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Systèmes d'automobiles à fours de tunnels économes en énergie dans l'industrie de l'argile lourde
Le Dr Volker Hesse, député de Melle/Buer
Dans l'industrie de la brique d'argile, le développement de systèmes de moteurs de fours de tunnels a toujours été un sujet majeur pour les fabricants de briques d'argile et de tuiles de toiture.Cet article présente quelques vues sur ce sujet de Burton-Werke, fournisseur de systèmes de moteurs de fours de tunnels pour la plupart des usines de briques et de tuiles de toiture en Allemagne.
Du point de vue du développement global de la technologie des fours, la tendance est vers des équipements de cuisson automatisés pour répondre à la demande croissante de produits en argile,avec une préparation de matières premières plus précise et des corps verts plus uniformesCette discussion comprend les fours à rouleaux, les fours Monker, la technologie à haute fréquence, etc.
Cependant, parallèlement à ces développements, le four de tunnel traditionnel conservera certainement sa place, et il a évolué à bien des égards, pas seulement en termes de composants de combustion.
Avant de décider d'une technologie de combustion spécifique, une analyse coûts-avantages est généralement effectuée, en tenant compte des produits et des matières premières nécessaires à utiliser.
En ce qui concerne le développement des wagons de fours de tunnels, les aspects suivants méritent une attention particulière.
Vue générale des wagons de fours de tunnels
Il s'agit non seulement de calculs techniques et économiques, mais aussi des attentes de l'utilisateur.mais pour créer une solution pour l'utilisateur qui répond à leurs besoins, s'aligne sur leurs propres considérations et satisfait leurs besoins ultimes.
Néanmoins, indépendamment de ce qui précède, les critères généraux suivants sont couramment utilisés pour le choix d'un système de four en tunnel, principalement pour des raisons de coût.
Facteurs de coût dans l'exploitation de voitures de fours de tunnels
Éléments de risque
Consommation d'énergie
Effort d'entretien et de nettoyage
Réparation
Lors de l'analyse des facteurs de consommation, il est facile de constater que la consommation d'énergie d'un wagon de four en tunnel est un facteur important,mais loin d'être le seul principe pour décider d'un système de voiture de four en tunnel spécifique. le chariot du four est un composant structurel de l'ensemble du système du four et est soumis à des charges importantes.les fonctions respectives doivent d'abord être examinées.
Fonctions cibles d'un système de véhicule de four à tunnels
Bonne qualité du produit
Consommation d'énergie minimale due à une réduction du poids et à l'isolation thermique (stockage et transfert de chaleur)
Résistance chimique à l'atmosphère du four de tunnel et aux milieux énergétiques dans des conditions de combustion
Stabilité thermique (sous choc thermique et chute rapide de température)
Résistance mécanique (influencée par les facteurs humains)
Stabilité dimensionnelle (interchangeabilité des composants réfractaires, affectée par une expansion réversible)
Facilité d'entretien et de réparation (remplacement des pièces usées)
Faibles coûts d'investissement et de maintenance (courte durée de maintenance)
Longue durée de vie
Il ressort clairement du tableau que la perfection n'est pas atteinte, mais il est facile de maximiser l'accomplissement des fonctions cibles de la voiture de four en négligeant les fonctions secondaires.Si le poids de la voiture est considérablement réduit, la stabilité mécanique du système diminue inévitablement, ce qui peut bien sûr être amélioré par l'utilisation de matériaux de meilleure qualité, mais cela augmente les coûts d'amortissement et les risques de maintenance.
Bien que ce qui précède ne soit pas fondamentalement nouveau, il convient de le garder fermement à l'esprit lors des décisions pertinentes.d'autres fonctions tout aussi importantes ne doivent pas être négligées.
