Щелевая РОЛИКОВАЯ печь для обжига керамических облицовочных плиток Пр. = 100 тыс. м2/г

Еще одной разновидностью плиток однократного обжига является плитка глазурованная под давлением. Она изготавливается по современной технологии, в соответствии с которой слой глазури подвергается прессованию вместе со смесью, а дальше обжигу. Готовое изделие имеет низкую пористость и, благодаря высокой толщине слоя глазури, является особо пригодным для устройства полов, подвергающихся высоким нагрузкам при интенсивном движении.

Плитка  двукратного обжига.

Изделие этим методом  изготовлялось до внедрения способа однократного обжига: по этой традиционной технологии глазурь наносится на обожженную смесь, затем изделие подвергается второму обжигу. Недостаток этой технологии перед способом однократного обжига заключается в более высокой себестоимости продукции (два обжига вместо одного), а также в невозможности изготовления низкопористых изделий (невозможна глазуровка обожженной низкопористой смеси).

В настоящее  время керамическая плитка двукратного  обжига используется для облицовки  стен и пола, в особенности при необходимости придания блеска поверхности плитки. В таком случае двукратный обжиг имеет технологическое преимущество перед однократным: при последней технологии в процессе обжига через глазурь проникает газ от разложения смеси. 

2. Обоснование типа тепловой установки

Щелевые печи состоят  из корпуса, выполненного в форме  туннеля, проходящего в нем роликового конвейера с приводными механизмами, систем отопительных и вентиляционных устройств.

Поперечное  сечение туннеля имеет вид  щели шириной 0,9— 2,2 м и высотой 0,42—0,73 м в свету. Длина туннеля колеблется в зависимости от рода обжигаемых изделий и режима обжига от 23 до 60 м.

Отапливают  печи газом или мазутом. Применяют  также электронагрев— электрические  печи. Газообразное топливо сжигают  непосредственно в рабочем туннеле печи — печи открытого пламени или в пространстве между стенками рабочего туннеля и муфеля — муфельные печи. В муфельных печах обжигаемые изделия не соприкасаются с продуктами сгорания топлива и нагреваются излучением от нагретых стенок муфеля.

Печи с электронагревом  оборудуют электронагревателями, расположенными над и под конвейером, от которых  изделия также нагреваются излучением.

Принцип действия щелевых печей сходен с туннельными  печами. Материал, поступивший на конвейер с одной стороны туннеля, движется по нему к противоположному концу туннеля, проходя зоны подогрева, обжига и охлаждения. Окончательное охлаждение производится вне печи на обдувочном конвейере. В отличие от туннельных, работающих с пульсирующим передвижением изделий, в щелевых печах осуществляется непрерывно-поточное движение материала, так как печь включена в общий технологический поток.

3. Обоснование режима тепловой обработки

 Штучные  формованные изделия (кирпич, плитки, трубы и др.) сушат в камерных, туннельных, щелевых и конвейерных сушилах. Обычно это конвективные или радиационно-конвективные сушила, в которых сушильным агрегатом служит горячий воздух или дымовые газы. К наиболее прогрессивным конструкциям с механизированным непрерывным перемещением изделий относятся туннельные и щелевые сушила.

Так как сформованные керамические и огнеупорные изделия  после сушки подвергаются обжигу, то следует считать  наиболее эффективной  конструкцией совмещение сушила с печью. Для туннельных и щелевых сушил  это выполняется при обжиге огнеупорных изделий  таким образом, что сушило устраивают  в одну линию с печью и садку изделий производят на печные вагонетки, которые последовательно проходят сушило и печь. Работа туннельных сушил в большей степени зависит от способа садки изделий на вгонетки и способа подвода и отвода сушильного агента, обеспечивающих равномерное его движение у поверхности каждого его изделия в процессе сушки. При этом скорость движения газов по каналам садки изделий составляет от 2 до 5 м/сек, а расход сушильного агента – 80 – 100 кг/кгисп. вл. (при сушке керамических изделий). Для увеличения скорости движения сушильного агента, а так же для создания более мягкого режима сушки применяют рециркуляцию отработанных газов.

