تقنية الطوب

 شرح تفصيلي لتقنية التحكم في استهلاك الطاقة في صناعة الطوب باستخدام الفرن النفق       

تشكل تكاليف الوقود والكهرباء والعمالة الإنفاقات الرئيسية الثلاثة في منتجات الطوب المسخن. ومع ذلك، بسبب البناء غير المعقول للأفران وتشغيلها بشكل غير صحيح، فإن ظاهرة هدر الوقود شائعة للغاية. لذلك، فإن تقليل استهلاك الطاقة هو الهدف طويل الأمد لأي خط إنتاج للطوب.

 1. عزل الفرن واستهلاك الطاقة

تعد قدرة الفرن على العزل الحراري مهمة جداً لتوفير الطاقة. في نظام صناعة الطوب المستمر، يتم امتصاص وفقدان حوالي 30%–40% من الحرارة بواسطة هيكل الفرن. ومع ارتفاع أسعار الوقود، أصبح تحسين عزل الفرن أكثر أهمية. يتكون الفرن من جزأين رئيسيين: جدار الفرن وسقف الفرن.

 تتلامس الجدران الخارجية مباشرة مع الهواء المحيط. لتقليل فقدان الحرارة، ينبغي إضافة طبقة من الصوف العازل بسمك 150–250 ملم داخل الجدار. يعد فقدان الحرارة من سقف الفرن المصدر الرئيسي لفقدان الحرارة، لذا فإن عزل السقف أمر بالغ الأهمية. بالإضافة إلى استخدام الصوف العازل في طبقات الطوب القببية، يجب أيضاً ملء الجزء العلوي بمواد عازلة خفيفة الوزن مثل البيرلايت. تشمل المواد العازلة عالية الأداء الشائعة صوف ألياف ألومينوسيليكات، والصوف الصخري، والبيرلايت، والطوب العازل الخفيف. في المناطق ذات الظروف المماثلة، مقارنة بالجدران غير المعزولة، يمكن أن يقلل إضافة طبقة عازلة داخل جدار الفرن استهلاك الطاقة أثناء إطلاق النار لكل كيلوغرام من المنتج بأكثر من 50 كيلو كالوري.

 تنص المعايير الوطنية على ألا يزيد ارتفاع درجة حرارة الجدار الخارجي للفرن عن 15℃، ولا يزيد ارتفاع درجة حرارة سقف الفرن عن 25℃. إذا استطاع فرن الطوب تحقيق هذه المقاييس، فسوف ينخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير. لتحقيق هذا المطلب، يجب استخدام مواد عازلة عالية الجودة —  بالنسبة لفرن نفق بعرض 4.6 متر، يبلغ الاستثمار الإضافي حوالي 100,000–120,000 يوان صيني.

 2. العزل الحراري لعربة الفرن واستهلاك الطاقة

الحرارة المفقودة من خلال عربة الفرن هي مسار رئيسي آخر. في العديد من أفران الأنفاق، تصل درجة حرارة أسفل عربة الفرن إلى 300℃، مما لا يسبب خسارة كبيرة في الحرارة فحسب، بل يؤدي أيضًا في كثير من الأحيان إلى تلف المحامل. السبب الرئيسي هو ضعف أداء العزل الحراري لجسم عربة الفرن وسوء إحكام الفواصل بين العربات المجاورة. يجب على عربة الفرن المصممة بشكل جيد أن تضع طبقة من الصوف العازل، والبيرلايت، والطوب العازل الخفيف على إطار أسفل العربة، ثم وضع الطوب المقاوم للحرارة أعلاه. يجب استخدام نظام ختم من مستوىين في الفواصل وتضمين الصوف العازل للحد الفعال من انتقال الحرارة إلى أسفل العربة.

 3. ختم الرمل لعربة الفرن واستهلاك الطاقة

إن سوء أداء ختم الرمل في الفرن النفق لا يؤدي فقط إلى فقدان الحرارة، بل والأهم من ذلك أنه يسبب اضطراب تدفق الهواء داخل الفرن — وهذا هو السبب الرئيسي لحدوث الطوب غير المحروق. الهواء البارد الذي يتسرب من مكان ختم الرمل يؤثر مباشرة على الطوب على جانبي عربة الفرن. وبسبب امتصاص جدار الفرن للحرارة، تكون درجة الحرارة في المناطق الجانبية بالفعل أقل من الوسط، ويؤدي الغزو الإضافي للهواء البارد إلى خفض درجة الحرارة، مما يتسبب حتمًا في ظهور الطوب غير المحروق على جانبي الفرن. إدماج ختم الرمل الموثوق به في أي خط إنتاج لمعدات تصنيع الطوب عالية الكفاءة هو أمر رئيسي في التصميم.