Figure 1 U-blocs d'angle à deux couches, piliers creux et différentes méthodes d'isolation avec des colonnes et des panneaux de protection (pour la cuisson latérale, par exemple, la cuisson à une seule couche de carreaux de toiture), de minces panneaux de protection
Aujourd'hui, jusqu'à 15 matériaux différents sont utilisés dans les systèmes de moteurs de fours de tunnels, allant de divers matériaux spéciaux résistants aux chocs thermiques au béton et au mortier réfractaires,divers matériaux en fibres, et les céramiques à haute performance à base de mullite et de carbure de silicium.l'utilisateur reçoit généralement une solution complète d'une seule sourceAu stade de la conception, la combinaison des différents matériaux joue un rôle très important.
Lors de la conception d'un wagon de forage en tunnel, les objectifs de base sont triple: le périmètre du wagon, la doublure du wagon et la structure de support ou le mobilier du four pour poser les briques.
Par exemple, pour une fourgonnette de 7*6 m, la surface du périmètre représente 10%, la surface de la structure de support 5%, et la surface de doublure 85%.
Ces dernières années, avec le développement continu de la technique de cuisson, notamment dans le choix des matériaux, les proportions de chacune des parties ci-dessus ont évolué.Les matériaux qui se sont déjà révélés efficaces dans le secteur de la céramique fine sont également de plus en plus utilisés dans l'industrie des briques d'argile (voir figure 1)..
Développement de la structure du périmètre du wagon du four de tunnel
Le périmètre d'un wagon de fourneau de tunnel remplit principalement les fonctions suivantes:
Sécurisation du labyrinthe (en fonction de la stabilité dimensionnelle!)
Protection mécanique de la doublure de la voiture
Protection du châssis de la voiture contre les effets de la température
À cette fin, les propriétés suivantes sont requises:
Stabilité dimensionnelle
Résistance à froid et chaud
Résistance aux chocs thermiques ou aux changements de température
D'un point de vue technique, des blocs de béton réfractaire légers sont nécessaires pour réaliser ces fonctions.Blocs de grande taille extrudés à base de cordierite et blocs de grande taille pressés à sec également à base de cordieriteLes gros blocs pressés à sec pour le périmètre du four sont discutés plus en détail ci-dessous.
Ce type de bloc présente un certain nombre d'avantages importants, tels qu'une grande stabilité dimensionnelle, éliminant le besoin de traitement secondaire des blocs.Dans le cadre des matières premières et des technologies de production actuelles, sa composition minérale définie peut être plus facilement obtenue.
Dans les fours modernes, le cycle de poussée des voitures de four devient de plus en plus court, ce qui rend de plus en plus importante la résistance aux chocs thermiques des matériaux.un matériau récemment développé, répond pleinement à ces exigences.
Les résultats des essais pour ce matériau sont les suivants:
Les biens immobiliers
Valeur
Densité en vrac (g/cm3)
1.20
Porosité ouverte (%)
40
Résistance au broyage à froid (N/mm2)
10
Expansion thermique réversible (WAK·K−1)
4.5*10−6
Il est évident que ce matériau a une densité de masse plus élevée que les blocs réfractaires légers traditionnels,mais en comparaison, il peut être utilisé pour produire des produits plus grands et des blocs d'entrelacement plus minces avec une résistance aux chocs thermiquesBien que le poids du périmètre du moteur du four en matériaux Burcclight diffère sensiblement de celui des matériaux réfractaires légers,sa résistance aux chocs thermiques et sa facilité d'assemblage sont grandement améliorées.
Même dans une usine de briques moderne et entièrement automatisée, le périmètre du wagon du four de tunnel est soumis à des contraintes thermiques et mécaniques élevées.Il est encore plus important que lorsqu'une partie du périmètre est endommagéePour cette raison, les blocs de périmètre ne sont ni collés ni mortierés, mais sont posés à sec.avec des connexions uniquement grâce à un verrouillage mécanique denté qui est évidemment une très bonne méthode.
Naturellement, cela nécessite une certaine précision dimensionnelle des blocs.la précision dimensionnelle ne peut être obtenue que par traitement secondaire.
