.gtr-container-k7p2x9 {
font-family: Verdana, Helvetica, "Times New Roman", Arial, sans-serif;
color: #333;
line-height: 1.6;
padding: 15px;
max-width: 100%;
box-sizing: border-box;
}
.gtr-container-k7p2x9 p {
margin: 0 0 1em 0;
text-align: left !important;
font-size: 14px;
word-break: normal;
overflow-wrap: normal;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-title {
font-size: 18px;
font-weight: bold;
margin-bottom: 0.5em;
color: #C90806;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-subtitle {
font-size: 16px;
font-weight: bold;
margin-bottom: 1.5em;
color: #555;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-section-heading {
font-size: 18px;
font-weight: bold;
margin-top: 2em;
margin-bottom: 1em;
color: #C90806;
border-bottom: 2px solid #eee;
padding-bottom: 5px;
}
.gtr-container-k7p2x9 ul,
.gtr-container-k7p2x9 ol {
list-style: none !important;
padding: 0;
margin: 1em 0 1em 20px;
}
.gtr-container-k7p2x9 ul li {
position: relative;
padding-left: 20px;
margin-bottom: 0.5em;
font-size: 14px;
list-style: none !important;
}
.gtr-container-k7p2x9 ul li::before {
content: "•" !important;
color: #C90806 !important;
position: absolute !important;
left: 0 !important;
font-size: 1.2em;
line-height: 1;
top: 0;
}
.gtr-container-k7p2x9 ol {
counter-reset: list-item;
}
.gtr-container-k7p2x9 ol li {
position: relative;
padding-left: 25px;
margin-bottom: 0.5em;
font-size: 14px;
counter-increment: none;
list-style: none !important;
}
.gtr-container-k7p2x9 ol li::before {
content: counter(list-item) "." !important;
color: #C90806 !important;
position: absolute !important;
left: 0 !important;
width: 20px;
text-align: right;
top: 0;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-table-wrapper {
overflow-x: auto;
margin: 1em 0;
}
.gtr-container-k7p2x9 table {
width: 100% !important;
border-collapse: collapse !important;
border-spacing: 0 !important;
margin: 0 !important;
min-width: 600px;
}
.gtr-container-k7p2x9 th,
.gtr-container-k7p2x9 td {
border: 1px solid #ccc !important;
padding: 8px !important;
text-align: left !important;
vertical-align: top !important;
font-size: 14px;
word-break: normal;
overflow-wrap: normal;
}
.gtr-container-k7p2x9 th {
font-weight: bold !important;
background-color: #f0f0f0;
}
.gtr-container-k7p2x9 tbody tr:nth-child(even) {
background-color: #f9f9f9;
}
.gtr-container-k7p2x9 hr {
border: none;
border-top: 1px solid #ccc;
margin: 2em 0;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-info-block {
font-size: 14px;
margin-top: 1.5em;
padding: 1em;
border-left: 4px solid #C90806;
background-color: #f5f5f5;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-info-block p {
margin-bottom: 0.5em;
}
.gtr-container-k7p2x9 .gtr-info-block p:last-child {
margin-bottom: 0;
}
@media (min-width: 768px) {
.gtr-container-k7p2x9 {
padding: 25px;
}
.gtr-container-k7p2x9 table {
min-width: auto;
}
}
Energooszczędne systemy wagonów tunelowych w przemyśle ciężkiej gliny
Dr Volker Hesse, D-Melle/Buer
W branży cegieł ceramicznych rozwój systemów wózków do pieców tunelowych zawsze był głównym tematem dla producentów cegieł ceramicznych i dachówek. W artykule przedstawiono kilka poglądów na ten temat firmy Burton-Werke, dostawcy systemów wózków tunelowych dla większości fabryk cegieł i dachówek w Niemczech.
