Причины возникновения трещин и обрушений при сушке сырцового кирпича и методы их устранения.

Процесс сушки сырцового кирпича заключается в поглощении тепла заготовкой из окружающей среды с более высокой температурой, что приводит к превращению физически связанной воды в пар. Нагретый газ расширяется по мере повышения температуры, давление расширяющегося газа увеличивается, и газ под более высоким давлением начинает выходить в окружающую среду с более низким давлением. Пар ищет щели, через которые может выйти из заготовки наружу. Качество сушки кирпича — это ключевой этап для обеспечения качества и производительности обжига. Без надлежащей сушки сырца невозможно обеспечить качество и производительность печи для обжига. Научно обоснованная конструкция сушильной камеры, правильная система подачи воздуха и подходящая температура подачи воздуха в зависимости от характеристик сырья — это залог эффективной сушки кирпича.

Увеличение объёма сушильной камеры, снижение скорости нагрева сырца, продление цикла сушки и повышение процента соответствующих стандартам высушенных кирпичей — всё это необходимые условия для обеспечения скорости огневого процесса в обжиговой печи и достижения быстрого обжига.

1.Три физических параметра, влияющих на характеристики сушки сырцового кирпича.

Чувствительность к сушке — это склонность заготовки к образованию трещин в процессе сушки. Разделяют на низкую, среднюю и высокую чувствительность. Сырьё с чувствительностью к сушке менее 1 считается низкочувствительным, от 1 до 2 — средней чувствительностью, а более 2 — высокочувствительным сырьём.

Критическая влажность — это содержание воды в заготовке, при котором она перестаёт сокращаться в процессе удаления свободной воды. По мере испарения свободной воды заготовка сжимается, а когда испарение заканчивается, сжатие прекращается. В этот момент содержание воды в заготовке называется критической влажностью. Она изменяется в зависимости от влажности окружающей среды

Пластичность — это способность глинистого материала изменять свою форму под воздействием внешней силы без образования трещин, а после снятия нагрузки сохранять изменённую форму.

Для сырья с высокой чувствительностью к сушке (коэффициент чувствительности более 2) требуется, чтобы длина сушильной камеры была более 70 м, цикл сушки должен составлять более 45 часов, температура подаваемого воздуха не должна превышать 120°C, а длина зоны предварительного нагрева — более 20 м. Скорость нагрева заготовки в зоне нагрева следует контролировать на уровне 3°C/час~4°C/час, а относительную влажность в зоне нагрева — на уровне 75%~85%. Самое важное — предварительно нагреть сырьё перед формовкой, повысить температуру формованной заготовки и выровнять температуру внутри заготовки, при этом температура формованной заготовки должна быть немного выше температуры на входе в сушильную камеру. Соблюдение этих условий позволит обеспечить качество сушки кирпича

Влажность воздуха в зоне предварительного нагрева зависит от критической влажности сырья и чувствительности к сушке. Если критическая влажность сырья высокая, а чувствительность к сушке низкая, то процесс от входа заготовки в сушильную камеру до прекращения её сжатия и появления трещин будет коротким. В этом случае можно использовать низкую влажность и высокую температуру в зоне предварительного нагрева, что позволяет сократить длину сушильной камеры и ускорить процесс сушки. В противном случае сушильную камеру нужно удлинять, а в зоне предварительного нагрева поддерживать высокую влажность и низкую температуру, чтобы замедлить процесс сушки, иначе на кирпиче могут появиться трещины.

2.укладка на вагонетки
на вагонетки обеспечивает равномерное распределение топлива и газовоздушного потока по сечению печи. Принцип укладки для кодровой тележки с внутренним сжиганием должен быть следующим: плотно уложенные кирпичи в средней и верхней частях, а снизу — с более редкой укладкой. Это обеспечит большой промежуток в середине печи, что способствует легкому выходу влаги. Целые кирпичи в процессе сушки легче разрушаются по сравнению с полыми кирпичами, поскольку для целых кирпичей используется больше сырья, их вес больше, и общее количество воды также больше. При нагреве заготовки выделяется больше влаги, и если отвод влаги будет недостаточным, это приведет к разрушению заготовки.



Механическая укладка не только обеспечивает стабильность кирпичных штабелей, но и гарантирует однородность промежутков между заготовками. Можно считать, что установка плотной укладки по краям и редкой укладки в середине обеспечивает одинаковую плотность укладки всех кирпичей на тележках, что облегчает нагрев, вентиляцию и отвод влаги. В настоящее время почти все новые линии по производству керамического кирпича используют механическую укладку, поэтому при определении ширины обжиговой печи необходимо сначала разработать чертежи для укладки кирпичей в соответствии с формой кирпича, затем определить спецификации тележки и эффективную ширину обжиговой печи, не следует произвольно устанавливать ширину печи.

4.предварительный нагрев кирпичных заготовок
Процесс предварительного нагрева кирпичной заготовки представляет собой процесс нагрева от внешней стороны к внутренней. Этот процесс должен обеспечивать медленное нагревание заготовки и снижать скорость удаления влаги с поверхности кирпича, что требует поддержания в зоне предварительного нагрева низкой температуры и высокой влажности. Поскольку поверхность заготовки нагревается быстро, содержащаяся в ней вода постепенно превращается в пар и уходит в воздух с помощью конвекционных потоков. Если при этом относительная влажность окружающего воздуха низка, вода с поверхности заготовки будет быстро испаряться, что приведет к уменьшению объема и сжатию поверхности, в то время как температура внутри заготовки остается низкой и вода не испаряется, что приводит к несоответствию сжатия и может вызвать трещины на поверхности. Поэтому необходимо дождаться, пока температура внутри заготовки не повысится до уровня, при котором начнется испарение влаги, прежде чем переходить к стадии удаления влаги. Чтобы предотвратить быстрое испарение водяного пара с поверхности заготовки, необходимо поддерживать влажность воздуха вокруг заготовки. На этапе нагрева от зоны предварительного нагрева к сушильной зоне влажность воздуха заготовки должна поддерживаться на уровне 70%~80%, а скорость нагрева должна контролироваться на уровне 3°C/ч~5°C/ч. Слишком быстрое повышение температуры только ускорит нагрев поверхности заготовки, в то время как скорость теплопроводности от поверхности заготовки к её внутренней части значительно медленнее, чем скорость нагрева от конвекции воздуха. В этом медленном процессе заготовка должна находиться в условиях высокой влажности, то есть в стадии предварительного нагрева, которая обычно занимает от 8 до 12 часов, а длина зоны предварительного нагрева составляет примерно 20-25 метров. Если влажность воздуха вокруг заготовки на этапе предварительного нагрева низкая, это приведет к ускорению удаления влаги с поверхности заготовки и неравномерной скорости удаления влаги внутри и снаружи, что вызовет трещины на поверхности заготовки.




5.подача воздуха и давление подачи воздуха

Применение частотного преобразователя для вентиляторов упрощает их запуск и позволяет гибко регулировать их работу. Однако вентиляторы, выбранные для сушильной печи, не предназначены только для обжига. Для туннельной печи длиной более 3 метров для удовлетворения потребностей обжига достаточно одного вентилятора с производительностью 30 000 м³/ч, давлением 280 Па и мощностью 7,5 кВт. Однако для подачи воздуха в сушильную печь обычно выбирают вентиляторы с давлением 1200 Па, производительностью 100 000 м³/ч и мощностью более 45 кВт.

Рабочие печи, чтобы удовлетворить потребность в кислороде для обжига кирпичей, произвольно снижают частоту вентиляторов, что приводит к значительному снижению объема и давления воздуха, поступающего в сушильную печь, и является основной причиной разрушения заготовок. Поскольку объем воздуха, подаваемого вентилятором, имеет линейную зависимость от скорости, а давление — квадратную зависимость от скорости, когда частота снижается с номинальных 50 Гц до 30 Гц, скорость составляет 60% от номинальной, объем воздуха составляет 60% от номинального, а давление — только 36% от номинального. Низкий объем воздуха не может достичь центра печи с бокового потока, и воздух, подаваемый сверху, не может достичь передней части печи, что не позволяет сформировать воздушную конвекцию между нижними кирпичами, и влага не может быть удалена.

