Pece se používají pro vysokoteplotní zpracování průmyslových a stavebních materiálů. Taková zařízení mohou mít různé konstrukce, velikosti a jejich provozní vlastnosti. Samostatné místo v segmentu zaujímá bubnová nebo rotační pec, která poskytuje možnost efektivního sušení sypkých surovin.
Design jednotky
Průmyslové modely bubnových pecí jsou tvořeny převážně ocelovými trubkami s cihlovou žáruvzdornou vyzdívkou. Předpokladem pro uspořádání je zajištění možnosti otáčení válce kolem své osy rychlostí 30-250 ot./min. V souladu s tím, čím větší je průměr bubnu, tím nižší je rychlost otáčení. Pohyb zajišťuje hřídel upevněná na ložiskové tyči s válečky ze žáruvzdorného kovu. Tepelný dopad je zajištěn v procesu spalování palivových materiálů (plyn, olej, benzín nebo pevné suroviny), které jsou umístěny v samostatné komoře. V některých verzích rotační pec obsahuje zařízení pro výměnu tepla, která implementujípomocné procesy pražení a sušení.
Princip fungování trouby
Válcová nádoba ve formě bubnu má mírný sklon vůči horizontále - to je výchozí poloha, ze které začíná pohyb. Ale před zapnutím je dutina konstrukce vyplněna pracovním materiálem. Obrobek je přiváděn přes horní trysku bubnu. Poté obsluha uzavře konstrukci a zapne elektromotor. Během provozu rotační pec cyklicky spouští míchanou látku dolů a fouká horké plyny přes hmotu. Vstup tepelných toků může být proveden přes externí topeniště, ale u klasických modelů se generování plynu provádí uvnitř bubnu. Ve druhém případě lze aktivovat Bunsenův hořák, který vytváří plameny skrz trubky trysky pece. Takové úkoly vyžadují další zdroj paliva ve formě ropy, plynu, drceného uhlí nebo dřevěných štěpků.
Zóny tepelného zpracování
Během celého pracovního cyklu se obsluhovaný materiál může několikrát setkat s pecními plyny za různých teplotních podmínek, které určují ten či onen stav zpracovávané hmoty. V závislosti na vlastnostech tepelného zpracování v peci se rozlišují tyto zóny:
- Sušicí zóna. Prostor této části je cca 25-35% celkové kapacity bubnu. Plyny o teplotě asi 930 °C zajišťují procesy odpařování vlhkosti.
- Vytápěcí zóna. V této části je zpracování prováděno toky s teplotouaž 1100 °С. Zahřívání se provádí na pozadí přenosu tepla ze spalin s možnou podporou chemických reakcí třetích stran.
- Zóna změkčování teploty. Teplotní režim úpravy v této zóně může být 1150 °C. Hlavním úkolem této části rotační pece je zajistit dokonalé spálení přebytečného vzduchu v otevřené struktuře materiálu.
- Chladicí zóna. V této fázi je cílový materiál vystaven studeným proudům a tvrdne. Některé kovové granule ingotu zde mohou být také oxidovány s hnědočerveným odstínem.
Technické a provozní vlastnosti zařízení
Otáčení jednotky s pohybem obsahu materiálu samo o sobě zvyšuje její účinnost a kvalitu výpalu. Zvláště výhodné je použití dlouhých trubkových konstrukcí, díky nimž je minimalizována spotřeba tepelné energie. Čím delší je buben, tím hustší granule interagují s pecními plyny během jejich pohybu uvnitř nádrže. V souladu s tím jsou také minimalizovány neproduktivní tepelné ztráty. Za povšimnutí stojí rovnoměrnost výpalu, která má vliv i na kvalitu tepelného zpracování sypkých materiálů. Například rotační pec na cementářské suroviny ve formě drcené sádry a slínku umožňuje slinování hmoty tak, aby se získala homogenní struktura. Někdy se kombinuje několik skupin surovin s přídavkem křemičitanů vápenatých, vápence a jílu. Buben v procesu rotace tvoří téměř jedinýkonzistence produktu.
Výpočet tepelného výkonu pece
Pro rovnoměrné vypálení materiálu je nutné zajistit jeho pohyb po celé délce pece s optimálním rychlostním režimem. Tempo pohybu musí jednak vytvářet podmínky pro provádění potřebných reakcí a jednak nesmí držet hmotu ve stavu krystalizace, jinak dojde ke ztrátě již získaných technologických vlastností. Optimálního vyvážení výkonu lze dosáhnout výběrem správného motoru.
Výpočet rotační pece je na základní úrovni založen na době setrvání materiálu v nádobě na tepelné zpracování – u suchého způsobu jsou intervaly v průměru 1,5–2 hodiny, u mokrého metoda, 3-3,5 hodiny. Také je třeba vzít v úvahu čas na dokončení procesu vypalování, který v případě suchého zpracování bude asi 1 hodina, a pro mokré vypalování - 1,5 hodiny. Pokud jde o výkon, elektromotor je určené pro provádění standardních úloh, jejichž výkonový potenciál se u průmyslových jednotek pohybuje od 40 do 1000 kW. Specifické ukazatele jsou také stanoveny s přihlédnutím k připojení pomocných komunikací, povaze páskování a zahrnutí modifikujících komponentů do hlavní střelené kompozice.
Vyzdívka rotační pece
Kromě výběru optimálních provozních parametrů ovlivní kvalitu výpalu také údržba. Jedna z klíčových činností zaměřená na udržení vysoké technické úrovněvýkonnostních ukazatelů pece, bude její vyzdívka. V podstatě se jedná o izolaci kovového povrchu bubnu pomocí tepelně odolného materiálu. Tepelně izolační funkci účinně plní litý žárobeton a cihly. Ale i po vyzdívky musí být rotační pec natřena ochrannými nátěry, které chrání strukturu téhož betonu před šířením malých trhlin. Vlastní vyzdívka se vyrábí v tloušťce 8 až 30 cm, v závislosti na velikosti konstrukce pece. Žáruvzdornost by měla být vypočtena pro teploty v řádu 1000-1200 °C.
Závěr
Pecící jednotky jsou dnes široce používány při výrobě stavebních směsí, dlaždicových materiálů a všech druhů spotřebních materiálů, které vyžadují sušení. Mezi výhody rotačních pecí patří vysoká produktivita a kvalita tepelných účinků, ale provoz se neobejde bez nedostatků. Toto zařízení se vyznačuje velkými rozměry, masivními pracovními tělesy a nízkou úrovní automatizace. K tomu se sluší přidat požadavky na napájení. Při výrobě s plným cyklem jsou bubnové pece připojeny k sítím 380 V a také k ventilačním a chladicím systémům.
