Печи для обжига изделий в производстве фарфора и фаянса

Печи для обжига изделий в производстве фарфора и фаянса - часть 1

Печи периодического действия (горны) работают циклично: загрузка — обжиг — выгрузка. Конструктивно

эти печи бывают одно- и двухкамерными, обычно круглой формы. По направлению движения топочных газов различают печи периодического действия с восходящим (прямым) и нисходящим (обратным) пламенем. Для обжига фарфоровых и фаянсовых изделий еще и в настоящее время на некоторых заводах используют двухэтажные круглые горны с обратным направлением топочных газов. Печи периодического действия имеют существенные недостатки: малую производительность,

тяжелые условия загрузки и выгрузки изделий, трудности механизации и автоматизации их работы. Их преимущество— возможность проведения каждого цикла по индивидуальному режиму (температурному, аэродинамическому и газовому). Печи периодического действия повсеместно заменяют на печи непрерывного действия.

Туннельные печи являются печами непрерывного действия. В них все стадии обжига — загрузка, обжиг, выгрузка — осуществляются одновременно и непрерывно. По форме рабочего туннеля печи бывают с прямолинейным и реже кольцевым каналом, щелевые одно- и многоканальные. По способу перемещения обжигаемых изделий печи непрерывного действия делят на вагонеточные, ленточные с цепным или сетчатым конвейером, роликовые, со скользящими подкладками (плитотолкательные), с шагающим или вращающимся (для кольцевого канала) подом, а также печи с перемещением обжигаемых изделий на воздушной подушке.

По способу нагрева различают печи прямого огня (открытого пламени), муфельные и полумуфельные. В печах открытого пламени продукты сгорания топлива омывают обжигаемые изделия, нагревают их непосредственно за счет конвективного теплообмена и в незначительной мере за счет излучения. При таком способе теплообмена не исключена возможность засорения

изделий несгоревшими частицами топлива и золой. Поэтому приходится обжигать изделия в капселях, особенно в печах, работающих на жидком топливе. К печам открытого пламени относятся все печи периодического действия, часть туннельных и щелевых печей.

В муфельных печах (обычных и щелевых) нагрев изделий осуществляется через экранирующие стены, отделяющие полости (каналы) печи, по которым движутся продукты сгорания топлива. Теплообмен осуществляется в основном за счет излучения стенок муфеля. Муфельные печи менее выгодны экономически из-за большого расхода топлива, они более сложны в эксплуатации, но в них обеспечивается более высокое качество обжигаемых изделий.

По направлению движения продуктов сгорания топлива туннельные печи являются противоточными. В начале рабочего канала печи (зона подогрева) навстречу обжигаемым изделиям движутся топочные газы из зоны обжига, а в зоне охлаждения—холодный воздух. Схема движения газов в туннельной печи приведена на рис. 89.

По способу, отопления различают печи с пламенным и электрическим обогревом. В фарфорово-фаянсовой промышленности наиболее распространены пламенные печи на газовом и жидком топливе. За последние годы появились печи с радиационным нагревом — печи со стенками или сводом, излучающими теплоту. Стены печей выполняют из отдельных излучающих панелей. Каждая такая панель состоит из пористых кирпичей, через которые нагнетается газо-воздушная смесь. Сначала смесь проходит по .каналам, просверленным на глубину, равную примерно 3Д толщины стенки, а затем равномерно распределяется по поверхности стенки через поры. Смесь горит практически невидимым пламенем. Тепловая энергия, выделяемая 1 м2 поверхности стенки, составляет 1,4 ГДж в 1 ч, причем 2/3 этой энергии передается за счет радиации. Сама излучающая панель нагревается до 1300° С за 1—2 мин.

Для обжига фарфоровых и фаянсовых изделий в основном используют одноканальные пламенные туннельные печи прямого нагрева и реже муфельные. Размеры рабочего туннеля печей колеблются в широких пределах: длина 60—120 м, ширина 1—1,85 м, высота от пода вагонетки до замка свода 1—1,93 м.

