RU33810U1 - Печь для обжига керамических изделий - Google Patents

Description

Печь для обжига керамических изделий.

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, в частности, к печам для обжига керамических изделий. Изобретение может быть использовано в крупнотоннажном производстве, например изделий стеновой керамики, черепицы, плитки, дренажных труб.

Известна печь для обжига керамических изделий, называемая туннельной печью, содержащей обжиговый канал, условно разделенный по длине на три технологические зоны: подогрева, обжига и охлаждения, устройство для подачи исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство для удаления обожженных керамических изделий из зоны охлаждения, устройство для подачи в зону охлаждения газообразного теплоносителя, устройство для удаления продуктов сгорания, соединенное с обжиговым каналом дымоходом, устройство для дозирования газообразного топлива, соединенного с обжиговым каналом газопроводом С.И.Вольфкович и др. «Общая химическая технология, М., Госкомиздат, 1959, т. II, с.95 - 97, Е.Ш. Шейнман. «Производство керамических стеновых материалов и черепицы, к.2 «Сушилки и печи, М., ВНИИ научнотехнической информации и экономики промышленности строительных материалов, 1994, с. 82 - 86.

Известна печь для обжига керамических изделий, называемая шахтной печью, содержащая обжиговый канал, условно разделенный по длине на три технологические зоны: подогрева, обжига и охлаждения, устройство для подачи

исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство для удаления обожженных керамических изделий из зоны охлаждения, устройство для подачи в зону охлаждения газообразного теплоносителя, устройство для удаления продуктов сгорания, соединенное с обжиговым каналом дымоходом, в которой продольная ось обжигового канала ориентирована вертикально И.Ф. Шлегель, В.В. Соколова, Шахтные обжиговые печи, - «Строительные материалы, 1993, №5, с. 16 - 18.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является унифицированная туннельная печь, содержащая обжиговый канал, условно разделенный по длине на три основные технологические зоны: подогрева (подготовки), обжига и охлаждения, устройство для подачи исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство для удаления обожженных керамических изделий из зоны охлаждения, устройство для подачи в зону охлаждения газообразного кислородсодержащего теплоносителя, устройство для удаления газообразных продуктов сгорания, соединенное с обжиговым каналом дымоходом, устройство для дозирования газообразного топлива Е.Ш. Шейнман. «Производство керамических стеновых материалов и черепицы, к.2 «Сушилки и печи, М., ВНИИ научно-технической информации и экономики промышленности строительных материалов, 1994, с. 115 - 131.

Недостатками указанных печей являются низкая производительность, большие размеры, большой удельный расход топлива и высокий выход бракованной продукции.

Техническим результатом полезной модели является увеличение производительности печи для обжига керамических изделий, уменьшение ее размеров, снижение удельного расхода топлива и улучшение качества керамических изделий. Технический результат достигается тем, что в печи, содержащей обжиговый канал 1, условно разделенный по длине на три технологические зоны: подогрева (а), обжига (в) и охлаждения (с), устройство 2 для подачи исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство 3 для удаления обожженных керамических изделий, устройство 4 для подачи в зону охлаждения газообразного теплоносителя, узел 5 для удаления продуктов сгорания, соединенный с обжиговым каналом дымоходом 6, устройство 7 для дозирования газообразного топлива, соединенное с обжиговым каналом газопроводом 8, при этом устройство 7 для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом в зоне охлаждения, а в зоне охлаждения дополнительно размещен узел 9 для поджига газообразного топлива. Дополнительно печь может содержать устройство 10 для дозированного разделения продуктов сгорания, соединенное с дымоходом 8, и газопровод 11, соединяющий устройство 10 для дозированного разделения продуктов сгорания

с зоной охлаждения. Продольная ось обжигового канала может быть ориентирована как горизонтально, так и вертикально.

