Способ обжига керамических изделий и печь для его осуществления

 

Для обжига садки изделий в печи создают дополнительный поток тепла, направленный перпендикулярно основному потоку. Дополнительную подачу тепла осуществляют по длине печи локально по позициям посредством электронагревателей и токонесущего шинопровода, взаимодействующих между собой через скользящий контакт. Электронагреватели расположены в верхней части подвижных платформ. Токонесущий шинопровод расположен в нижней части печи и выполнен из отдельных участков, расположенных по позициям печи и снабженных автономными регуляторами нагрева, соединенными с датчиками температуры по высоте садки соответствующей позиции. 2 с. и. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к обжигу керамических камней (кирпичей) в тоннельных печах.

В настоящее время обжиг кирпича и других керамических изделий осуществляется в тоннельных печах, разбитых по длине на зоны сушки, обжига и охлаждения. В некоторых печах между зоной сушки и обжига обозначают зону подготовки или зону сушки и подготовки называют зоной подогрева.

Обжигаемые изделия располагают на футерованных подвижных платформах, например вагонетках, длина состава которых равна длине печи, в связи с чем каждая вагонетка в печи занимает фиксированное положение, так называемую позицию.

Известен способ обжига керамических изделий, в соответствии с которым обжиг садки изделий осуществляют теплоносителем от источников тепла, расположенных в зоне обжига, а сушку и подогрев садки осуществляют за счет подачи теплоносителя (воздуха) из зоны охлаждения в зону сушки. В используемой при этом печи вагонетки с садкой обжигаемых изделий периодически проталкивают по длине печи навстречу тепловому потоку, а в зоне обжига используют источники тепла на жидком, газообразном или твердом топливе, а также электрические нагреватели.

Недостатком известных способа и устройства является неравномерное распределение температуры по высоте садки для печей на жидком и газообразном топливных и с электронагревателями. В случае использования твердого топлива в шихту изделий вводят часть топлива (до 80%) в виде мелкой фракции, а через свод печи подают на садку остальную часть топлива, что приводит к осаждению золы на садке, часть которой захватывается воздухом в зоне охлаждения и оседает в каналах для отбора нагретого воздуха. Все это требует специальных мер по чистке каналов, сбору золы, предотвращению от загрязнения окружающей среды и т.д. Вместе с тем топливо, находящееся в изделиях и на садке, воспламеняется при температурах, близких к зоне обжига, в связи с чем в зонах сушки и подготовки имеет место перепада температур по высоте садки, как и в других печах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является способ обжига керамических изделий, в соответствии с которым обжиг изделий осуществляют в зоне обжига, а сушку и подогрев изделий осуществляют теплоносителем (воздухом), подаваемым из зоны охлаждения в зону сушки навстречу продвижению состава вагонеток с садкой обжигаемых изделий а влажный воздух из зоны сушки удаляют в атмосферу.

Для снижения неравномерности распределения температур по высоте садки в применяемом для этого способа устройстве используют развитый под вагонеток, т. е. с каналами, в боковые отверстия которого специальными горелками, установленными в боковых стенках зоны обжига, вдувают горячий воздух, повышая тем самым температуру пода вагонетки, на котором установлена садка.

Недостатками известного способа являются наличие перепада температур по высоте садки в зонах сушки, подготовки и обжига, нерегулируемость нагрева нижней части садки как в случае применения развитого пода и боковых горелок в зоне обжига, так и в случае циркуляции горячего воздуха сверху вниз, невозможность увеличения ширины садки с целью увеличения производительности печи при обеспечении равномерности прогрева по всему объему садки, так как при широких подах боковая продувка не достигает центральной зоны пода и не обеспечивает необходимого прогрева нижней части садки, а циркуляция горячего воздуха сверху вниз огибает садку с внешних сторон, также не обеспечивая прогрева центральной зоны садки.

Вместе с тем, при применении развитого пода необходимо, чтобы расположение горелок в зоне обжига соответствовало конструкции футеровки пода вагонетки, так как очень часто топки оказываются сдвинутыми относительно каналов пода и развитый под не выполняет предназначенной ему роли, что также является недостатком печи.

