Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство клинкера в кольцевой печи Гофмана

Производство клинкера в кольцевой печи Гофмана

Начало кирпичного производства восходит к глубокой древности, при этом глиняный кирпич (лат. tegula) считается наиболее древним искусственным строительным материалом, применявшимся уже в эпоху неолита. В высушенном виде он был известен уже с VII века до н.э., а шумеры, вавилоняне и ассирийцы весьма искусно использовали кирпич в форме глазурованного продукта.

Примерно 4200 лет назад при строительстве Вавилонской башни для ее «облицовки» был использован необожженный и обожженный кирпич.

При археологических раскопках в Иерихоне (7500 до н.э.) был найден кирпич, до сих пор считавшийся наиболее древним.

Римляне принесли с собой искусство обжига кирпича в Северную Европу через Ломбардию, в регион Эмс-Долларт, в такие области, как Гронинген и Райдерланд. Вскоре кирпичные заводы в регионе Эмс-Долларт сформировали закрытую территорию, так как находились в геологически едином пространстве.

В течение долгого времени после распада Римской империи в Германии кирпичная промышленность в районе реки Эмс находилась в состоянии упадка. Примерно в 1600 году, когда была построена первая кирпичная печь, началось развитие и процветание кирпичной промышленности.

Схожие географические и геологические условия в восточно-фризском Райдерланде и голландской провинции Гронинген, а именно наличие плотной плодородной илистой глины, большое количество торфа, служащего в качестве топлива, в окружающих болотах и множество рек, используемых в качестве транспортных путей, обусловили развитие в данном регионе «дымящей» промышленности. В одном только Райдерланде в XIX веке насчитывалось более 40 кирпичных заводов, во всей Восточной Фрисландии — 100 заводов, а в провинции Гронинген — около 80 действующих кирпичных заводов.

За последние два столетия произошли существенные изменения в индустрии кирпичного производства. Эти изменения затронули все основные этапы производства обожженного кирпича — замес глины, формование заготовок и обжиг кирпича. На смену ручным механизмам пришли конвейер и автоматика. Полевые печи, печи с верховым пламенем, а также кольцевые печи последовательного горения уступили место современным газовым туннельным печам, которые значительно увеличили производительность одноцветного клинкерного кирпича.

В настоящее время в Европе существует только один кирпичный завод в Ненндорфе, где сохранилась технология производства клинкера с обжигом на торфе в кольцевой многокамерной печи Гофмана. Давно признанный исчезнувшим клинкер, обжигаемый на торфе, до сих пор считается среди знатоков жемчужиной кирпичного производства.

Завод в Ненндорфе был основан в 1895 году. Кирпич производился в полевой печи. Глина для заготовок выкапывалась вручную, формы заготовок также выполнялись вручную. В 1904 году на заводе была установлена кольцевая многокамерная печь последовательного горения, получившая название по имени ее изобретателя — Фридриха Эдуарда Гофмана.

Кольцевая печь Гофмана, которую изобретатель запатентовал в 1858 году, получила широкое применение, так как значительно сократила расход необходимого для обжига кирпича топлива и увеличила производительность. Основное отличие кольцевой печи Гофмана заключается непрерывности процесса обжига без перерывов на охлаждение для выемки готового кирпича и загрузки новой партии заготовок. Это стало возможно благодаря конструктивным особенностям печи последовательного горения, которая состоит из 14-20 независимых камер с отдельной дверью для загрузки и выгрузки в каждой. Камеры соединены воздушными каналами, по которым проходит горячий воздух, сокращая теплопотери и экономя топливо. Таким образом, обжиг кирпича в кольцевой печи Гофмана происходит последовательно, камера за камерой, а уголь, торф или дрова подаются в камеры через шуровочные отверстия, которые расположены в потолке.

Читайте так же:
Htc desire 310 dual sim восстановление кирпича

На заводе в Ненндорфе до сих пор работает кольцевая печь Гофмана овальной формы, построенная в 1904 году. Изначально глина для производства клинкерного кирпича утрамбовывалась лошадьми на конном заводе. В 1908 году лошадей заменила паровая машина с приводным механизмом. В 1927 году на заводе появились специальные дробильные установки. Одновременно были установлены современные зумпфы и прессы. В 1935 году компания перешла на использование электроэнергии.

Хотя с появлением туннельных печей и в результате перехода от органического топлива к газу стало возможно выгодно производить в больших количествах типовой одноцветный клинкер, именно риск потери индивидуальности, выразительности и особой эстетики клинкера с обжигом на торфе заставил отказаться завод в Ненндорфе от современной газовой печи и определил его особый путь.

