إنتاج الطوب في النفق: توضيح تكنولوجيات التحكم في الطاقة

تشكل تكلفة الوقود وتكلفة الكهرباء وتكلفة العمالة النفقات الرئيسية الثلاثة في إنتاج الطوب الملبد. ومع ذلك، بسبب البناء والتشغيل غير السليم، فإن هدر الوقود شائع للغاية. لذلك، يعد تقليل استهلاك الطاقة هدفًا طويل المدى لأي خط إنتاج للطوب.

1. عزل جسم الفرن واستهلاك الطاقة

   يعد أداء العزل لجسم الفرن أمرًا بالغ الأهمية لتوفير الطاقة. في نظام حرق الطوب الذي يعمل بشكل مستمر، يتم امتصاص وتبديد ما يقرب من 30-40٪ من الحرارة بواسطة هيكل الفرن. ومع ارتفاع أسعار الوقود، يصبح تحسين عزل الفرن ذا أهمية متزايدة. يتكون جسم الفرن من جزأين رئيسيين: الجدران والسقف.

   الجدار الخارجي على اتصال مباشر مع الهواء المحيط. لتقليل فقدان الحرارة، يجب إضافة طبقة إضافية من الصوف العازل بسمك 150-250 ملم داخل الجدار. يعد تبديد حرارة السقف هو المسار الرئيسي لفقد الطاقة، مما يجعل عزل السقف ذا أهمية خاصة. بالإضافة إلى استخدام الصوف العازل في طبقات الطوب المقوس، يجب حشو مواد عازلة خفيفة الوزن مثل البيرلايت في الجزء العلوي لتعزيز الأداء الحراري. تشمل المواد العازلة عالية الأداء الشائعة صوف ألياف سيليكات الألومنيوم والصوف الصخري والبيرلايت والطوب العازل خفيف الوزن. وفي مناطق مماثلة، يمكن أن يؤدي إضافة العزل إلى جدران الفرن إلى تقليل استهلاك الطاقة بأكثر من 50 سعرة حرارية لكل كيلوغرام من المنتج المحترق مقارنة بالجدران غير المعزولة.

   وتحدد المعايير الوطنية أن ارتفاع درجة الحرارة على الجدار الخارجي للفرن يجب ألا يتجاوز 15 درجة مئوية، وعلى السطح لا يتجاوز 25 درجة مئوية. إذا استوفى فرن الطوب هذه المعايير، فسيتم تقليل استهلاكه للطاقة بشكل كبير. يتطلب تحقيق ذلك مواد عزل عالية الجودة - بالنسبة لفرن نفقي بعرض 4.6 متر، يبلغ الاستثمار الإضافي حوالي 100.000-120.000 يوان صيني.

1. فرن عزل السيارات واستهلاك الطاقة

   يعد فقدان الحرارة من خلال سيارات الفرن مسارًا رئيسيًا آخر. في العديد من الأفران النفقية، تصل درجة الحرارة تحت السيارة إلى 300 درجة مئوية، مما يؤدي ليس فقط إلى فقدان الحرارة الشديد ولكن أيضًا إلى فشل المحامل بشكل متكرر. الأسباب الرئيسية هي ضعف العزل الحراري لبنية السيارة وعدم كفاية الختم عند المفاصل بين السيارات المجاورة. يجب أن تحتوي عربة الفرن جيدة التصميم على صوف عازل، وبيرلايت، وطوب عازل خفيف الوزن يوضع على الإطار السفلي، يليه الطوب الحراري. تتطلب الوصلات نظام إغلاق من مرحلتين مع صوف عازل مدمج لتقليل انتقال الحرارة إلى المنطقة السفلية بشكل فعال.

2. فرن ختم رمل السيارة واستهلاك الطاقة

   لا يؤدي أداء الختم الضعيف لختم الرمل في فرن النفق إلى فقدان الحرارة فحسب، بل الأهم من ذلك أنه يؤدي إلى تدفق هواء غير منتظم داخل الفرن - وهو السبب الرئيسي للطوب غير المحروق. الهواء البارد المتسلل من خلال ختم الرمل يؤثر بشكل مباشر على الطوب الموجود على جانبي عربة الفرن. تشهد المناطق الجانبية بالفعل درجات حرارة منخفضة بسبب امتصاص جدران الفرن للحرارة؛ يؤدي الهواء البارد الإضافي إلى تقليل درجة الحرارة، مما يؤدي حتماً إلى إنتاج طوب غير محترق على طول جانبي الفرن. يعد دمج ختم الرمل الموثوق به ميزة تصميم رئيسية لأي خط إنتاج الطوب الفعال.

1. تهوية فرن النفق واستهلاك الطاقة

   يتطلب احتراق الوقود كمية كافية من الأكسجين. هناك حاجة إلى ما يقرب من 30-40 متر مكعب من الهواء لحرق 1 كجم من الكربون النقي. على الرغم من أن تدفق الهواء داخل الفرن يحركه السحب المستحث لمروحة العادم، فإن منطقة المقطع العرضي لقناة التهوية هي المفتاح لضمان حجم الهواء المناسب. وبدون تدفق هواء كافٍ، لا يمكن للوقود أن يحترق بالكامل. تحت كمية كافية من الأكسجين، يولد 1 كجم من الكربون النقي حوالي 8500 سعرة حرارية من الحرارة وينتج ثاني أكسيد الكربون. وفي ظل ظروف نقص الأكسجين، يتم إطلاق حوالي 1700 سعرة حرارية فقط، ويتحول الكربون غير المحترق إلى أول أكسيد الكربون (الغاز المنتج)، والذي يتم استنفاده من الفرن.

   استنادًا إلى متطلبات 30-40 مترًا مكعبًا من الهواء لكل كجم من الكربون النقي، وحوالي 1.1 طن من الكربون النقي لكل 10000 طوبة قياسية، فإن الفرن النفقي الذي يبلغ إنتاجه اليومي 200000 طوبة قياسية (حوالي 8000 طوبة في الساعة) يحتاج إلى حوالي 880 كجم من الكربون النقي في الساعة. يجب أن توفر قناة التهوية 880 × 40 = 35,200 متر مكعب من الهواء في الساعة. عند سرعة هواء 8 م/ث، تكون مساحة المقطع العرضي المطلوبة 35200 / 3600 / 8 = 1.22 متر مربع. ومن الناحية العملية، يجب أن تكون مساحة القناة أكبر بمقدار 1.5 مرة من القيمة المحسوبة، لأن الوقود الداخلي والفحم المضاف خارجيًا المستخدم في صناعة الطوب يحتوي على رماد وله قيم حرارية أقل، ويتطلب كمية هواء أكبر بكثير من احتراق الكربون النقي.

1. عزل الفرن وأداء تجفيف الطوب الأخضر

   تأتي الحرارة المستخدمة لتجفيف الطوب الأخضر من غاز المداخن والحرارة المهدرة لفرن الإشعال. يتم إطلاق الحرارة المهدرة أثناء مرحلة تبريد الطوب المحروق. لا يقلل نظام حرق الطوب المعزول جيدًا من فقدان الحرارة واستهلاك الطاقة أثناء الحرق فحسب، بل يستخرج أيضًا حرارة كافية من منطقة التبريد لإرسالها إلى غرفة التجفيف. فقط مع الحرارة الكافية يمكن لغرفة التجفيف ضمان التجفيف المناسب للطوب الأخضر، والذي يؤثر بشكل مباشر على كفاءة خط آلة إنتاج الطوب.

2. طول الفرن والكفاءة الحرارية

   إن زيادة طول الفرن لا يؤدي إلى تحسين الإنتاج والجودة فحسب، بل الأهم من ذلك أنه يعزز الكفاءة الحرارية. يتيح الفرن الأطول منطقة إطلاق نار أطول ومدة إقامة أطول، مما يتيح استراتيجية "درجة الحرارة المنخفضة والإشعال لفترة طويلة". يؤدي تمديد وقت النقع عند درجة حرارة أقل نسبيًا إلى معادلة درجة حرارة المقطع العرضي، وزيادة قوة المنتج، وتقليل الطوب الذي لا يتعرض للحرق. علاوة على ذلك، مع منطقة إطلاق أطول، يمكن زيادة سرعة تقدم السيارة بشكل مناسب لزيادة القدرة. بالإضافة إلى ذلك، الفرن الأطول يجعل من الممكن استخلاص الحرارة المهدرة بالكامل من منطقة التبريد وإرسالها إلى غرفة التجفيف. إذا كان فرن النفق قصيرًا جدًا، فإن الطوب الخارج من الفرن لا يزال ساخنًا، وتتبدد كمية كبيرة من الحرارة المهدرة في الغلاف الجوي. فقط الحرارة المحتجزة داخل الفرن يمكن استخلاصها بواسطة المراوح واستخدامها للتجفيف. ولذلك، فإن الزيادة المناسبة في طول الفرن لا تؤدي فقط إلى تعزيز الإنتاج وضمان جودة المنتج ولكن أيضًا تزيد من استخدام الحرارة المهدرة لتجفيف الطوب الأخضر.

1. مخرجات الإنتاج واستهلاك الطاقة

   وتعتمد الحرارة التي يمتصها هيكل الفرن على الوقت، ولا تعتمد على المخرجات. من الإشعال في بداية العام إلى الإغلاق في النهاية، يستهلك الفرن كمية ثابتة من الحرارة يوميًا بغض النظر عن عدد الطوب الذي يتم إنتاجه. وبالتالي، فإن زيادة الإنتاج اليومي هي وسيلة فعالة لتقليل استهلاك الطاقة لكل لبنة. تعد زيادة معدل التهوية لتعزيز الاحتراق السريع للوقود شرطًا أساسيًا لزيادة الإنتاج. يؤدي الإنتاج الأعلى إلى تقليل الطاقة المستهلكة لكل لبنة - وهو مؤشر أداء رئيسي لأي خط حديث لتصنيع الطوب.