 4. تهوية الأفران النفقية واستهلاك الطاقة

احتراق الوقود يحتاج إلى كمية كافية من الأكسجين. حرق 1 كغ من الكربون النقي        يحتاج تقريبًا إلى 30–40 متر مكعب من الهواء. على الرغم من أن تدفق الهواء داخل الفرن مدفوع بواسطة شفط مروحة دخان العادم، فإن مساحة المقطع العرضي لأنابيب التهوية هي المفتاح لضمان كمية هواء كافية. بدون كمية هواء كافية، لا يمكن للوقود أن يحترق بالكامل. في ظل وجود كمية كافية من الأكسجين، يطلق حرق 1 كغ من الكربون النقي حوالي 8500 كيلو كالوري من الحرارة

وتنتج CO₂ ثاني اكسيد الكربون )اما في حالات  نقص الاكسجون يمكن فقط اطلاق حوالي 1700 كيلو كالوري من الحراري ويتحول الكربون غير المحترق الي اول اكسيد الكربون (غازالفحم)   ويتم التخلص منه خارج الفرن

استنادًا إلى أن احتراق كل كيلوغرام واحد من الكربون النقي يحتاج إلى 30–40 مترًا مكعبًا من الهواء، ووفقًا لحساب أن كل 10,000 قالب من الطوب القياسي يحتاج تقريبًا إلى 1.1 طن من الكربون النقي: فإن فرن نفق ينتج 200,000 قالب من الطوب القياسي يوميًا (أي حوالي 8,000 قالب في الساعة) يحتاج إلى حوالي 880 كجم من الكربون النقي في الساعة. يجب أن توفر مجاري التهوية 880 × 40 = 35,200 متر مكعب من الهواء في الساعة. وفقًا لسرعة الهواء 8 م/ث، فإن مساحة المقطع العرضي المطلوبة هي 35,200 / 3600 / 8 = 1.22 م². في التطبيق الفعلي، يجب أن تكون مساحة القناة أكبر بمقدار 1.5 مرة من القيمة المحسوبة، نظرًا لأن الفحم الداخلي والخارجي المستخدم في صناعة الطوب يحتوي على رماد وقيمة حرارية منخفضة، لذا فإن كمية الهواء المطلوبة أكبر بكثير من القيمة النظرية لاحتراق الكربون النقي.

 عزل جسم الفرن وتأثير تجفيف الطوب5.

يأتي الحرارة المستخدمة في تجفيف الطوب الخام من حرارة الدخان والحرارة المتبقية في فرن الحرق. الحرارة المتبقية هي الحرارة التي يطلقها الطوب الخام أثناء مرحلة التبريد. نظام إنتاج الطوب المعزول جيدًا لا يقلل فقط من فقدان الحرارة ويخفض استهلاك الطاقة أثناء عملية الحرق، بل يمكنه أيضًا استخراج كمية كافية من الحرارة من منطقة التبريد لإرسالها إلى غرفة التجفيف. فقط بوجود كمية كافية من الحرارة، يمكن لغرفة التجفيف ضمان فعالية تجفيف الطوب الخام، وهذا يؤثر مباشرة على كفاءة خط إنتاج الطوب.

 6. طول الفرن وكفاءة استخدام الحرارة

زيادة طول الفرن لا يمكنها فقط زيادة الإنتاجية والجودة، بل الأهم من ذلك هو تحسين كفاءة استخدام الحرارة. يسمح طول الفرن الأطول بوجود منطقة حرق أطول ووقت بقاء أطول، مما يتيح تنفيذ استراتيجية "الحرارة المنخفضة لمدة طويلة". بتمديد مدة الاحتفاظ بالحرارة عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، يمكن أن تصبح درجة الحرارة عبر مقطع الفرن أكثر انتظامًا، مما يزيد من قوة المنتج ويقلل من الطوب غير المحروق. بالإضافة إلى ذلك، بعد تمديد منطقة الحرق، يمكن زيادة سرعة دخول الطوب في الفرن بشكل مناسب لزيادة الإنتاجية. علاوة على ذلك، يسمح طول الفرن الأطول باستخلاص حرارة الشريط البارد بالكامل وإرسالها إلى غرفة التجفيف. إذا كان الفرن الأنبوبي قصيرًا جدًا، فسيظل الطوب الخارج من رأس الفرن ساخنًا، وتضيع كمية كبيرة من الحرارة مباشرة في الغلاف الجوي. ويمكن فقط للحرارة الموجودة في الطوب المتبقي داخل الفرن أن تُستخلص باستخدام المروحيات وتُستخدم في التجفيف. لذلك، فإن زيادة طول الفرن بشكل مناسب لا يمكنها فقط زيادة الإنتاجية وضمان جودة المنتج، بل يمكنها أيضًا استخدام الحرارة المتبقية لتجفيف الطوب الخام إلى الحد الأقصى.

 7. الإنتاج واستهلاك الطاقة

الحرارة الممتصة بواسطة هيكل الفرن مرتبطة بالوقت، وليست مرتبطة بالإنتاج. من بدء التشغيل في بداية السنة حتى الإطفاء في نهاية السنة، بغض النظر عن عدد الطوب المنتج، سيستهلك الفرن كمية ثابتة من الحرارة يوميًا. لذلك، زيادة الإنتاج اليومي هي طريقة فعالة لتقليل استهلاك الطاقة لكل طوبة. زيادة كمية التهوية لتعزيز الاحتراق السريع للوقود هي شرط مسبق لزيادة الإنتاج. الإنتاج الأعلى سيقلل بطبيعة الحال من استهلاك الطاقة لكل طوبة - وهذا هو مؤشر الأداء الرئيسي لأي خط إنتاج طوب حديث.