Выбор длины зон гофманской печи и ведение обжига

24.05.2018
Первое условие для нормального хода обжига в кольцевой печи — достаточная длина рабочей части (загруженной сырцом). Нужно иметь для каждой печи постоянную, выработанную опытом, кривую режима обжига, показывающую изменение температуры по длине рабочей части. Руководствуясь этой кривой, можно установить, как необходимо вести обжиг. На рис. 106 приведена кривая обжига сырца.

Длина зоны остывания и подогрева берется, примерно, одинаковая — по 5 камер. Зоны, как впереди огня, так и сзади его должны обеспечить равномерный и спокойный подъем температуры обжигающегося сырца и такое же постепенное охлаждение обожженного кирпича. Число камер в зоне остывания берется тем большим, чем больше их имеет печь. Так, в 16-камерной печи на остывании, обычно, держат 4—5 камер. В 20-камерной - 7 и т. д. Диктуется такое распределение, помимо уже приведенных соображений, необходимостью выдержать кирпич в «закале», в «краске», т. е. сразу после обжига дать ему очень медленное и спокойное охлаждение. В этом случае кирпич получается более звонким и механически прочным. После «закала» охлаждение кирпича ведется более быстрыми темпами. Относительно большее количество камер охлаждения гарантирует ровное остывание кирпича и постепенный нагрев воздуха, засасываемого в зону обжига.

Кирпич, чувствительный к резким переменам температуры, требует для себя большой зоны остывания. Количество камер должно быть таким, чтобы обожженый кирпич остывал около двух суток. Это в том случае, если он плохо переносит резкое охлаждение. Меньший срок остывания создает опасность получения трещиноватых изделий или очень хрупких.

При этом условии легко рассчитать количество камер на остывании. За 2 суток огонь в печи в среднем проходит расстояние: 15*2=30 м.

В этом примере скорость движения огня принята 15 м в сутки; 2 — число суток, необходимое для остывания кирпича в нормальном обжиге. Основываясь на этих данных, делаем вывод, что после огня на охлаждении должно быть 6—5 камер. Расчет такой: длина камеры принимается в 5,2 м; значит, на охлаждении должно быть 30 : 5,2 = около 6 камер.

Большие скорости движения огня заставляют увеличить и зону остывания. Для глин, хорошо переносящих резкое охлаждение, зона остывания может быть уменьшена по сравнению с приведенной.

Малое количество остывающих камер создает опасность прорыва совсем холодного воздуха через садку в зону обжига; горение топлива замедлится, производительность печи уменьшится.

На подогрев сырца, на «дым» берется такое же количество камер, как и для остывания.

Если печь работает на искусственной тяге и набольших скоростях, то и длина этой зоны должна быть увеличена. Работа на тощих глинах, садка в печь хорошо подсушенного сырца, позволяют укоротить зону подогрева. Ненормально длинная зона подогрева создает опасность переохлаждения дымовых газов, так как их водяные пары могут осаждаться на только что загруженном сырце.

Вообще длина зоны подогрева должна быть 5—8 камер. Из этого количества выделяют, примерно, до половины камер (наиболее удаленных от огня) для досушивания сырца, которое ведут до тех пор, пока температура достигнет 110°, т. е. до полного удаления гигроскопической влаги.

Работа зоны обжига или «взвара» (та часть, куда засыпается топливо) зависит, в первую очередь, от работы зоны охлаждения. Чем больше будет подогреваться воздух в зоне охлаждения кирпича, тем лучше будет работать зона обжига. Зону обжига желательно сделать возможно более длинной. Удлинение зоны обжига увеличивает время соприкосновения протекающего нагретого воздуха с раскаленным топливом. Это дает возможность уменьшить избыток воздуха в отходящих дымовых газах. Одновременно уменьшается и расход топлива.

Отсюда вывод: в зоне обжига (на взваре) должно быть, не менее 16—20 рядов.

Засыпка топлива в трубочки производится непрерывно, не ожидая пока совсем сгорит топливо, засыпанное прежде. Одновременно необходимо следить, чтобы на колосниках не создавался большой запас топлива. Размер засыпки, как правило, должен быть возможно меньшим, а засыпка должна производиться как можно чаще. Однако, в каждом отдельном случае исчерпывающий ответ дает лишь анализ дымовых газов (см. ниже).

Засыпка топлива в различные части зоны обжига производится разно. Так в ряды впереди огня и сзади его, топливо забрасывается наполовину меньше чем в ряды самой высокой температуры. Переход от минимальных размеров засыпки до самых больших должен быть постепенным.

Обжиг должен вестись так, чтобы температура равномерно распределялась по всему поперечному сечению печи.

При нормальном обжиге среднее количество углекислоты в дымовых газах колеблется в границах 12—14%. В очень плохо работающих печах оно падает до 3%.

Количество воздуха, поступающего в зону обжига, при хорошей работе составляет 200—350% против необходимого.

Малый избыток воздуха в дымовых газах, в существующих конструкциях гофманских кольцевых печей ведет к недостаточному охлаждению кирпича. Чтобы ускорить его остывание, необходимо отвести избыток тепла в сушила.

