Кольцевая печь для обжига кирпича

Печи для обжига керамических изделий – установки для термической обработки сформованного и высушенного полуфабриката по заданному режиму нагрева, выдержки при максимальной температуре и охлаждения.

По конструктивной схеме такие печи подразделяются на следующие типы: периодического действия, кольцевые, туннельные, щелевые роликовые и щелевые на газовой подушке.

Устройство и принцип действия кольцевой печи

Такая печь была сконструирована Гофманом в 1857 г. в Германии. Эти установки до изобретения туннельных печей довольно широко использовались для обжига глиняного и шамотного кирпича, керамических камней и дренажных труб. Распространённость этих печей связана с их высокой тепловой экономичностью, возможностью сжигания любых видов топлива, включая самые низкосортные разновидности, а также возможностью на ходу переключаться с одного вида твёрдого топлива на другой без каких-либо конструктивных изменений в печи.

Рис.1. Схема кольцевой печи

Основным элементом такой печи является замкнутый сквозной обжигательный канал 1, который не имеет внутри постоянных перегородок. В наружных стенах обжигательного канала имеются отверстия 2, называемые ходками. Через них производится загрузка сырца в печь и разгрузка обожженного кирпича. Часть пространства обжигательного канала между ходками называют камерой. Во внутренней стене печи расположен дымовой канал 3, который соединяется отверстием 4 с дымовой трубой или дымососом 10. Обжигательный и дымовой каналы связаны между собой при помощи отверстий 5, называемых дымовыми очелками. Очелки оборудованы дымовыми конусами 9 (клапанами) при помощи которых этот канал может подключаться к обжигательному или отключаться от него. Над дымовым каналом находится жаровой канал 6. Он предназначен для перемещения горячего воздуха, образующего при охлаждении обожжённого кирпича. Жаровой канал также соединён с обжигательным каналом при помощи жаровых очелков 7, снабжённых жаровыми конусами 8.

Работа печи

При работе печи канал почти всегда заполнен обжигаемым материалом. Свободными остаются лишь две – три камеры, через которые загружают сырец и выгружают готовый кирпич. В этих камерах ходки открыты. В остальных – закрыты. Топливо подают в печь сверху через топливные трубки (люфты) диаметром 150…200мм. Если печь работает на газообразном топливе, то его подача также осуществляется через свод при помощи газопровода, соединённого с топливосжигающими устройствами. Твёрдое топливо, попадая на предварительно раскалённую садку и получив от неё начальный импульс подогрева (энергию активации) быстро загорается и, сгорая, нагревает садку. Ту часть обжигательного канала, в которую загружают топливо, называют зоной взвара (обжига). В этой зоне при работе печи закрыты жаровые и дымовые конусы. Образующиеся в этой зоне газы движутся вперёд (стрелка дымовые газы) и подогревают сырец до температуры, превышающую температуру воспламенения топлива. Зона, в которой сырец подогревается дымовыми газами, называется зоной подогрева или зоной дыма. Остывшие дымовые газы при температуре 150 – 200^оС удаляются из обжигательного канала 1 через дымовые очелки 5 при открытых дымовых конусах 9 в дымовой канал 3. Однако те дымовые конусы, которые расположены ближе к зоне обжига, остаются закрытыми, чтобы горячие газы не удалялись из печи, не отдав тело.

зону охлаждения холодный воздух засасывается через открытые ходки (стрелка воздух) свободных камер и, попадая в камеры с обожжённым кирпичом, охлаждает его. По прохождении нескольких камер поток воздуха разделяется (на схеме участок разделения потоков отмечен кружком). Одна часть горячего воздуха имеющего температуру 250 – 400^оС при помощи жаровых очелков 7 и открытых жаровых конусах 8, подаётся в жаровой канал 6 и направляется в зону досушки. Другая часть нагретого воздуха поступает в зону взвара по обжигательному каналу и участвует в горении топлива. Часть зоны остывания, в которой воздух не отбирают в жаровой канал, называется зоной закала. Она примыкает к зоне обжига. Для того чтобы задать направление движения холодному воздуху, т.е. направить его в зону охлаждения на его пути в зоне подсушки устанавливают бумажные ширмы (на схеме волнистые линии). Принципиальной особенностью работы кольцевой печи является перемещение зон в процессе обжига по обжигательному каналу.

