Курсовая работа (т): Тунельна піч з арочним склепінням продуктивністю 19 млн. шт. будівельної цегли в рік, ширина каналу 3 м

Щільність садки коливається в межах 200... 280 шт. на 1 м обпалювальної каналу печі. Для зменшення температурного перепаду між центром садки і її периферією, а також підведення достатньої кількості повітря, необхідного для повного згорання палива, запресованого в цеглу-сирець, в садку залишають поперечні і поздовжні канали, а верх її ущільнюють.

Рисунок 5

Конструкція садки на пічні вагонетки, виконана автоматами-укладальниками для цегли, наведена на рис. 5 (а), а для каменів - на рис. 7 (б).

На деяких заводах застосовують механізовані розвантаження пічних вагонеток з допомогою захоплення з колінно-важільним затиском.

Цеглу перевозять в основному щільними пакетами, укладеними на піддонах, що значно полегшує вантаження цегли на автомашини, розвантаження автомашин і подачу цегли до робочих місць каменярів.

Однак пакетне перевезення на піддонах вимагає ручного перевантаження цегли з пічних вагонеток на піддони. Для усунення цього недоліку доцільно використовувати спосіб випалу і перевезення виробів розрідженими пакета.

.5 Оптимізація умов роботи печі

Основними умовами нормальної роботи тунельної печі є регулярне проштовхування вагонеток і постійність температурного і гідравлічного режимів. Необхідний розподіл температур по довжині печі і особливо

рівномірність випалення по перетину випалювального каналу можливо лише при певних величинах тиску і розріджень на всіх ділянках печі. Особливо важливо звести до мінімуму вибивання пічних газів і підсоси зовнішнього повітря у випалювальний канал. Для цього слід забезпечити надійне ущільнення стиків вагонеток, шиберів на вході вагонеток і своєчасний підсип піску в затвори. Поліпшення конструкції стиків пічних вагонеток і створення відповідного аеродинамічного режиму в каналі печі і в просторі підвагонетки забезпечить зменшення газообміну між каналом печі і простором підвагонетки, а отже, зменшить температурний перепад по висоті каналу печі. Торцеве ущільнення вагонеток можна забезпечити притисненням прута однієї вагонетки до швелера з азбестовим набиванням іншої вагонетки. Вживання ефективних теплоізоляційних матеріалів забезпечує зниження теплових втрат в піч.

Садка виробів має бути міцною і проникною для газів. Міцність і стійкість садки набувають особливого значення, тому що при завалі виробів не лише порушується режим випалення, але і фактично розстроюється вся робота печі. Лише при рівномірному садінні, проникному для газів як по довжині, так і по ширині, швидкості газового потоку по перетину робочої камери будуть приблизно однакові. Оскільки основна маса гарячих газів завжди прагне заповнити верхню частину каналу, садка в цій частині робиться щільнішою, ніж в нижній. Перед вступом в піч, вагонетки з сирцем проходять через шаблон, точно відтворюючий поперечний перетин печі. Це дозволяє вчасно виявити вагонетки з садінням, що перевищує по габаритах розміри випалювального каналу печі, і запобігти завалу.

Розподіл температур по довжині печі регулюється подачею в кожен пальник необхідної кількості газу, співвідношенням газу і повітря, а також положенням шиберів. Для зниження питомої витрати палива (20- 25%), збільшення продуктивності печі (9-12%) і поліпшення якості продукції (підвищення марочності і зниження браку), що випускається, пропонується використання газових швидкісних пальників серії ГС, які призначені для спалювання природного газу низького і середнього тиску.

Співвідношення газу і повітря підбирають так, щоб забезпечити повне згорання газу при невеликому коефіцієнті надлишку повітря. При надлишку газу полум'я набуває темного забарвлення, а факел стає довгим; при надлишку повітря факел коротшає, а димові гази яснішають.

Положення шиберів в зонах охолоджування і підігрівання і на рециркуляційних трубопроводах повинно забезпечувати при спалюванні встановленої кількості газів задану температурну криву випалення. При високій температурі обпалених виробів, що виходять з печі, необхідно відкрити шибери і цим підвищити кількість холодного повітря, що подається вентилятором в піч. Одночасно слід збільшити кількість відбираного на сушку нагрітого повітря. Якщо необхідно підвищити температуру на початку зони підігрівання, збільшують кількість відбираних через цю ділянку димових газів. Для цього відкривають шибери, розташовані ближче до вогню і на початку зони підігрівання.

Подача холодного повітря в зону охолоджування і простір підвагонетки, так само як і відбір повітря з простору підвагонетки і димових газів із зони підігрівання мають бути врегулюваними. Регулювання температурної кривої в зоні підігрівання забезпечується рециркуляцією

димових газів, розбавлених зовнішнім повітрям, а кривою охолоджування - режимом роботи міжсклепінної і міжстінної рекуперації, а також частковим відбором деякої кількості повітря для горіння безпосередньо з пічного каналу.

Щоб своєчасно виявити завали садки в печі, необхідно стежити за показами манометра гідравлічного штовхальника або амперметра на моторі механічного штовхальника (збільшення зусиль вище за норму вказує на завал).

Якщо виявлений завал садки, необхідно штовхальником підвести вагонетку з розваленою садкою до найближчого аварійного лазу по ходу руху. Через цей лаз всі вироби, що випали з садки, витягують з печі і закладають лаз, продовжуючи роботу.

Негативним явищем при роботі тунельних печей є «розшарування» потоку продуктів горіння, що рухаються по зоні підігрівання, і повітря, проходящего по зоні охолодження. Виявляється це в тому, що у верхніх горизонтах печі газовий і повітряний потоки мають вищу температуру, ніж в нижніх. Цьому сприяють підсоси холодного повітря в зоні підігрівання і в зоні охолодження і втрати через нещільність рухливого складу, підсоси повітря у зоні підігрівання і в зоні охолодження і втрати через нещільність рухливого складу, підсоси повітря із-за недостатньої герметизації входу в піч і виходу з печі. Розшарування потоку приводить до збільшення браку при нагріві і охолоджуванні, зниженню продуктивності печі, виходу недостатньо захололого продукту.

Зменшенню розшарування продуктів горіння і повітря сприяють наступні заходи: повернення частини газів, що відходять; пристрій однієї-двох повітряних завіс на стику зон випалення і охолодження з подачею в щілині зведення вентилятором частини відбираного із зони охолодження повітря; пристрій у вхідній частині печі шлюзового затвора з двох підіймальних дверей; пристрій двостулкових або підіймальних дверей, що самозакриваються, на виході вагонеток з печі.

Для підтримки в печі заданої температури піч забезпечується системою автоматичного регулювання. Передбачена автоматична підтримка постійності максимальної температури випалення шляхом відповідної зміни подачі газу, а також автоматичне регулювання постійності тиску в загальному газопроводі і розрядки перед димососом. Для максимального вирівнювання температурних перепадів по висоті садіння на перших позиціях печі встановлені рециркуляционниє пічні вентилятори. Крім того, передбачена автоматична підтримка заданого режиму випалення, блокування механізмів сигналізації вентиляційних пристроїв.

У проектованих і діючих печах передбачена установка контрольно-вимірювальних приладів і регулювальників для ведення теплотехнічного режиму випалення і регулювання найбільш важливих параметрів роботи печі: регулювання кількості відбираного з печі повітря, що нагнітається в піч холодного повітря, повітря, що подається до форсунок або пальників, і продуктів горіння, що відбираються з печі.

