Модернизация тепловых агрегатов при производстве полнотелого керамического кирпича методом жесткого формования

Модернизация тепловых агрегатов при производстве полнотелого керамического кирпича методом жесткого формования // Строительные материалы. 2002. №4. C.16-17

С целью получения керамического кирпича высокого качества и снижения трудовых и эксплуатационных затрат в ОАО ?Ленстройкерамика? в 1999 г. одна из технологических линий по производству полнотелого кирпича была переведена на новую для отечественных заводов технологию жесткого формования.

Особенности жесткого формования уже неоднократно освещались в журнале ?Строительные материалы? [1?3]. Известными достоинствами жесткого формования являются:

? меньшая, чем при пластическом формовании влажность глиномассы (13?15%), которую значительно легче удалить при сушке изделий;

? возможность садки кирпича-сырца непосредственно на обжиговые вагонетки;

? высокая плотность вакуумированной массы обеспечивает высокую морозостойкость готовых изделий;

? более высокая прочность при сжатии и особенно высокая прочность углов и кромок кирпичей, что предотвращает сколы и повреждение лицевой поверхности. Кроме того, снижается высолообразование при формовании кирпича из масс пониженной влажности по сравнению с изделиями, формуемыми пластическим способом из масс того же состава.

Преимущества технологии жесткого формования были в полной мере реализованы при производстве пустотелых керамических изделий. Однако попытки получить на действующих туннельных сушилках длиной 33 м и туннельных печах длиной 96 м полнотелый кирпич жесткой экструзии успеха не имели. Кирпичи, имеющие после сушки остаточную влажность около 2?3% (в среднем по сечению печной вагонетки), разрушались уже на первых позициях в зоне подготовки туннельной печи. Лишь в одной печи, имеющей зону досушки длиной 36 м и общую длину 132 м, был получен положительный результат, однако эта печь позволяла загрузить пресс лишь на 30%, а реконструкция остальных печей путем увеличения их длины и создания дополнительной зоны досушки не представлялась возможной из-за отсутствия необходимой площади.

В связи с этим была поставлена задача реконструкции действующих тепловых агрегатов без использования дополнительных производственных площадей.

На кафедре керамики Санкт-Петербургского государственного технологического института было исследовано влияние скорости обжига на свойства полнотелого кирпича жесткого формования. Предельные величины скорости нагрева садки указанного кирпича на различных стадиях обжига приведены в таблице.

Интервал температур, 0С

100-250

250-550

550-790

790-860

860-980

Максимальная скорость нагрева, 0С/ч

15

100

30

15

30

Время нагрева, ч

10

3

8

-4,5

4

С целью достижения в туннельной печи температурного режима, обеспечивающего бездефектный обжиг полнотелого кирпича жесткого формования, в ОАО ?Ленстройкерамика? была проведена реконструкция туннельных печей, которая обеспечила возможность позонного регулирования скорости нагрева в зоне подготовки печи и позволила осуществлять переход на производство полнотелого кирпича с минимальными технологическими потерями и максимальной производительностью пресса. Время обжига полнотелого кирпича со средней остаточной влажностью сырца около 3% составило 44 ч.

Однако и после реконструкции зоны подготовки туннельной печи часть кирпича разрушалась на ранних стадиях обжига. Количество брака после обжига составляло 8-12%.

Как показали результаты разбраковок кирпича после сушки, при средней остаточной влажности кирпича 2-3% влажность кирпичей, расположенных во внешней части пакетов с кирпичом, не превышает 1%, в то время как влажность кирпичей в ядре садки кирпича достигает 4?6 %.

В процессе отладки режима сушки полнотелого кирпича жесткого формования было установлено, что увеличение температуры нагнетаемого теплоносителя приводит к образованию трещин в изделиях. При этом срок сушки в двухзонных противоточно-прямоточных сушилках с подачей теплоносителя в среднюю часть сушилки и отбором по краям составляет не менее 58 ч.

Анализ кривых влагоотдачи и скорости сушки (рис. 1 ?2, кривые 1 и 2) показал, что через 37?38 ч после толкания вагонеток с сырцом в сушилку (что соответствует точке подачи в туннель горячего теплоносителя с температурой 85-900С) сушка кирпичей, расположенных во внешней части садки, практически завершается. В то же время кирпичи, расположенные в ядре садки, имеют влажность около 10%, скорость их сушки в этот момент достигает своего максимума. Как уже было отмечено, увеличение температуры агента сушки приводит к превышению величины интенсивности сушки над максимально допустимой и, как следствие, к трещинообразованию.






