Трубчатые вращающиеся печи

Трубчатые печи: конструкция и характеристики

Назначение

Трубчатая печь является аппаратом предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.

Рис.1 – Трубчатая печь

Характеристики

Основными характеристиками трубчатых печей являются: производительность печи, количество сырья, нагреваемое в трудных змеевеках в единицу времени.

Полезная тепловая нагрузка – это количество тепла переданного в печи сырью МВатт, ГКалл в час. Она зависит от тепловой мощности и размеров печи.

Коэффициент полезного действия печи и экономичность ее эксплуатации выражается отношением количества полезно используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Принцип работы

Наибольшее практическое применение на НПЗ получили радиантно – конвекционные печи. Они имеют две отделенные друг от друга секции.

В радиантной секции – тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.

Рис.2 – Радиантная секция

В конвекционной секции – тепло передается за счет конвективной передачи тепла путем омывания поверхности труб дымовыми газами.

Внутри печи расположен многократный изогнутый стальной трубопровод змеевик, по которому непрерывно прокачивается нагреваемой смесь. Смесь подается в конвекционную секцию после чего проходит радианную секцию. Жидкое и газообразное топливо сжигают в горелках радиантной камеры.

В результате повышается температура дымовых газов и светящегося факела представляющего собой раскаленные частицы горячего топлива. Тепловые лучи падают на наружные поверхности труб и внутренние поверхности стен радиантной камеры печи.

Нагретые поверхности стен в свою очередь излучают тепло, которые также поглощается поверхностями радиантных труб. Большая часть используемого тепла передается в радиантные секции остальное в конвекционные секции.

Дымовые газы проходят конвекционную секцию, омывают находящиеся там трубы отдавая тепло. Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлено скоростью движения дымовых газов. Пройдя конвекционную камеру дымовые газы уходят в дымовую трубу.

Конструкция

Рассмотрим конструкцию на примере радиантно – конвекционной печи. Печь представляет собой сдвоенный блок из двух печей вертикально факельного типа объединенных общей дымовой трубой установленной на потолочной раме.

Каркас

Нагрузка от веса печных труб, двойников, кровли площадок и лестниц в большинстве конструкций воспри­нимается каркасом, состоящим из стоек, ферм и связующих элементов. В зависимости от размеров печи принимается та или иная система каркаса.

Каркас каждой из печей входящих в блок выполнен в виде 6 пролетной пространственной конструкции состоящий из п-образных рам установленных на фундаментные опоры и связанных между собой сводовой и подовой рамами.

Рис. 3 – Общий вид

Каркасы обеих печей связаны горизонтальными балками по высоте радиантных камер, торцевыми балками потолочный рамы. Дымовая труба шибером устанавливается на потолочную раму.

Всегда предусматривают защиту каркаса от излиш­него перегрева путем применения тепловой изоляции или оста­вления зазоров между стойкой каркаса и обмуровкой.

Змеевик

Нагреваемый продукт движется в змее­вике, расположенном в п е чи. Змеевик состоит из труб и соеди­нительных частей. Различают однопоточные, двухпоточные и многопоточные змеевики.

Соедините льные части — двойники (ре турбенды) и калачи дают возможность очищать внутренние по­верхности труб от отложений солей и различных загрязнений, осматривать их и замерять толщины стенок труб в различных местах змеевика.

При полном отсутствии загрязнения внутрен­ней поверхности змеевика и наличии надежных способов кон­троля толщины стенки трубы возможно применение цельно­сварного змеевика (без ретурбендов).

Змеевик изготовляют из гладких бесшовных труб с толщиной стенок от 4 до 30 мм в за­висимости от температуры, давления и диаметра. В некоторых конвекционных печах для деструктивной гидрогенизации с целью увеличения поверхности нагрева применяют толстостен­ные трубы из легированной стали с ребристой насадкой из угле­родистой стали.

Выбирая материал труб, нужно учитывать разность темпе­ратур при передаче тепла через ряд тепловых сопротивлений. Во время эксплуатаций печи эти сопротивления не остаются по­стоянными и в какой-то период температура стенки трубы по­вышается до некоторого предела, когда дальнейшая работа мо­жет привести к аварии.

В данном примере, все сырьевые змеевики горизонтального типа. Радиантные и конвективные змеевики каждой печи, входящих в блок, 4-х поточные. Радиантные змеевики размещены вдоль фронтовых стен радиантных камер по одному потоку с каждого фронта. Направление потока снизу вверх.

Рис.4 – Змеевики печи

На сводовую раму установлено три блока конвекционных труб. Трубы конвективного змеевика размещены в блоке в шахматном порядке. Входные и выходные трубы змеевика уплотнены в торцевых панелях и крышках, а также в торцевых конвекционных решетках.

Трубные решетки

Трубные решетки яв­ляются опорами для труб продуктового змеевика.

Трубные решетки, омывае­мые дымовыми газами с температурой до 800° С, изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40, а иногда из листовой стали.

Трубные решетки, кото­рые омываются дымовыми газами с температурой до 1000° С, изготовляют из жа­ростойкого чугуна, а при температуре выше 1000° С их марки ЭИ-316. Толщину отливок рекомендуется принимать не менее 20 мм. Под каждую трубу в месте соприкосно­вения ее с решеткой подкладывают асбестовый картон толщи­ной 5—6 мм .

В зависимости от количества опирающихся труб трубные решетки радиантной секции делятся на двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститрубные. Решетки покрывают слоем термоизо­ляции.

Трубные подвески

Трубные подвески поддерживают радиантные трубы в про­лете между трубными решетками и предотвращают их прови­сание.

Трубные подвески устанавливают внутри топочной камеры, где температура дымовых газов достигают 1100° С.

Панели

Обмуровка выполнена в форме панели. Каждая панель состоит из короба лист пяти миллиметровой усиленной ребрами жесткости с бортами заполняего легким жаростойким бетоном приготовленного из сухой смеси на высоком глиноземистом цементе с вермикулитово – керамзитовым наполнителем.

Рис.5 – Панели печи

Горелки

Короба герметично по периметру сварены между собой и с каркасом. В каждой печи установлены по 12 газомазутных горелок. На каждой основной горелке установленные сигнализаторы наличия пламени и постоянно действующая пилотная горелка.

На фронтовых стенах установлены по 12 гляделок по числу горел. С каждого торца каждой печи блока расположены двери-лазы и по одному взрывному клапану – взрывному окно.

Предохранительное окно топочной камеры – пред­назначено для ослабления действия силы взрыва, а также для инспекции топочной камеры. Рамы и дверцы изготовляют из се­рого чугуна СЧ 15-32, ось из стали марки Ст. 3.

Смотровое окно – служит для наблюдений за горел­ками в период эксплуатации печи и за состоянием труб ради­антной секции. Материал корпуса и крышки — серый чугун СЧ 15-32, рукоятки и оси–сталь марки Ст. 3.

Шибер

Шибер слу­жит для регулирования тя­ги. Материал для лопасти шибера — серый чугун СЧ 15-32.

Лестницы и площадки

Система лестниц и площадок обслуживания включает: три яруса замкнутых площадок вокруг блока печей, 5 ярусов торцевых площадок для обслуживания блоков камер конвекции и торцевых гляделок. Основные площадки соединены маршевыми лестницами.

Рис.6 – Система лестниц

Схемы трубчатых печей

Ниже приведены распространенные схемы отечественных трубчатых печей.

Печи типа СС

Печи типа СС – секционные с горизонтально расположенным змеевиком, отдельно стоящей конвекционной камерой, встроенным воздухоподогревателем и свободного вертикально-факельного сжигания топлива. Трубный змеевик каждой секции состоит из двух или трех транспортабельных пакетов заводского изготовления. Змеевик каждой секции самонесущий и устанавливается непосредственно на поду печи.

Печи типа ЦС – цилиндрические с пристенным расположением труб змеевика в одной камере радиации и свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива. Печи выполняются в двух вариантах: без камеры конвекции и с камерой конвекции (рис. XXI-12).

Цилиндрическая камера радиации установлена на столбчатом фундаменте для удобства обслуживания газовых горелок, размещенных в поду печи. Радиантный змеевик собран из вертикальных труб на приваренных калачах; в центре пода печи установлена газомазутная горелка. Змеевики упираются на под печи, вход и выход продукта осуществляется сверху.

Печь типа ЦД4

Печь типа ЦД4, продольный разрез которой показан на рис. XXI-13, является радиантно-конвекционной, у которой по оси камеры радиации имеется рассекатель-распределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями, представляющими собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи.

