Experimentální centrum

Úvod

Pro výzkum tradičních vápenných pojiv a technologií jejich výroby byla v roce 2010 navržena a v roce 2011 postavena malá experimentální vápenná pec.

Konstrukce pece

Prostor pece tvoří cylindrická šachta o vnitřním průměru 0,8 m a výšce 1,3 m nad litinovým roštem. Vnitřní vyzdívka je z šamotových cihel zděných na hliněnou maltu. Konstrukce je obalena žáruvzdornou izolací o tl. 50 mm. Z vnější strany je pec stažena obručemi a dřevěným pláštěm ze svisle kladených prken. Prostor mezi venkovním dřevěným pláštěm a izolací je vyplněn volně loženou vápencovou drtí frakce 0–4 mm. Primární přívod vzduchu vede přes popeliště skrz kruhový rošt spodem do šachty pece. Sekundární přívod vzduchu je možné ovládat přes otvor ve dvířkách pece. Hlavu zdiva a pece zakončuje litá 6 cm tlustá deska z Románského cementu. Pro monitorování spalin a případnou regulaci tahu je na desku možno shora nasadit kuželový nástavec s komínem.

Provoz pece

Výpal dřevem na dlouhý plamen

Pec je navržena na maximální vsázku 1 t vápence (optimálně kolem 800-900 kg). Způsob uložení vápence a velikost jednotlivých kamenů závisí na druhu zvoleného paliva a tím i na průběhu výpalu. Při použití dřeva pro výpal je vápenec vyklenut nad prostorem topeniště a poté vyskládán až po horní okraj pece. Důležitou součástí (při tomto způsobu výpalu) je předvídání teplotních rozdílů v peci. V tradičních vápenných pecích totiž není možné rovnoměrné zahřátí celé vsázky nad 900 °C najednou. V peci vznikne horké jádro a tahové průduchy, kde je dosahováno nejvyšších teplot. Cílem každého výpalu je úplná kalcinace veškeré vápencové vsázky. V důsledku toho se vsázka skládá do pece v různých frakcích, aby procento vypáleného vápna bylo co nejvyšší. Na klenbu se používají spíše plošší, neobroušené kameny skládané (na svislo) tak, aby nebránily průchodu kouře a plamene skrz klenbu. Velikost nejmenšího rozměru klenebních kamenů je od 80 do 150 mm. Do pece se dále rovnají kameny frakce cca 80– 125 mm. Chladnější místa jsou vyplněna frakcí od 40 mm.

Výpal ve směsi s palivem na krátký plamen

Při výpalu, kdy je vápenec smíchán s palivem, je přikládací otvor vyplněn šamotovou vyzdívkou. Zapálení pece se provádí skrz rošt. Poměr paliva ku vápenci je závislý na druhu použitého paliva a jeho výhřevnosti (jako palivo se používá uhlí, dřevěné uhlí, rašelinové brikety, dřevoštěpkové brikety a další). Obdobně tomu může být přizpůsobena velikost kamene. Obvykle je využívána frakce vápence 60–80 mm v hmotnostním poměru vápence ku palivu 4:1. Vyšší spotřeba paliva oproti kontinuálnímu provozu je dána periodickým provozem pece.

Monitoring výpalu

Pro popsání rozložení teplot v peci je během celého procesu výpalu monitorována teplota ve třech horizontálních profilech a třech osách pomocí termočlánků typu S. Většina teplot je sledována po obvodu, ale ve třech pozicích je možno sledovat i teplotní profil od středu k obvodu.  Dále je monitorován obsah kyslíku, oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého ve spalinách, rychlost proudění vzduchu na primárním přívodu vzduchu a tlak okolního prostředí.  Poměrně rozsáhlé monitorování bylo zavedeno za účelem popsání tradičního výpalu a následné optimalizace celého procesu s využitím známých tradičních metod (zakrývání vrchu pece mazaninou, způsob skládání kamene, vkládání kůlů).