Z punktu widzenia ogólnego rozwoju technologii pieców, tendencja zmierza w kierunku zautomatyzowanych urządzeń do wypalania, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na produkty gliniane, zapewniając bardziej precyzyjne przygotowanie surowców i bardziej jednolite surowce. Ta dyskusja obejmuje piece rolkowe, piece Monker, technologię wysokiej częstotliwości itp.
Jednakże wraz z tymi zmianami tradycyjny piec tunelowy z pewnością zachowa swoje miejsce i ewoluował pod wieloma względami, nie tylko pod względem elementów do wypalania.
Przed podjęciem decyzji o konkretnej technologii wypalania zwykle przeprowadza się analizę kosztów i korzyści, biorąc pod uwagę niezbędne produkty i surowce, które mają zostać użyte.
Jeśli chodzi o rozwój wozów do pieców tunelowych, na szczególną uwagę zasługują następujące aspekty.
Ogólny widok wózków do pieca tunelowego
Wiąże się to nie tylko z kalkulacjami techniczno-ekonomicznymi, ale także oczekiwaniami użytkownika. Dla dostawcy systemu zadaniem nie jest wybranie tego czy innego standardowego rozwiązania, ale stworzenie dla użytkownika rozwiązania, które spełni jego wymagania, będzie zgodne z jego własnymi przemyśleniami i zaspokoi jego ostateczne potrzeby.
Niemniej jednak, niezależnie od powyższego, powszechnie stosuje się następujące ogólne kryteria wyboru systemu pieca tunelowego, głównie ze względu na koszty.
Czynniki kosztowe eksploatacji wózka do pieca tunelowego
Zużycie (amortyzacja)
Zużycie energii
Konserwacja i czyszczenie
Naprawa
Analizując czynniki zużycia, łatwo zauważyć, że zużycie energii przez wózek do pieca tunelowego jest ważnym czynnikiem, ale nie jedyną zasadą przy podejmowaniu decyzji o konkretnym systemie wózka do pieca tunelowego. Wózek piecowy jest elementem konstrukcyjnym całego systemu pieca i podlega znacznym obciążeniom. Jeśli ten element konstrukcyjny zostanie uznany za niezależny system, należy najpierw zbadać odpowiednie funkcje.
Docelowe funkcje systemu wózków do pieca tunelowego
Dobra jakość produktu
Minimalne zużycie energii dzięki zmniejszonej wadze i izolacji termicznej (magazynowanie i przenoszenie ciepła)
Odporność chemiczna na atmosferę pieca tunelowego i media energetyczne w warunkach wypalania
Stabilność termiczna (pod wpływem szoku termicznego i szybkich spadków temperatury)
Wytrzymałość mechaniczna (na którą wpływają czynniki ludzkie)
Stabilność wymiarowa (wymienność składników ogniotrwałych, na którą wpływa odwracalna rozszerzalność)
Łatwość konserwacji i naprawy (wymiana części zużywalnych)
Niskie koszty inwestycji i utrzymania (krótki czas konserwacji)
Długa żywotność
Z tabeli jasno wynika, że doskonałości nie można osiągnąć, ale łatwo jest zmaksymalizować spełnienie docelowych funkcji wózka piecowego, zaniedbując funkcje drugorzędne. Jeśli masa samochodu zostanie drastycznie zmniejszona, stabilność mechaniczna układu nieuchronnie spadnie, co można oczywiście poprawić, stosując materiały wyższej jakości, ale zwiększa to koszty amortyzacji i ryzyko konserwacji.
Choć powyższe nie jest niczym nowym, należy o tym pamiętać przy podejmowaniu odpowiednich decyzji. Ponieważ w przypadku ustawienia priorytetu „oszczędność energii” dla wózka pieca tunelowego, nie można pominąć innych, równie ważnych funkcji.