4. Технологические расчеты

158×150×5………………………………100 %

Определим часовую  производительность печи, принимая выход  годной продукции 94%, а коэффициент  использования оборудования 96%.

 

 

Принимая продолжительность  обжига τ=22 ч, находим ёмкость печи:

Е=Рτ=12.65∙22=278.3 м² пл.

Определим скорость движения конвейера :

Где L-шаг плиток по длине конвейера, n- количество плиток по ширине конвейера, l и b-длина и ширина плитки соответственно.

= 234.4 м/мин.

Принимаем следующие  размеры печи :

Длина = 24 м.

Ширина  = 0.9 м.

Высота  канала = 0.62 м.

Объем печного канала = 13.39

Транспортный  орган—ролики

Число роликов = 320 шт.

В печь автоматически  поступает плитка влажностью не больше 0.2 %, поэтому начальная температура  в печи 400 .

На роликовый конвейер можно вместить Е₁= 21.6 м² плиток (911 шт.), считая по основному ассортименту (плитки 158×150×5).

Длина рабочей  части туннеля определяется по формуле:

 

Находим объем  печного канала

V _n=FL=1.63∙14.88=24 м³

Плотность садки  на 1 м³ печного канала

Съем с 1 м³ печного канала

Продолжительность нагрева и обжига 10 ч охлаждения 12 ч. Длина зоны охлаждения

Длина зоны обжига, считая интервал температур 850-1150°С

Длина зоны подогрева  будет составлять .

 

3. Теплотехническая часть

3.1 Теплотехнический расчет

Необходимый для работы печи расход топлива определяют из уравнения теплового баланса. Тепловой баланс состоит из двух частей: приходной и расходной. В приходную часть входит теплота, вносимая предварительно подогретым воздухом и топливом, и теплота экзотермической реакции. В расходную часть входит теплота, затраченная на нагрев металла и на все виды потерь теплоты в окружающую среду. Для методической печи необходимо определить часовой расход топлива  . 

 

Приходные статьи теплового баланса:

1.     Химическая теплота горения топлива: 

 

 

   

 

 

 

2.     Физическую теплоту, вносимую подогретым воздухом, определяем

по формуле :  

 

 ккал/ч, 

 

  

 

где V_в.д. - действительный (фактический) расход воздуха, необходимый для горения единицы топлива при коэффициенте расхода воздуха λ>1 .                                                       

 

3.     Физическую теплоту, вносимую подогретым газообразным топливом, находим по формуле: 

 

 ккал/ч, 

 

 

 

4.     Теплота экзотермической реакции, выделяемая при окислении нагреваемого металла: 

 

 

 

 

 

 

       где  y - тепловой эффект окисления нагреваемого металла для   углеродистых, низко-среднелегированных сталей =1350 ккал/ч;  

   - величина угара металла, для методических печей равен 2%. 

 

Расходные статьи теплового баланса: 

 

1.     Расход теплоты на нагрев материала (полезные затраты) : 

 

 

 

  

 

 

  где с₁ и с₂ - средние удельные теплоемкости материала соответственно в интервале температур 0 - t_н и 0 - t_k, ккал/(кг* ^оС).

Все остальные  статьи расходной части баланса  представляют собой тепловые потери.  

 

2.     Потери тепла с уходящими продуктами горения топлива: 

 

 

   

 

 

 

 

3.     Потери тепла через кладку печи определяют как сумму потерь через кладку стен, свода и пода.

 

          где t_п и t_н - температура печи и наружной поверхности кладки, ^оС;  

          S_i - толщина слоя кладки печи, м; 

            - коэффициент теплопроводности слоев кладки печи, ккал/(м*ч* ^оС); 

          F_н - площадь наружной поверхности стены, м²;

q – удельный  тепловой поток, передаваемый  через кладку, ккал/(м²×ч). 

