Печи для обжига

Печи, используемые для обжига тонкокерамических изделий, различаются по принципу работы, эксплуатационному режиму, способам теплообмена и отопления, конструктивным особенностям.

Печи периодического действия (горны) работают циклично: загрузка — обжиг — выгрузка. Конструктивно эти печи бывают одно- и двухкамерными, обычно круглой формы. По направлению движения топочных газов различают печи периодического действия с восходящим (прямым) и нисходящим (обратным) пламенем. Для обжига фарфоровых и фаянсовых изделий еще и в настоящее время на некоторых заводах используют двухэтажные круглые горны с обратным направлением топочных газов. Печи периодического действия имеют существенные недостатки: малую производительность, тяжелые условия загрузки и выгрузки изделий, трудности механизации и автоматизации их работы. Их преимущество — возможность проведения каждого цикла по индивидуальному режиму (температурному, аэродинамическому и газовому). Печи периодического действия повсеместно заменяют на печи непрерывного действия.

Туннельные печи являются печами непрерывного действия. В них все стадии обжига — загрузка, обжиг, выгрузка — осуществляются одновременно и непрерывно. По форме рабочего туннеля печи бывают с прямолинейным и реже кольцевым каналом, щелевые одно- и многоканальные. По способу перемещения обжигаемых изделий печи непрерывного действия делят на вагонеточные, ленточные с цепным или сетчатым конвейером, роликовые, со скользящими подкладками (плитотолкательные), с шагающим или вращающимся (для кольцевого канала) подом, а также печи с перемещением обжигаемых изделий на воздушной подушке.

По способу нагрева различают печи прямого огня (открытого пламени), муфельные и полумуфельные. В печах открытого пламени продукты сгорания топлива омывают обжигаемые изделия, нагревают их непосредственно за счет конвективного теплообмена и в незначительной мере за счет излучения. При таком способе теплообмена не исключена возможность засорения изделий несгоревшими частицами топлива и золой. Поэтому приходится обжигать изделия в капселях, особенно в печах, работающих на жидком топливе. К печам открытого пламени относятся все печи периодического действия, часть туннельных и щелевых печей.

В муфельных печах (обычных и щелевых) нагрев изделий осуществляется через экранирующие стены, отделяющие полости (каналы) печи, по которым движутся продукты сгорания топлива. Теплообмен осуществляется в основном за счет излучения стенок муфеля. Муфельные печи менее выгодны экономически из-за большого расхода топлива, они более сложны в эксплуатации, но в них обеспечивается более высокое качество обжигаемых изделий.

По направлению движения продуктов сгорания топлива туннельные печи являются противоточными. В начале рабочего канала печи (зона подогрева) навстречу обжигаемым изделиям движутся топочные газы из зоны обжига, а в зоне охлаждения — холодный воздух. Схема движения газов в туннельной печи приведена на рис. 89.

По способу отопления различают печи с пламенным и электрическим обогревом. В фарфорово-фаянсовой промышленности наиболее распространены пламенные печи на газовом и жидком топливе. За последние годы появились печи с радиационным нагревом — печи со стенками или сводом, излучающими теплоту. Стены печей выполняют из отдельных излучающих панелей. Каждая такая панель состоит из пористых кирпичей, через которые нагнетается газо-воздушная смесь. Сначала смесь проходит по каналам, просверленным на глубину, равную примерно 3/4 толщины стенки, а затем равномерно распределяется по поверхности стенки через поры. Смесь горит практически невидимым пламенем. Тепловая энергия, выделяемая 1 м² поверхности стенки, составляет 1,4 ГДж в 1 ч, причем 2/3 этой энергии передается за счет радиации. Сама излучающая панель нагревается до 1300° С за 1—2 мин.

Рис. 89. Схема движения газов в туннельной печи:
а — с использованием горячего воздуха с зоны охлаждения на сжигание топлива; б — с отбором горячего воздуха на сушку и частичным использованием на сжигание топлива