Cuptor Tunel cu Role

I. Elemente introductive

I.1. Cuptoare cu funcţionare continuă

Tendinţa de reducere a consumului de combustibil a făcut ca tot mai multe cuptoare cu funcţionare intermitentă să se înlocuiască cu cuptoare cu funcţionare continuă. Această înlocuire a dus la reducerea consumului specific de căldură cu aproximativ 40% iar prin îmbunătăţirile care s-au adus s-au obţinut distribuţii uniforme şi controlate a temperaturilor, ceea ce a permis mărirea considerabilă a vitezei de ardere şi a calităţii produselor obţinute. Tehnologia actuală este orientată spre linii complet automatizate în care cuptoarele sunt integrate perfect în fluxul tehnologic.

Cuptoarele tunel sunt cuptoarele cele mai utilizate în arderea produselor ceramice datorită avantajelor pe care le prezintă faţă de alte tipuri de cuptoare: posibilitatea de menţinere constantă în spaţiul de lucru a regimului termic stabilit, automatizarea uşoară a procesului termotehnologic. Principalul dezavantaj constă în costul prea ridicat al investiţiei datorită sistemului de antrenare a produselor în cuptor.

Cuptorul tunel cu deplasare lineară a produselor este constituit dintr-un canal a cărui lungime atinge uneori şi 150 m. Este construit din cărămizi refractare şi termoizolante fiind acoperit cu o boltă în arc sau cu boltă plană suspendată. Cuptorul tunel pentru productivităţi mari poate avea mai multe canale dispuse în paralel sau suprapuse. Produsele supuse procesului termotehnologic parcurg cuptorul de la un capăt la celălalt, iar aerul şi gazele de ardere se deplasează în sens invers. Printr-un control adecvat al parametrilor de funcţionare se poate reproduce cu multă exactitate curba de ardere stabilită.

Canalul de ardere poate fi prevăzut pe întreaga lungime sau numai pe anumite zone, cu mufe, pentru a proteja produsele de contactul direct cu flacără şi gazele de ardere. Răcirea produselor se poate face direct printr-un curent de aer sau indirect prin intermediul unor suprafeţe de radiaţie, răcite cu ajutorul unui curent de aer sau de apă.

În timpul trecerii prin cuptorul tunel, materialele parcurg succesiv următoarele trei zone distincte: zona de preîncălzire a produselor crude, zona de ardere, zona de răcire a produselor arse.

I.1.1. Zona de preîncălzire a cuptorului tunel trebuie să asigure încălzirea produselor în contracurent, în mod uniform, la gradienţi termici cât mai mici posibili pe întreaga secţiune transversală a canalului şi cu respectarea vitezei de încălzire prescrise prin diagrama de ardere. Procesul de preîncălzire se realizează prin utilizarea entalpiei gazelor de ardere care provin din zona de ardere. Uniformizarea temperaturii pe întreaga secţiune transversală a canalului reprezintă problema cea maiimportantă şi cea mai dificilă de realizat. În acest scop se urmăreşte folosirea unui volum cât se poate de mare de gaze care să asigure umplerea cu gaze a întregii secţiuni transversale a canalului. Viteza de deplasare a gazelor în zona de încălzire este cuprinsă între 2,5 şi 5 metri/secundă. Din cauza forţei ascensionale gazele fierbinţi au tendinţa de a se ridica, fapt care poate produce o neuniformitate a temperaturii pe secţiune. Din acest motiv în zona de preîncălzire se montează un număr mare de ventilatoare care crează o circulaţie transversală a gazelor în secţiunea cabalului. Gazele de ardere cu temperatură mai ridicată sunt preluate de sub boltă şi sunt introduse la baza canalului. Pentru un volum mai mare de gaze se pot folosi în zona de încălzire arzătoare de tip ISO-jet care sunt arzătoare de mare viteză care ajută la uniformizarea temperaturilor.

I.1.2. Zona de ardere este în continuarea zonei de preîncălzire şi în această zonă temperatura produselor se ridică până la valorile maxime prevăzute în diagrama de ardere. Încălzirea se poate face cu flacără directă, cu gazele de ardere provenite din arderea combustibilului sau electric.

În cazul încălzirii cu combustibil, debitul necesar se repartizează pe un număr cât mai mare de arzătoare dispuse de ambele părţi ale zonei de ardere pe unui sau două niveluri. În cazul în care se foloseşte sistemul arderii combustibilului în camere separate, aceasta sunt despărţite de canalul cuptorului printr-un perete. Arzătoarele care satisfic atât cerinţele uniformizării temperaturilor cât şi cele referitoare la o eficacitate maximă a transferului de căldură sunt arzătoarele de mare viteză. Aceasta au un domeniu foarte larg de reglare şi se pot acorda perfect cu particularităţile materialului supus arderii.

I.1.3. Zona de răcire este ultima etapă importantă a procesului termotehnologic. Răcirea se face cu aer din care o parte se utilizează la arderea combustibilului, iar restul se extrage din zona de răcire şi se recirculă în zona de preîncălzire. Răcirea se realizează direct prin curentul de aer care trece peste produse, schimbul de căldură făcîndu-se prin convecţie. Pentru a asigura mişcarea gazelor prin cuptor cu viteze bine stabilite trebuie să se realizeze diferenţele de presiune necesare. În zona de ardere presiunea trebuie să fie cât mai aproape de presiunea mediului înconjurător. În zona de preîncălzire şi răcire pot apărea depresiuni şi suprapresiuni, dar mărimea lor să nu depăşească în general 50-60 N/m2.

Transportul produselor prin cuptor se va face pe role produsele fiind aşezate pe plăci refractare uşoare ce înaintează prin cuptor pe role acţionate printr-un sistem de lanţuri şi roţi dinţate. Rolele sunt piese ceramice speciale cu miez din oţel refractar.

Gazele de ardere circulă ătât deasupra produselor cât şi sub role astfel încât transferul termic se realizează pe o suprafaţă mai mare a produsului. Alegerea acestui tip de transport asigură economisire de spaţiu în comparaţie cu sistemul cu vagoneţi şi se reduce şi consumul de combustibil.