Рассекатель-распределитель разбивает камеру радиации на несколько независимых зон теплообмена (см. рис. XXI-13, их четыре) с целью возможной регулировки теплонапряженности по длине радиантного змеевика. Внутренняя полость каркаса рассекателя разбита на отдельные воздуховоды; в кладке грани рассекателя по высоте грани есть каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха к настильному факелу каждой грани. Каждый воздуховод оснащен поворотным шибером, управляемым с площадки обслуживания.

В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте граней расположены каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани. Изменяя подачу воздуха через каналы, можно регулировать степень выгорания топлива в настильном факеле, что позволяет выравнивать теплонапряженность по высоте труб в камере радиации.

Радиантный подвесной змеевик состоит из труб, расположенных у стен цилиндрической камеры. Настенные радиантные трубы размещены в один ряд и имеют одностороннее облучение, а радиальные с двусторонним облучением размещены в два ряда.

Печи типа КС

Печи типа КС – цилиндрические с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, вертикальными трубными змеевиками в камерах радиации и конвекции и свободного вертикально-факельного сжигания топлива (рис. XXI-14). Комбинированные горелки расположены в поду печи. На стенах камеры радиации установлен одно- или двухрядный настенный трубный экран. Конвективный змеевик так же, как и воздухоподогреватель, набирают секциями и располагают в кольцевой камере конвекции, установленной соосно с цилиндрической радиантной камерой.

Печи типа КД4

Печи типа КД4 – цилиндрические четырехсекционные с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, дифференциальным подводом воздуха по высоте факела, вертикальным расположением змеевика радиантных и конвекционных труб, настильным сжиганием
комбинированного топлива.
Печи выполняются в двух конструктивных исполнениях: с дымовой трубой, установленной на печи или стоящей отдельно.

Трубчатые вращающиеся печи

Переработка мелкого сыпучего материала без его рас­плавления с успехом производится в трубчатых вращающихся печах. В длинной футерованной трубе чаще всего противотоком движутся нагреваемый материал и про­дукты горения топлива. Движение материала происхо­дит благодаря небольшому наклону трубы в сторону выгрузки и вращению печи. При вращении материал поднимается на некоторую высоту и пересыпается вниз. При этом происходит хороший теплообмен с горячими газами все время обновляющейся поверхности материала. Теплообмену способствует также то, что материал, пересыпаясь, попадает на нагретую поверхность кладки за тот период, когда она свободна от слоя материала.

Все это определило высокую интенсивность теплообме­на в рабочем пространстве печи. Трубчатые вращающиеся печи используются для сушки различных материалов, удаления химически свя­занной влаги при высоких температурах обжига и для спекания материала с образованием новых соединений. Это определило их применение при производстве глинозема в алюминиевой промышленности (спекание и каль­цинация). Они нашли применение и при переработке материалов, содержащих свинец и цинк. При этом цинк отгоняется в виде окисла и улавливается из отходящих газов. Барабанные печи используются для обжига суль­фидных материалов.

На рис. 131 представлена печь для спекания алюми­нийсодержащего материала с образованием раствори­мого алюминиевого соединения. Основной элемент пе­чи— железный барабан 3 длиной до 150 м и диаметром 2,0—3,8 м. Барабан футеруется высокоглиноземистым или шамотным кирпичом. Печь работает по принципу противотока. Шихта сухая или мокрая в виде пульпы с содержанием влаги 40—42% поступает в барабан через торец 6 (холодный конец) и медленно перемещается к головной части 2 (горячий конец) навстречу газам. Из барабана продукт спекания—спек — ссыпается в холо­дильник, расположенный под печью и представляющий собой также барабан длиной до 30 м и диаметром до 2,5 м. В барабане спек охлаждается движущимся на­встречу воздухом или водой, орошающей холодильник сверху. При охлаждении спека воздухом последний про­сасывается через холодильник вентилятором (на рисун­ке не показан) и используется при сжигании топлива. Для нагрева печи применяют мазут, газ или угольную пыль. Форсунки или горелки располагают в головной части барабана. Дымовые газы, содержащие значитель­ное количество пыли, через дымоход 8 направляются на очистку в пылевые камеры, в электрофильтры и даже иногда в скрубберы. Только после этого дымовые газы с помощью дымососа отводятся в дымовую трубу. Фу­терованный и загруженный шихтой барабан имеет боль­шую массу (масса печи длиной 70 м около 400 т). С по­мощью специальных бандажей 4, закрепленных снару­жи кожуха, печь опирается на вращающиеся ролики 11 с бронзовыми подшипниками. Вращение производится от мотора 10 через редуктор и венцовую шестерню 5, укрепленную с помощью пружин на кожухе печи. Бара­бан вращается обычно с частотой 0,6—2 оборота в ми­нуту. Частоту вращения можно изменять, регулируя контроллером число оборотов мотора.