Rysunek 1 Dwuwarstwowe bloczki narożne, słupy drążone i różne sposoby ocieplenia za pomocą słupów i paneli ochronnych (do wypalania bocznego, np. przy wypalaniu dachówki jednowarstwowej), cienkie panele ochronne
Obecnie w systemach wózków pieców tunelowych stosuje się aż 15 różnych materiałów, począwszy od różnych materiałów specjalnych odpornych na szok termiczny, po beton i zaprawy ogniotrwałe, różne materiały włókniste i wysokowydajną ceramikę na bazie mulitu i węglika krzemu. Ponieważ żaden producent nie produkuje samodzielnie wszystkich tych materiałów, użytkownik zwykle otrzymuje kompletne rozwiązanie z jednego źródła, które może zapewnić tę samą gwarancję i serwis. Na etapie projektowania bardzo ważną rolę odgrywa łączenie różnych materiałów.
Podstawowe cele przy projektowaniu wózka do pieca tunelowego są trojakie: obwód wagonu, okładzina wagonu oraz konstrukcja nośna lub wyposażenie pieca do układania cegieł.
Na przykład dla wózka piecowego o wymiarach 7*6 m powierzchnia obwodu stanowi 10%, powierzchnia konstrukcji nośnej 5%, a powierzchnia wykładziny 85%. Jest to powszechne w przypadku nowoczesnych konstrukcji wózków do pieca.
W ostatnich latach wraz z ciągłym rozwojem technologii wypalania, zwłaszcza w zakresie doboru materiału, zmieniają się proporcje każdej z powyższych części. Można zaobserwować tendencję: materiały, które sprawdziły się już w sektorze ceramiki szlachetnej, są coraz częściej stosowane w przemyśle cegieł ceramicznych (jak pokazano na rysunku 1).
Opracowanie konstrukcji obwodowej wagonu pieca tunelowego
Obwód wózka pieca tunelowego spełnia głównie następujące funkcje:
Uszczelnienie labiryntowe (w zależności od stabilności wymiarowej!)
Mechaniczna ochrona okładzin samochodowych
Ochrona podwozia samochodu przed działaniem temperatury
W tym celu wymagane są następujące właściwości:
Stabilność wymiarowa
Wytrzymałość w zimnych i gorących warunkach
Odporność na szok termiczny i zmiany temperatury
Z technicznego punktu widzenia do osiągnięcia tych funkcji wymagane są lekkie bloczki z betonu ogniotrwałego. Bloki wielkoformatowe wytłaczane na bazie kordierytu oraz bloki wielkoformatowe prasowane na sucho również na bazie kordierytu – każde możliwe rozwiązanie ma swoje zalety i wady. Prasowane na sucho duże bloki na obwód wagonu pieca omówiono bardziej szczegółowo poniżej.
Blok tego typu posiada szereg istotnych zalet, takich jak wysoka stabilność wymiarowa, eliminująca konieczność wtórnej obróbki bloków. Przy obecnym surowcu i technologii produkcji łatwiej jest uzyskać określony skład mineralny.
W nowoczesnych piecach cykl przepychania wózków piecowych staje się coraz krótszy, co sprawia, że odporność materiałów na szok termiczny staje się coraz ważniejsza. Niedawno opracowany materiał Burcclight 12/25H w pełni spełnia te wymagania.
Wyniki badań tego materiału są następujące:
Nieruchomość
Wartość
Gęstość nasypowa (g/cm3)
1,20
Otwarta porowatość (%)
40
Wytrzymałość na zgniatanie na zimno (N/mm²)
10
Odwracalna rozszerzalność cieplna (WAK·K⁻¹)
4,5*10⁻⁶
Jest oczywiste, że materiał ten ma większą gęstość nasypową niż tradycyjne lekkie bloki ogniotrwałe, ale w porównaniu z nim można z niego wytwarzać większe produkty i cieńsze bloki blokujące odporne na szok termiczny. Chociaż masa obwodu wózka piecowego wykonanego z materiału Burcclight znacznie różni się od masy stosowanej w przypadku lekkich materiałów ogniotrwałych, jego odporność na szok termiczny i łatwość montażu uległy znacznej poprawie.
