Технология кирпича

Технологии контроля энергопотребления туннельной печи для производства кирпича: подробное описание

Стоимость топлива, электроэнергии и труда составляют три основных расходов при производстве обожжённого кирпича. Однако из-за неправильного строительства и эксплуатации потери топлива чрезвычайно распространены. Поэтому снижение энергопотребления является долгосрочной целью для любой линии кирпичеделательного оборудования.

1. Теплоизоляция корпуса печи и энергопотребление

Эффективность теплоизоляции корпуса печи имеет решающее значение для экономии энергии. В непрерывно работающей системе обжига кирпича примерно 30–40% тепла поглощается и рассеивается конструкцией печи. С ростом цен на топливо улучшение изоляции печи становится всё более важным. Корпус печи состоит из двух основных частей: стен и свода.

Наружная стена непосредственно контактирует с окружающим воздухом. Для уменьшения потерь тепла в стену следует добавить дополнительный слой изоляционной ваты толщиной 150–250 мм. Рассеивание тепла через свод является основным путём потерь энергии, поэтому изоляция свода особенно важна. Помимо использования изоляционной ваты в слоях арочного кирпича, верхнюю часть следует заполнить лёгкими изоляционными материалами, такими как перлит. К распространённым высокоэффективным изоляционным материалам относятся алюмосиликатное волокно, каменная вата, перлит и лёгкий изоляционный кирпич. В сопоставимых регионах добавление изоляции в стены печи может снизить энергопотребление более чем на 50 ккал на кг обожжённой продукции по сравнению с неизолированными стенами.

Национальные стандарты устанавливают, что повышение температуры на наружной стене печи не должно превышать 15°C, а на своде – не более 25°C. Если кирпичная печь соответствует этим критериям, её энергопотребление будет значительно снижено. Для достижения этого требуются высококачественные изоляционные материалы – для туннельной печи шириной 4,6 м дополнительные инвестиции составляют примерно 100 000–120 000 юаней.

2. Теплоизоляция печных вагонеток и энергопотребление

Потери тепла через печные вагонетки – ещё один важный путь. Во многих туннельных печах температура под вагонеткой достигает 300°C, что приводит не только к серьёзным теплопотерям, но и к частым поломкам подшипников. Основные причины – плохая теплоизоляция кладки вагонетки и недостаточная герметизация стыков между соседними вагонетками. Хорошо спроектированная вагонетка должна иметь на нижней раме изоляционную вату, перлит и лёгкие изоляционные кирпичи, поверх которых укладываются огнеупорные кирпичи. Стыки требуют двухступенчатой системы уплотнения со встроенной изоляционной ватой, чтобы эффективно уменьшить передачу тепла в подвагонеточную зону.

3. Песочный затвор печной вагонетки и энергопотребление

Плохая герметизация песочного затвора в туннельной печи не только вызывает потери тепла, но, что более важно, приводит к нестабильному воздушному потоку внутри печи – основной причине появления недожжённого кирпича. Холодный воздух, проникающий через песочный затвор, напрямую воздействует на кирпичи по обеим сторонам вагонетки. Боковые зоны уже испытывают более низкие температуры из-за поглощения тепла стенами печи; дополнительный холодный воздух ещё больше снижает температуру, неизбежно производя недожжённый кирпич вдоль обеих сторон печи. Интеграция надёжного песочного затвора является ключевой конструктивной особенностью любой эффективной линии кирпичного оборудования.

4. Вентиляция туннельной печи и энергопотребление

Для сжигания топлива требуется достаточное количество кислорода. Для сжигания 1 кг чистого углерода необходимо примерно 30–40 м³ воздуха. Хотя воздушный поток внутри печи создаётся разрежением от дымососа, площадь поперечного сечения вентиляционного канала является ключом к обеспечению достаточного объёма воздуха. Без достаточного воздушного потока топливо не может сгореть полностью. При достаточном количестве кислорода 1 кг чистого углерода выделяет около 8500 ккал тепла и образует CO₂. В условиях недостатка кислорода выделяется только около 1700 ккал, а несгоревший углерод превращается в оксид углерода (генераторный газ), который выбрасывается из печи.

Исходя из потребности 30–40 м³ воздуха на кг чистого углерода и примерно 1,1 тонны чистого углерода на 10 000 стандартных кирпичей, туннельная печь с суточной производительностью 200 000 стандартных кирпичей (около 8 000 кирпичей в час) нуждается примерно в 880 кг чистого углерода в час. Вентиляционный канал должен подавать 880 × 40 = 35 200 м³ воздуха в час. При скорости воздуха 8 м/с требуемая площадь поперечного сечения составляет 35 200 / 3600 / 8 = 1,22 м². На практике площадь канала должна быть в 1,5 раза больше расчётного значения, потому что внутреннее топливо и внешне добавляемый уголь, используемые в кирпичном производстве, содержат золу и имеют более низкую теплотворную способность, требуя значительно больше воздуха, чем при сжигании чистого углерода.

5. Изоляция печи и эффективность сушки кирпича-сырца

Тепло, используемое для сушки кирпича-сырца, поступает из дымовых газов и уходящего тепла обжиговой печи. Уходящее тепло выделяется на стадии охлаждения обожжённого кирпича. Хорошо изолированная система обжига кирпича не только снижает потери тепла и энергопотребление во время обжига, но и извлекает достаточное количество тепла из зоны охлаждения для подачи в сушильную камеру. Только при достаточном количестве тепла сушильная камера может обеспечить правильную сушку сырца, что напрямую влияет на эффективность линии кирпичепроизводственного оборудования.

6. Длина печи и тепловая эффективность

Увеличение длины печи не только повышает производительность и качество, но, что более важно, увеличивает тепловую эффективность. Более длинная печь позволяет иметь более длинную зону обжига и увеличенное время пребывания, что обеспечивает стратегию «низкотемпературного длительного обжига». Увеличение времени выдержки при относительно более низкой температуре выравнивает поперечный температурный профиль, повышает прочность изделий и снижает количество недожжённого кирпича. Более того, при более длинной зоне обжига скорость продвижения вагонеток можно соответствующим образом увеличить для повышения производительности. Кроме того, более длинная печь позволяет полностью извлекать уходящее тепло из зоны охлаждения и направлять его в сушильную камеру. Если туннельная печь слишком короткая, кирпичи, выходящие из печи, всё ещё горячие, и большое количество уходящего тепла рассеивается в атмосферу. Только тепло, задержавшееся внутри печи, может быть извлечено вентиляторами и использовано для сушки. Таким образом, соответствующее увеличение длины печи не только увеличивает производство и обеспечивает качество продукции, но и максимально использует уходящее тепло для сушки кирпича-сырца.

7. Производительность и энергопотребление

Тепло, поглощаемое конструкцией печи, зависит от времени, а не от объёма выпуска. От розжига в начале года до остановки в конце года печь ежедневно потребляет фиксированное количество тепла независимо от того, сколько кирпичей произведено. Следовательно, увеличение суточной производительности является эффективным способом снижения энергопотребления на один кирпич. Увеличение интенсивности вентиляции для ускорения сжигания топлива является предпосылкой для повышения производительности. Более высокая производительность сама по себе снижает энергию, потребляемую на один кирпич – ключевой показатель эффективности для любой современной линии кирпичеделательной машины.