Отличительными признаками полезной модели являются печь для обжига керамических изделий, в которой: 1. Устройство для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом печи в зоне охлаждения газопроводом. 2. В обжиговом канале размещен узел для поджига газообразного топлива. 3. Печь дополнительно содержит устройство для дозированного разделения газообразных продуктов сгорания, соединенное с дымоходом, и газопровод, соединяющий устройство для дозированного разделения продуктов сгорания и зону охлаждения. 4. Продольная ось обжигового канала может быть ориентирована как горизонтально, так и вертикально.

Сущность изобретения заключается в том, что для полной утилизации тепла в условиях противотока необходимо подавать в зону охлаждения холодный газообразный теплоноситель, причем должно выполняться соотношение:

ткск тгсг,

где тк- масса керамики, подаваемая в единицу времени в зону подогрева;

ск - удельная теплоемкость керамики;

тг - масса газообразного теплоносителя, подаваемого в единицу времени в зону охлаждения;

Поскольку газ имеет плотность, примерно на три порядка меньшую, чем твердое тело, для выполнения этого соотношения необходимо перемещать газообразный теплоноситель по обжиговому каналу с высокой скоростью.

Для получения высокой температуры в зоне обжига размещают устройства для сжигания газового или жидкого топлива таким образом, чтобы они располагались в промежутках между вагонетками с обжигаемыми керамическими изделиями, при этом струя пламени ориентирована перпендикулярно продольной оси обжигового канала, а скорость вылета струи газа может быть порядка 80 - 120 м/с. При взаимодействии этих струй с потоком газообразного теплоносителя они изгибаются и направляются в сторону обжигаемых керамических изделий. Возникают локальные области высокой температуры, в которых обжигаемые керамические изделия подвергаются пережогу и могу даже частично расплавиться. Для устранения этого увеличивают расстояния между вагонетками, снижают скорость дутья газообразного теплоносителя, газообразный теплоноситель после прохождения зоны охлаждения полностью или частично удаляют из зоны охлаждения и в обход зоны обжига подают в зону подогрева, где его смешивают в заданной пропорции с горячими продуктами сгорания, поступающими в зону подогрева из зоны обжига М.М.Наумов, И.С.Кашкаев и др., Технология глиняного кирпича, М., 1969, с. 168-212; Ю.М.Бут и др., Общая технология силикатов, Стройиздат, М., 1976, с.297; Е.Ш. Шейнман. «Производство керамических стеновых материалов и черепицы, к.2 «Сушилки и печи, М., ВНИИ научнотехнической информации и экономики промышленности строительных материалов, 1994, с. 115 - 131. При этом возникают потери тепла и ухудшаются условия теплопереноса в зоне обжига, что приводит к увеличению размеров печи, снижает ее производительность, увеличивает потребление топлива. При этом полностью устранить пережог обычно не удается, и потери от него могут доходить до 15%. Большие размеры печи, ее длина может превосходить 100 м, не позволяют применить лучшую по теплофизическим свойствам вертикальную компоновку.

В предлагаемой печи локальные области высокой температуры полностью устраняются тем, что газообразное топливо поступает в обжиговый канал в зоне охлаждения. В результате турбулентности, возникающей при взаимодействии быстро двигающегося потока газообразного теплоносителя с охлаждаемыми обожженными керамическими изделиями, газообразное топливо смешивается с кислородсодержащим газообразным теплоносителем, воспламеняется устройством поджига и горячими керамическими изделиями, сгорает в зоне обжига. При этом в зоне обжига возникает диссипативная пространственная структура П.Гленсдрф, И.Пригожин, Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М., «Мир, 1973, с. 233-247, характеризующаяся плавным изменением температуры по длине обжигового канала с максимумом в центре зоны обжига. Полностью устраняется пережог. Время обжига сокращается до 4 часов для щелевого кирпича и 6 часов для полнотелого кирпича, что приводит к увеличению производительности печи,

сокращению ее размеров и снижению расхода топлива. Устройство для поджига, размещенное в зоне охлаждения помогает управлять процессом горения. Оптимизация процессов теплообмена в зоне обжига позволяет сократить длину обжигового канала. Сокращение длины обжигового канала приводит к сокращению потерь тепла через боковые стенки печи и, следовательно, к уменьшению удельного расхода топлива. Использование в качестве газообразного кислородсодержащего теплоносителя смеси в необходимой пропорции воздуха с газообразными продуктами сгорания позволяет управлять процессом горения и получать в зоне обжига восстановительную атмосферу, что улучшает качество получаемых керамических изделий. Малые размеры печи позволяют применить вертикальную компоновку, что улучшает условия обжига керамических изделий и уменьшает площадь, необходимую для его строительства.

Пример 1. На Фиг. 1 представлена печь для обжига керамических изделий, состоящая из обжигового канала 1, продольная ось его ориентирована вертикально. Верхний конец обжигового канала снабжен устройством 2 для подачи в канал заготовок стандартного глиняного кирпича. Нижний конец устройством 3 для удаления глиняных кирпичей. Устройство для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом газопроводом в зоне охлаждения, расположенной внизу. Устройство 4 для подачи газообразного кислородсодержащего теплоносителя, в данном случае воздуха, состоит из заслонки, регулирующей скорость поступления воздуха. Устройство 5 для

удаления продуктов сгорания выполнено в виде дымовой трубы, соединенной с зоной подогрева дымоходом 6. Устройство 7 для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом газопроводом 8 в зоне охлаждения, расположенной внизу. Внизу обжигового канала на отметке 2 м расположен узел 9 для поджига, выполненный в виде спирали, нагретой электрическим током.

Печь на Фиг. 1 работает следующим образом: сверху в обжиговый канал 1, имеющего размеры 10х1х1м, подают заготовки стандартного глиняного кирпича с помощью устройства 2 с массовой скоростью 0,1 кг/с, снизу удаляют готовые кирпичи с помощью устройства 3. Заготовки и кирпичи перемещаются по обжиговому каналу под действием силы тяжести, направляющими служат стенки канала. Скорость поступления воздуха в количестве 0,12 кг/с или 360 нм3/час регулируют с помощью заслонки 3. По обжиговому каналу газообразный кислородсодержащий теплоноситель перемещается под действием естественной конвекции. Газообразное топливо, в данном случае природный газ, подают с помощью дозирующего устройства 7 и газопровода 8 в зону охлаждения снизу. Природный газ смешивается с воздухом, воспламеняется от устройства поджига и горячих кирпичей и сгорает в зоне обжига. Продукты сгорания, смешанные с газообразным теплоносителем, движутся в результате естественной конвекции. В зоне обжига формируется горячая зона с симметричным температурным профилем и максимальной

температурой 1100°С. Производительность устройства составляет 1 000 000 шт.кирп. в год.

Пример 2. Печь для обжига керамических изделий, Фиг.2, состоит из обжигового канала 1, продольная ось его ориентирована горизонтально. Устройство 2 для подачи исходных формованных заготовок и перемещения их вдоль канала состоит из форкамеры, вмещающей одну вагонетку, гидравлического толкателя, вагонеток и рельсового пути, на выходе из канала печи в зоне охлаждения расположено устройство 3 для удаления обожженных керамических изделий, устройство 4 для подачи в канал печи в зону охлаждения газообразного кислородсодержащего теплоносителя выполнено в виде нагнетающего вентилятора, устройство 5 для удаления продуктов сгорания выполнено в виде отсасывающего вентилятора и снабжено дымовой трубой, устройство 7 для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом в зоне охлаждения газопроводом 8, узел 9 поджига газообразного топлива выполнен в виде спирали, нагретой электрическим током и размещен в обжиговом канале, устройство 10 для дозированного разделения газообразных продуктов сгорания, выполненное в виде регулируемой заслонки, соединено газопроводом 11 с зоной охлаждения.

Печь по Фиг.2 работает следующим образом: формованные, высушенные до влажности 6% заготовки глиняного стандартного кирпича, размещают в виде определенной садки на вагонетки и, с помощью гидравлического толкателя, подают через форкамеру в обжиговой канал 1, имеющего размеры

60,5 м длиной, 2,4 м шириной и 1,56 м высотой, в зону подогрева со средней скоростью 1600 шт/час. По обжиговому каналу вагонетки перемещаются, проталкивая друг друга. Зазоры между садками отсутствуют. В зону охлаждения с помощью устройств 4 подают воздух. Часть продуктов сгорания удаляют из печи с помощью устройства 5 и дымохода 6, а остальные газообразные продукты сгорания с помощью устройства 10 и газопровода 11 перемещают в зону охлаждения. С помощью устройства 7 и газопровода 8 необходимое количество природного газа подают в зону охлаждения. Газообразные компоненты смешиваются в зоне охлаждения, природный газ воспламеняется от устройства поджига и нагретых обожженных глиняных кирпичей и сгорает в зоне обжига. Газообразный теплоноситель движется по обжиговому каналу со средней массовой скоростью 1,8 кг/с, или 5400 нм3/час. В результате в обжиговом канале формируется симметричный профиль температур с максимальной температурой в середине зоны обжига, равной 1050 С, и температурой выходящих из канала кирпичей и газообразного теплоносителя, равной 50°С. Время обжига составило 24 часа. Производительность печи равна 15 000 000 шт.кирп. в год, удельный расход топлива равен 125 кг условного топлива на 1000 шт., брак от пережога отсутствует.

Сравнение с прототипом показывает, что у прототипа печь длиной 60,5 м имеет производительность 5 000 000 шт. кирп. в год, т. е. заявленная полезная модель имеет производительность в три раза выше, чем прототип. У прототипа

печь производительностью 15 000 000 шт. кирп. в год имеет длину 95,62 м. Заявленная полезная модель имеет длину на 37% меньшую. Удельный расход топлива ниже, чем у унифицированной туннельной печи производительностью 75 000 000 шт. кирп. в год, являющейся наиболее экономной в ряду печей прототипа. Пережог полностью отсутствует.

Формула полезной модели.

1.Печь для обжига керамических изделий, содержащая обжиговый канал, условно разделенный по длине на три технологические зоны: подогрева, обжига и охлаждения, устройство для подачи исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство для удаления обожженных керамических изделий из зоны охлаждения, устройство для подачи в зону охлаждения газообразного кислородсодержащего теплоносителя, узел для удаления продуктов сгорания, соединенный с обжиговым каналом дымоходом, устройство для дозирования газообразного топлива, соединенное с обжиговым каналом газопроводом, отличающаяся тем, что устройство для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом в зоне охлаждения, а в обжиговом канале дополнительно размещен узел для поджига газообразного топлива.

2.Печь по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство для дозированного разделения продуктов сгорания, соединенное с дымоходом, и газопровод, соединяющий устройство для дозированного разделения продуктов сгорания с зоной охлаждения.

3. Печь по любому из п.п.1, 2, отличающаяся тем, что продольная ось обжигового канала ориентирована вертикально.

Claims (3)

1. Печь для обжига керамических изделий, содержащая обжиговый канал, условно разделенный по длине на три технологические зоны: подогрева, обжига и охлаждения, устройство для подачи исходных формованных заготовок в зону подогрева и перемещения их вдоль обжигового канала, устройство для удаления обожженных керамических изделий из зоны охлаждения, устройство для подачи в зону охлаждения газообразного кислородсодержащего теплоносителя, узел для удаления продуктов сгорания, соединенный с обжиговым каналом дымоходом, устройство для дозирования газообразного топлива, соединенное с обжиговым каналом газопроводом, отличающаяся тем, что устройство для дозирования газообразного топлива соединено с обжиговым каналом в зоне охлаждения, а в обжиговом канале дополнительно размещен узел для поджига газообразного топлива.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство для дозированного разделения продуктов сгорания, соединенное с дымоходом, и газопровод, соединяющий устройство для дозированного разделения продуктов сгорания с зоной охлаждения.

3. Печь по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что продольная ось обжигового канала ориентирована вертикально.