Les progrès réalisés dans le domaine des matériaux de doublure pour véhicules des fours de tunnels
La fonction d'une doublure de voiture moderne est l'isolation thermique, tandis que la charge est généralement supportée par le châssis métallique de la voiture.presque exclusivement légersLes fibres de céramique sont les premières à être mentionnées ici, et elles sont maintenant disponibles dans des qualités prêtes à l'emploi.Ces fibres peuvent être remplacées par du béton léger ou divers granulats., tels que la silice, le grog léger, la pierre ponce, etc. Il convient de noter que ces matériaux isolants ne peuvent pas être directement exposés à la flamme; ils doivent être protégés par un revêtement de surface approprié,par exemple un panneau mince résistant aux chocs thermiquesMême si cela augmente légèrement le poids du chariot du four, cette méthode empêche la corrosion du matériau isolant, en particulier dans les fours latéraux.une couche de surface dure est nécessaire pour un nettoyage efficace du pont de voiture, ce qui peut être un facteur important de l'usure, de la poussière, du sable et des accidents.Aujourd'hui, il est déjà possible de produire de tels panneaux de protection d'une épaisseur de 10 cm et des dimensions de 500*600 mm..
Les problèmes liés aux panneaux de protection des fours de tunnels diminuent à mesure que le niveau d'automatisation des briqueries modernes augmente et que le nombre d'opérateurs diminue.Dans la pratique, nous voyons souvent que les couches de couverture utilisées dans de nombreux cas sont plus tard renforcées et placées sur les colonnes de la voiture du four pour faciliter le chargement et le déchargementIl s'agit également d'un exemple typique de la grave divergence entre les économies d'énergie et la maintenance en fonction des besoins de production.
Comparaison des propriétés des différents matériaux de revêtement d'isolation pour véhicules de four:
Matériel
Densité en vrac (kg/m3)
Fabrication à partir de fibres céramiques réfractaires
130
Fabrication à partir de fibres composites en céramique
160
béton isolant (à base de silice)
230
Carton de silicate de calcium
250
Béton réfractaire léger
500
Argile isolante expansée (à base de grog léger)
600
Un autre exemple est le placement de protections avant et arrière sur le châssis du moteur du four. Ces protections sont inutiles lorsque le cycle de poussée est de 10 heures ou moins.la voiture du four doit rester dans le four de tunnel (eL'utilisation de cette méthode relève en fin de compte de la décision de l'utilisateur.
Les progrès réalisés dans les structures de soutien des chariots de four
La fonction de la structure de la colonne est de supporter toutes les charges des produits et des meubles du four pendant la cuisson et de transférer les forces vers le châssis métallique de la voiture du four.Cela nécessite des valeurs de résistance à froid et à chaud relativement élevées, ainsi que la résistance à la compression et à la flexion, et un certain comportement de déformation à température de service.La plupart des composants du fourneau sont soumis aux plus grandes contraintes.Bien entendu, la structure de la colonne doit être conçue strictement en fonction de la charge de cuisson et de la température de cuisson.L'analyse des projets récents de systèmes de moteurs de fours montre un décalage croissant par rapport aux systèmes traditionnels réfractaires, c'est-à-dire des systèmes constitués de tuyaux dédiés, de supports transversaux élevés, de colonnes spéciales avec panneaux perforés (appelés "Bensen"),et les meubles de fourneau placés sur des dalles de forme spéciale soutenues par des colonnes de noyauEn effet, dans la production de briques de pavage chauffées, des systèmes plus fins et plus raffinés ont déjà été adoptés.utilisant des colonnes extrudées sur lesquelles peuvent être placées des briques ou des dalles portantes de grand format ou des structures de poutresLa figure 2 présente un exemple de ce système.