Печь монтируют с уклоном в 3—6%. Во избежание схода барабана с опор используются упорные ролики 12, расположенные горизонтально, в которые сбоку упи­рается бандаж.

Горячий конец печи входит в топливную (разгрузоч­ную) головку 1, устраиваемую обычно откатной. Между концом барабана и топливной головкой ставится лаби­ринтное уплотнение в виде диска 13, укрепленного на барабане и вращающегося в коробке, укрепленной на то­пливной головке. В передней стенке топливной головки имеются отверстия для горелок или форсунок. К голов­ке примыкает устье канала, по которому спек пересыпа­ется в холодильник.

Холодный конец печи входит в загрузочную коробку 7. Загружают сухую шихту посредством патрубка, проходящего через загрузочную коробку печи (на рисунке не показан). Пульпу в печь либо наливают, либо распыливают форсунками. Во избежание образования насты­лей на внутренней поверхности холодного конца бара­бана имеется отбойное приспособление 9, состоящее из стальной болванки, прикрепленной цепью к загрузочной головке. При вращении барабана болванка разбивает настыли.

На рис. 132 приведен график, характеризующий те­пловой режим печи. Согласно этому графику печной ба­рабан по длине может быть разбит на четыре зоны, а именно: зону сушки и обезвоживания (I), зону кальци­нации или разложения (II), зону спекания (III) и зону охлаждения (IV). Максимальная температура газов в зоне спекания, где она достигает 1600° С. При нормаль­ной работе печи температура отходящих газов в борове составляет 400—500° С. Этот график обеспечива­ет правильный режим спекания и нормальную работу электрофиль­тров.

Производительность печи при мокрой боксито­вой шихте 12 т/ч спека и выше. Главные факто­ры, влияющие на произ­водительность: толщина слоя материала в печи, частота вращения печи, влажность шихты и ее химический состав. Сред­ний удельный расход те­пла составляет 6300—7100 кДж на 1 кг спека. Ниже приводится тепловой баланс трубчатой печи спекания.

Повышение к. п. д. печи достигается оптимизацией условий сжигания топлива, более полным использовани­ем тепла спека для подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива, лучшей тепловой изоляцией печи.

Основы расчета вращающихся трубчатых печей

Из расчетов горения топлива и теплового баланса печи на­ходят количество газов, образующихся в печи при средней ее температуре V_t, м 3 /с. Тогда внутренний диаметр печи (D_вн, м) может быть найден по формуле

где ω_t — допустимая скорость движения газов в печи при средней ее температуре, м/с; скорость газов принимается в пределах 3—8 м/с. При влажной шихте скорость берется больше, при сухой и мелкой шихте во избежание большого пылеуноса — меньше.

Далее находят коэффициент заполнения сечения пе­чи материалом φ. Значение φ определяют из условия прохождения (транспорта) материала через печь при за­данной производительности по шихте (G, кг/ч):

где γ — насыпная масса материала в печи, кг/м 3 ;
ω_м — скорость поступательного движения материа­ла, м/ч (ω_м = 0,0963 D_внβ/τ, где τ — длитель­ность оборота печи, ч; β— угол наклона печи к горизонту; τ и β берутся из заводской прак­тики) .

После вычисления φ находят размеры хорды откры­той поверхности шихты l₁ и дуги l₂ закрытой поверхно­сти материала (рис. 133) по площади заполнения сечения печи шихтой

Плотность теплового потока на открытую поверхность шихты (q’) рассчитывается по методике, описанной для пламенных печей [уравнения (9.1), (9.2) и др.]. Плотность теплового потока к шихте на закрытой части стенки печи (q”) по Д. А. Диомидовскому принято считать как переданное излучением и рассчитывать по уравнению:

где T_ст и T_м — средние температуры стенки и материала.

Средняя температура материала принимается как среднеарифметическая температура материала в начале и конце печи Т_м = (Т н _м + Т_м)/2.

Средняя температура футе­ровки берется как среднеариф­метическая средних температур газа и материала Т_ст = (Т_г + Т_м)/2.