 

 

 

 

 

4.     Потери тепла через открытые окна печи: 

 

 

 

 

    где F – площадь проема окна, м² ;  

           Ф – коэффициент диафрагмирования, который зависит от размеров формы окна и толщины стены, обычно составляет 0,6..0,8;        

       =0,2…1,0 – доля времени, в течение которого окно открыто.

5.     Неучтенные потери принимают равными 10% от количества тепла Q_хим:  

 

 

   

 

 

    

 

Складывая приходные  и расходные статьи, получим уравнение  теплового баланса, из которого определим  часовой расход топлива: 

 

  

 

Подставляя  эти данные в уравнение теплового  баланса, получим: 

 

  

 

Из этого  уравнения следует, что В_т = 57,16 м³/ч. 

 

4.4 Определение  КПД печи и напряженности пода  

 

КПД печи определим  по следующей зависимости: 

 

  

 

 

 

 

 

 

Наименование  статьи	Количество  тепла
	Ккал/ч	%
Приход  тепла: Химическая теплота горения топлива: Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом Физическая теплота, вносимая подогретым газообразным топливом Теплота экзотермической реакции Всего: Расход  тепла: Расход теплоты на нагрев металла Потери тепла с уходящими продуктами горения топлива  Потери тепла через кладку печи Потери тепла через открытые окна печи Неучтенные потери Всего:	486534,48 73319,132 424,241 47790 608067,853 325255,2 195279,13 15544,4 6549,6 48653,4 591281,73	80 12 0,07 7,93 100 55 33 2,63 1,107 8,263 100

3.2 Аэродинамический расчет

При движении газов в печах и трубопроводах  возникают сопротивления, которые рассчитываются как различные виды потерь давления:

  

где h_тр - потери на трение о стенки, н/м²;

       h_м - потери на местные сопротивления, н/м².

Потери  давления на трение о стенки. Во всех случаях движения газов потери давления будут тем больше, чем больше их удельная кинетическая энергия, поэтому сопротивления пропорциональны скоростному напору газов:

 н/м², 

где ξ – коэффициент пропорциональности, определяемый по формуле:

  

где λ – коэффициент  трения газов о стенки, зависящий  от критерия Re. Re = 10,5, то λ = 0,05 [3].

 н/м², 

где h_ск – величина скоростного напора, н/м²; 

       ρ_t - плотность газа при заданной температуре, кг/м³.

Местные сопротивления:

 н/м². [1] 

 

 

 

4. Охрана труда

 Общие требования  пожарной безопасности должны  соответствовать требованиям СНиП II-2-80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений».

На участке  тепловой обработки керамических изделий  должны предусматриваться мероприятия, исключающие паровыделения и  сброс продуктов сгорания природного газа в воздух рабочий зоны, в  частности, герметизацию камер сгорания, поддержание в них разрежения, устройство вытяжной вентиляции с удалением вредных веществ в атмосферу. В цехах, где находятся тепловлажностные установки, обязательно устанавливают приточно–вытяжную вентиляцию.

Установки, имеющие  передаточные тележки, толкатели, снижатели, подъёмники, для безопасности работы оборудуются блокировкой движения, синхронизированной с открытием проёмов, механических штор.

Температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений камер тепловой обработки на рабочих  местах не должна превышать 35 °С. Управление формовочным оборудованием должно быть дистанционным с размещением пультов управления в непосредственной близости к постам формования в звукопоглощающих кабинах.

 

Заключение

В ходе проделанной  курсовой работы мною была проанализирована щелевая печь, пользующаяся большой популярностью в производстве облицовочных плиток (Пр.=100 тыс. м²/год.) По полученным данным расчетов стало известно, что приход тепла составляет 608067,853 ккал/ч, а расход тепла 591281,73 ккал/ч. Значительную разницу в получанных результатах можно объяснить неучтенными потерями тепла в окружающую среду, через стены, низ и двери сушилки, а также потери на нагрев транспортирующего средства. Длина рабочей части туннеля составила 16 м.