Найбільш поширеним типом печей у цегляній промисловості сьогодні є тунельна піч. Концепцію тунельної печі вперше запропонували та спочатку розробили французи, хоча вона так і не була побудована. Першу тунельну піч, спеціально розроблену для виробництва цегли, створив німецький інженер 2-book у 1877 році, який також подав на неї патент. З широким поширенням тунельних печей з'явилося безліч інновацій. За внутрішньою шириною мережі їх поділяють на малого перерізу (≤2,8 метра), середнього перерізу (3–4 метри) та великого перерізу (≥4,6 метра). За типом печі вони включають мікрокупольні, з плоскою стелею та кільцеподібні рухомі. За способом роботи вони включають роликові печі та човникові печі. Печі з штовхачем. Залежно від типу палива, що використовується: є ті, що використовують вугілля як паливо (найпоширеніше), ті, що використовують газ або природний газ (використовуються для випалювання невогнетривкої цегли та гладкої стінової цегли, переважно для високоякісної цегли), ті, що використовують важку нафту або змішані джерела енергії, та ті, що використовують біомасу тощо. Підсумовуючи: будь-яка тунельна піч, що працює в протитечій конфігурації, розділена по своїй довжині на секції попереднього нагрівання, спікання та охолодження, з продуктами, що рухаються в напрямку, протилежному потоку газу, є тунельною піччю.
Тунельні печі широко використовуються як теплотехнічні печі для випалу будівельної цегли, вогнетривкої цегли, керамічної плитки та кераміки. В останні роки тунельні печі також використовувалися для випалу засобів для очищення води та сировини для літієвих акумуляторів. Тунельні печі мають широкий спектр застосування та бувають різних типів, кожен з яких має свої характеристики. Сьогодні ми зосередимося на тунельній печі з поперечним перерізом, яка використовується для випалу будівельної цегли.
1. Принцип: Як гаряча піч, тунельна піч, природно, потребує джерела тепла. Будь-який горючий матеріал, який може генерувати тепло, може бути використаний як паливо для тунельної печі (різні види палива можуть призвести до варіацій у місцевій конструкції). Паливо згорає в камері згоряння всередині печі, утворюючи високотемпературний димовий газ. Під впливом вентилятора потік високотемпературного газу рухається в напрямку, протилежному випалюваним продуктам. Тепло передається цегляним заготовкам на вагонеті печі, яка повільно рухається по рейках у піч. Цегла на вагонеті печі також продовжує нагріватися. Ділянка перед камерою згоряння є зоною попереднього нагрівання (приблизно до позиції десятого вагона). Цегляні заготовки поступово нагріваються та прогріваються в зоні попереднього нагрівання, видаляючи вологу та органічні речовини. Коли вагонетка печі потрапляє в зону спікання, цегла досягає своєї максимальної температури випалу (850°C для глиняної цегли та 1050°C для сланцевої цегли), використовуючи тепло, що виділяється внаслідок згоряння палива, зазнаючи фізичних та хімічних змін, утворюючи щільну структуру. Ця секція є зоною випалу (також зоною високої температури) печі, що охоплює приблизно 12-ту–22-гу позиції. Після проходження через зону випалу цегла проходить певний період ізоляції, перш ніж потрапити до зони охолодження. У зоні охолодження випалені вироби контактують з великою кількістю холодного повітря, що надходить через вихідний отвір печі, поступово охолоджуючи перед виходом з печі, таким чином завершуючи весь процес випалу.
II. Конструкція: Тунельні печі є теплотехнічними печами. Вони мають широкий діапазон температур та високі структурні вимоги до корпусу печі. (1) Підготовка фундаменту: Очистіть будівельну зону від сміття та забезпечте три комунікації та одну рівну поверхню. Забезпечте водопостачання, електроенергію та рівну поверхню землі. Ухил повинен відповідати вимогам дренажу. Фундамент повинен мати несучу здатність 150 кН/м². Якщо є м'які шари ґрунту, використовуйте метод заміни (кам'яна основа або ущільнена вапняно-ґрунтова суміш). Після обробки траншеї фундаменту використовуйте залізобетон як фундамент печі. Міцний фундамент забезпечує несучу здатність та стійкість печі. (2) Конструкція печі Внутрішні стіни печі у високотемпературних зонах слід будувати з вогнетривкої цегли. Зовнішні стіни можуть використовувати звичайну цеглу з ізоляцією між цеглою (використовуючи мінеральну вату, алюмосилікатні волокнисті ковдри тощо) для зменшення втрат тепла. Товщина внутрішньої стіни становить 500 мм, а зовнішньої - 370 мм. Деформаційні шви слід залишати відповідно до проектних вимог. Кладка повинна мати повні розчинові шви, з вогнетривкою цеглою, укладеною в шаховому порядку (розчинові шви ≤ 3 мм), а звичайна цегла - зі розчиновими швами 8–10 мм. Ізоляційні матеріали повинні бути рівномірно розподілені, повністю утрамбовані та герметизовані, щоб запобігти потраплянню води. (3) Дно печі Дно печі має бути рівною поверхнею для руху пічного вагонетки. Вологостійкий шар повинен мати достатню несучу здатність та теплоізоляційні властивості, оскільки пічний вагон рухається по коліях. У тунельній печі з шириною поперечного перерізу 3,6 метра кожен вагон може завантажити приблизно 6000 вологих цеглин. Враховуючи власну вагу пічного вагонетки, загальне навантаження становить близько 20 тонн, а вся пічна колія повинна витримувати вагу одного вагонетки понад 600 тонн. Тому укладання колії не повинно виконуватися недбало. (4) Дах печі зазвичай буває двох типів: злегка арочний та плоский. Арочний дах - це традиційний метод кладки, тоді як для плоского даху для стелі використовується вогнетривкий литий матеріал або легка вогнетривка цегла. У наш час багато хто використовує кремнієво-алюмінієві стельові блоки. Незалежно від використовуваного матеріалу, він повинен забезпечувати температуру та герметизацію вогнетривкої сталі, а оглядові отвори повинні бути встановлені у відповідних місцях відповідно до проектних вимог. Отвори для подачі вугілля, отвори для повітроводів тощо. (5) Система горіння: a. Тунельні печі, що спалюють дрова та вугілля, не мають камер згоряння у високотемпературній зоні печі, які побудовані з використанням вогнетривкої цегли та мають отвори для подачі палива та отвори для скидання золи. b. З розвитком технології цегли внутрішнього згоряння окремі камери згоряння більше не потрібні, оскільки цегла утримує тепло. Якщо тепла недостатньо, додаткове паливо можна додавати через отвори для подачі вугілля на даху печі. c. Печі, що спалюють природний газ, вугільний газ, скраплений нафтовий газ тощо, мають газові пальники з боків печі або даху (залежно від типу палива), з пальниками, розподіленими розумно та рівномірно для полегшення контролю температури в печі. (6) Система вентиляції: a. Вентилятори: включаючи припливні вентилятори, витяжні вентилятори, вентилятори осушення та балансувальні вентилятори. Охолоджувальні вентилятори. Кожен вентилятор розташований у різному положенні та виконує різну функцію. Припливний вентилятор подає повітря в камеру згоряння, щоб забезпечити достатню кількість кисню для горіння, витяжний вентилятор видаляє димові гази з печі, щоб підтримувати певний негативний тиск всередині печі та забезпечити плавний потік димових газів, а осушувальний вентилятор видаляє вологе повітря з вологих цегляних заготовок зовні печі. b. Повітроводи: Вони поділяються на димоходи та повітроводи. Димоходи в основному видаляють димові гази та вологе повітря з печі. Повітроводи бувають кладочного та трубного типу та відповідають за подачу кисню в зону горіння. c. Повітряні заслінки: Встановлені на повітроводах, вони використовуються для регулювання потоку повітря та тиску в печі. Регулюючи розмір отвору повітряних заслінок, можна контролювати розподіл температури та положення полум'я всередині печі. (7) Система керування: a. Пічна вагонка: Пічна вагонка має рухоме дно печі з тунелеподібною структурою. Цегляні заготовки повільно рухаються на пічній вагонці, проходячи через зону попереднього нагрівання, зону спікання, зону ізоляції, зону охолодження. Пічна вагонка виготовлена зі сталевої конструкції, розміри якої визначаються шириною всередині печі, та забезпечує герметичність. b. Передавальний вагон: На вході в піч передавальний вагон переміщує вагон. Потім вагон відправляється до зони зберігання, потім до зони сушіння і, нарешті, до зони спікання, де готова продукція транспортується до зони розвантаження. c. Тягове обладнання включає тягові машини колій, гідравлічні підйомні машини, ступінчасті машини та тягові машини на вході в піч. За допомогою різних пристроїв у різних місцях вагон переміщується по рейках, виконуючи низку дій, таких як зберігання цегли, сушіння, спікання, розвантаження та пакування. (8) Система контролю температури: Визначення температури включає встановлення термопарних датчиків температури в різних місцях всередині печі для контролю температури в режимі реального часу. Сигнали температури передаються до диспетчерської, де оператори регулюють об'єм впускного повітря та значення горіння на основі даних про температуру. Моніторинг тиску включає встановлення датчиків тиску на верхній частині печі, задній частині печі та в критичних місцях всередині печі для контролю змін тиску в печі в режимі реального часу. Регулюючи повітряні заслінки у вентиляційній системі, тиск у печі підтримується на стабільному рівні.
