Обжиг красного кирпича в кольцевых печах

Устройство и действие кольцевых печей

При годовой производительности завода более 400 тыс. кирпичей целесообразнее вместо напольных печей применять кольцевые кирпичеобжигательные печи. В кирпичной промышленности наиболее распространены обычные кольцевые печи со сводами. Устройство такой печи небольшого объема показано на рис. 53.

Однако на колхозных предприятиях в целях удешевления строительства более целесообразно сооружать небольшие кольцевые печи без сводов. Постройка таких печей обходится немного дороже напольных, рассчитанных на такую же производительность. Между тем обслуживание кольцевых печей, хотя бы и бессводовых, значительно легче и удобнее, чем напольных. Качество кирпича, обжигаемого в кольцевых печах, выше, а расход топлива на обжиг каждой тысячи кирпичей в 2—3 раза меньше, чем в напольных печах. Благодаря этим преимуществам, а также возможности сжигать в таких кольцевых печах любое местное топливо они получили большое распространение.

Бессводовая кольцевая печь отличается от обычной кольцевой только тем, что она заглублена в землю и не имеет свода. Эта печь представляет собой два сделанных в земле параллельных канала, соединенных по концам закруглениями в замкнутое вытянутое кольцо. Этот вытянутый кольцевой канал называется обжигательным каналом. В него загружают для обжига кирпич-сырец. После загрузки сырца его покрывают временным настилом, подобным устраиваемому в напольных печах. При выгрузке обожженного кирпича этот настил каждый раз разбирают, а при садке устраивают вновь. Эти печи приведены на рис. 71—74.

В настиле делают отверстия, располагаемые рядами поперек обжигательного канала. Ряды располагаются на расстоянии около 90 или 106 см (т. е. на длину трех с половиной или четырех кирпичей) друг от друга. В каждом ряду делают по три-четыре отверстия. Ряды этих отверстий, предназначенных для загрузки в печь топлива, называют топливными рядками. Отверстия в настиле на время обжига закрывают съемными крышками, а в остальное время кирпичами, которые укладывают плашмя.

Топливо в кольцевых печах забрасывается непосредственно на обжигаемый кирпич, который накаляется настолько, что это топливо загорается от соприкосновения с кирпичом.

Для отвода дыма устраивают центральный дымовой канал, который располагают вдоль печи между внутренними стенами обжигательного какала. Он соединяется с обжигательным каналом небольшими боровками-очелками, расстояния между которыми по длине обжигательного канала принято считать длиной камеры обжигательного канала.

Поскольку в обжигательном канале нет никаких постоянных перегородок его делят на камеры условно. Для подключения нужной части обжигательного канала к центральному дымовому каналу последний против каждого очелка имеет в своде отверстия. Во время подключения с очелка и с расположенного рядом отверстия в своде дымового канала снимают крышки и оба этих отверстия накрывают общим металлическим перекидным коробом (рис. 54). При этом дымовые газы начинают поступать из данной камеры обжигательного канала через очелок вверх, проходят под перевернутым коробом через отверстие в центральный дымовой канал и уходят в дымовую трубу. Когда надо прекратить тягу в камере, короб снимают, а верхние отверстия очелка и дымового канала снова накрывают крышками.

Для регулирования тяги в кольцевых печах вместо перекидных коробов можно пользоваться также так называемыми дымовыми конусами (клапанами). В этом случае обжигательный канал в каждой камере печи соединяют дымоходом (очелком) с центральным дымосборным каналом. В местах примыкания к последнему дымоходы выполняются в виде сложенных из кирпича вертикальных круглых колодцев. В верхнюю часть каждого колодца вставляют чугунное гнездо конуса (рис. 55). Вокруг него в кирпичной кладке оставляют кольцевое углубление, которое заполняют крупнозернистым песком. Сверху гнездо накрывают конусом, также изготовленным из чугуна. В центре крестовины конуса имеется отверстие для его крепления к стальному стержню, который пропущен кверху сквозь свод дымосборного канала. При помощи этого стержня конус можно поднимать и опускать, регулируя тягу. При опускании конуса борта его погружаются в песок, насыпанный в кольцевую выемку вокруг гнезда, что обеспечивает плотность закрытия дымохода.

Для поднятия и опускания дымовых конусов пользуются переносными деревянными станками (рис. 56) или специальными винтовыми подъемниками.

Кольцевая печь действует непрерывно. Будучи один раз разожженной, она может работать без перерыва много месяцев.