Nawet w nowoczesnej, w pełni zautomatyzowanej cegielni obwód wózka tunelowego poddawany jest dużym naprężeniom termicznym i mechanicznym. Oprócz wymagania dużej trwałości materiału, jeszcze ważniejsze jest, aby w przypadku uszkodzenia części obwodowej można było ją szybko wymienić. Z tego powodu bloczki obwodowe nie są sklejane ani zaprawiane, lecz układane na sucho, z połączeniami wyłącznie poprzez mechaniczną blokadę zębatą – co jest oczywiście bardzo dobrą metodą.
Oczywiście wymaga to pewnej dokładności wymiarowej bloków. Zwykle tylko prasowanie na sucho może wytworzyć bloki stabilne wymiarowo; w przeciwnym razie dokładność wymiarową można osiągnąć jedynie poprzez obróbkę wtórną.
Postęp w zakresie materiałów na wykładziny wagonów pieców tunelowych
Funkcją nowoczesnej wykładziny wagonu pieca tunelowego jest izolacja termiczna, natomiast obciążenie przenosi zwykle metalowe podwozie wagonu. Ta funkcja determinuje wybór materiałów: prawie wyłącznie lekkich materiałów o wysokiej izolacji. Jako pierwsze należy wspomnieć o włóknach ceramicznych, dostępnych obecnie w gatunkach gotowych do użycia. Ze względów ekonomicznych, w zależności od temperatury użytkowania, włókna te można zastąpić lekkim betonem lub różnymi kruszywami, takimi jak krzemionka, lekki grog, pumeks itp. Należy zaznaczyć, że te materiały izolacyjne nie mogą być narażone na bezpośrednie działanie płomienia; należy je chronić za pomocą odpowiedniego pokrycia powierzchniowego, na przykład cienkiej płyty odpornej na szok termiczny. Chociaż powoduje to nieznaczne zwiększenie ciężaru wózka pieca, metoda ta zapobiega korozji materiału izolacyjnego, zwłaszcza w piecach z bocznym opalaniem. Ponadto do skutecznego czyszczenia pokładu samochodowego niezbędna jest twarda warstwa wierzchnia, która może być istotnym czynnikiem powodującym poważne zużycie, kurz, piasek i wypadki. Dziś możliwa jest już produkcja takich paneli ochronnych o grubości 10 cm i wymiarach 500*600 mm.
Wraz ze wzrostem poziomu automatyzacji w nowoczesnych cegielniach i spadkiem liczby operatorów, problemy związane z panelami ochronnymi pieców tunelowych maleją. Niemniej jednak w praktyce często widzimy, że stosowane w wielu przypadkach warstwy wierzchnie są później wzmacniane i umieszczane na kolumnach wózka pieca, aby ułatwić załadunek i rozładunek. Jest to również typowy przykład poważnej rozbieżności pomiędzy oszczędzaniem energii a konserwacją zgodnie z wymaganiami produkcyjnymi.
Porównanie właściwości różnych materiałów na wykładzinę izolacyjną kabiny pieca:
Tworzywo
Gęstość nasypowa (kg/m3)
Ceramiczne włókno ogniotrwałe
130
Ceramiczne włókno kompozytowe (materiał na bazie włókien)
160
Beton izolacyjny (na bazie krzemionki)
230
Płyta silikatowo-wapniowa
250
Lekki beton ogniotrwały
500
Izolacyjna glina ekspandowana (na bazie lekkiego grogu)
600
Innym przykładem jest umieszczenie przednich i tylnych zabezpieczeń na podwoziu wózka piecowego. Takie zabezpieczenia nie są konieczne, gdy cykl pchania wynosi 10 godzin lub mniej. Jeżeli ze względów procesowych wózek pieca musi pozostać w piecu tunelowym (np. po zawaleniu się lub zmniejszonej prędkości pchania), zaletą tego zabezpieczenia jest utrzymanie niższej temperatury dolnej części wózka. Zastosowanie tej metody jest ostatecznie decyzją użytkownika.