Сегодня «живой» музей в Ненндорфе обжигает облицовочный и тротуарный клинкер по старой технологии и спрос на него не сокращается.

Клинкер Wittmunder Torfbrand Klinker из Ненндорфа имеет свои индивидуальные параметры — цвет кирпича, его формат, форму. Лицевая поверхность клинкера хранит уникальные следы, которые подчеркивают ручной характер производства. Блестящая глазурь, следы от соприкосновения с другими кирпичами во время обжига, остатки песка, иногда отпечатки текстуры ленты транспортера, на которую заготовки подавались после нарезки перед просушкой и загрузкой в печь. Очень часто все эти неповторимые признаки «handmade» Виттмундского клинкера комбинируются таким образом, что вместе присутствуют в одной сортировке. Возможность же создания индивидуальных неповторимых сортировок клинкера подчеркивает редкий и эксклюзивный характер продукта.

Повышение эффективности горения угольного топлива в кольцевой печи для обжига строительного кирпича

АННОТАЦИЯ

В работе приводятся результаты проведенных исследований по оптимизации процесса сжигания угольного топлива в кольцевой печи для обжига строительного кирпича. С этой целью была осуществлена модернизация топки печи с включением в схему подготовки топлива стадии его измельчения в специально созданной установке, которая дает возможность повысить сортность твердого топлива, сжигать его подобно газу с достижением полноценного его горения с минимальным остатком золы и улучшить условия эксплуатации кольцевой печи.

ABSTRACT

The paper presents the results of studies to optimize the process of burning coal in a ring furnace for firing building bricks. For this purpose, the furnace was modernized with the stage of its grinding included in the fuel preparation scheme in a specially designed installation, which makes it possible to increase the grade of solid fuel, burn it like gas, achieve its full combustion with a minimum ash residue and improve the operating conditions of the ring furnace.

Kлючевые слова: Топливо, угольное топливо, бурый уголь, пылеугольная установка, мельница, вентиляторный эффект, тонкий помол, высокодисперсное состояние, кольцевая печь, зола-остаток, сжигание топлива, теплотворная способность,керамический кирпич, лессовая глина, марка, обжиг, прочность.

Keywords: fuel, coal fuel, brown coal, pulverized coal plant, mill, fan effect, fine grinding, finely dispersed state, ring furnace, ash residue, fuel combustion, calorific value, ceramic brick, loess clay, grade, firing, strength.

Читайте так же:
Размеры красного итальянского кирпича

Введение. Задачи по снижению энергоемкости продукции строительного комплекса с одновременным сокращением объема вредных выбросов не могут быть решены без кардинально технического перевооружения отрасли с использованием последних достижений науки и техники.

Строительный керамический кирпич является наиболее надежным и эффективным видом строительных материалов с высокими эксплуатационными свойствами и в общем балансе применения стеновых материалов занимает более 30%. В производстве керамического кирпича процесс обжига считается весьма трудоёмкой и энергоёмкой технологической операцией и требует серьезного отношения как к выбору и эксплуатации производственных печей, так и к процессу эффективного использования доступного вида топлива для сжигания в печи. Для обжига строительного кирпича до настоящего времени широко применяются кольцевые печи. Для отопления кольцевых печей наряду с газообразными также применяют твердые виды топлива, как бурый и каменный угли. Ископаемые угли являются главнейшим видом промышленного топлива, поскольку значение угля для индустриального развития Узбекистана при дефиците газа огромное.

Известно, что эффективность сжигания твердого топлива, в особенности угля с низкой теплотворной способностью в кольцевых печах недостаточно высока из-за большого количества золы-остатка, которая откладываясь на дне кольцевой печи, создает большие проблемы. В этой связи, изыскание путей повышения эффективности использования местных бурых углей, способных заменить дорогостоящее и дефицитное газовое топливо в кольцевых печах в производстве строительного кирпича является актуальным.

Методы проведенных исследований. В ходе проведенных исследований применялись стандартные методы изучения свойств керамического строительного кирпича такие как марка кирпича, водопоглощение, механическая прочность, морозостойкость и др. согласно методикам, указанным в ГОСТе 530-2012. Теплотехнические расчетные работы связанные с горением топлива с целью оценки тепловых затрат на обжиг изделий в кольцевой печи выполнялись согласно традиционной методики теплотехнического расчета топлива и кольцевых печей, приведенных в [1].

Для определения минералогического состава керамического черепка из обожженного кирпича использовался рентгенографический метод анализа. Съёмки проводились на дифрактометре ДРОН-3 с CоKα c отфильтрованным (Fe) излучением в режиме: I = 25-30 mA; U = 30 kV; Vдетект = 20 мм/мин; Vдифр. ленты = 600 мм/ч; предел измерений 1х10 3 имп./с, τ=0,5 сек щели 1х4х1мм.

Область съемки составляла 2Ө=2-75.

Исследования возможностей использования твердого топлива подобно газообразному при обжиге строительного керамического кирпича в кольцевых печах проводились на примере одного из кирпичных заводов Узбекистана, где налажен выпуск полнотелого строительного керамического кирпича производительностью 8000 усл. кирпича в сутки методом пластического формования.

Сырьем для производства кирпича служат местные лессовые глины, в состав которых другие сырьевые компоненты не вводятся. Обжиг кирпича на предприятии осуществляется в кольцевой печи при температуре 1080 0 С, время обжига составляет 54 часа.

Полученные результаты и их обсуждение. Как известно, в процессе обжига кирпича под влиянием высоких температур происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых обожженные изделия приобретают высокие эксплуатационные свойства. Кольцевые печи до настоящего времени широко применяются для обжига строительного кирпича. Они отличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое без каких- либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.

На предприятии в качестве топлива преимущественно применяется бурый уголь рядовой Ангренского месторождения, иногда по необходимости используется уголь месторождения Ташкумир, доставляемый из соседнего Киргызстана, что объясняется низкой теплотворной способностью местных углей. Бурый уголь для сжигания подаётся без предварительного размола с преимущественным размером в 10- 30 мм . В таблице 1 приводится химический состав бурого рядового угля Ангренского месторождения.

Читайте так же:
Каким кирпичом делать портал

Таблица 1.

Химический состав бурого угля Ангренского месторождения

Ангренский бурый, рядовой

QH p ,

ккал/кг

Рабочая масса топлива, в %

Конструкция кольцевой печи для обжига кирпича

Обжиг керамических изделий производится в туннельных и кольцевых печах, а также в печах периодического действия. Печь разработана для получения изделий наилучшего качества с минимальными потерями тепла, экономии газа/угля, а также и адаптирована под наши экономические условия в перебоях подачи газа и электроэнергии. Немаловажную роль в процессе обжига кирпича играют двери печи, которые синхронизированы с системой контроля печи. Все печи с температурой использования выше 1700 0 С разрабатываются по индивидуальному заказу.

Техническое описание туннельной печи:

  • Максимальная рабочая температура может достигать от 1150°С до 1700°С
  • Футеровка стен печи выполняется из огнеупорных жаропрочных материалов,
  • Теплоизоляция стен печи выполняется из температуроустойчивого, теплоизолирующего и муллито-кремниземнистого волокна.
  • Внешние стены печи облицовывается как кирпичом, так и другими декоративными ограждающими конструкциями обеспечивающие герметичность конструкции стен.
  • Свод печи состоит из лёгкого жаропрочного волокна, что обеспечивает легкость конструкции и удобство при эксплуатации.
  • Автоматический контроль и регулировка параметров работы печи (система АСУ ТП)


Печь условно можно разделить на:

  • Зона прогрева.
  • Зона обжига.
  • Зона охлаждения.

Преимущества наших печей

  • Легкая переносимость тепловых ударов (резкие и внезапные остановки) в отличие от всех существующих мировых аналогов печей.
  • Наличие средств контроля и регулирования процесса обжига (АСУ ТП), обеспечивающего гибкую работу печи с широкими возможностями влияния на цикл обжига.

Краткое описание процессов, происходящих в печи при обжиге изделий из легкоплавких глин:

На поведение керамических изделий в процессе обжига влияют термические свойства глин, из которых они изготовлены. Главнейшими термическими свойствами легкоплавких глин являются огнеупорность, огневая усадка, интервал спекания, интервал обжига, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и прочность в горячем состоянии. При обжиге легкоплавких глин имеют место физико-химические процессы, связанные с фазовыми превращениями, разложением, частичным плавлением, кристаллизацией новообразований и реакциями в твердой фазе. Указанные процессы происходят в глинообразующих минералах, примесях и добавках и по времени могут накладываться друг на друга.