Исследования работы печей убеждают в том, что достигнуть 14% углекислоты в дымовых газах можно лишь тогда, когда на огне находится не меньше 12 рядов. Меньшее количество трубочек на обжиге вызывает необходимость класть больше топлива в каждую трубочку. Создается местный перегрев кирпича, на котором происходит горение. Кирпич портится; время соприкосновения газов с топливом уменьшается; увеличивается избыток воздуха; падает скорость продвижения огня в печи. Все это приводит к повышенному расходу топлива. Многократными опытами установлено, что зону обжига следует доводить до 20 рядов и более для того, чтобы иметь возможно большую площадь горения. На одной из печей киевских кирпичных заводов обжиг антрацитовым штыбом велся 21 рядами. Результаты были прекрасные.

Получение зоны обжига необходимой длины возможно лишь с тех случаях, когда имеется достаточная длина рабочего канала. Отсюда делаем вывод, что на длинном канале печи легче добиться хороших результатов. Канал недостаточной длины используют, поневоле уменьшая длину зоны обжига. Короткая печь требует особой тщательности в работе.

Вид и состояние топлива оказывают влияние на изменение-температур в печи, в промежутке времени между засыпками. Засыпка в печь сухого топлива вызовет меньшее кратковременное падение температуры в зоне обжига, чем загрузка влажного.

Продолжительность и характер выделения летучих веществ из топлива также играет существенную роль в процессе горения. Непродолжительное выделение летучих и большое их количество быстро подымают температуру после загрузки трубочек до исходного уровня.

Наоборот, такие короткопламенные виды топлива, как кокс, долго нагреваются, но, раскалившись, создают местный перегрев кирпича. На основании этого можно сделать заключение, что большая поверхность горения для кокса и тонкий слой его уменьшают опасность пережега. Сорта топлива с большим количеством кокса должны сжигаться на больших поверхностях и соответственно тонким слоем.

На процесс горения влияет и величина кусков горючего. Мелкое топливо имеет большую поверхность соприкосновения с воздухом. Получается меньший избыток воздуха в дымовых газах.

Мелкое топливо, рассыпанное на большой поверхности, быстро прогревается и скоро сгорает, выделяя много тепла в единицу времени.

Еще и теперь на заводах иногда возникают споры о преимуществах и недостатках способов засыпки топлива по направлению огня и против него. Этот вопрос подвергался многократному исследованию. Во всех случаях получались выводы, что способ засыпки по направлению огня или против него не показывает ощутимой разницы в расходе топлива. Засыпка же против направления движения дымовых газов дает возможность одновременно следить и за состоянием ранее загруженного топлива. Засыпка топлива должна производиться каждые 10—15 минут и притом попеременно, через ряд. Прием нового ряда на обжиг и продвижение огня вперед возможно, если садка сырца в принимаемом ряду нагрелась до темнокрасного каления. Здесь имеется в виду антрацит — топливо, трудно воспламеняющееся (около 700°). Только тогда есть гарантия, что на поду и колосниках при засыпке топлива не образуется запас, который поведет к местному пережегу. При нормальной работе печи факел огня длиннопламенного топлива должен быть виден на 2—3 ряда впереди зоны обжига.

В смысле непрерывности подачи топлива в печь очень удобна засыпка автоматическая, механизированная. Автоматическая засыпка ликвидирует колебание температур в печи; обжигающийся кирпич обеспечен постоянным, длинным пламенем. Производится автоматическая засыпка так называемыми шур-ап-паратами.

Шур-аппарат обычно состоит из вертикального металлического цилиндра диаметром 250—300 мм емкостью около 150 л. Через цилиндр проходит посредине вертикальный вращающийся вал. На нижней части вала прикреплены лопатки, образующие шнек. Вал, медленно вращаясь, лопатками непрерывно выбрасывает топливо из шур-аппарата вниз и наружу.

Шур-аппаратов существует много конструкций, но все они сводятся в принципе к описанному типу.

Устанавливается шур-аппарат прямо на принимаемую трубочку гофманской печи. В цилиндр аппарата засыпают топливо и подключают аппарат к общей трансмиссии, обслуживающей все аппараты. Засыпка после подключения производится автоматически. По мере расходования топлива необходимо наполнять цилиндр. После того, как рядок отбросят, шур-аппарат переносят вручную или перевозят на приспособленной тележке вперед на вновь принимаемый рядок.

Поскольку шур-аппараты основаны на принципе выбрасывания топлива механизмом типа улитки или шнека, работают они только на топливе, обладающем свойством сыпучести. Кроме того, топливо не должно слеживаться и должно быть мелким, в нем не должно быть крупных кусков. Хорошо подходит для шур-аппарата мелкий грохоченный каменный уголь, грохоченный антрацит-штыб, антрацит-семячко и т. п. Фрезерный торф в существующих конструкциях шур-аппаратов использовать не удается, так как он слеживается и не высыпается равномерным потоком.

Объемистое легкое топливо гофманских печей (некоторые виды уносов ТЭЦ) также трудно использовать вследствие того, что при обычных размерах аппаратов надо делать очень частую засыпку, что неудобно. Делать же большие цилиндры затруднительно, — неудобно перебрасывать по печи.

Для того, чтобы добиться хорошей работы печи и ускорить ход огня, помимо уже указанных мероприятий, очень важно максимально уменьшить излучение тепла наружу.

Для этого необходимы:

а) тщательная заделка ходков в два ряда кирпича с засыпкой промежутка между ними золой;

б) тщательная установка шиберов в каждой камере;

в) установка трубочек с песочными затворами;

г) содержание в порядке фукс и боровов;

д) тепловая изоляция сводов и стен засыпкой (засыпка производится печным мелким шлаком, трепелом, а футеровка стен — трепельным кирпичом и т. п.).