Непрерывность работы кольцевой печи основана на том, что огонь (т. е. зона большого огня или взвара) в ней не стоит на месте, а все время продвигается вперед по кольцу обжигательного канала. Огонь продвигается вперед благодаря тяге, создаваемой очелками, присоединенными к центральному дымовому каналу впереди от огня. Горячие газы из зоны взвара поступают под действием тяги на находящийся впереди сырец и постепенно накаляют его до температуры воспламенения топлива. После этого «топливный рядок» над накалившимся кирпичом включается в зону взвара и в этот рядок, как и в остальные рядки взвара, начинают загружать топливо, чтобы еще больше поднять температуру кирпича. Одновременно с приемкой на взвар нового рядка в задней части взвара отбрасывают один рядок, прекращая загрузку в него топлива. В результате вся зона взвара оказывается продвинувшейся вперед на один рядок, т. е. примерно на 1 м. Через некоторое время накаливается и принимается на взвар еще один рядок, а сзади взвара один рядок отбрасывается и т. д.

Таким образом, огонь непрерывно проходит через находящийся впереди сырец. Скорость продвижения огня на небольших печах составляет около 8—10 м в сутки, но при форсированном обжиге может достигать 25 м и более в сутки. В зависимости от скорости обжига огонь в течение 1 месяца проходит по всему кольцу обжигательного канала от 3—4 до 10 раз, т. е. печь, как говорят, делает до десяти оборотов в месяц.

Одновременно с продвижением огня происходят садка в печь сырца и выгрузка готового кирпича. Садка и выгрузка должны быть организованы так, чтобы впереди огня постоянно было несколько камер с загруженным сырцом, а сзади — несколько камер с обожженным, остывающим кирпичом.

Как уже указывалось, в кольцевых печах расходуется в 2—3 раза меньше топлива, чем в напольных. Такая экономичность работы кольцевых печей объясняется рациональным использованием в них всего получаемого тепла.

Горячие дымовые газы в кольцевых печах, прежде чем попасть в центральный дымосборный канал и уйти в трубу, проходят через несколько камер с находящимся в них сырцом. Отдавая свое тепло этому сырцу, они просушивают его и нагревают, а в трубу поступают уже охладившимися до 120—150°. Таким образом, первые стадии обжига, т. е. выпаривание влаги и подогрев сырца на дыму, происходят в кольцевых печах за счет отходящего тепла дымовых газов; в напольных же печах на эти процессы приходится специально расходовать значительное количество топлива.

В кольцевых печах используется и тепло остывающего кирпича. Весь необходимый для горения топлива воздух поступает в зону взвара со стороны выгрузки готового кирпича и проходит через несколько камер с остывающим кирпичом. При этом воздух, охлаждая кирпич, нагревается от него и попадает в зону взвара уже с высокой температурой, способствуя сокращению расхода топлива на обжиг. Между тем в напольных печах тепло от охлаждения кирпича никак не используется и воздух для горения поступает в топки холодным, с обычной наружной температурой.

Садка и обжиг в кольцевых печах

Садку сырца в кольцевых печах производят следующим образом (рис. 57). Вначале на выровненном поду печи из сырца выкладывают так называемые ножки. На под вдоль канала ставят кирпичи на расстоянии 12 см друг от друга. На них накрест ставят по три кирпича в два, три или четыре ряда по высоте. Длина и ширина ножки равна длине кирпича, а высота зависит от зольности топлива и принимается с таким расчетом, чтобы полтора-два ряда кирпича по высоте ножек оставались после обжига незасыпанными золой.

Между ножками в направлении ширины обжигательного канала оставляют промежутки по 12—15 см. Эти промежутки по верху ножек перекрывают устанавливаемыми поперек кирпичами; в промежутки между ними ставят продольные кирпичи. Таким образом, перекрытие ножек представляет сплошной ряд кирпича во всю ширину печи.

По длине обжигательного канала ножки ставят вплотную одна к другой, оставляя между ними промежуток только против дымоотводного очелка. Тем самым па поду печи вдоль обжигательного канала между ножками образуются подовые каналы, пересекаемые на каждой камере поперечным дымоотводным каналом против очелка.

Начиная с перекрытия ножек, садку ведут разными способами, чаще всего в елку. Однако садка в елку в кольцевых печах существенно отличается от садки в елку в напольных печах. При садке в елку в кольцевой печи все кирпичи ставят вдоль обжигательного канала немного наискось, в одном по высоте ряду — в одну сторону, а в следующем по высоте ряду — в другую. Между кирпичами оставляют промежутки по 3—4 см, а в верхних рядах — приблизительно в толщину пальца.

Следующую по длине печи елку ставят вплотную к первой с тем же направлением кирпичей в соответствующих рядах. Кирпичи при этом ставят тычок в тычок, чтобы щели между ними вдоль печи получались сквозными для возможности прохода горячих газов, а не зигзагообразными, как в напольной печи. Так при расстояниях между осями топливных рядков 105 см вдоль печи ставят каждый раз по три елки, а четвертую, которая приходится под отверстиями топливного ряда, выкладывают в виде решетки. В ней чередуются по высоте ряды кирпичей, поставленные то вдоль, то поперек печи.

В поперечных рядах кирпичи ставят не по 3 шт. на длину стоящего ниже вдоль печи кирпича, как в ножках, а только по 2 шт. так, чтобы между этими кирпичами оставались широкие (12—13 см) промежутки, образующие в каждом поперечном ряду канал во всю ширину печи.

Кирпичи в продольных рядах образуют как бы колосниковую решетку, на которой задерживается и сгорает загружаемое через отверстия в настиле топливо. Для равномерного распределения топлива по высоте обжигательного канала необходимо правильно разместить промежутки между стоящими вдоль печи кирпичами топливной решетки в разных по высоте рядах. При этом промежутки одного ряда должны находиться не под промежутками, а под кирпичами следующего по высоте ряда. Тогда все загружаемое сверху мелкое топливо не будет проваливаться вниз через сквозные щели, а, пересыпаясь с кирпича на кирпич, распределится веером по всей высоте решетки.

При обжиге кирпича дровами под топливными рядками вместо решетки на всю высоту канала оставляют промежуток, в котором лишь в редких местах делают упоры из выступающих кирпичей, соединяющих елки по одну и другую сторону топливного рядка.

Расстояние между двумя топливными рядками, в котором помещаются три елки и топливная решетка для мелкого топлива или прогар для дров, называют подсадкой. В зависимости от длины камеры в ней бывает от четырех до шести подсадок.

Каждую камеру после садки следующей за очелком елки кирпича по всему сечению покрывают обыкновенной оберточной бумагой, которую приклеивают к кирпичам и к стенкам печи глиняным раствором. Эти бумажные ширмы преграждают доступ в зону взвара наружному холодному воздуху со стороны садки кирпича. Благодаря этому воздух в зону взвара поступает только со стороны выгрузки обожженного кирпича. Без бумажных ширм воздух поступал бы в зону вз|вара и сзади и спереди, поэтому огонь не смог бы двигаться вперед. Впереди огня всегда находится не менее двух бумажных ширм.

Когда очередная камера загружена и в ней установлена новая ширма, ближайшая от огня ширма сжигается и их общее количество впереди огня остается прежним.

Кольцевую печь разжигают, когда загружено четыре-пять камер, причем одновременно с розжигом, который занимает 3—4 дня, продолжают вести садку. Розжиг начинают с малого огня или окура, который ведут через топки, устроенные во временной поперечной кирпичной стенке так же, как в напольной печи. Для создания тяги к обжигательному каналу вначале присоединяют вторую от временных топок камеру, затем третью и т. д.

Когда кирпич, посаженный в ближайших от топок подсадках, начнет приобретать красный накал, на него можно начать сыпать понемногу топливо. Засыпку производят через верхние топливные отверстия, не прекращая при этом огонь и во временных топках.

Постепенно накал распространится на следующие рядки и, лишь когда зона взвара достигнет второй-третьей камеры, т. е. 10—15 топливных рядков, топки во временной стенке закрывают (оставляя, однако, небольшие отверстия у пода для доступа воздуха) и продолжают вести огонь только за счет топлива, засыпаемого сверху. На этом розжиг печи считается законченным и начинается нормальное продвижение огня с приемкой на взвар новых рядков и отбрасыванием задних.

Когда огонь отойдет от места розжига на четыре с половиной-пять камер, стенку с временными топками постепенно разбирают (не всю сразу, а в течение 1—2 суток) и начинают выгружать кирпич.

Количество ежедневно выгружаемого кирпича должно соответствовать количеству сырца, посаженного в печь.

Производительность кольцевых печей обычно определяют по объему обжигательного канала, а работу печи оценивают съемом кирпича с 1 м³ обжигательного канала в 1 месяц. В небольших колхозных кольцевых печах, работающих на естественной тяге от небольшой дымовой трубы, съем составляет около 750—1000 шт. с 1 м³ обжигательного канала в 1 месяц. Это значит, что при средней плотности садки 250 кирпичей на 1 м³ огонь в течение 1 месяца проходит через 1 м³ канала 3—4 раза или, иначе говоря, печь делает в месяц три-четыре оборота.

Для ускорения продвижения огня, т. е. повышения производительности печи, требуется соблюдать ряд условий. Одним из условий является необходимость садить в печь, особенно в нижние ряды садки, достаточно высушенный сырец, что не только ускоряет ход огня, но и позволяет повысить качество кирпича и сэкономить топливо. В крайнем случае, при недостатке сухого сырца, недосушенный сырец можно садить в верхние ряды. В нижних же рядах влажность сырца не должна превышать 12%, а в ножках садки — 40%.

Весьма важно также применить сухое топливо, а на передние рядки по возможности длиннопламенное.

Следующим условием является достаточно сильная тяга, при которой не менее половины зоны взвара находилось бы, как говорят, под разрежением. Величину разрежения проверяют, открывая крышку над топливным отверстием. Если накаленный кирпич под открытой крышкой быстро покрывается темным налетом от засасываемого через отверстие холодного воздуха, значит в этом месте печь находится под разрежением; если же кирпич сохраняет светло-красный накал, налетом не покрывается и из отверстия бьет кверху струя горячего воздуха, значит в этом месте не разрежение, а давление.

Для ускорения продвижения огня необходима также развитая, но не слишком большая зона взвара (например, в 16-камерной печи на взваре надо держать около 12 рядков, а в 14-камерной 9—10 рядков).

Наконец, важным условием является опыт обжигальщиков, правильное ведение ими обжига. Топливо нужно загружать своевременно во все рядки, начиная всякий раз с передних рядков и кончая задними, т. е. против хода огня (так как при обратном порядке загрузки топлива дымовые газы мешали бы наблюдать за состоянием огня). Топливо надо загружать небольшими порциями, но почаще— примерно через каждые 10—15 мин.

В 1950 г. получил большое распространение новый, высокопроизводительный метод обжига кирпича в кольцевых печах, разработанный П. А. Дувановым. Применение этого метода позволяет значительно ускорить продвижение огня и довести месячный съем кирпича с 1 м³ обжигательного канала до 2—3 и более тыс. шт.

Главные особенности метода П. А. Дузанова: разреженная садка сырца в печь, удлинение зоны дыма, небольшое сокращение зоны взвара, сокращение расстояний между рядками отверстий для засыпки топлива и учащенная засыпка топлива мелкими порциями.

Плотность садки при этом методе составляет 180—200 шт. на 1 м³. Садка (рис. 58) производится в елку, причем между кирпичами оставляют промежутки по 4—6 см. Колосниковую решетку под топливными рядками выкладывают только из кирпичей, устанавливаемых вдоль печи.

Колосниковые кирпичи ставят через каждые два ряда по высоте, т. е. в третьем, шестом, девятом и так далее рядах. Их располагают в оставленном под топливным рядком промежутке шириной 12—45 см между двумя елками на кирпичи, на которые и опираются своими концами кирпичи колосниковой решетки. В елках, связанных решеткой, кирпичи ставят против колосников более косо, чем в остальных рядах. Колосниковые кирпичи нужно ставить тем реже, чем крупнее используемое топливо.

Ножки и их перекрытие делают обычным способом, как указывалось выше. Длина подсадки (расстояние между центрами топливных трубочек по длине печи) вместо 105 см составляет около 90 см. Зона дыма должна занимать около одной трети длины всего обжигательного канала, а зона взвара — не превышать 10—12 рядков.

При описываемом методе обжига топливо засыпают мелкими порциями (по 150—200 г в каждое отверстие) примерно через каждые 6—8 мин., причем в передние рядки загружают порции вдвое меньшие, чем в остальные рядки зоны взвара. Таким образом, топливо засыпают почти непрерывно и равномерно, что обеспечивает интенсивное горение в зоне взвара и, следовательно, быстрое продвижение огня.

Обжигальщики на кольцевой печи должны иметь следующий инвентарь: для съемки и надевания крышек топливных отверстий — крючки из толстой проволоки, длинный железный штырь для контроля влажности сырца и пробивания шлака, накапливающегося в верхней части садки, совок емкостью 1,5—2 кг для засыпки мелкого топлива (рис. 59). Кроме этого, на печи должны быть бочка с водой и ведра на случай загорания надпечного шатра, а также тачки для подвозки топлива, стол со скамейкой для записей о работе печи; для садки сырца должна быть переносная скамейка и деревянный желоб, по которому сырец опускают вниз.

При правильном ведении обжига в кольцевых печах обеспечивается весьма высокое качество кирпича.

Главное условие для этого — соблюдение режима обжига, который у кольцевых печей характеризуется распределением обжигательного канала по зонам. Для простейших кольцевых печей рекомендуется следующее количество камер по зонам:

Это распределение является примерным и для каждого завода должно быть уточнено на основе опыта.

Когда проработавшую несколько месяцев печь требуется остановить, за последней загруженной камерой выкладывают временную глухую стенку, до которой огонь доходит и останавливается.