Ниже предоставлены фотографии печи обжига после 5 лет непрерывной работы.

Подъемные двери печи обжига

Подъемные двери печи обжига образуют систему форкамер, обеспечивающих поддержание аэродинамических режимов сушки и обжига при вводе и выводе вагонетки. Работа дверей жестко синхронизирована с передвижением состава вагонетки и осуществляется автоматически.

Процессы, происходящие в отдельных температурных интервалах обжига

Температурные интервалы в 0 С

Превалирующие процессы в данном температурном интервале

Удаление физически связанной адсорбированной влаги и межплоскостной влаги монтмориллонитовых минералов

Разложение гидрогематита с выделением воды цеолитного типа

Интенсивное вскипание остаточной влаги в сырце при быстром его нагреве. Понижение прочности сырца с возможностью возникновения трещин, сопровождающихся «хлопками» в печах

Выгорание гумусовых веществ

Пирогенетическое разложение органических примесей и добавок с выделением горючих веществ

Наиболее интенсивное удаление конституционной воды монтмориллонитовых минералов

Начало образования эвтектических силикатных расплавов, сопровождающееся уплотнением и упрочнением черепка

Читайте так же:
Кирпич облицовочный терекс какао

Распад магниевых карбонатов с выделением углекислого газа

Переход -кварца в -кварц с увеличением в объеме на 0,82%

Реакция между известью и каолинитом с образованием CaO×Al2O3 и 2CaO×SiO2

Реакция в твердой фазе между SiO2, Al2O3 и СаСО3

Выгорание коксового остатка органических примесей и добавок

Разрушение кристаллической решетки монтмориллонита

Интенсивное разложение кальциевых карбонатов с выделением углекислого газа. При большом содержании карбонатных примесей – заметное повышение пористости черепка с возрастанием температуры обжига

Кристаллизация гематита Fe2O3

Интенсивная усадка и уплотнение черепка за счет накопления жидкой фазы эвтектических силикатных расплавов

Кристаллизация шпинели MgO×Al2O3

Начало интенсивного образования муллита

Расплавление пылевидных зерен полевого шпата

Переход a-кварца в a-кристобалит с увеличением в объеме на 15,4%

Увеличение вязкости при сохранении пиропластичного состояния черепка

Переход из пиропластичного состояния в твердое (хрупкое). Резкие структурные изменения. Возникновение максимальных напряжений с возможностью образования трещин

Переход b-2СаО×SiO2 с увеличением в объеме на 10%

Переход a-кварца в b-кварц с уменьшением в объеме на 0,82%

Переход a-кристобалита в b-кристобалит с уменьшением в объеме на 2,8%

Вследствие быстрого нагрева, в обжигаемом изделии процессы протекают не последовательно друг за другом, а одновременно, накладываясь во времени, что приводит к увеличению трещинообразования в черепке в период интенсивной усадки. В некоторых случаях возможен обжиг абсолютно сухого сырца до температуры 800 0 С с интенсивностью до 300 град/ч. Скоростной обжиг возможен при влажности сырца не более 2%. При этом необходимо иметь в виду, что обжигаемый сырец должен равномерно прогреваться по толщине и омываться со всех сторон теплоносителем.

В обжиге самые опасные температурные интервалы это от 500 до 600 0 С, вызванные полиморфным превращениям кварца. При быстром прохождении процесса обжига в указанном интервале температур происходит изменение структуры, сопровождающееся общим трещинообразованием черепка, повышением его водопоглащения и снижением прочностных показателей.

Технология обжига кирпича

Обожженный кирпич – один из наиболее востребованных при строительстве малоэтажных и высотных объектов, фундаментов, подвалов, технических сооружений. Он обладает отличной прочностью, долговечностью, огне-, морозо- и влагостойкостью. За счет уникальных декоративных свойств его также применяют для облицовки фасадов.

Кирпичи, изготовленные путем обжига, имеют следующие качества:

  • уровень морозостойкости, соответствующий классу F15-F25;
  • прочность – от М75 до М300;
  • водопоглощение – 6-15 %;
  • плотность – 1200-1900 кг/м 3 ;
  • теплопроводность – 0,34-0,8 Вт/м·К;
  • теплоемкость – 0,92 кДж.

Процесс изготовления

Для того, чтобы изготовить обожженный кирпич, необходимо предварительно замешать раствор: очистить глину и песок от примесей и включений, выполнить смешивание с водой и присадками до однородной массы в определенном соотношении. Затем подготовленную смесь разлить в формы для получения блоков стандартных размеров. Чтобы создать термостойкий вид, нужно использовать в качестве сырья глину средней жирности, которая имеет красноватый оттенок.