Postęp w konstrukcjach wsporczych wagonów piecowych
Zadaniem konstrukcji kolumny jest przenoszenie wszelkich obciążeń produktów i wyposażenia pieca podczas wypalania oraz przenoszenie sił na metalową ramę wózka pieca. Wymaga to stosunkowo wysokich wartości wytrzymałości na zimno i na gorąco, jak również wytrzymałości na ściskanie i zginanie, a także pewnych zachowań odkształceniowych w temperaturze roboczej. Oprócz masy elementów ogniotrwałych należy zminimalizować. Z tego powodu większość elementów wózka pieca poddawana jest największym naprężeniom. Naturalnie konstrukcja kolumny musi być zaprojektowana ściśle według obciążenia wypalania i temperatury wypalania. Jednakże analiza ostatnich projektów systemów wózków piecowych wskazuje na coraz większe odejście od tradycyjnych systemów ogniotrwałych, tj. systemów składających się z dedykowanych kanałów kominowych, wysokich podpór poprzecznych, specjalnych kolumn z perforowanymi panelami (zwanych „Bensen”) oraz mebli pieca umieszczonych na specjalnie ukształtowanych płytach wspartych na kolumnach rdzeniowych. Faktycznie, przy produkcji wypalanej kostki brukowej przyjęto już cieńsze i bardziej wyrafinowane systemy, wykorzystujące wytłaczane kolumny, na których można układać wielkoformatowe cegły nośne lub płyty lub konstrukcje belkowe. Rysunek 2 pokazuje przykład takiego systemu.
Rysunek 2
W takich wyrafinowanych systemach nie wykorzystuje się już tradycyjnych ogniotrwałych materiałów gliniastych. Z tego powodu glinę rozdrabnia się do uziarnienia 0–0,2 mm, a następnie odlewa w masie, prasuje w granulki lub wytłacza w kształtki i takie materiały są nadal w użyciu. Dotyczy to również technologii produkcji wysokiej jakości komponentów ogniotrwałych o specjalnych wymaganiach. W tym obszarze stale wprowadzane są materiały o wysokiej wydajności: materiały na bazie węglika krzemu związanego azotkiem mulitu, rekrystalizowanego węglika krzemu i węglika krzemu infiltrowanego krzemem. Materiały te charakteryzują się bardzo wysokimi wartościami wytrzymałościowymi, pozwalającymi na znaczne zmniejszenie grubości elementów ceramicznych, a co za tym idzie, wyraźne zmniejszenie ciężaru elementów ogniotrwałych. Za pomocą zaawansowanych pieców z bocznym opalaniem i palnikami o dużej prędkości, wysokość osadzania można w sposób ciągły zmniejszać do wypalania jednowarstwowego, a odpowiednie konstrukcje wsporcze (meble pieca) będą dalej rozwijane. Ze względu na zmniejszoną masę elementów ogniotrwałych, odpowiednią stabilność mechaniczną przed przemieszczeniami i wibracjami można osiągnąć poprzez połączenia na jaskółczy ogon, blokady lub sprytne połączenia śrubowe, takie jak listwy zabezpieczające, kołpaki, pręty i duże ograniczenia tolerancji komponentów.
To również znacznie pobudziło zapotrzebowanie na wyższy poziom technologii produkcji ze strony producentów wyrobów ogniotrwałych. Dla takich produktów dopuszczalna tolerancja wymiarowa wynosi 1 mm, co odpowiada aktualnemu stanowi wiedzy. Warunkiem spełnienia powyższych wymagań jest produkcja wyrobów o dokładnych wymiarach z wykorzystaniem surowców wysokiej jakości; rozwój zaawansowanych narzędzi prasujących, takich jak programowalne prasy hydrauliczne z formami wielostopniowymi; i precyzyjna kontrola komór suszarniczych i pieców.