Контрольно-вимірювальні прилади і регулювальники встановлюють на щитах, а диспетчерські щити - в спеціальному приміщенні. Безпосередньо в печі встановлюється місцевий щит, де вмонтовуються прилади для виміру температури на різних позиціях печі. На диспетчерському щиті, на відміну від щита місцевих вимірів, параметри режиму в окремих точках фіксуються самописними приладами.

У зв'язку з великою довжиною трас для виміру тиску, розрядки і витрати горючого газу прийняті прилади з електричною дистанційною передачею показів на вторинні прилади. При такій схемі вимірів в приміщення диспетчера вводяться лише електричні лінії, імпульсні лінії при такій схемі вимірів виходять короткими, що збільшує точність виміру.

Автоматичному регулюванню підлягають:

- постійність тиску газу в цеховому колекторі;

постійність максимальної температури в зоні випалення за рахунок зміни кількості газу, що подається на горіння;

регулювання тяги димососа залежно від витрати газу;

регулювання рівновеликого режиму тиску в робочому і оглядовому каналах.

2. Відомості про процеси, що протікають при випаленні

Випалом називається процес високотемпературної обробки матеріалів, в результаті якої цегла-сирець перетворюється на каменеподібне тіло, стійке відносно механічних, фізичних і хімічних дій.

Режимом випалення є комплекс взаємозв'язаних чинників: швидкості підйому температури, кінцевої температури випалення, тривалості витримки при кінцевій температурі, характеру газового середовища і швидкості охолоджування. Таким чином, для того, щоб встановити вплив режиму випалення на властивості готової продукції, необхідно, перш за все, виявити вплив на ці властивості кожного з вищеперелічених чинників.

В процесі нагріву при різних температурах в матеріалі керамічних виробів відбувається ряд складних физико-хімічних явищ, що викликають зміну його властивостей.

У інтервалі температур 0 - 150 °С відбувається досушка цеглини-сирцю. При цьому утворюється значна кількість водяної пари, яка при швидкому підйомі температури виділяється настільки бурхливо, що може зруйнувати виріб. При швидкісному випаленні це найбільш небезпечний для виробу етап. Він може бути виключений з режиму випалення, якщо в піч поступає абсолютно сухий цегла-сирець. Проте його здобуття у виробничих умовах пов'язане з великими труднощами. Крім того, така цегла-сирець крихка і можливі її механічні пошкодження при транспортуванні і садінні. Висушені до низької залишкової вологості керамічні вироби під час вивантаження їх з сушарки, транспортування і садіння в піч можуть насичуватися вологою із зовнішнього середовища, внаслідок чого утворюються мікротріщини, які при подальшій термічній обробці збільшуються і різко знижують якість виробів.

Оптимальна вологість завантажуваної в піч цеглини-сирцю повинна складати 2...6%. Прискорене випалення цеглини-сирцю такої вологості неможливе, якщо досушку в печі робити в основному за рахунок інтенсивного підйому температури. У цих умовах поверхня матеріалу, швидко висохши, продовжує сильно нагріватися. Усередині ж матеріалу температура поступово підвищується до 100 °С, стримуючись на цьому рівні до повного видалення вологи, що приводить до значних температурних перепадів між поверхнею і внутрішньою частиною виробу і, як наслідок, до надмірної напруги і появи тріщин. Проте якщо досушку робити за рахунок збільшення швидкості газового потоку при помірному підвищенні його температури (порядка 50-80 град/год), то процес відбувається дуже інтенсивно (приблизно 200 г / год вологи з одної цеглини-сирцю) при незначних температурних перепадах по товщині цеглини-сирцю (20-30 °С) і без впливу на якість продукції.

У інтервалі температур 150-800°С відбувається дегідратація - видалення хімічно зв'язаної води, що входить до складу глинистої речовини і інших мінералів. Кристалічна решітка матеріалу руйнується, і глина втрачає пластичні властивості. Видалення хімічно зв'язаної води починається приблизно з 350 °С, а віддача головної маси цієї води йде при температурах 450-500 °С і може продовжуватися до 900 °С. Відбувається усадка виробів і зниження їх механічної міцності. При температурі 200-800 °С виділяється летка частина органічних домішок що входять до складу даної глини.

У цей період матеріал володіє найбільшою пористістю, сприяючою безперешкодному видаленню води і леткої частини органічних речовин. Одночасно з віддачею хімічно зв'язаної вологи оксид заліза FеO в результаті окислення переходить в оксид заліза Fe₂О₃. Глина міняє забарвлення, і цегла набуває червоний колір.

У інтервалі температур 300 - 1000°С відбувається розкладання карбонатів (при 300 - 400°С - карбонатів заліза FеСО₃; 600 - 700 °С - карбонатів магнію MgСО₃; 800 - 900°С - карбонатів кальцію СаСО_з). Цей період нагріву, включаючи період дегідратації і модифікаційних змін кварцу, є практично безпечним навіть при випаленні глин, чутливих до даного процесу, і його можна виробляти з високою швидкістю (100-200 град/год).

У інтервалі температур від 800 °С до максимальної глинозем А1₂О₃ і кремнезем SiО₂ з'єднуються в безводний алюмосилікат - мулліт, значно поліпшуючий фізіко-механічні властивості виробів.

Цей період нагріву, пов'язаний з руйнуванням кристалічної решітки глинистих мінералів і значними структурними змінами в матеріалі виробів, небезпечний відносно формування тріщин.

Швидкість підйому температури, що допускається, в період структурних змін від 800 °С до максимальної для повнотілої цеглини-сирцю складає 100-150 град/ч, а для ефективних виробів - 200-220 град/ч. Для нормального протікання швидкісних процесів нагріву на всьому протязі випалення і зниження формування тріщин передбачено введення добавок в глину, чутливу до випалення.

При високій температурі залежно від вигляду легкоплавких домішок, що знаходяться в глині, і складу газового середовища починає утворюватися рідка фаза. З підвищенням температури збільшується об'єм рідкої фази, відповідно зменшується пружність маси, внаслідок чого виникає залишкова деформація під навантаженням і, нарешті, деформація виробів. Щоб уникнути цього, підйом температури при випаленні цеглини припиняють на етапі, що забезпечує появу мінімально

необхідної кількості рідкої фази для утворення спайок (зв'язок) між дегідратованими частками глиноутворюючих мінералів, декарбонізованими частками вапняку і зернами кварцу. Це створює умови для достатньої механічної і атмосферної стійкості виробу.

При певному мінералогічному складі сировини і температурі випалення, що максимально допускається, існує межа спікливості маси, що характеризує його технічні якості. Завдання раціонального випалення полягає в тому, щоб як можна ближче підійти до цієї межі без пошкоджень виробів.

Одна і та ж міра дозрівання виробу може бути досягнута в процесі короткочасного випалення при високій кінцевій температурі або, навпаки, тривалого випалення, що закінчується при нижчій температурі. Чим вище температура випалення, тим інтенсивніше виявляється спікання маси в результаті дифузії часток. Практично максимальна температура обмежується нерівномірністю температурного поля, як по перетину печі, так і за об'ємом виробу.

Витримку виробів при максимальній температурі випалення застосовують для вирівнювання температури по всій товщині виробу, що забезпечує рівномірний розподіл рідкої фази. Ця витримка необхідна також і для вирівнювання температури по перетину випалювального капала печі і залежить як від конструкції печі, так і від садіння і методу спалювання палива.

Охолоджування виробів після витримки при максимальній температурі випалення є не менш відповідальним періодом випалення, чим нагрівання.

У початковий період охолоджуванні при падінні температури на 100 - 200 °С керамічні матеріали зазнають термічне стискування і деформуються пластично, піддававшись незначним навантаженням. У цьому періоді при швидкому охолоджуванні у виробі можуть з'явитися тріщини. Тому величина температурного перепаду по товщині виробів не повинна