Недостатки печи – тяжёлые условия обслуживания печи, трудности в полной механизации загрузки и разгрузки. В настоящее время этот недостаток частично устранён, т.к. освоена пакетная садка кирпича, когда пакет формируется в цехе, а его подача в печь осуществляется погрузчиком. Есть печи со съёмным плоским сводом. В этом случае при садке сырца в печь снимают свод, затем при помощи подъёмного устройства загружают пакеты и устанавливают свод на место.

Кольцевым печам свойственна неравномерность обжига по высоте обжигательного канала, что связано с температурным расслоением газовых потоков при их горизонтальном направлении движения. Для обеспечения равномерного обжига по сечению печи производится запрессовка топлива в сырец, который превращается в горючий брикет и в зоне обжига горит вся садка. Рекомендуется запрессовывать в сырец до 80 % общего расхода топлива на обжиг, но не расхода глины.

Лекция 16

studfiles.net

Принцип работы кольцевых печей для обжига кирпича

В кольцевых печах топливо подается сразу на обжигаемый кирпич. Для отвода дыма устанавливают центральный дымовой канал, который располагают вдоль кольцевой печи между внутренними стенками канала обжига.

Дымовой канал соединяется с каналом обжига маленькими боровками – очелками. Расстояния между ними принято считать длиной камеры канала обжига. Так как канал обжига не имеет постоянных перегородок, то он делится на камеры условно.

Чтобы подключить нужную часть канала обжига к дымовому центральному каналу необходимо с отверстий в своде дымового канала снять крышки и накрыть общим перекидным металлическим коробом.

Раскаленные дымовые газы, прежде чем попасть в центральный дымосборный канал и уйти наружу, проходят через несколько камер с сырцом. Газы отдают тепло сырцу, таким образом просушивая и нагревая его. В дымовую трубу газы поступают уже охладившимися до 120-150°С. Таким образом, первые стадии обжига, то есть выпаривание влаги и подогрев сырца на дыму, происходят за счет тепла от дымовых газов.

В рассматриваемых печах, также используется тепло остывающего кирпича. Весь необходимый для горения топлива воздух поступает в зону взвара со стороны выгрузки готового кирпича и проходит через несколько камер с остывающим кирпичом. При этом воздух, охлаждая кирпич, нагревается от него и попадает в зону взвара уже с высокой температурой. Этот процесс способствует уменьшению расхода топлива на обжиг.

При постоянной эксплуатации печи канал обжига практически полностью загружен изделиями. Свободными остаются только 2-3 камеры. Через их ходы в печь загружается сырец и выгружается обожженный кирпич.

Широкая распространенность кольцевых печей для обжига кирпича, объясняется относительно высокой производительностью, существенной тепловой эффективностью, возможностью сжигать любой вид топлива (без остановки печи), простотой использования. НПП "Теплоограждение" осуществляет проектирование, изготовление, монтаж и ремонт всех типов кольцевых печей. Проектирование и разработка осуществляется непосредственно под нужды заказчика.

теплоограждение.рф

Садка (укладка)

Укладывать в печь можно только хорошо высушенный сырец, иначе при обжиге потребуется много топлива. Кроме того, недостаточно высохший сырец дает до 80% брака.

Главная причина брака заключается в том, что излишняя влага, превращаясь в пар, ищет выход и приводит к растрескиванию кирпича.

Укладку сырца в печь (см. рис. 7) производят так, чтобы в первых 3-4 рядах уложенного кирпича просветы между ними были (для кирпичей, расположенных непосредственно вблизи топки) 10-15 мм, а по мере удаления (от топки дальше) увеличивались до 25 мм.

Ряды можно укладывать любым способом, например, "решеткой" или "елочкой". Способы можно чередовать.

Нужно помнить главное: каждый кирпич должен быть доступен обтеканию его дымовым газам.

Расстояние между кирпичами садка и стенками печи должно быть в пределах 20-25 мм.

Обжиг

Печь начинают топить соломой, хворостом и затем дровами.

Первая стадия – сушка. Это самая ответственная стадия.

Топить следует неинтенсивно, используя низкокалорийное топливо (отходы древесины), до тех пор, пока кирпич не избавится от внутренней влаги. Наличие влаги в кирпиче определяется наличием конденсата в верхних рядах.

Просушку можно считать законченной, если опущенный на пару минут в печь железный штырь не будет запотевать. При определенном опыте, наличие влаги можно определить рукой, поместив ладонь над выходящими газами.

Процесс сушки обычно занимает до 12 часов.

После того как будет установлено, что остаточная влага удалена, огонь постепенно усиливают, доведя кирпич до темно-красного цвета (наблюдая по своду). Подогрев длится до 9 часов, затем переходят на большой огонь до выхода огня наружу.

Увеличение тепла производится только увеличением подачи топлива. Если по какой-либо причине пламя начинает выбиваться из какого-либо места, это место сразу засыпают землей.

Когда в верхней части печи появится огонь (900-950°C) – верхние ряды светло-красного цвета, а нижние – желтого, печь "ставят на остывание". Для этого топочное отверстие закладывают кирпичом и обмазывают глиной, а на верх печи насыпают сухую землю, кирпичную пыль или сухой песок слоем 10-15 см.

Температурный режим обжига характеризуется четырьмя этапами:

• Сушка: температура 20-90°С, время 10-13 часов.
• Подогрев: температура 90-600°С; время 8-10 часов.
• Обжиг: температура 600-1000°С; время 10-12 часов.
• Остывание: температура 1000-50°С; время 7-10 часов.

Контроль температуры обжига в печи производится визуально по цвету свода:

• Темно-красный, видимый в темноте – 450-500°С.
• Темно-красный – 600-650°С.
• Вишнево-красный – 700°С.
• Светло-красный – 850°С.
• Желтый – 950-1000°С.
• Белый – 1200°С – ПЕРЕЖОГ!

Раньше для получения качественного кирпича, печь выдерживали в закрытом состоянии до недели и лишь потом приступали к охлаждению. Это давало отличные результаты, так как снятие термических напряжений происходило очень медленно.

Практически же достаточно выдержать 7-10 часов.

Охлаждение печи начинают пробивкой в топке малого отверстия – величиной с куриное яйцо, через час отверстие увеличивают вдвое, еще через час – уже вчетверо. Таким образом, через 6 часов можно открыть топочную дверку и ждать полного остуживания печи.

После остуживания разбирается передняя стенка печи и производится разделка садки, начиная с верхних рядов. После разборки, сортировки и выбраковки качественный кирпич складывают штабелем плотно друг к другу.

Недообожженный складывают отдельно и в будущем применяют в неответственных конструкциях для перегородок или в верхних рядах кладки.

Визуальное определение качества кирпича. Причины брака.

Правильно обожженный кирпич – однородного оранжево-красного цвета. Он имеет правильную форму с прямыми ребрами и ровными поверхностями. При ударе металлическим молотком издает чистый звук.

Недообожженный – имеет более светлый цвет, неоднороден на изломе. При ударе издает глухой звук (причина – недостаточная температура или время обжига).

Пережженный – имеет темно-серый или сине-черный цвет, часто со следами оплавления по поверхности. При ударе издает высокий звук. Образуется при чрезмерно высокой температуре обжига.

Повреждение углов и ребер изделия – результат небрежной переноски, транспортировки или неосторожной укладки изделий в печи.

Деформация изделия – недосушенность перед укладкой в печь.

Мелкие трещины образуются при слишком быстром нагревании или охлаждении печи.

Крупные трещины и сквозное растрескивание изделия – результат неправильного соотношения глины и песка, плохого качества глины, нарушения режима сушки и обжига.

Черный кирпич получается из-за недостатка воздуха или из-за плохой его циркуляции в печи.

Белые пятна на готовом изделии – следствие неправильной просушки (пересушка).

electro-shema.ru

Кольцевая печь. Широкое распространение кольцевых печей, в которых обжигают около 60 % продукции, объясняется их высокой тепловой эффектив­ностью, сравнительно высокой производительностью, возможностью сжигания любого вида топлива (с переходом с одного вида на дру­гой без остановки печи), простотой эксплуа­тации и др. качествами. Именно такие печи использует кирпичный завод г.Лубны. Принцип действия кольцевой печи показан на рис.1(а—в). При. непрерывной эксплуа­тации печи обжигательный канал почти целиком заполнен изделиями. Свободными ос­таются две-три камеры, через открытые ходы которых загружают сырец и выгружают обож­женный кирпич. В кольцевую печь сырец за­гружают с влажностью 6—8 %. В зоне до­сушки и подогрева удаляется остаточная вла­га, и сырец подогревается до температуры воспламенения топлива. В зоне обжига темпе­ратуру сырца доводят до максимальной и вы­держивают для ее выравнивания по его толщине. В зоне охлаждения он интенсивно ох­лаждается наружным воздухом, поступающим в камеры. Подогретый воздух далее посту­пает в зону обжига для горения топлива, а дымовые газы направляют в зоны досушки и подогрева. Отработанные дымовые газы и избыточный горячий воздух попадают в дымо­вой канал печи, из которого отсасываются вентилятором и направляются в сушилку или выбрасываются в атмосферу.

Рис.1. Кольцевая печь непрерывного действия

а — схема   работы   печи;   б — аксонометрическая  схема;   в — поперечный   разрез;  

1—жаровой очелок;

2— ходки;

3— дымовой канал;

4— обжиговый канал;

5— жаровой канал;

6— топливные трубки;

7, 8—отверстия (очелки);

9—дымосос;

10—бумажная ширма;

11, 12—дымовые и жаровые клапана.

 

 

Садка сырца состоит из четырех основных элементов: ножек, перекрытия ножек, колосни­ковой решетки и собственно садки. Садка кон­струкции П.А.Дуванова предусматривает укладку сырца прямой и ко­сой «елкой» без поперечной перевязки. Попе­речный ряд в садке предусматривают только для перекрытия ножек. Относительно равно­мерное распределение скорости газов по се­чению печи достигают при садке сырца с дополнительными ножками на десятом по высоте ряду от пода печи (садка конструкции И. Я. Мазова). Плотность садки в печи на твердом виде топлива 210— 220 шт./м3, на жидком и газообразном топ­ливе — не более 200 шт./м3. На некоторых предприятиях освоена пакетная садка и вы­грузка электропогрузчиками. При полуцир­кульном своде обжигательного канала часть пространства докладывается вручную.

Сжигание топлива в кольцевых печах непосредственно в среде раскаленного сырца создает благоприятные условия быстрого и полного завершения процесса горения и тепло­передачи. Твердое топливо подают мелкими порция­ми через топливные трубочки (очелки) в своде печи.

Кирпич-сырец может содержать значи­тельное количество (до 70 % необходимого для обжига) запрессованного топлива, вводимого специально или при использовании топливосодержащих сырьевых материалов. В этих случаях добавочное количество твер­дого топлива подают в основном в боковые трубочки, а в центральные лишь в последний период обжига для достижения максималь­ной температуры. В зависимости от условий работы кольцевых печей расход топлива колеб­лется в широких пределах, однако на большей части предприятий он составляет 120—130 кг условного топлива на 1000 шт. кирпича.

kirpich-poltava.com.ua