku a prechádzajú cez predhrievaciu zónu, spekaciu zónu, izolačnú zónu a chladiacu zónu. Pecný vozík je vyrobený z oceľovej konštrukcie s rozmermi určenými sieťovou šírkou vo vnútri pece a zabezpečuje utesnenie. b. Prepravný vozeň: Na ústí pece prepravný vozeň premiestni pecný vozeň. Pecný vozeň sa potom presunie do skladovacej zóny, potom do sušiacej zóny a nakoniec do spekacej zóny, kde sa hotové výrobky prepravia do vykladacej zóny. c. Trakčné zariadenia zahŕňajú koľajnicové ťažné stroje, hydraulické zdvíhacie stroje, stupňovité stroje a ťažné stroje na ústí pece. Prostredníctvom rôznych zariadení na rôznych miestach sa pecný vozeň ťahá po koľajniciach, čím sa vykonáva séria činností, ako je skladovanie tehál, sušenie, spekanie, vykladanie a balenie. (8) Systém regulácie teploty: Detekcia teploty zahŕňa inštaláciu termočlánkových teplotných senzorov na rôznych miestach vo vnútri pece na monitorovanie teploty pece v reálnom čase. Teplotné signály sa prenášajú do riadiacej miestnosti, kde operátori na základe údajov o teplote upravujú objem nasávaného vzduchu a hodnotu spaľovania. Monitorovanie tlaku zahŕňa inštaláciu tlakových senzorov na hlave pece, chvoste pece a kritických miestach vo vnútri pece na monitorovanie zmien tlaku v peci v reálnom čase. Nastavením vzduchových klapiek vo vetracom systéme sa tlak v peci udržiava na stabilnej úrovni.
III. Prevádzka: Po hlavnom telese tunelovej pece a jej配套Po nainštalovaní zariadenia je čas pripraviť sa na zapálenie a bežné používanie. Prevádzka tunelovej pece nie je taká jednoduchá ako výmena žiarovky alebo prepnutie vypínača; úspešné zapálenie tunelovej pece si vyžaduje vedecké znalosti. Dôležitá je prísna kontrola, prenos skúseností a koordinácia vo viacerých aspektoch. Podrobné prevádzkové postupy a riešenia problémov, ktoré môžu vzniknúť, budú prediskutované neskôr. Zatiaľ si stručne predstavme prevádzkové metódy a procesy tunelovej pece: „Kontrola: Najprv skontrolujte teleso pece, či nie sú praskliny. Skontrolujte, či sú tesnenia dilatačných škár tesné. Niekoľkokrát posuňte niekoľko prázdnych vozňov pece, aby ste skontrolovali, či koľajnica, stroj horného voza, prepravný voz a ďalšie manipulačné zariadenia fungujú normálne. V prípade pecí, ktoré ako palivo používajú zemný plyn alebo svietiplyn, najskôr zapáľte plameň, aby ste sa uistili, že horí normálne. Skontrolujte, či všetky ventilátory fungujú správne. Metódy sušenia pece sa líšia v závislosti od použitého typu paliva. Cieľ je však rovnaký: pomaly odstraňovať vlhkosť zadržanú v konštrukcii pece počas výstavby sušením, aby sa zabránilo náhlemu zahriatiu a praskaniu telesa pece. a. Fáza nízkej teploty (0 – 200 °C): Sušte pri nízkej teplote jeden alebo dva dni s rýchlosťou nárastu teploty ≤ 10 °C za hodinu. b. Fáza strednej teploty (200 – 600 °C): Rýchlosť nárastu teploty 10 – 15 °C za hodinu a pečte dva dni. c. Fáza vysokej teploty (600 °C a viac): zvyšujte teplotu bežnou rýchlosťou...“ 20 °C za hodinu, kým sa nedosiahne teplota vypaľovania, a udržiavajte ju jeden deň. Počas procesu vypaľovania neustále sledujte rozpínanie telesa pece a pravidelne odstraňujte vlhkosť. (3) Zapálenie: Použitie palív, ako je zemný plyn alebo svietiplyn, je jednoduché. Dnes použijeme uhlie, drevo atď. (3) Ako príklad si najskôr postavte vozík pece pre jednoduché zapálenie: na vozík pece umiestnite palivové drevo, uhlie a iné horľavé materiály. Najprv aktivujte ventilátor, aby ste vytvorili podtlak vo vnútri pece a nasmerovali plameň na tehlové polotovary. Použite podpaľovač. Zapáľte drevo a uhlie a postupne zvyšujte teplotu nastavením prúdenia vzduchu a tlaku, kým tehlové polotovary nedosiahnu teplotu vypaľovania. Keď tehlové polotovary dosiahnu teplotu vypaľovania, začnite do pece spredu vkladať nové vozíky a pomaly ich posúvajte smerom k zóne spekania. Posuňte vozík pece a vozík pece dopredu, aby sa dokončilo zapálenie. Teplota novo zapálenej tunelovej pece sa musí neustále monitorovať, aby sa zabezpečilo, že proces vypaľovania prebehne podľa navrhnutej teplotnej krivky. ④) Výrobné operácie: Usporiadanie tehál: Usporiadajte tehly na peci voz podľa konštrukčných požiadaviek, pričom sa zabezpečia vhodné medzery a vzduchové kanály medzi tehlami, aby sa uľahčil plynulý tok spalín. Nastavenia parametrov: Určenie teploty, tlaku vzduchu, prietoku vzduchu a rýchlosti pohybu voza pece. Počas výrobných operácií sa tieto parametre upravujú a optimalizujú, aby sa zabezpečila vysoká kvalita hotových výrobkov. Prevádzkové postupy: Počas prevádzky tunelovej pece sa musia teploty, tlaky a parametre spalín na každom pracovisku neustále monitorovať. Predhrievacia zóna by sa mala zahrievať pomaly (približne 50 – 80 % na meter), aby sa zabránilo praskaniu tehál. Vypaľovacia zóna by mala udržiavať vysokú a konštantnú teplotu s teplotným rozdielom ≤ ± 10 °C, aby sa zabezpečilo úplné vypálenie tehál. Chladiaca zóna môže využívať konštrukciu spätného získavania odpadového tepla (úspora energie a znižovanie emisií) na prenos tepelnej energie do sušiacej zóny na sušenie tehál. Okrem toho sa musí voz pece rovnomerne posúvať podľa konštrukčných požiadaviek. Na zabezpečenie kvality výrobku sa musí tlak vzduchu a prietok vzduchu upravovať na základe konštrukčnej teplotnej krivky. Udržiavajte stabilný tlak v peci (mierny kladný tlak 10 – 20 Pa v vypaľovacej zóne a negatívny tlak -10 až -50 Pa v predhrievacej zóne) na základe... monitorovacie údaje. Výstup z pece: Keď pecný vozeň dosiahne výstup z tunelovej pece, tehlové polotovary sú vypálené a ochladené na vhodnú teplotu. Pecný vozeň s hotovými tehlami sa potom môže pomocou manipulačného zariadenia prepraviť do vykladacej oblasti, skontrolovať a vyložiť, aby sa dokončil proces vypaľovania v tunelovej peci. Prázdny pecný vozeň sa potom vráti na miesto stohovania tehál v dielni. Proces sa potom opakuje pre ďalší cyklus stohovania a vypaľovania.
Od svojho vynálezu prešla tunelová pec na vypaľovanie tehál viacerými štrukturálnymi optimalizáciami a technologickými inováciami, čím sa postupne zlepšili štandardy ochrany životného prostredia a úroveň automatizácie. V budúcnosti budú technologickým smerom dominovať inteligentnizácia, väčšia šetrnosť k životnému prostrediu a recyklácia zdrojov, čo bude viesť priemysel výroby tehál a dlaždíc k špičkovej výrobe.
Čas uverejnenia: 12. júna 2025