Tecnología de Producción de Ladrillos y Tejas Cocidos (XIV)
Xiao Hui

Sección 2. Adición de Combustible Interno (Internal Combustion Blending)

La cocción con combustible interno es el proceso en el que combustible o desechos industriales combustibles (gangue de carbón, cenizas, escoria, etc.) de cierta finura se incorporan en una proporción específica a la materia prima, se mezclan uniformemente para formar una pieza cruda combustible, y la cocción se logra mediante la quema del combustible dentro de la misma. Es una de las principales medidas de ahorro de energía en la industria ladrillera de China, aprovechando desechos y ahorrando combustible. Con la misma tiro, la velocidad de cocción es mayor, aumentando la producción del horno y reduciendo la intensidad laboral.
4. Preparación del Combustible Interno
Antes de su uso, se debe determinar el poder calorífico. Una dosificación inexacta dificulta el control del proceso y afecta la calidad. El poder calorífico se mide con un calorímetro o mediante análisis industrial.
El combustible debe triturarse a un tamaño de partícula inferior a 3 mm. Las partículas gruesas desgastan el equipo, deterioran el aspecto del producto y causan combustión incompleta. Para trituración gruesa se usan trituradoras de mandíbula, para fina, molinos. También se debe evitar combustible que contenga sustancias dañinas para el ladrillo o que causen eflorescencias, como caliza, ácidos, álcalis o sales solubles.
5. Factores que Afectan la Adición de Combustible Interno
(1) Asegurar suficiente resistencia mecánica de la pieza cruda. La cantidad depende de la plasticidad de la arcilla, tipo de combustible y humedad.
(2) Determinar la cantidad de calor necesaria. Para facilitar el control y minimizar defectos, el calor interno suele ser el 70-80% del calor total de cocción.
(3) Los desechos con buenas propiedades de secado pueden añadirse en mayor cantidad, ya que reducen la contracción y aceleran el secado. Los de malas propiedades deben manejarse con cuidado.
(4) La elección del tipo de combustible se basa en el principio de usar recursos locales.
6. Determinación de la Cantidad a Añadir
Se determina por cálculo o por el método de prueba.
6.1 Método de Cálculo
Basado en el balance térmico del horno. Se determina el calor total necesario, luego, según el poder calorífico del combustible, se calcula la proporción en peso o volumen.
(1) Proporción en peso:

donde: G — peso del aditivo por 10 mil ladrillos (kg); B — calor para cocer un ladrillo (kJ); Q — poder calorífico del combustible seco (kJ/kg); Wm — humedad relativa del combustible (%); n — proporción de calor interno (0.7-0.8).
(2) Proporción en volumen:

donde: Z — proporción en volumen combustible/arcilla; r — densidad aparente del combustible (kg/m³); V — volumen de piezas crudas por 10 mil ladrillos (m³).
6.2 Método de Prueba
Basándose en la experiencia, se establece preliminarmente la cantidad de calor del aditivo. Si en la producción prácticamente no se necesita añadir carbón externo, la temperatura es estable y la calidad buena, la dosificación se considera correcta. De lo contrario, se ajusta.

Sección 3. Estructura del Horno Anular y Principio de Cocción

7. Estructura y Principio de Cocción
7.1 Estructura del Horno Anular
Partes principales: canal de cocción, puertas del horno, orificios de carga (toberas), chimenea principal, chimeneas laterales, compuertas, conductos de aspiración ("hafeng"). El canal de cocción, de 3-4 m de ancho y 2.5-3 m de alto, consta de tramos rectos y cámaras curvas. La distancia entre puertas define la longitud de la cámara (~5 m). La escala del horno se indica por el número de puertas.