Целью изобретения является увеличение производительности печи и повышение качества выпускаемых изделий за счет обеспечения равномерности прогрева и обжига по всей ширине и высоте садки обжигаемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что для обжига садки изделий в печи создают дополнительный поток тепла, направленный перпендикулярно основному потоку, причем дополнительную подачу тепла осуществляют по длине печи локально по позициям посредством электронагревателей и токонесущего шинопровода, взаимодействующих между собой через скользящий контакт, причем электронагреватели расположены в верхней части подвижных платформ, а токонесущий шинопровод расположен в нижней части печи и выполнен из отдельных участков, расположенных по позициям печи и снабженных автономными регуляторами нагрева, соединенными с датчиками температуры по высоте садки соответствующей позиции.

На фиг. 1 показана тоннельная печь для обжига керамических камней (поперечный разрез); на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.3 - график, иллюстрирующий распределение температуры в садке по ее высоте.

Тоннельная печь для обжига керамических камней включает в себя основание 1, футеровку 2, электронагреватели 3, расположенные в зоне обжига, рельсовый путь 4, по которому перемещают вагонетки 5 с футеровкой, образующей под 6 и снабженной дополнительными электронагревателями 7, скользящий контакт 8, токонесущий шинопровод 9, песочные затворы 10, термопары 11 и 12, расположенные на уровне верхних и нижних рядов садки 13.

Печь по длине разбита на зоны сушки, подготовки, обжига и охлаждения. Электронагреватели 3 в виде спиралей из проволоки с высоким омическим сопротивлением расположены в боковых стенах зоны обжига по высоте садки 13.

Печь снабжена системой воздуховодов с вентиляторами для подачи нагретого воздуха из зоны охлаждения в зону подготовки и сушки и выброса влажного воздуха из зоны сушки в атмосферу (не показаны).

Вагонетки 5 футерованы огнеупорным материалом для защиты ходовой части от высоких температур и дополнительно снабжены электронагревателями 7 в виде спиралей, которые установлены в верхней части футеровки вагонеток и выведены к скользящему контакту 8.

В нижней части печи, например, по оси рельсового пути 4 устанавливают токонесущий шинопровод 9, выполненный, например, в виде отдельных участков по позициям печи или в виде отдельных участков, объединяющих две-три позиции печи, или в виде отдельного участка, объединяющего позиции всей зоны, например зоны обжига.

При этом каждый участок токонесущего шинопровода соединен с автономным регулятором мощности электрического тока, установленным вне печи (не показан).

Для контроля температуры среды в верхнем и нижнем уровнях садки в печи на соответствующих уровня устанавливают контрольные термопары 11 и 12.

С целью снижения температуры в подвагонеточном пространстве предусмотрены песочные затворы 10 вдоль боковых стен печи.

Способ осуществляют следующим образом.

Садку обжигаемых изделий размещают на вагонетках и вводят в действующую печь со стороны зоны сушки, проталкивая вагонетки одну за другой через определенные промежутки времени.

Для подогрева садки, введенной в печь, подают теплоноситель (воздух) из зоны охлаждения печи через зону подготовки в зону сушки, т.е. навстречу продвижению состава вагонеток с садкой.

По мере приближения к зоне обжига температура садки возрастает, а в зоне обжига, подвергаясь непосредственному нагреву от расположенных в стенах печи источников тепла, например электронагревателей, верхние ряды садки достигают температуры обжига, например 900^оС.

Однако по длине печи в зонах сушки, подготовки и обжига имеет место перепад температур по высоте садки между верхними и нижними рядами обжигаемых изделий, который достигает соответственно в начале и конце зон сушки 30 - 165^оС, подготовки 175 -250^оС, обжига 260 - 280^оС, в результате чего ухудшается качество изделий.

Для ликвидации температурных перепадов по высоте садки применяют локальный подогрев последней по позициям с помощью электронагревателей, расположенных в верхней части футеровки вагонетки 5.

При этом при вводе вагонетки с садкой в зону сушки происходит взаимодействие скользящего контакта 8 вагонетки с участком токонесущего шинопровода, соответствующим позиции, занимаемой вагонеткой 5, и включение электронагревателей 7, расположенных в верхней части футеровки вагонетки.

Таким образом, введенная в печь садка одновременно прогревается теплоносителем (воздухом), подаваемым из зоны охлаждения печи, и от электронагревателей 7, прогревающих ее нижнюю часть.

Контроль температур верхних и нижних рядов садки осуществляют по показаниям термопар 11 и 12, установленных в среде на соответствующих уровнях в данной позиции печи, а регулирование мощности электрического тока, подаваемого на электронагреватель вагонетки в данной позиции печи, осуществляется автономным регулятором, установленным вне печи.

Например, для ликвидации перепада температур на первой позиции в 30^оС на нагреватель вагонетки подают ток ориентировочной мощности 2,17 кВт из расчета прогрева, например, нижней половины садки, определенной по известным формулам. При перемещении данной вагонетки с садкой на вторую позицию, при перепаде температур в 40^оС необходимая дополнительная мощность составит 2,89 кВт и т.д.

Аналогично определяется необходимая мощность для каждой позиции с учетом перепада температур по высоте садки, расхода тепла на испарение влаги в зоне сушки, на эндотермические реакции в зоне обжига, тепловых потерь через ограждения печи и с уходящим воздухом, расхода тепла на нагрев вагонетки и т.д.

В зоне обжига при перепаде температур по высоте садки в 280^оС дополнительная мощность тока для подогрева нижней половины садки составляет 13, 19 кВт.

В тех случаях, когда перепады температур на рядом расположенных двух-трех позициях составляют небольшую величину, например около 50^оС, целесообразно объединить отдельные участки токонесущего шинопровода этих позиций в один общий для них.

Например, на первой позиции перепад температур составляет 30^оС, на второй позиции 40^оС, на третьей позиции 50^оС, т.е. максимальный перепад на первых трех позициях не превышает 50^оС. В этом случае отдельные участки токонесущего шинопровода эти позиций могут быть объединены в один, охватывающий три позиции, а подаваемая мощность на электронагреватель вагонетки может быть постоянной для ликвидации перепада температур в 40^оС, т.е. для средней из них.

Целесообразность такого приема в том, что в этом случае для трех позиций может быть использован один регулятор мощности тока и одна пара термопар, устанавливаемых на соответствующих уровнях средней позиции.

В зоне обжига целесообразно использовать один общий для этой зоны участок токонесущего шинопровода, так как перепад практически одинаков для всех позиций зоны.

Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют существенно улучшить процесс обжига изделий за счет обеспечения заданного температурного режима по всем позициям на всех уровнях садки.

Вместе с тем сокращается время на прогрев садки в каждой позиции, так как прогрев осуществляется не только с боковых сторон садки, но и снизу, в том числе за счет интенсификации конвективной составляющей в садке между изделиями и за счет отсутствия оттока тепла от верхних рядов садки к нижним, который имеет место при наличии перепада температур по высоте садки, что сокращает время пребывания изделий в печи, т.е. повышает ее производительность и позволяет также сократить длину печи.

Важно также отметить, что предлагаемые способ и устройство позволяют увеличить объем садки как по ширине, так и по высоте, так как использование более широких вагонеток с нагревателями и соответственно с более широкой садкой позволяет обеспечить прогрев садки по позициям по всей ширине и увеличить производительность печи.

Формула изобретения

1. Способ обжига керамических изделий, включающий нагрев садки в зоне обжига и продольную подачу теплоносителя для прогрева садки в зону сушки из зоны охлаждения, отличающийся тем, что в печи создают дополнительный поток тепла, направленный перпендикулярно к основному потоку, причем дополнительную подачу тепла осуществляют по длине печи локально по позиции посредством источников тепла, расположенных в нижней части печи.

2. Печь для обжига керамических изделий, содержащая подвижные платформы для размещения садки обжигаемых изделий и источники тепла, размещенные в стенах и/или своде печи, отличающаяся тем, что печь снабжена электронагревателями и токонесущим шинопроводом, взаимодействующими между собой через скользящий контакт, причем электронагреватели расположены в верхней части подвижных плат форм, а токонесущий шинопровод расположен в нижней части печи.

3. Печь по п.2, отличающаяся тем, что токонесущий шинопровод выполнен из отдельных участков, расположенных по позициям печи и снабженных автономными регуляторами нагрева, соединенными с датчиками температуры по высоте садки соответствующей позиции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3