При определении средней тем­пературы газов берется ее значе­ние в начале и конце печи.

Приведенная степень черноты (ε_прив) рассчитывается по фор­муле для параллельных поверх­ностей:

где ε_ф и ε_м — степени черноты футеровки и материала соответственно.

Исходя из теплообмена в печи при известном полез­ном расходе тепла на 1 кг перерабатываемой шихты
(Q_техн, кДж/кг) можно найти необходимую длину пе­чи (м):

Полученные размеры печи корректируются по вре­мени пребывания материала в печи (ч):

Если τ меньше времени, рекомендуемого технологи­ческим режимом, то проводится корректировка величин, определяющих τ.

Для более точного определения размеров печи рас­чет следует вести для каждой зоны отдельно, тогда об­щая длина печи будет равна сумме длин отдельных зон.

Трубчатые вращающиеся печи

Если на первом месте стоит, например, сохранение зернистости материала, как при сушке или кальцинировании, оптимальным решением будут вращающиеся трубчатые печи серии RSR. Постоянное вращение рабочей трубы обеспечивает непрерывное движение партии.

Эти модели можно использовать как в непрерывном, так и в периодическом режиме производства. При непрерывном производстве загруженный продукт без задержки проходит от одного конца рабочей трубы к другому. А в периодическом режиме благодаря особой форме реактора из кварцевого стекла (суженные концы трубы) садка может подвергаться термической обработке в течение долгого времени.

Компактные печи серии RSR-B отлично подходят для периодического режима производства. Универсальные печи RSR могут оснащаться как рабочими трубами для непрерывного производства, так и реакторами для периодической работы.

В зависимости от особенностей процесса и загружаемого продукта, а также требуемой максимальной температуры используются различные рабочие трубы из кварцевого стекла, керамики или металла (см. стр. 42). В зависимости от ситуации применения эти модели могут быть дооборудованы до компактных производственных установок путем установки требуемых принадлежностей, таких как загрузочные воронки, электрические винтовые конвейеры для подачи продукта или системы газации. Термическая обработка может выполняться в воздушной среде, в среде негорючего защитного или реакционного газа, а также в вакууме. Необходимые для этого комплектующие можно приобрести за отдельную плату.

Стандартное исполнение всех моделей

• Корпус из структурообразующих листов (нержавеющая сталь)
• Простота извлечения рабочей трубы или реактора за счет использования безременного привода и благодаря раскрыванию корпуса печи
• Плавно регулируемый привод с частотой вращения ок. 2-45 об/мин

Технические характеристики Nabertherm LH / LF

Выгодная цена на вращающиеся трубчатые печи для непрерывных процессов и/или пакетной обработки на нашем сайте. Продажа вращающиеся трубчатые печи для непрерывных процессов и/или пакетной обработки в Москве осуществляется с доставкой и гарантией на сервисное обслуживание. Купить вращающиеся трубчатые печи для непрерывных процессов и/или пакетной обработки очень просто, отправьте заполненную форму на сайте, или свяжитесь с нашими специалистами по телефону +7 (495) 664-61-23. Наши специалисты готовы проконсультировать вас по любому вопросу, связанному с технологическим оборудованием.

Вращающиеся трубчатые печи для процессов с непрерывной подачей при температуре до 1300 °C

Кроме того, оснащенная доступной в виде опции закрытой системой загрузки, вращающаяся трубчатая печь также может использоваться для процессов в строго заданной атмосфере или в условиях вакуума.

• Скачать каталог
  • English
  • Deutsch
  • Español
  • Français
  • Italiano
  • Polski
  • русский
  • 日本語
  • 中文

Функции и оборудование

• Скачать каталог
  • English
  • Deutsch
  • Español
  • Français
  • Italiano
  • Polski
  • русский
  • 日本語
  • 中文

Вращающиеся трубчатые печи серии RSRC оптимально подходят для процессов, в которых происходит кратковременный нагрев непрерывно подаваемого материала для садки. Эти вращающиеся трубчатые печи отличаются высокой гибкостью в эксплуатации и могут применяться для различных целей. Вращающаяся трубчатая печь легко наклоняется и доводится до нужной температуры. Затем материал непрерывно подается на верхний конец трубы. Он проходит через участок трубы с обогревом и выходит из нее на нижнем конце. При этом время термообработки зависит от угла наклона, скорости вращения и длины рабочей трубы, а также от текучести загружаемого материала. Кроме того, оснащенная доступной в виде опции закрытой системой загрузки, вращающаяся трубчатая печь также может использоваться для процессов в строго заданной атмосфере или в условиях вакуума. В зависимости от процесса, садки и требуемой максимальной температуры используются рабочие трубы из разных материалов.