Сушка кирпича на печных вагонетках представляет собой сложную аэродинамическую задачу по причине низкой газопроницаемости садки кирпича. Существующая конструкция сушилок не может обеспечить реализацию требуемого режима сушки для всех изделий, поскольку садка гидравлически шунтируется зазорами между пакетами кирпича и ограждением туннеля, что обусловливает высокую неравномерность сушки: внешние слои пакетов пересыхают, в то время как ядро пакетов не успевает отдавать влагу.

По этой причине двухзонные противоточно-прямоточные сушилки, в которых осуществляется подача теплоносителя в средней части и отбор по краям сушилки, на наш взгляд, не пригодны для сушки полнотелого кирпича на печных вагонетках и обладают следующими основными недостатками:

? низкая степень турбулизации потока теплоносителя в канале сушилки;

? ограничены возможности регулирования параметров теплоносителя по зонам сушилки (тесная взаимосвязь параметров сушильного агента в противоточной и прямоточной зонах);

? в прямоточной зоне сушилки потенциал сушки по длине зоны непрерывно уменьшается, кирпич соприкасается с уже охлажденным и насыщенным теплоносителем, что в конечном счете ограничивает возможность снижения конечной влажности полнотелого кирпича менее 3%.

Указанные недостатки были учтены при разработке схемы реконструкции действующих туннельных сушилок, в основу которой легли следующие основные принципы:

? для повышения равномерности сушки кирпича по сечению вагонетки подача теплоносителя должна производиться не менее чем в трех точках по длине свода сушилки;

? для автономного регулирования параметров теплоносителя в начальный период сушки и повышения КПД сушилки должна быть предусмотрена рециркуляция отработанного теплоносителя;

? для достижения остаточной влажности полнотелого кирпича менее 2% заключительная стадия сушки должна осуществляться путем нагрева садки кирпича движущимся в противотоке теплоносителем с температурой ПО?1300С.

Для расчета отопительно-вентиляционной схемы сушилки была экспериментально определена максимально допустимая скорость сушки при разных влагосодержаниях сырца, что позволило определить на кривой сушки участки, потенциально опасные с точки зрения трещинообразования, и участки, интенсивность влагоотдачи на которых может быть существенно повышена (рис. 3.).




В результате реконструкции сушилка разделена на четыре зоны (рис. 4):

? первая зона, противоточная, - зона мягкой сушки (теплоноситель, поступающий из второй зоны, разбавляется рециркулятом первой зоны);

? вторая зона, противоточная; сушка осуществляется путем нагнетания в зону отработанного теплоносителя третьей и четвертой зон сушилки;

? третья зона, прямоточная, ? зона интенсивной рециркуляции теплоносителя;

? четвертая зона, противоточная, ? зона досушки кирпича свежим теплоносителем с температурой 110-1300С.




Это позволило обеспечить более однородную сушку по сечению туннеля, сократив коэффициент неоднородности с 1,29 до 1,14.

После проведения пуско-наладочных работ был установлен режим, который позволил сократить время сушки полнотелого кирпича до 44 ч и снизить среднюю остаточную влажность до 1?2% при влажности кирпичей в ядре садки не более 3% (рис. 1?3, кривые 3 и 4).

Снижение средней остаточной влажности после сушки до 1?2%, а также толкание в печь изделий с температурой 90-1100С позволили сократить время обжига до 42 ч; количество брака после обжига не превышает 5%.

В декабре 2001 г. в ОАО ?Ленстройкерамика? введена в эксплуатацию еще одна линия по производству кирпича методом жесткого формования. В результате проведенной реконструкции у ОАО ?Ленстройкерамика? появилась возможность производить высокомарочный полнотелый кирпич (марок 300 и выше), превосходящий по качественным показателям традиционный керамический кирпич пластического формования.

Список литературы

1. Тарасевич Б. П. Оптимальные варианты производства кирпича (моделирование схемы жесткого формования) // Строит, материалы, 1994, № 6.

2. Берман Р.З. Использование жесткого формования ? метод реконструкции кирпичных заводов // Строит, материалы, 1995, № 5, С. 25-26.

3. Хавкин А.Я., Берман Р.З. Кирпичные заводы малой мощности с применением технологии жесткой экструзии // Строит, материалы, 2000, № 4, С. 18-19.

А.В. ТОКАРЕВ, инженер, С.С. ОРДАНЬЯН, д-р техн. наук, (Санкт-Петербургский государственный технологический институт), Г.В. ВЕДЕРНИКОВ, В.Н. ФЕДОРКОВ, В.Н. ЮСИНА, инженеры (ОАО ?Ленстройкерамика?)