Figure 2
Ces systèmes raffinés n'utilisent plus les matériaux d'argile traditionnels réfractaires.d'une épaisseur n'excédant pas 10 mmDans ce domaine, la technologie de production de composants réfractaires de haute qualité à exigences particulières est également importante.des matériaux de haute performance sont continuellement introduits: matériaux à base de carbure de silicium lié par des nitrures de mullite, de carbure de silicium recristallisé et de carbure de silicium infiltré par du silicium. Ces matériaux ont des valeurs de résistance très élevées,permettant une réduction significative de l'épaisseur des composants céramiques et donc une réduction marquée du poids des composants réfractaires- avec l'aide de fours à feu latéraux avancés utilisant des brûleurs à grande vitesse, la hauteur de réglage peut être réduite en continu à une cuisson à couche unique,et les structures de soutien correspondantes (meubles de four) seront développéesEn raison du poids réduit des composants réfractaires, une stabilité mécanique appropriée contre les déplacements et les vibrations peut être obtenue grâce à des joints de queue de colombe, à l'entrelacement,ou des connexions à boulons intelligents telles que des bandes de verrouillage, des bouchons, des barres et des restrictions de tolérance des composants.
Cela a également fortement stimulé la demande de fabricants de produits réfractaires pour des niveaux de technologie de production plus élevés.qui représente l'état actuel de la techniqueLes conditions préalables pour satisfaire aux exigences ci-dessus sont la production de produits dimensionnellement précis utilisant des matières premières de haute qualité; le développement d'outils de pressage avancés;autres machines à écrire ou à écrire pour les machines à écrire ou à écrire; et un contrôle précis des chambres de séchage et des fours.
Dans certains cas, lors de la conception de chariots de four avec des combinaisons des différents matériaux mentionnés ci-dessus, il convient de prêter attention à la grande variation des propriétés physiques,qui est déterminant pour le fonctionnement continu et les performances sans problème du système de moteur du four en tunnelPar conséquent, alors que les conceptions antérieures de moteurs de fournaises étaient principalement basées sur des valeurs numériques, les calculs actuels de l'énergie, desLes performances thermiques et les performances thermiques pendant la production de chaque composant jouent un rôle de plus en plus importantLa figure 3 montre une conception optimale de la charge obtenue par des calculs structurels et thermiques.
Figure 3
Comparaison de l'expansion thermique réversible des matériaux structurels sélectionnés
Matériel
Coefficient de dilatation thermique (WAK·K−1, 20 ‰ 1000°C)
Carbure de silicium (à base de silice)
4.5*10−6
Carbure de silicium (à base de mullite)
5.8*10−6
Matériau céramique à base de cordierite
3.1*10−6
Argile de feu (grog)
6.6*10−6
D'une teneur en aluminium inférieure ou égale à 50% en poids
5.1*10−6
Cela montre l'importance des propriétés physiques des matériaux dans la conception des moteurs de fours.une analyse du coefficient de dilatation thermique montre que les valeurs varient beaucoup dans certains casSi cela est négligé, cela conduira inévitablement à des conséquences néfastes pour le système du fourneau.
Conclusion
Un système de moteur de four en tunnel est toujours lié à l'utilisateur et au produit.et en tenant compte des différentes conditions de production au stade de la conceptionL'efficacité de l'électricité est essentielle pour faire le bon choix afin de prolonger la durée de vie de l'appareil, car c'est la seule façon d'éviter les facteurs défavorables et les consommations inutiles et d'optimiser l'appareil.
Le Dr Volker Hesse est directeur technique adjoint au Burton-Werke, Melle/Buer
Source de l'articleCet article a été écrit par l'auteur, le Dr Volker Hesse et publié à l'origine dans l'International Brick and Tile Industry (ZI-China Issue), 19961998, édition chinoise combinée, Bauverlag GmbH.Il est publié ici à des fins d'apprentissage et de référence seulementLe droit d'auteur appartient à l'auteur original et à l'éditeur original.
Les coordonnées:Si un auteur ou un titulaire de droits d'auteur considère que la méthode de citation sur ce site Web est inappropriée, ou souhaite modifier/supprimer le contenu, veuillez nous contacter via:Le courrier électronique: [info@Brictec.com]Tél.: [029-89183545]Adresse: [ZTE Industrial Park, rue Tangyan Sud n° 10, zone de haute technologie de Xi'an, Chine]Nous promettons de répondre dans les 24 heures après réception de votre avis et de traiter l'affaire rapidement selon votre demande.
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