Температура подаваемого воздуха напрямую влияет на скорость нагрева заготовок в зоне предварительного нагрева и скорость удаления влаги в сушильной зоне. Поэтому для различных материалов и содержания влаги в заготовках температура подаваемого воздуха должна различаться. В общем случае температура подаваемого воздуха для мягких материалов не должна превышать 110°C. Это обеспечивает рациональное повышение температуры заготовок в процессе предварительного нагрева. Слишком высокая температура подаваемого воздуха может привести к слишком быстрому испарению влаги из заготовок, что увеличивает количество водяного пара в сушильной печи, превышающего производительность вытяжного вентилятора, в результате чего относительная влажность в зоне предварительного нагрева достигает насыщения, что приводит к размягчению и разрушению кирпичной заготовки.

Утечка воздуха вызывает разрушение заготовок.

Утечка воздуха является одной из основных причин разрушения заготовок. Утечки воздуха вокруг подъемной двери на входе в печь позволяют холодному воздуху извне проникать в сушильную печь, что приводит к снижению объема влаги, удаляемой вытяжным вентилятором, и задерживанию горячего водяного пара на поверхности заготовок, что в свою очередь вызывает размягчение и разрушение заготовок. В настоящее время большинство сушильных печей оснащены лишь одной дверью, но именно эта дверь, как правило, не подвергается должному вниманию со стороны производителей в отношении герметичности. Щели между дверью и стеной, а также между нижними направляющими на концах двери слишком большие, и даже если дверь повреждена, ее не ремонтируют, что неизбежно снижает силу всасывания вытяжного вентилятора.

Основные причины возникновения трещин в кирпичных заготовках: (1) Температура и влажность в зоне предварительного нагрева сушильной печи не соответствуют критическому содержанию влаги в сырье и чувствительности к сушке. (2) Низкая температура окружающей среды и большая разница температур между внутренней и внешней сторонами формованных заготовок приводят к тому, что влага с поверхности заготовок испаряется гораздо быстрее, чем внутренняя влага. (3) Низкое давление экструдеров для кирпичей, высокая влажность при формовании и низкое критическое содержание влаги в сырье приводят к слишком большому различию между влажностью при формовании и критическим содержанием влаги. (4) Высокий пластический индекс сырья делает заготовки менее подверженными удалению влаги, и быстрое повышение температуры в процессе сушки приводит к образованию трещин на поверхности заготовок.

Обрушение кирпичных заготовок в процессе сушки — это распространенное явление, особенно это часто происходит с мягкими материалами. Причин обрушения много, например, слишком высокая влажность при формовании заготовок, низкая прочность заготовок, в результате чего нижняя часть заготовки не может выдержать давление верхней части и обрушивается; слишком высокая высота укладки заготовок приводит к деформации нижней части заготовки; неправильно уложенные заготовки приводят к неравномерному распределению давления и обрушению. Однако чрезмерно высокая температура подаваемого воздуха и слишком быстрое повышение температуры являются распространенными причинами обрушения. В общем, снижение энергозатрат можно достичь различными способами, а повышение теплоизоляционных характеристик печи и производительности обжиговой печи — это эффективные пути для снижения энергозатрат.

Существует множество факторов, приводящих к обрушению заготовок в сушильной печи, включая факторы, связанные с проектированием конструкции сушильной печи, а также факторы, связанные с эксплуатацией. Конкретные проблемы следует выявить в зависимости от реальной ситуации и решить их целенаправленно для полного устранения. Плавный процесс проектирования, разумное проектирование структуры печи, хорошая теплоизоляция и высокое качество строительства являются ключевыми факторами для снижения энергозатрат и повышения качества продукции.