Зоны туннельных печей.

Всю длину печи можно разделить на отдельные зоны, в которых протекают различные процессы. Печь имеет следующие три зоны (рис. 3.13): подогрева, обжига и охлаждения. Каждая зона печи имеет определенную длину, свои конструктивные осо­бенности и свой режим.

Зона подогрева начинается от форкамеры и кончается на границе с зоной обжига. Длина этой зоны условно определяется графиком обжига и считается примерно до первых горелок по ходу движения вагонеток. Эта зона достаточно большой длины, необходимой для более полного использования тепла продуктов горения, поступающих из зоны обжига (от горелочных устройств). Основное назначение зоны подогрева - равномер­ный прогрев садки обжигаемых изделий до температур, соответ­ствующих графику обжига.

Топливо сжигается в зоне обжига, расположенной в средней части печи, с помощью специальных горелочных устройств. В этой части печи поддерживаются максимальные температуры, необходимые для обжига. Продукты горения, проходя вдоль туннеля, попада­ют в зону подогрева, а затем выбра­сываются в атмосферу через дымоходы. Таким образом, в туннеле происходит непрерывное движение воздуха (зона охлаждения) и дымовых газов (зоны обжига, по­догрева) навстречу перемещающемуся составу вагоне­ток с изделиями (противоточное движение).

Зона охлаждения служит для охлаждения обожжен­ных изделий до 60—80° перед выдачей вагонеток из печи и для утилизации тепла, отбираемого от разогретых изделий. В этой зоне охлаждается также и футеровка вагонеток, нагретая до высоких температур. Изделия и футеровка вагонеток охлажда­ются холодным воздухом, подаваемым вентилятором в торцо­вую часть печи сверху и сбоку через несколько каналов, распо­ложенных по длине зоны охлаждения ближе к выходному кон­цу печи.

Воздуха для охлаждения изделий и пода вагонеток требует­ся в несколько раз больше, чем для горения топлива. Избыточ­ный горячий воздух отбирается из зоны охлаждения печи и используется для сушки изделий в отдельно стоящих сушилах. Его также можно исполь­зовать для рециркуляции в зоне подогрева. Обычно эта часть воздуха считается отбираемой из печи на сторону.

Размеры отдельных зон по длине печи зависят от конструк­тивных особенностей печи, от вида обжигаемых изделий и уста­навливаются в зависимости от заданного режима обжига и охлаждения изделий.

При расчетах и конструировании печей не всегда можно точ­но установить границы между зонами, поэтому в большинствеслучаев допускается некоторое увеличение зоны обжига, заня­той горелочными устройствами. При работе печи размеры отдельных зон устанавливаются в соответствии с графиком тем­ператур по длине печи. При этом часть горелок зоны обжига могут быть не использованы в работе.

Обычно относительно большая по длине печи зона обжига требуется при обжиге динасовых изделий и высокоогнеупорных изделий. Поэтому данные печи имеют большое количество горелок.

Размеры туннельных печей.

Длина печи определяется многими факторами, главные из которых — форма и размеры обжигаемых изделий, режим обжига и охлаждения и производительность печи.

Малые туннельные печи имеют длину 5—6 м и меньше, но поперечное сечение рабочего канала этих печей составляет 0,01—0,02 м2. Эти печи имеют небольшую производительность и используются для обжига специальных изделий небольших размеров, например автосвечей. В настоящее время в огнеупор­ной промышленности работают печи длиной до 180 м.

Печи большой тепловой мощности для лучшего использова­ния тепла и улучшения процесса обжига и охлаждения изделий, как правило, должны иметь большую длину. Печи шириной 3,0 м для обжига шамотных изделий можно строить длиной 80— 120 м. При очень большой длине печи увеличиваются тепловые потери в окружающую среду и подсосы воздуха через неплотно­сти, ухудшающие теплообменные процессы.

Ширина туннельных печей выбирается в зависимостиот производительности, равномерности обжига и конструкции ваго­неток. Практикой установлено, что в печах шириной 3,0—3,2 м можно достичь вполне равномерного обжига изделий. Для более широких печей утяжеляется конструкция вагонеток и возможны их перекосы при проталкивании в длинных печах.

Высота печи выбирается в зависимости от вида обжигае­мых изделий.

При малой высоте и большой ширине свод печи делают пло­ским (подвесным), позволяющим лучше использовать площадь пода вагонетки и иметь больший вес садки на вагонетку. При этом садка получается одинаковой высоты по всей вагонетке. Печи для обжига огнеупорных изделий, имеющие высокое ра­бочее пространство, строят с арочным сводом, более простым по конструкции.

Таким образом, по конструкции рабочего пространства (вы­соте печи и конструкции свода) туннельные печи разделяются на печи с арочным сводом и печи с подвесным сводом.

Футеровка печей.

Толщину стен и свода печей и виды огнеупорных и строи­тельных материалов выбирают с учетом большого срока служ­бы печи без ремонта (2,5-3 года) и небольших тепловых по­терь в окружающую среду, которые будут в допустимых преде­лах, если температура наружной поверхности стен в зоне вы­соких температур не будет превышать 70—80°С.

Печи сооружают на фундаменте, который выполняют камен­ным (бутовым), бутобетонным, бетонным и железобетонным. Глубина залегания фундамента зависит от свойств грунта и веса печи. На грунт из слабой песчаной глины нагрузка допус­кается не более 1 кг/см2, из плотной глины - 4,5-5,5 кг/см2 и из сплошной горной породы - до 15 кг/см2. Для нормальной работы печи необходимо, чтобы наивысший уровень грунтовых вод проходил не ближе чем в 0,25 м от фундамента печи. При высоком уровне грунтовых вод устраивают дренажные каналы.

Для большей прочности снаружи стен и свода печи уста­навливают металлический или железобетонный каркас, состоя­щий из вертикальных балок (стоек). Внизу стойки заделыва­ют в бетонный фундамент, а сверху попарно стягивают связя­ми. Конструкция крепления свода определяется конструкцией самого свода.

Наиболее распространен в промышленных печах арочный свод. Нормальный арочный свод выполняется с центральным углом α= 60°.

В стенах при постройке печи оставляют температурные швы, необходимые для расширения кирпича. Так как кладка ведется вперевязку, то каждый шов в вертикальной и горизонтальной проекции имеет форму ломаной зигзагообразной линии.

Температурные швы в своде оставляют по длине печи через 3-7,5 м и таким образом свод выкладывают отдельными сек­циями.

Садка изделий на вагонетки.

Состав вагонеток с обжигаемыми изделиями передвигается по туннелю периодически, через определенные промежутки вре­мени, с помощью механического (винтовой или тросовый) или гидравлического толкателя. Скорость перемещения вагонеток в печи в период проталкивания составляет 1,0—1,5 м/мин. Ко­личество вагонеток, загружаемых в печь в течение часа или су­ток, зависит от общей продолжительности обжига и длины тун­неля.

Каждая вагонетка при проталкивании перемещается в печи на расстояние, равное длине одной вагонетки.

Для уплотнения входной и выходной части туннеля, в кото­рую при загрузке очередной вагонетки в печь может засасы­ваться холодный воздух, строят форкамеры с плотно закрываю­щимися дверями. При этом толкатель подает в печь вагонетку из форкамеры. Форкамера отделена от печи подъемной металли­ческой шторкой (шибером). Противоположный конец печи на выдаче вагонеток также оборудуется подъемной дверью. Подъ­емные механизмы дверей синхронно связаны с работой тол­кателя.