III. Експлуатація: Після того, як основний корпус тунельної печі та її配套Після встановлення обладнання настав час підготуватися до операції розпалювання та нормального використання. Експлуатація тунельної печі не така проста, як заміна лампочки чи перемикання вимикача; успішне розпалювання тунельної печі вимагає наукової експертизи. Ретельний контроль, передача досвіду та координація в багатьох аспектах є надзвичайно важливими. Детальні експлуатаційні процедури та рішення для проблем, які можуть виникнути, будуть обговорені пізніше. Наразі коротко розглянемо методи та процеси роботи тунельної печі: «Огляд: Спочатку перевірте корпус печі на наявність тріщин. Перевірте герметичність ущільнень компенсаторів. Просуньте кілька порожніх вагонет печі кілька разів, щоб перевірити, чи нормально функціонують колія, верхня машина вагонетки, передавальна вагонетка та інше вантажно-розвантажувальне обладнання. Для печей, що використовують природний газ або вугільний газ як паливо, спочатку запаліть полум'я, щоб переконатися, що воно горить нормально. Перевірте, чи всі вентилятори працюють належним чином. Методи сушіння в печі різняться залежно від типу використовуваного палива. Однак мета залишається незмінною: повільно видаляти вологу, що утримується в конструкції печі під час будівництва, шляхом сушіння, запобігаючи раптовому нагріванню та розтріскуванню корпусу печі. a. Низькотемпературна стадія (0–200°C): Сушіть при низькій температурі протягом одного або двох днів зі швидкістю підвищення температури ≤10°C на годину. b. Середньотемпературна стадія (200–600°C): Швидкість підвищення температури 10–15°C на годину та випікайте протягом двох днів. c. Високотемпературна стадія (600°C і вище): підвищуйте температуру зі звичайною швидкістю...» 20°C на годину, доки не буде досягнуто температури випалу, і підтримуйте протягом одного дня. Під час процесу випалу постійно контролюйте розширення корпусу печі та періодично видаляйте вологу. (3) Запалювання: Використання палива, такого як природний газ або вугільний газ, є простим. Сьогодні ми будемо використовувати вугілля, деревину тощо. (3) Як приклад, спочатку побудуйте пічний візок для легкого запалювання: покладіть дрова, вугілля та інші легкозаймисті матеріали на пічний візок. Спочатку увімкніть вентилятор, щоб створити негативний тиск всередині печі, спрямовуючи полум'я на цегляні заготовки. Використовуйте розпалювач. Запаліть деревину та вугілля та поступово підвищуйте температуру, регулюючи потік повітря та тиск, доки цегляні заготовки не досягнуть температури випалу. Як тільки цегляні заготовки досягнуть температури випалу, почніть подавати нові вагонетки в піч спереду та повільно переміщуйте їх до зони спікання. Просуньте пічний візок та пічний візок вперед до повного запалювання. Температуру щойно запаленої тунельної печі необхідно постійно контролювати, щоб забезпечити завершення процесу випалу відповідно до розробленої температурної кривої. ④) Виробничі операції: Розташування цегли: Розташуйте цеглу на печі вагон відповідно до проектних вимог, забезпечуючи відповідні зазори та повітряні канали між цеглою для забезпечення плавного потоку димових газів. Налаштування параметрів: Визначення температури, тиску повітря, потоку повітря та швидкості руху вагонетки печі. Під час виробничих операцій ці параметри регулюються та оптимізуються для забезпечення високої якості готової продукції. Експлуатаційні процедури: Під час роботи тунельної печі необхідно постійно контролювати температуру, тиск та параметри димових газів на кожному робочому місці. Зону попереднього нагрівання слід нагрівати повільно (приблизно на 50–80% на метр), щоб запобігти розтріскуванню цегли. Зона випалу повинна підтримувати високу та постійну температуру з різницею температур ≤±10°C, щоб забезпечити повний випал цегли. Зона охолодження може використовувати конструкцію рекуперації відхідного тепла (енергозберігаючу та зменшуючу викиди) для передачі теплової енергії в зону сушіння цегли. Крім того, вагонетка печі повинна рівномірно просуватися відповідно до проектних вимог. Для забезпечення якості продукції тиск повітря та потік повітря необхідно регулювати на основі проектної температурної кривої. Підтримуйте стабільний тиск у печі (незначний позитивний тиск 10–20 Па в зоні випалу та негативний тиск від -10 до -50 Па в зоні попереднього нагрівання) на основі Дані моніторингу. Вихід з печі: Коли вагонетка досягає виходу тунельної печі, цегляні заготовки завершили випал і охолонули до відповідної температури. Вагонетку з готовою цеглою потім можна транспортувати до зони розвантаження за допомогою вантажно-розвантажувального обладнання, перевіряти та розвантажувати для завершення процесу випалу в тунельній печі. Потім порожня вагонетка повертається до місця укладання цегли в цеху. Процес повторюється для наступного циклу укладання та випалу.
З моменту свого винаходу тунельна піч для випалювання цегли зазнала численних структурних оптимізацій та технологічних інновацій, поступово покращуючи стандарти захисту навколишнього середовища та рівень автоматизації. У майбутньому інтелектуалізація, більша екологічність та переробка ресурсів домінуватимуть у технологічних напрямках, рухаючи цегляну та черепичну промисловість до високоякісного виробництва.
Час публікації: 12 червня 2025 р.