Herstellung von Tunnelofenziegeln: Energiekontrolltechnologien erklärt

Kraftstoffkosten, Stromkosten und Arbeitskosten stellen die drei Hauptkosten bei der Herstellung von gesinterten Ziegeln dar. Aufgrund unsachgemäßer Konstruktion und Bedienung kommt es jedoch äußerst häufig zu Kraftstoffverschwendung. Daher ist die Reduzierung des Energieverbrauchs ein langfristiges Ziel für jede Maschinenlinie zur Ziegelproduktion.

1. Ofenkörperisolierung und Energieverbrauch

   Die Isolationsleistung des Ofenkörpers ist entscheidend für die Energieeinsparung. Bei einer kontinuierlich betriebenen Ziegelfeuerungsanlage werden ca. 30–40 % der Wärme von der Ofenstruktur aufgenommen und abgeführt. Da die Brennstoffpreise steigen, wird die Verbesserung der Ofenisolierung immer wichtiger. Der Ofenkörper besteht aus zwei Hauptteilen: den Wänden und dem Dach.

   Die Außenwand steht in direktem Kontakt mit der Umgebungsluft. Um den Wärmeverlust zu reduzieren, sollte innerhalb der Wand eine zusätzliche 150–250 mm dicke Schicht Isolierwolle angebracht werden. Die Ableitung der Dachwärme ist der Hauptweg des Energieverlusts, weshalb die Dachdämmung besonders wichtig ist. Zusätzlich zur Verwendung von Isolierwolle in den Bogenziegelschichten sollten im oberen Teil leichte Isoliermaterialien wie Perlit eingefüllt werden, um die Wärmeleistung zu verbessern. Zu den gängigen Hochleistungsdämmstoffen gehören Aluminiumsilikatfaserwolle, Steinwolle, Perlit und leichte Dämmsteine. In vergleichbaren Regionen kann die Isolierung der Ofenwände den Energieverbrauch im Vergleich zu nicht isolierten Wänden um mehr als 50 kcal pro kg gebranntem Produkt senken.

   Nationale Normen legen fest, dass der Temperaturanstieg an der Außenwand des Ofens 15 °C und auf dem Dach 25 °C nicht überschreiten darf. Wenn ein Ziegelofen diese Kriterien erfüllt, wird sein Energieverbrauch erheblich reduziert. Um dies zu erreichen, sind hochwertige Isoliermaterialien erforderlich – für einen 4,6 m breiten Tunnelofen beträgt die zusätzliche Investition etwa 100.000–120.000 RMB.

1. Ofenwagenisolierung und Energieverbrauch

   Ein weiterer wichtiger Weg ist der Wärmeverlust durch Ofenwagen. In vielen Tunnelöfen erreicht die Temperatur unter dem Wagen bis zu 300 °C, was nicht nur zu starken Wärmeverlusten, sondern auch zu häufigen Lagerausfällen führt. Die Hauptursachen sind eine schlechte Wärmedämmung des Wagenmauerwerks und eine unzureichende Abdichtung an den Stößen zwischen benachbarten Wagen. Ein gut konstruierter Ofenwagen muss über Isolierwolle, Perlit und leichte Isoliersteine ​​auf dem Untergestell verfügen, gefolgt von feuerfesten Steinen. Die Fugen erfordern ein zweistufiges Abdichtungssystem mit eingebetteter Isolierwolle, um die Wärmeübertragung in den Unterwagenbereich wirksam zu reduzieren.

2. Ofenwagensandversiegelung und Energieverbrauch

   Eine schlechte Dichtungsleistung der Sanddichtung in einem Tunnelofen führt nicht nur zu Wärmeverlusten, sondern, was noch wichtiger ist, zu einem unregelmäßigen Luftstrom im Ofen – eine Hauptursache für unzureichend gebrannte Ziegel. Kalte Luft, die durch die Sanddichtung eindringt, wirkt sich direkt auf die Ziegel auf beiden Seiten des Ofenwagens aus. In den Seitenbereichen herrschen aufgrund der Wärmeaufnahme durch die Ofenwände bereits niedrigere Temperaturen; Durch die zusätzliche Kaltluft wird die Temperatur weiter gesenkt, was unweigerlich zu unzureichend gebrannten Ziegeln auf beiden Seiten des Ofens führt. Die Integration einer zuverlässigen Sanddichtung ist ein wichtiges Konstruktionsmerkmal jeder effizienten Ziegelmaschinenlinie.

1. Tunnelofenbelüftung und Energieverbrauch

   Für die Kraftstoffverbrennung ist ausreichend Sauerstoff erforderlich. Für die Verbrennung von 1 kg reinem Kohlenstoff werden ca. 30–40 m³ Luft benötigt. Obwohl der Luftstrom im Inneren des Ofens durch den Saugzug des Abluftventilators angetrieben wird, ist die Querschnittsfläche des Lüftungskanals der Schlüssel zur Gewährleistung einer ausreichenden Luftmenge. Ohne ausreichenden Luftstrom kann Kraftstoff nicht vollständig verbrennen. Unter ausreichend Sauerstoff erzeugt 1 kg reiner Kohlenstoff etwa 8500 kcal Wärme und produziert CO₂. Unter Sauerstoffmangelbedingungen werden nur etwa 1700 kcal freigesetzt und der unverbrannte Kohlenstoff wandelt sich in Kohlenmonoxid (Erzeugergas) um, das aus dem Ofen ausgestoßen wird.

   Ausgehend vom Bedarf von 30–40 m³ Luft pro kg reinem Kohlenstoff und etwa 1,1 Tonnen reinem Kohlenstoff pro 10.000 Standardsteine ​​benötigt ein Tunnelofen mit einer Tagesleistung von 200.000 Standardsteinen (ca. 8.000 Steine ​​pro Stunde) etwa 880 kg reinen Kohlenstoff pro Stunde. Der Lüftungskanal muss 880 × 40 = 35.200 m³ Luft pro Stunde liefern. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 8 m/s beträgt die erforderliche Querschnittsfläche 35.200 / 3600 / 8 = 1,22 m². In der Praxis sollte die Kanalfläche 1,5-mal größer sein als der berechnete Wert, da der interne Brennstoff und die extern hinzugefügte Kohle, die bei der Ziegelherstellung verwendet werden, Asche enthalten und niedrigere Heizwerte haben, sodass deutlich mehr Luft benötigt wird als bei der reinen Kohlenstoffverbrennung.

1. Ofenisolierung und Trocknungsleistung für grüne Ziegel

   Die zum Trocknen der Rohziegel benötigte Wärme stammt aus dem Rauchgas und der Abwärme des Brennofens. Beim Abkühlen von gebrannten Ziegeln wird Abwärme freigesetzt. Ein gut isoliertes Ziegelfeuerungssystem reduziert nicht nur den Wärmeverlust und den Energieverbrauch beim Brennen, sondern entzieht der Kühlzone auch ausreichend Wärme, um sie an die Trockenkammer zu leiten. Nur bei ausreichender Hitze kann die Trockenkammer eine ordnungsgemäße Trocknung der Rohziegel gewährleisten, was sich direkt auf die Effizienz der Ziegelproduktionsmaschinenlinie auswirkt.

2. Ofenlänge und thermische Effizienz

   Eine Vergrößerung des Ofens steigert nicht nur die Leistung und Qualität, sondern, was noch wichtiger ist, auch die thermische Effizienz. Ein längerer Ofen ermöglicht eine längere Brennzone und längere Verweilzeit und ermöglicht so eine „Niedrige Temperatur, langes Brennen“-Strategie. Durch die Verlängerung der Einweichzeit bei einer relativ niedrigeren Temperatur wird das Querschnittstemperaturprofil ausgeglichen, die Produktfestigkeit erhöht und die Zahl der nicht ausreichend gebrannten Ziegel verringert. Darüber hinaus kann mit einer längeren Schusszone die Vorschubgeschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend erhöht werden, um die Leistung zu steigern. Darüber hinaus ermöglicht ein längerer Ofen, die Abwärme vollständig aus der Kühlzone zu entziehen und in die Trockenkammer zu leiten. Wenn der Tunnelofen zu kurz ist, sind die Ziegel, die den Ofen verlassen, noch heiß und es wird viel Abwärme an die Atmosphäre abgegeben. Nur die im Ofeninneren gespeicherte Wärme kann durch Ventilatoren abgeführt und zum Trocknen genutzt werden. Daher steigert eine entsprechende Vergrößerung der Ofenlänge nicht nur die Produktion und sichert die Produktqualität, sondern maximiert auch die Nutzung der Abwärme zum Trocknen von Rohziegeln.

1. Produktionsleistung und Energieverbrauch

   Die von der Ofenstruktur aufgenommene Wärme ist zeitabhängig und nicht leistungsabhängig. Von der Zündung zu Beginn des Jahres bis zur Abschaltung am Jahresende verbraucht der Ofen jeden Tag eine festgelegte Wärmemenge, unabhängig davon, wie viele Ziegel produziert werden. Somit ist die Erhöhung der Tagesleistung eine wirksame Möglichkeit, den Energieverbrauch pro Stein zu senken. Voraussetzung für eine höhere Leistung ist die Erhöhung der Belüftungsrate zur Förderung einer schnellen Kraftstoffverbrennung. Eine höhere Leistung reduziert zwangsläufig den Energieverbrauch pro Stein – ein wichtiger Leistungsindikator für jede moderne Maschinenlinie zur Ziegelherstellung.