W niektórych przypadkach przy projektowaniu wózków piecowych z kombinacji różnych wymienionych powyżej materiałów należy zwrócić uwagę na duże zróżnicowanie właściwości fizycznych, które decydują o ciągłej pracy i bezawaryjnej pracy systemu wózka tunelowego. Dlatego też, podczas gdy poprzednie projekty wózków piecowych opierały się głównie na wartościach liczbowych, obecnie obliczenia wydajności energetycznej, mechanicznej i cieplnej podczas produkcji każdego elementu odgrywają coraz większą rolę. Rysunek 3 przedstawia optymalny projekt obciążenia uzyskany na podstawie obliczeń konstrukcyjnych i termicznych.
Rysunek 3
Porównanie odwracalnej rozszerzalności cieplnej wybranych materiałów konstrukcyjnych
Tworzywo
Współczynnik rozszerzalności cieplnej (WAK·K⁻¹, 20–1000℃)
Węglik krzemu (na bazie krzemionki)
4,5*10⁻⁶
Węglik krzemu (na bazie mulitu)
5,8*10⁻⁶
Materiał ceramiczny kordieryt
3,1*10⁻⁶
Szamot (grog)
6,6*10⁻⁶
Ceramika korundowa (na bazie mulitu)
5,1*10⁻⁶
Pokazuje to znaczenie właściwości fizycznych materiałów przy projektowaniu wózka piecowego. Na przykład, biorąc pod uwagę odwracalną rozszerzalność cieplną materiałów, analiza współczynnika rozszerzalności cieplnej pokazuje, że w niektórych przypadkach wartości te znacznie się różnią. Jeśli zostanie to przeoczone, nieuchronnie doprowadzi to do konsekwencji szkodliwych dla układu wózka pieca.
Wniosek
System wózków tunelowych jest zawsze połączony z użytkownikiem i produktem. Znajomość przyszłych parametrów procesu w zakładzie, takich jak temperatura wypalania, cykl wypalania i atmosfera pieca, a także uwzględnienie różnych warunków produkcji na etapie projektowania, jest niezbędne do podjęcia właściwego wyboru w celu wydłużenia żywotności systemu. Tylko w ten sposób można uniknąć niekorzystnych czynników i niepotrzebnego zużycia oraz zoptymalizować system.
Dr Volker Hesse jest zastępcą dyrektora technicznego w Burton-Werke, Melle/Buer
Źródło artykułuArtykuł ten został napisany przez autora dr Volkera Hesse i pierwotnie opublikowany w International Brick and Tile Industry (wydanie ZI-China), 1996–1998, chińskie wydanie łączone, Bauverlag GmbH. Został on opublikowany tutaj wyłącznie w celach edukacyjnych i informacyjnych. Prawa autorskie należą do pierwotnego autora i pierwotnego wydawcy.
Informacje kontaktowe:Jeśli jakikolwiek autor lub właściciel praw autorskich uzna metodę cytowania na tej stronie za niewłaściwą lub chce zmodyfikować/usunąć treść, skontaktuj się z nami za pośrednictwem:E-mail: [info@Brictec.com]Tel: [029-89183545]Adres: [ZTE Industrial Park, nr 10 South Tangyan Road, strefa zaawansowanych technologii Xi'an, Chiny]Obiecujemy odpowiedzieć w ciągu 24 godzin od otrzymania Twojego powiadomienia i niezwłocznie zająć się sprawą zgodnie z Twoją prośbą.
Zobowiązanie do uczciwości akademickiej:Nasza firma ściśle przestrzega zasad uczciwości akademickiej i szanuje prawa własności intelektualnej wszystkich naukowców. Jeśli istnieje jakikolwiek niewłaściwy cytat, wyrażamy nasze głębokie przeprosiny i natychmiast go poprawiamy.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!