Las toberas de 150-200 mm de diámetro están dispuestas en patrones. Las puertas suelen medir 1 m de ancho y 1.6-1.8 m de alto. El sistema de chimeneas conecta el canal con la chimenea o ventilador.
7.2 Principio de Cocción
(1) Cambios en la pieza cruda durante la cocción:
Al calentar, se elimina humedad, se quema materia orgánica, ocurren transformaciones de fase del cuarzo y reacciones químicas. Alrededor de 800°C comienza la formación de compuestos fusibles y fase líquida. Al enfriar, esta fase se cristaliza, dando resistencia.
(2) Establecimiento del régimen de cocción:
Incluye régimen de temperatura y de presión.
Régimen de temperatura: velocidad de calentamiento, temperatura máxima y tiempo de mantenimiento, velocidad de enfriamiento. En el horno anular, las zonas (precalentamiento, cocción, enfriamiento) se mueven continuamente. La temperatura máxima (generalmente 930-1050°C) depende de la composición de la materia prima. El tiempo de mantenimiento (1.5-2 h) depende del tamaño del horno y las piezas.
Régimen de presión: distribución de presión a lo largo del canal. Para controlar la velocidad del frente de fuego y la calidad, se usa una combinación de presión positiva y negativa, regulando compuertas y puertas.
8. Modos de Colocación del Ladrillo Crudo en el Horno (Carga)
La carga es una etapa crítica que determina la uniformidad del flujo de gases, la distribución del combustible y, por tanto, la productividad, calidad y consumo de combustible. "Siete partes carga, tres partes cocción".
Parámetros para evaluar la carga:
(1) Resistencia de la carga: cuanto menor, mejor la ventilación.
(2) Porosidad efectiva de la sección: relación entre el área de canales de flujo y el área total de la sección. Cuanto mayor, mejor.
(3) Área de transferencia de calor: cuanto mayor el área superficial de las piezas en contacto con los gases, mejor el intercambio de calor.
(4) Estabilidad de la carga: condición obligatoria.
8.1 Formas de Carga
La carga se divide en base inferior ("pies"), cuerpo superior y zona bajo toberas.
(1) Base inferior ("pies"):
• Carga tipo "linterna": sólida, pero ofrece mucha resistencia.
• Carga en dos hileras longitudinales: distribución uniforme de gases, estable, pero puede obstruirse con ceniza.
• Carga sobre el canto (vertical): baja resistencia, buena ventilación y combustión en la base, es la mejor opción. A menudo se usa con hileras inclinadas en lugar de ligaduras horizontales.
(2) Cuerpo superior:
• Alternancia de hileras longitudinales y transversales: alta resistencia, cocción lenta.
• Alternancia de hileras longitudinales e inclinadas: buena opción.
• Carga de "huecos grandes": mínima resistencia, pero requiere control preciso, riesgo de cocción incompleta en la base.
(3) Zona bajo toberas:
Debe distribuir uniformemente el combustible y permitir buen acceso de aire. Las mejores formas son: de "huecos grandes" con "pies" verticales, o tipo "puente" sin ligaduras horizontales.
8.2 Principios de Carga
(1) Principio general de densidad de carga:
Reducir la densidad general (colocación más espaciada) mejora la ventilación y acelera la cocción. Sin embargo, un espaciado excesivo en cocción externa reduce la temperatura, y en cocción interna puede causar sobrecocción en el centro. Se debe buscar el óptimo.
(2) Determinación de la densidad local:
• Arriba más denso, abajo más espaciado: Compensa la tendencia natural de los gases calientes a ascender, iguala la temperatura en altura.
• Para cocción externa en tramos rectos: centro más denso, bordes más espaciados. Compensa la mayor resistencia al flujo cerca de las paredes.
• Para cocción interna en tramos rectos: centro más espaciado, bordes más densos. Compensa las pérdidas de calor por las paredes y evita sobrecocción en el centro.
• Para cámaras curvas: lado interior más denso, exterior más espaciado. Considera la diferencia de longitud del camino de los gases por los radios interior y exterior, iguala el avance del fuego.
• "Huecos de aspiración" ("Hafeng"): Espacios verticales en la carga cerca de los conductos mejoran la redistribución de gases, reducen la resistencia y facilitan la eliminación de humedad.
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