Piece są używane do wysokotemperaturowej obróbki materiałów przemysłowych i budowlanych. Taki sprzęt może mieć różne konstrukcje, rozmiary i cechy operacyjne. Piec bębnowy lub obrotowy zajmuje osobne miejsce w segmencie, dając możliwość efektywnego suszenia surowców sypkich.
Projekt jednostki
Modele przemysłowe pieców bębnowych składają się głównie z rur stalowych z ceglaną wykładziną ogniotrwałą. Warunkiem wykonania układu jest zapewnienie możliwości obrotu cylindra wokół własnej osi z prędkością 30-250 obr/min. W związku z tym im większa średnica bębna, tym mniejsza prędkość obrotowa. Ruch zapewnia wał osadzony na stelażu łożyskowym z rolkami wykonanymi z żaroodpornego metalu. Oddziaływanie termiczne zapewniane jest w procesie spalania materiałów opałowych (gaz, olej, benzyna lub surowce stałe), które umieszcza się w oddzielnej komorze. W niektórych wersjach piec obrotowy zawiera urządzenia wymiany ciepła, które realizują:procesy pomocnicze prażenia i suszenia.
Zasada działania piekarnika
Cylindryczny pojemnik w formie bębna ma niewielkie nachylenie w stosunku do poziomu - jest to pozycja wyjściowa, od której zaczyna się ruch. Ale przed włączeniem wnęka konstrukcji jest wypełniona materiałem roboczym. Obrabiany przedmiot jest podawany przez górną dyszę bębna. Następnie operator zamyka konstrukcję i włącza silnik elektryczny. Podczas pracy piec obrotowy cyklicznie obniża mieszaną substancję, wydmuchując gorące gazy nad masę. Dopuszczenie przepływów termicznych może odbywać się przez zewnętrzną komorę paleniskową, ale w klasycznych modelach wytwarzanie gazu odbywa się wewnątrz bębna. W drugim przypadku można uruchomić palnik Bunsena, który wytwarza płomienie przez rury dyszy paleniska. Takie zadania wymagają dodatkowego źródła paliwa w postaci ropy naftowej, gazu, pokruszonego węgla lub zrębków.
Strefy obróbki cieplnej
W trakcie całego cyklu roboczego podawany materiał może wielokrotnie spotykać się z gazami piecowymi w różnych warunkach temperaturowych, które determinują taki lub inny stan przetwarzanej masy. W zależności od charakterystyki obróbki cieplnej w piecu wyróżnia się następujące strefy:
- Strefa suszenia. Przestrzeń tej części to około 25-35% całkowitej pojemności bębna. Gazy o temperaturze około 930 °C zapewniają procesy odparowywania wilgoci.
- Strefa grzewcza. W tej części przetwarzanie odbywa się przepływami o temperaturzedo 1100 °С. Ogrzewanie odbywa się na tle wymiany ciepła z produktu spalania z możliwym wsparciem zewnętrznych reakcji chemicznych.
- Strefa zmiękczania temperatury. Reżim obróbki termicznej w tej strefie może wynosić 1150 °C. Głównym zadaniem tej części pieca obrotowego jest zapewnienie całkowitego spalenia nadmiaru powietrza w otwartej strukturze materiału.
- Strefa chłodzenia. Na tym etapie materiał docelowy jest wystawiony na działanie zimnych strumieni i twardnieje. Niektóre z metalowych granulek kęsów mogą być tutaj również utlenione na brązowo-czerwony odcień.
Cechy techniczne i operacyjne sprzętu
Sam w sobie obrót jednostki wraz z ruchem zawartości materiału zwiększa jego wydajność i jakość wypalania. Szczególnie korzystne jest zastosowanie długich konstrukcji rurowych, dzięki którym zużycie energii cieplnej jest zminimalizowane. Im dłuższy bęben, tym gęstsze granulki wchodzą w interakcje z gazami pieca podczas ich ruchu wewnątrz zbiornika. W związku z tym zminimalizowane są również nieproduktywne straty ciepła. Warto zwrócić uwagę na równomierność wypalania, co również wpływa na jakość obróbki cieplnej materiałów sypkich. Np. obrotowy piec do surowców cementowych w postaci kruszonego gipsu i klinkieru umożliwia spiekanie masy w celu uzyskania jednorodnej struktury. Czasami łączy się kilka grup surowców z dodatkiem krzemianów wapnia, wapienia i gliny. Bęben w trakcie obrotu tworzy prawie pojedynczykonsystencja produktu.
Obliczanie mocy cieplnej pieca
W celu równomiernego wypalania materiału konieczne jest zapewnienie jego ruchu na całej długości pieca z optymalnym reżimem prędkości. Tempo ruchu z jednej strony musi stwarzać warunki do przeprowadzenia niezbędnych reakcji, z drugiej zaś nie może utrzymywać masy w stanie krystalizacji, gdyż w przeciwnym razie nabyte już właściwości technologiczne zostaną utracone. Optymalny bilans mocy można osiągnąć, wybierając odpowiedni silnik.
Na poziomie podstawowym kalkulacja pieca obrotowego opiera się na czasie przebywania materiału w zbiorniku do obróbki cieplnej - przy metodzie suchej odstępy wynoszą średnio 1,5-2 godziny, a przy metodzie mokrej metody, 3-3,5 h. Należy również wziąć pod uwagę czas do zakończenia procesu wypalania, który w przypadku wypalania na sucho wyniesie około 1 h, a dla wypalania na mokro - 1,5 h. Jeśli chodzi o moc, silnik elektryczny jest przewidzianych do wykonywania standardowych zadań, których potencjał mocy waha się od 40 do 1000 kW w przypadku jednostek przemysłowych. Określone wskaźniki są również określane z uwzględnieniem połączenia komunikacji pomocniczej, charakteru opasania i włączenia elementów modyfikujących do głównej kompozycji wypalanej.
Wykładzina pieca obrotowego
Oprócz doboru optymalnych parametrów pracy, konserwacja wpłynie również na jakość wypalania. Jedno z kluczowych działań mających na celu utrzymanie wysokiego poziomu technicznegowskaźniki wydajności pieca, będą jego podszewką. W istocie jest to izolacja metalowej powierzchni bębna za pomocą materiału żaroodpornego. Funkcję izolacji termicznej skutecznie pełni wylewany beton ogniotrwały i cegły. Ale nawet po wymurowaniu piec obrotowy musi być pokryty powłokami ochronnymi, które chronią strukturę tego samego betonu przed propagacją małych pęknięć. Sama wykładzina wykonana jest o grubości od 8 do 30 cm w zależności od wielkości konstrukcji pieca. Ogniotrwałość należy obliczać dla temperatur rzędu 1000-1200 °C.
Wniosek
Dzisiejsze piece do wypalania są szeroko stosowane w produkcji mieszanek budowlanych, materiałów do płytek i wszelkiego rodzaju materiałów eksploatacyjnych, które wymagają suszenia. Zaletami pieców obrotowych są wysoka wydajność i jakość efektów cieplnych, ale działanie nie jest kompletne bez wad. Sprzęt ten charakteryzuje się dużymi wymiarami, masywnymi korpusami roboczymi i niskim poziomem automatyzacji. Do tego warto dodać wymagania dotyczące zasilania. W produkcji w pełnym cyklu piece bębnowe są podłączone do sieci 380 V, a także do systemów wentylacji i chłodzenia.