Рис. 89. Схема движения газов в туннельной печи
а — с использованием горячего воздуха с зоны охлаждения на сжигание топлива; б — с отбором горячего воздуха на сушку и частичным использованием на сжигание топлива

Рис. 90. Поперечный разрез туннельной печи
1 — межсадочные топки; 2, 3 — смотровые окна; 4 — щелевые топки

Рис. 92. Устройство воздушных завес
1 — сводовые щели; 2 — шибер зазора воздуха с зоны охлаждения; 3 — окна боковой подачи воздуха; 4 — воздуховод; 5 — шибер подачи горячего воздуха

В конструкцию канала печи входят (кроме стен и свода) металлический каркас, лабиринтовые стыки стен и вагонеток с песочными затворами и песочницами, пескоуловители, смотровые и аварийные окна, топки, двери с торцов канала печи, камеры с шлюзовыми затворами, смотровые подвагонеточные подвалы (подподовый канал) и другие элементы (рис. 90).

По обеим сторонам печного канала располагается от
6 до 72 топочных устройств щелевого или межсадочногЬ типов (рис. 91). Они могут находиться как в нижней части канала, так и под сводом. Из щелевых топок горячие газы направляются в развитый под печных вагонеток, из межсадочных топок — в пространство между вагонетками. Через определенные промежутки времени вагонетки передвигаются механическими или гидравлическими толкателями на длину одной вагонетки. Непрерывная подача вагонеток повышает производительность печи на 10—12%, улучшает качество обжига и снижает отходы при обжиге. При непрерывном передвижении вагонеток устройство межсадочных топок исключается.

Печной канал условно разделяется на зоны подогрева, обжига, охлаждения и на позиции. Длина одной позиции обычно равна длине вагонетки. В печи длиной рабочего канала на 44 позиции зона подогрева занимает 9 позиций (20%), обжига —16 позиций (37%), охлаждения —19 позиций (43%)- В туннельных печах для обжига хозяйственного фарфора соотношение длин зон подогрева обжига и охлаждения равно соответственно (0,67—0,87) : 1 : (1,45—1,67).

Зона подогрева заканчивается около топочных устройств. Она имеет воздушные завесы (рис. 92) и каналы для отбора отходящих газов и подачи горячего воздуха в зоны охлаждения. Отбор отходящих газов осуществляется сосредоточенно через одно окно с каждой стороны печи или рассредоточение через систему окон и каналов с каждой стороны печи. У печей для обжига фаянса соотношение зон подогрева и большого огня составляет от 3: 1 до 3,5: 1. Длина зоны большого огня печей для обжига фаянса составляет всего 9—12 м, а печей для обжига фарфора 16—39 м.

Рис. 91. Продольный разрез туннельной печи
1 — канал печи; 2 — подпечный коридор;
3 — регулятор тяги;
4 — регулятор разрежения в зоне обжига; 5 — регулятор разрежения в зоне
охлаждения

Зона обжига ограничивается участком, в пределах которого располагаются горелочно-топочные устройства. В начале зоны, со стороны подогрева имеются воздушные завесы, способствующие дожиганию продуктов сгорания, поступающих с участка восстановления (в печах для обжига фарфора), и перемешиванию топочных газов.

Зона охлаждения наибольшая и составляет 40—55% общей длины печи для обжига фарфора и до 60% печи для обжига фаянса. Она начинается от зоны обжига и простирается до конца печи. При обжиге фарфоровых изделий суммарная длина зон подогрева и обжига должна быть не меньше длины зоны охлаждения. В зоне охлаждения имеются окна для отбора части горячего воздуха на сушку и к воздушным завесам печи. Эти завесы разделяют зоны с окислительной и восстановительной средами и начало зоны охлаждения. В конце зоны, у выгрузочного конца в печь вентилятором через специальные каналы подается атмосферный воздух для охлаждения вагонеток и обожженных изделий.

В каждой зоне поддерживается необходимая печная атмосфера: при обжиге фарфора в зоне подогрева и охлаждения — окислительная; в начале зоны обжига — восстановительная; в конце ее — слабо восстановительная, или нейтральная; при обжиге фаянса и майолики во всех зонах — окислительная газовая среда. Качественное различие газовой среды в каждой зоне достигается регулированием подачи топлива и воздуха для его сжигания.

Туннельные печи просты по устройству и имеют высокую производительность. К их недостаткам относятся большие (300—400° С) перепады температур по сечению печи в начале зоны подогрева, трудность механизации и автоматизации многоярусной установки изделий на этажерки вагонеток, низкий КПД.

содержание .. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ..