Наша розмова піде про етапі виробництва керамічної цегли - сушінні сирцю після пресування.
виктор кондратенко, завідувач відділом нових технологій всеросійського науково-дослідного інституту будівельних матеріалів (ВНІІСтром), кандидат технічних наук
- Віктор Олександрович, в минулому бесіді ви розповіли про те, що виробництво керамічних стінових матеріалів може бути здійснено різними способами формування сирцю і що сьогодні використовують в основному два способи - пластичне формування і напівсухе пресування. Яка роль процесу сушіння в тієї й іншої технології?
- Роль сушки однозначно важлива при обох технологіях. Тому нехтування цим фактором при розробці схеми напівсухого пресування привела до плачевних результатів. Загальновідомо, що вироблений за існуючою традиційною технологією напівсухого пресування цегла як за показниками міцності, так і по морозостійкості набагато поступається цеглі пластичного формування.
Однак при пластичному способі формування сушінні цегли-сирцю приділяється особлива увага. І так було протягом всієї історії розвитку керамічної промисловості. Сушка виробів є дуже важливим і відповідальним етапом технологічного процесу, оскільки з вироби повинна піти вся волога, як отримана їм з сировиною, так і спеціально введена при формуванні.
Однак вся формувальна волога практично ніколи не віддаляється. Витрати на часткове видалення вологи при сушінні цегли в порівнянні з витратами на весь випал дуже великі. Витрата умовного палива на сушку 1000 шт. цегли становить 60 - 100 кг. При сушінні видаляється в середньому 85% вологи, а при випалюванні - інші 15%.
При пластичному формуванні сирцю головне завдання процесу сушіння полягає не тільки в тому, щоб видалити вологу, введену в масу для додання їй формувальних властивостей, але ще і в тому, щоб при видаленні цієї вологи зберегти цілісність вироби. Для цього дуже важливо створити в процесі сушіння такі умови, при яких видалення вологи відбувалося б в повній відповідності з усадковими властивостями вироби, тобто зі зменшенням його об'єму в міру висихання.
Іншими словами, при сушінні вироби потрібно забезпечити рівномірний його висихання без значних перепадів вологості в окремих ділянках не тільки на його поверхні, але і по товщині. А це вимагає створення таких умов сушки, при яких кількість вологи, що видаляється з поверхні виробу, було б близьким до кількості вологи, що надходить до неї з внутрішніх шарів за той же період часу.
- Тепер саме час перейти до розповіді про сушильних агрегатах: які конструкції сушарок сьогодні використовуються і наскільки повно вони виконують умови, необхідні для найбільш ефективного проведення процесу сушіння?
- Сушка цегли виробляється в конструктивно різних камерних, тунельних і конвеєрних сушарках.
Крім відмінностей по конструкції сушарки зазвичай розрізняються по режиму роботи
(Періодичного або безперервної дії), по загальному напрямку руху агента сушіння (вертикальне, горизонтальне і змінне), у напрямку руху агента сушіння щодо висушуваних виробів (одностороннє, реверсивний, рух з прямотоком і з протитечією), за способом підведення і відведення агента сушіння ( зосереджений і розподілений), по кратності використання сушильного агента (з сесіями циркуляцією) і, нарешті, по методу підігріву агента сушіння (з центральним і місцевим підігрівом).
- У чому полягає особливість роботи тунельних сушарок?
- У тунельних сушарках рух сушильного агента в основному горизонтальне, за винятком сушарок системи Артемкіна і деяких сушарок з рециркуляцією, в яких напрямок його руху вертикальне (від низу до верху або зверху вниз).
У напрямку руху сушильного агента щодо висушуваних виробів розрізняються протиточні і прямоточні тунельні сушарки, причому останні зустрічаються рідше. Протиточний тунельними сушарками називаються такі, в яких розташовані на вагонетках висушувані вироби рухаються назустріч сушильному агенту. У прямоточних сушарках напрямок висушуваних виробів і сушильного агента збігається.
Тунель противоточной сушарки являє собою коридор довжиною 30-40 м, по якому назустріч вагонеткам з виробами рухаються гарячі гази або повітря.
Тому що входять в тунель гарячі гази омивають насамперед майже висохлі вироби, які можуть віддавати залишки вологи з підвищеною швидкістю, без утворення тріщин. У міру остигання агента сушіння на шляху руху і збільшення його вмісту вологи, він стикається з більш вологими і більш чутливими до сушіння виробами, проте здатність поглинати вологу з їх поверхні у такого сушильного агента знижується. Потім гази, що втратили в дорозі частина тепла, з вологістю близькою до повного насичення, досягають свежесформованной виробів.
Схема роботи простих протиточних сушарок дозволяє організувати процес сушіння до мінливих умов випаровування вологи з поверхні виробів, що дуже важливо, так як чутливість глини до сушки з підвищенням вологості зростає.
У порівнянні з періодичними камерними сушарками тунельні мають ту перевагу, що відносна вологість відходить сушильного агента тут більш висока. Це обумовлює велику економічність їх в порівнянні з камерними. До того ж слід врахувати, що в тунельних сушарках в порівнянні з камерними значно простіше організувати автоматичне керування процесом сушіння сирцю.
- Перевага, безумовно, істотне в наш час постійного подорожчання палива. А чи є у них якісь недоліки!
- Є. Великим недоліком тунельних сушарок є розшарування агента сушіння по висоті тунелю: більш нагріті і легкі гази переміщаються під склепінням, менш нагріті - близько пода.
Інший їх недолік - наявність зазорів між вагонеткою, стінами та стелею тунелю, за якими гази рухаються з меншим опором і в більшій кількості. Ці недоліки обумовлюють нерівномірне сушіння виробів за поперечним перерізом тунелю: вироби, розміщені на верхніх полицях і з країв вагонеток, висихають швидше. Повільніше висихають вироби на нижніх полицях і в середині вагонеток.
Для скорочення нерівномірності сушіння в поперечному перерізі тунелю проводиться ряд заходів, іноді пов'язаних зі зміною конструкцій.
Для запобігання проходу великих кількостей агента сушіння в надсводових просторі в п'яти-шести місцях тунелю на його стелі встановлюють підвісні фартухи. Однак, як показав досвід, вони часто зриваються вагонетками, тоді доводиться виробляти розкочування вагонеток для відновлення фартухів. Тому більш підходящим є пристрій фартухів з прогумованої стрічки (можна використовувати транспортерну стрічку) на частини сушильних вагонеток. З цією метою фартухи заздалегідь виготовляються в ремонтно-механічному цеху з прикріпленням прогумованої стрічки до металевих куточків. У міру необхідності на кожну четверту-п'яту вагонетку, яка використовується для перевезення сирцю, заготовлені фартухи привариваются зверху посередині.
До мінусів тунельних сушарок сьогодні можна віднести і "недолік", якщо це можна так назвати, економічного властивості: господарі цегляних заводів, щоб заощадити на заробітній платі, переводять формувальні відділення з тризмінній на двозмінний роботу. Але ж тунельні сушарки не дарма називаються агрегатами безперервної дії! В результаті двозмінній роботи персоналу замість тризмінній збільшується частка шлюбу і в підсумку така "економія" на зарплаті призводить до набагато більш відчутним збитків у виробництві цегли!
- Тунельні сушарки яких вітчизняних виробників використовуються у нас найбільш часто?
- Для сушки порожніх стінових та облицювальних блоків, цегли та інших виробів будівельної кераміки найчастіше застосовуються сушарки Гипростройматеріали і Росстромпроекта. Як сушильний агент використовуються димові гази і гаряче повітря з зон охолодження випалювальних печей.
Зміна характеру руху агента сушіння, викликане наявністю проміжків між вагонетками, підсилює властиву простим протитечійним тунельним сушарок нерівномірність сушіння виробів, розташованих на вагонетках, і збільшує кількість браку.
Прагнення підвищити вологість середовища в противоточной тунельної сушарці, а також зменшити перепад температури по висоті каналу призвело до створення протиточних сушарок з рециркуляцією. Існують різні схеми роботи тунельних сушарок з рециркуляцією відпрацьованого сушильного агента: з подачею його безпосередньо в тунелі на одну з позицій або в рециркуляційні камери топок, де одночасно змішуються гази топок та відходять газами випалювальних печей. Треба зауважити, що при використанні останньої схеми характеристика агента сушіння, що надходить в тунель, більш постійна.
- Як відомо, сьогодні за кордоном в цегляному виробництві широко застосовуються конвеєрні сушарки. У чому їх перевага перед тунельними і як йде справа з ними у нас?
- Неоднакові умови випаровування вологи в поперечному перерізі тунельних сушарок, а також на різних ділянках поверхні одного і того ж вироби (викликані нерівномірним змиванням виробів потоками агента сушіння) привели фахівців до створення конвеєрних сушарок. Крім того, на цей процес вплинуло і прагнення механізувати внутрішньоцеховий транспорт від процесу формування до випалу.
Конвеєрні сушарки в Росії поки використовуються для сушки санітарно-технічних виробів, але, безумовно, в недалекому, я сподіваюся, часу будуть застосовуватися для сушки цегли і блоків, як це робиться за кордоном.
За основним призначенням існуючі конвеєрні агрегати можна поділити на два типи. Перший - сушарки, в яких передбачається в основному механізація внутрішньоцехового транспорту зі збереженням всіх особливостей звичайних протиточних сушарок (ланцюгові сушарки). Другий - агрегати, в яких одночасно з механізацією внутрішньоцехового транспорту різко скорочується висота тунелю з горизонтальним рухом агента сушіння і протитечією (стрічкові сушарки).
До першого типу сушарок може бути віднесена конвеєрна ланцюгова сушарка конструкції Гипростройматеріали.
Конвеєрні сушарки об'єднують в одному агрегаті процеси формування і сушіння. Відформовані вироби разом з підвіскою передаються автоматичним перевантажувачем на лінію гілки конвеєра (нескінченний ланцюг), що проходить послідовно через всі зони сушарки до обпалювальної вагонетки. Конвеєрні сушарки стрічкового типу мають тунель висотою трохи більшою, ніж висота одного ряду виробів. Це виключає нерівномірність умов випаровування вологи в поперечному перерізі тунелю, т. Е. Сушка може бути здійснена з максимально можливою швидкістю.
- Якщо вважати, що конвеєрні сушарки - це найближче майбутнє нашого цегельного виробництва, то третій тип - камерні - напевно, можна вважати, що йде минулим?
- Минулого - так, тому що такі сушарки найчастіше зустрічаються на цегельних заводах, побудованих в 30-х роках минулого століття. За проектом на цих заводах передбачалася одночасно і природна сушка в сараях з випалюванням в кільцевих печах. Однак говорити, що ці сушарки минуле "йде" - напевно, зарано. За останні 10-20 років за рахунок модернізації вентиляційного і теплового господарства заводів і різкого збільшення в зв'язку з цим надходження сушильного агента в сушарки продуктивність їх зросла. І на старих заводах вони як і раніше працюють. Хоча звичайно ж вони давно морально застаріли. І ось чому.
На відміну від безперервно діючих тунельних і конвеєрних сушарок камерні є періодичними, причому процес сушіння в них з початку і до кінця протікає без руху виробів і без переміщення їх в середовищі зі змінною характеристикою.
Умови сушіння в камері залежать від характеристики руху в ній агента сушіння, причому зосереджений підведення і відведення сушильного агента (можливий і при наявності розподільних каналів в камері) завжди збільшує нерівномірність сушіння. Нерівномірність сушки, що обумовлюється характером руху агента сушіння в камері, іноді настільки велика, що різниця у вологості виробів через 50-60 годин сушіння становить 8-10%, а різниця у вологості окремих частин одного і того ж вироби - 6-8%, що призводить до шлюбу до 50% виробів.
Камерні сушарки конструкції Росстромпроекта, використовувані для сушки цегли і стінових блоків, працюють ще на багатьох заводах і мають різні експлуатаційні показники, що залежать від місцевих умов. Термін сушіння цегли в них коливається від 50 до 80 годин і більше в залежності від характеру руху агента сушіння в камері. Кількість агента сушіння, що надходить в камеру при температурі 120-140 ° С і відносній вологості 15-30%, теж неоднаково: від 1200 до 3000 м3 / ч.
З інших камерних сушарок, що застосовуються в керамічній промисловості, слід зазначити сушилку конструкції Соколова, що відрізняється від сушарки конструкції Росстромпроекта більш організованим напрямом висхідних потоків уздовж бічних стін камери.
Як показала практика експлуатації камерних сушарок, вельми сумнівними виявилися затвердження про економію виробничих площ і питомої витрати палива на сушку сирцю. І якщо підрахувати ці параметри не для дисертацій і "наукових" статей минулих часів, то камерні сушарки виявляться просто марнотратні.
- В якому напрямку йде вдосконалення існуючих сушильних агрегатів?
- Велика ефективність нижнього розподіленого підведення агента сушіння привела до того, що сушарки з нижнім зосередженим підведенням агента сушіння майже витіснені сушарками конструкції Росстромпроекта і Соколова.
Прості протиточні тунельні сушарки з нижнім зосередженим підведенням агента сушіння все частіше замінюються сушарками з його примусовою циркуляцією в поперечному перерізі тунелю. Зазвичай це пояснюється необхідністю створення окремих, відмінних один від одного, зон сушіння по довжині сушарки.
У сушарці конструкції Гипростройматеріали тунель умовно ділиться на три зони, і в кожній із зон передбачається подача і відбір агента сушіння розосередження через під тунелю: в аеродинамічному відношенні замість одного тунелю маємо як би три більш коротких, в які агент сушіння подають розосередження на 50% площі пода. Та ж ідея здійснена і в проекті конструкції сушарки Гіки.
- Розповісти у всіх деталях про технології сушіння керамічних виробів в журнальній статті неможливо. Що ви порадите тим нашим читачам, які хочуть глибше ознайомитися з цим процесом, перш ніж замовляти проектування нового цегельного заводу?
- Перш за все при виборі типу сушарок необхідно керуватися сушильними властивостями глинистої сировини і здоровим глуздом. Якщо у сусіда непогано виходить цегла при сушінні, скажімо, в камерних сушарках, то це ще не означає, що і для вашої глини ці сушарки теж будуть хороші.
Але це - загальна порада. А в деталях про все це можна прочитати в моїй книзі "Керамічні стінові матеріали: оптимізація їх фізико-технічних властивостей і технологічних параметрів виробництва", яка не так давно вийшла у видавництві "Композит". Там детально розповідається про всі етапи виробництва керамічних стінових матеріалів і їх вдосконалення, в тому числі про технології сушіння, а також про конструкції самих сушарок різного типу.