Существует несколько способов придания геометрии:

  • пластический;
  • полусухой.

Первый метод является наиболее затратным и энергоемким, зато с его помощью удается получить кирпичи высокого качества. Он выполняется в несколько этапов:

  • раствор продавливается через ленточный пресс;
  • выполняется их просушка и окончательная формовка;
  • блоки готовы для обжига.

Полусухое прессование – дешевый способ. Он не предусматривает высокотемпературной термообработки, поэтому изделия хрупкие и невлагостойкие. Приобретать их для строительства несущих конструкций не рекомендуется.

Читайте так же:
Поддон с кирпичами количество

Производство обожженного кирпича состоит из нескольких этапов:

  • прогрев до +120°С и выдержка до момента полного испарения влаги, которая присутствовала в растворе;
  • выдержка при температурах от +120 до +600°С в течение определенного времени, за которое выгорают органические примеси и выпаривается химически связанная вода, происходит частичная усадка (уменьшение геометрических размеров);
  • обжиг с нагревом и выдержкой при 920-980°С, в результате чего происходит максимальное упрочнение;
  • закалка проводится при одной температуре в течение длительного времени, в итоге устраняются все внутренние напряжения, скрытые деформации и хрупкость;
  • остывание естественным или принудительным способом, с пошаговым охлаждением.

Температуру, при которой нужно обжигать кирпичи, выбирают на производстве в зависимости от применяемого типа глины, а также технических характеристик. В случае несоблюдения технологии велика вероятность получения бракованных блоков – они потрескаются, появятся сколы, ухудшатся декоративные свойства.

Если обжиг был правильным, то элемент будет иметь оранжевые или красноватые оттенки, четкую прямоугольную форму без дефектов.

Используются специальные печи следующих типов:

  • туннельная – кирпичи перемещаются на вагонетках через последовательно расположенные камеры, внутри которых поддерживаются температурные режимы в соответствии с технологией, такая система проста в обслуживании, обеспечивает высокую производительность и равномерность прогрева;
  • кольцевая – экономичная печь, представляющая собой 14-36 камер, расположенных по окружности, в центре которой – твердотопливный или газовый нагреватель, блоки перемещаются вручную или спецтехникой, конструкция сложна и трудоемка в эксплуатации и обслуживании, однако качество обжига выше, чем в туннельных.

Визуально определить брак выйдет таким образом:

  • цвет поверхности пережженного кирпича имеет темно-бурые оттенки;
  • известковый налет говорит о плохой очистке компонентов и перемешивании раствора до формовки;
  • следствием некачественной сушки является нарушение геометрии и формы, наличие трещин и скрытых дефектов.

Важно выбрать подходящий тип блоков:

  • жаропрочные, выдерживают повышенные температуры до +1800°С, используются при кладке топочных камер печей, каминов, дымоходов;
  • обожженные до спекания, обладают высокой стойкостью к повышенным нагрузкам и резким температурным перепадам, применяются при укладке дорог и ответственных конструкций;
  • жаростойкие, сохраняют все свои свойства при нагреве до +1000°С, приобретаются при строительстве помещений и зданий с повышенной пожароопасностью, печей, которые не имеют прямого контакта с открытым пламенем.

Изготавливаются жаропрочные кирпичи из шамотного порошка и огнестойкой глины, которые используются в определенных пропорциях, зависящих от предъявляемых требований к свойствам. Их особенностью является неустойчивость к повышенной влажности и резким температурным перепадам. Покупать выгодно только для узкоспециализированного применения по причине высокой стоимости.

Огнеупорные блоки производят из кварцевого песка и шамотного порошка при высоких давлениях. Они имеют минимальные несущие способности, не выдерживают повышенной влаги, а также кислотные и щелочные среды. Жаростойкий кирпич имеет высокую прочность и весьма надежен в эксплуатации. За счет плотной структуры и однородности не крошится под нагрузками, обладает отличной адгезией к цементно-песчаным растворам, морозостоек. Его применяют в тех случаях, когда обычные рядовые элементы использовать нельзя по причине высоких температур окружающей среды или нагретых материалов.

Все виды кирпичей выпускаются со следующими размерами:

  • одинарный (250х120х65 мм);
  • полуторный (250х120х88);
  • двойной (250х120х138).
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector