Зони тунельних печей
Зони тунельних печей.
Всю довжину печі можна поділити на окремі зони, у яких протікають різні процеси. Пекти має наступні три зони (рис. 3.13): підігріву, випалу та охолодження. Кожна зона печі має певну довжину, свої конструктивні особливості та свій режим.
Зона підігріву починається від форкамери та закінчується на кордоні із зоною випалу. Довжина цієї зони умовно визначається графіком випалу і вважається приблизно перших пальників по ходу руху вагонеток. Ця зона досить великої довжини, яка потрібна більш повного використання тепла продуктів горіння, що надходять із зони випалу (від пальникових пристроїв). Основне призначення зони підігріву - рівномірне прогрівання садки випалюваних виробів до температур, що відповідають графіку випалу.
Паливо спалюється в зоні випалу, розташованої в середній частині печі, за допомогою спеціальних пальників. У цій частині печі підтримуються максимальні температури, потрібні для випалу. Продукти горіння, проходячи вздовж тунелю, потрапляють до зони підігріву, а потім викидаються в атмосферу через димарі. Таким чином, у тунелі відбувається безперервний рух повітря (зона охолодження) і димових газів (зони випалу, підігріву) назустріч складу вагонеток, що переміщається, з виробами (протиточний рух).
Зона охолодження служить для охолодження обпалених виробів до 60-80 ° перед видачею вагонеток з печі та для утилізації тепла, що відбирається від розігрітих виробів. У цій зоні охолоджується також і футерування вагонеток, нагріте до високих температур. Вироби та футерування вагонеток охолоджуються холодним повітрям, що подається вентилятором у торцеву частину печі зверху та збоку через кілька каналів, розташованих по довжині зони охолодження ближче до вихідного кінця печі.
Повітря для охолодження виробів та подавання вагонеток потрібно у кілька разів більше, ніж для горіння палива. Надмірне гаряче повітря відбирається із зони охолодження печі і використовується для сушіння виробів в сушилах, що окремо стоять. Його також можна використовувати для рециркуляції у зоні підігріву. Зазвичай ця частина повітря вважається печі, що відбирається на сторону.
Розміри окремих зон по довжині печі залежать від конструктивних особливостей печі, від виду виробів, що обпалюються, і встановлюються в залежності від заданого режиму випалу та охолодження виробів.
При розрахунках та конструюванні печей не завжди можна точно встановити межі між зонами, тому в більшості випадків допускається деяке збільшення зони випалу, зайнятої пальниками. Під час роботи печі розміри окремих зон встановлюються відповідно до графіка температур за довжиною печі. При цьому частина пальників зони випалу може бути не використана в роботі.
Зазвичай відносно велика по довжині печі зона випалу потрібна при випалюванні динасових виробів та високовогнетривких виробів. Тому дані печі мають велику кількість пальників.
Розміри тунельних печей.
Довжина печі визначається багатьма факторами, головні з яких - форма і розміри виробів, що випалюються, режим випалу і охолодження і продуктивність печі.
Малі тунельні печі мають довжину 5-6 м і менше, але поперечний переріз робочого каналу цих печей становить 0,01-0,02 м2. Ці печі мають невелику продуктивність і використовуються для випалу спеціальних виробів невеликих розмірів, наприклад, автосвічок. Нині у вогнетривкій промисловості працюють печі довжиною до 180 м-коду.
Печі великої теплової потужності для кращого використання тепла та покращення процесу випалу та охолодження виробів, якправило, повинні мати більшу довжину. Печі шириною 3,0 м для випалу шамотних виробів можна будувати довжиною 80-120 м. При дуже великій довжині печі збільшуються теплові втрати в навколишнє середовище та підсмоктування повітря через нещільності, що погіршують теплообмінні процеси.
Ширина тунельних печей вибирається залежно від продуктивності, рівномірності випалу та конструкції вагонеток. Практикою встановлено, що печах шириною 3,0—3,2 м можна досягти цілком рівномірного випалу виробів. Для більш широких печей ускладнюється конструкція вагонеток і можливі перекоси при проштовхуванні в довгих печах.
Висота печі вибирається в залежності від виду виробів, що обпалюються.
При малій висоті і великій ширині склепіння печі роблять плоским (підвісним), що дозволяє краще використовувати площу пода вагонетки і мати більшу вагу садка на вагонетку. При цьому садок виходить однаковою висоти по всій вагонетці. Печі для випалу вогнетривких виробів, що мають високий робочий простір, будують з арочним склепінням, простішим за конструкцією.
Таким чином, по конструкції робочого простору (висоти печі та конструкції склепіння) тунельні печі поділяються на печі з арочним склепінням та печі з підвісним склепінням.
Товщину стін та склепіння печей та види вогнетривких та будівельних матеріалів обирають з урахуванням великого терміну служби печі без ремонту (2,5-3 роки) та невеликих теплових втрат у навколишнє середовище, які будуть у допустимих межах, якщо температура зовнішньої поверхні стін у зоні високих температур не перевищуватиме 70—80°С.
Печі споруджують на фундаменті, який виконують кам'яним (бутовим), бутобетонним, бетонним та залізобетонним. Глибина залягання фундаменту залежить від властивостей ґрунту та ваги печі. На ґрунт із слабкої піщаної глини навантаженнядопускається трохи більше 1 кг/см2, із щільної глини - 4,5-5,5 кг/см2 і з суцільної гірської породи - до 15 кг/см2. Для нормальної роботи печі необхідно, щоб найвищий рівень ґрунтових вод проходив не ближче ніж 0,25 м від фундаменту печі. При високому рівні ґрунтових вод влаштовують дренажні канали.
Для більшої міцності зовні стін та склепіння печі встановлюють металевий або залізобетонний каркас, що складається з вертикальних балок (стійок). Внизу стійки закладають у бетонний фундамент, а зверху попарно стягують зв'язками. Конструкція кріплення склепіння визначається конструкцією самого склепіння.
Найбільш поширений у промислових печах арочне склепіння. Нормальне арочне склепіння виконується з центральним кутом α= 60°.
У стінах під час будівництва печі залишають температурні шви, необхідні розширення цегли. Так як кладка ведеться вперев'язку, то кожен шов у вертикальній та горизонтальній проекції має форму ламаної зигзагоподібної лінії.
Температурні шви у склепінь залишають по довжині печі через 3-7,5 м і таким чином склепіння викладають окремими секціями.
Садок виробів на вагонетки.
Склад вагонеток з виробами, що обпалюються, пересувається по тунелю періодично, через певні проміжки часу, за допомогою механічного (гвинтовий або тросовий) або гідравлічного штовхача. Швидкість переміщення вагонеток у печі під час проштовхування становить 1,0—1,5 м/хв. Кількість вагонеток, що завантажуються у піч протягом години чи доби, залежить від загальної тривалості випалу та довжини тунелю.
Кожна вагонетка при проштовхуванні переміщається до печі на відстань, що дорівнює довжині однієї вагонетки.
Для ущільнення вхідної та вихідної частини тунелю, в яку при завантаженні чергової вагонетки в піч може засмоктуватись холоднийповітря, будують форкамери з дверима, що щільно закриваються. При цьому штовхач подає у піч вагонетку із форкамери. Форкамера відокремлена від печі металевою підйомною шторкою (шибером). Протилежний кінець печі на видачі вагонеток також обладнується підйомними дверима. Підйомні механізми дверей одночасно пов'язані з роботою штовхача.