Стандартное исполнение

• Tмакс 1100 °C
  • Открытая с обеих сторон рабочая труба из кварцевого стекла
  • Термоэлемент типа N
• Tмакс 1300 °C
  • Открытая с обеих сторон керамическая рабочая труба C 530
  • Термоэлемент типа S
• Малошумная работа системы нагрева с полупроводниковыми реле
• Свободно излучающие нагревательные элементы на несущих трубках
• Корпус с двойными стенками из сегментных листов из нержавеющей стали с дополнительным охлаждением для понижения температуры окружающего воздуха
• Применение исключительно изоляционных материалов без классификации согласно предписанию (Европейского Совета) № 1272/2008 (CLP)
• Плавно регулируемый привод с частотой вращения ок. 0,5-20 об/мин
• Цифровой индикатор угла наклона вращающаяся трубчатая печь
• Простая замена рабочей трубы через откидывающийся корпус печи (температуры при открывании 180 °C )
• Компактная установка, печь смонтирована на опорном каркасе с
  • ручным шпиндельным (винтовым) приводом, с кривошипом для регулировки угла наклона
  • Встроенные контроллер и распределительное устройство
  • Транспортировочные ролики
• Использование по назначению в рамках руководства по эксплуатации
• NTLog Basic для контроллера Nabertherm: запись технологических данных с помощью USB-накопителя
• Контроллер B400 (5 программ с 4 сегментами в каждой)

Управление процессами и документация

Как один из крупнейших мировых производителей печного оборудования, компания Nabertherm обладает многолетним опытом в области проектирования и конструирования стандартных и заказных регулирующих устройств. Все системы управления очень просты в обслуживании и уже в базовом исполнении имеют большое количество основных функций. В зависимости от требований набор функций можно расширить и адаптировать под ваши потребности. Профессиональное программное обеспечение для управления одной печью или несколькими, а также документацией процессов и партий на основе контроллера Nabertherm завершают ассортимент.

Кроме того, у нас есть готовые решения для соблюдения особых отраслевых стандартов регулирования процессов и документирования, например AMS 2750 F для авиации, CQI-9 для автомобильной промышленности или FDA для фармацевтической промышленности.

Вращающаяся печь: устройство, принцип работы и особенности

Для высокотемпературной обработки промышленных и строительных материалов используются обжиговые печи. Такое оборудование может иметь разные конструкции, размеры и свои эксплуатационные особенности. Барабанная или вращающаяся печь занимает отдельное место в сегменте, обеспечивая возможности эффективной сушки сыпучего сырья.

Конструкция агрегата

Промышленные модели барабанных печей преимущественно формируются стальными трубами с кирпичной огнеупорной подкладкой. Обязательным условием компоновки является обеспечение возможности вращения цилиндра вокруг своей оси на скорости 30-250 об/час. Соответственно, чем крупнее диаметр барабана, тем ниже скорость вращения. Движение обеспечивается с помощью вала, зафиксированного на несущей стойке с роликами из жаропрочного металла. Тепловое воздействие обеспечивается в процессе сжигания топливных материалов (газа, нефти, бензина или твердотельного сырья), которое размещается в отдельной камере. В некоторых исполнениях вращающаяся печь содержит теплообменные устройства, реализующие вспомогательные процессы обжига и сушки.

Принцип работы печи

Цилиндрическая емкость в виде барабана имеет небольшой наклон относительно горизонтали – это исходное положение, из которого начинается движение. Но перед включением полость конструкции заполняется рабочим материалом. Подача заготовки осуществляется через верхний патрубок барабана. Далее оператор закрывает конструкцию и включает электродвигатель. В процессе работы вращающаяся печь циклично опускает вниз перемешиваемое вещество, обдавая массу горячими газами. Допуск термических потоков может производиться через выносную топку, но в классических моделях генерация газа осуществляется внутри барабана. Во втором случае может задействоваться горелка Бунзена, формирующая языки пламени через трубы печной форсунки. Для таких задач требуется дополнительный источник топлива в виде масла, газа, измельченного угля или щепы.

Зоны термической обработки

На протяжении всего рабочего цикла обслуживаемый материал может несколько раз встречаться с печными газами при разных температурных условиях, определяющих то или иное состояние обрабатываемой массы. В зависимости от характеристик термической обработки в печи выделяют следующие зоны:

• Зона сушки. Пространство этой части составляет порядка 25-35% от общей емкости барабана. Газы при температуре порядка 930 °С обеспечивают процессы испарения влаги.
• Зона подогрева. В этой части происходит обработка потоками с температурой до 1100 °С. Подогрев выполняется на фоне теплоотдачи от продукта сгорания при возможной поддержке сторонних химических реакций.
• Зона температурного размягчения. Режим температурной обработки в этой зоне может составлять 1150 °С. Главная задача этой части вращающейся печи заключается в обеспечении полного сгорания избытков воздуха в открытой структуре материала.
• Зона охлаждения. На этом этапе целевой материал подвергается воздействию холодных потоков и отвердевает. Некоторые из металлических гранул заготовки могут здесь же проходить операции окисления с обретением коричневато-красного оттенка.

Технико-эксплуатационные особенности оборудования

Само по себе вращение агрегата с перемещением содержимого материала повышает его КПД и качество обжига. Особенно выгодно применение длинных трубчатых конструкций, благодаря устройству которых минимизируется расход тепловой энергии. Чем длиннее барабан, тем плотнее гранулы взаимодействуют с печными газами в процессе своего движения внутри емкости. Соответственно, минимизируются и непроизводительные тепловые потери. Стоит отметить и равномерность обжига, которая также сказывается на качестве термической обработки сыпучих материалов. Например, вращающаяся печь для цементного сырья в виде измельченного гипса и клинкера позволяет спекать массу так, что получается однородная структура. Иногда соединяют несколько сырьевых групп с добавлением силикатов кальция, известняка и глины. Барабан в процессе вращения формирует практически единую консистенцию продукта.

Расчет тепловой мощности печи

Для равномерного обжига материала необходимо обеспечивать его передвижение по всей длине печи с оптимальным скоростным режимом. Темп движения, с одной стороны, должен создавать условия для выполнения необходимых реакций, а с другой – не задерживать массу в состоянии кристаллизации, иначе утратятся уже обретенные технологические свойства. Достигнуть оптимального баланса мощности можно с помощью правильного подбора электродвигателя.

На базовом уровне расчет вращающейся печи выполняется на основе времени пребывания материала в емкости термической обработки – при сухом способе интервалы в среднем составляют 1,5-2 ч, а при мокром – 3-3,5 ч. Также следует учитывать время на завершение процесса обжига, которое в случае с сухой обработкой составит порядка 1 ч, а при мокром обжиге – 1,5 ч. Что касается мощности, то для выполнения стандартных задач предусматривается электродвигатель, силовой потенциал которого варьируется от 40 до 1000 кВт в случае с промышленными агрегатами. Конкретные показатели определяются также с учетом подключения вспомогательных коммуникаций, характера выполнения обвязки и включения модифицирующих компонентов в основной обжигаемый состав.

Футеровка вращающейся печи

Помимо подбора оптимальных рабочих показателей, на качество обжига будет влиять и техническое обслуживание. Одной из ключевых работ, направленных на поддержание высоких технико-эксплуатационных показателей печи, будет ее футеровка. В сущности это изоляция металлической поверхности барабана с помощью термостойкого материала. Термоизоляционную функцию эффективно выполняет литой огнеупорный бетон и кирпич. Но и после обкладки вращающаяся печь для обжига должна подвергаться обмазке защитными покрытиями, оберегающими структуру того же бетона от распространения мелких трещин. Сама футеровка выполняется с толщиной от 8 до 30 см в зависимости от размеров печной конструкции. Рассчитывать огнеупор следует на температуры порядка 1000-1200 °С.

Заключение

Обжиговые агрегаты сегодня широко применяются в изготовлении строительных смесей, плиточных материалов и всевозможного расходного сырья, требующего сушки. К преимуществам вращающихся печей можно отнести высокую производительность и качество теплового воздействия, но не обходится эксплуатация и без недостатков. Данное оборудование характеризуется большими размерами, массивностью рабочих органов и низким уровнем автоматизации. К этому же стоит добавить и требования к силовому обеспечению. На производствах полного цикла барабанные печи подключаются к сетям на 380 В, а также к вентиляционным и охлаждающим системам.