ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ С ВНУТРЕННИМ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ РАВНОМЕРНОГО ПИТАНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОМ
В настоящее время для производства керамзитового гравия используют две разновидности печей – однобарабанные и двухбарабанные.
Двухбарабанные печи состоят из отдельных барабанов, из которых меньший по диаметру служит для сушки и подогрева гранул, а короткий большого диаметра – для их обжига. Барабан тепловой подготовки и барабан обжига устанавливаются на одной оси (при этом первый несколько входит во второй) или разделяются пересыпной камерой. Каждый из барабанов имеет независимый привод. Остальные узлы комплекта оборудования двухбарабанных печей сходны с аналогичными устройствами для однобарабанных печей.
Существенным недостатком конструкции этих печей является питание их механизмов, находящихся вне печи и не реагирующих на такие показатели полуфабриката, как влажность, грансостав, плотность и т.п., что сказывается на работе печи и качестве готовой продукции. Ниже рассмотрена конструкция трехбарабанной печи с внутренним устройством для равномерного питания.
Печь (см. рисунок) состоит из трех барабанов различной длины, при этом диаметры первого и третьего барабанов одинаковы. Первый барабан снабжен ячейковыми захватами, осуществляющими при вращении печи равномерное питание второго барабана. Первый барабан является накопительным и частично выполняет роль сушильного барабана. Второй и третий барабаны напрямую связаны с термической обработкой гранул. Первый и второй барабан жестко связаны между собой и имеют один привод.
Равномерное питание печи позволяет иметь постоянный слой материала в первом и втором барабанах, что способствует оптимальному режиму термообработки и улучшению качества керамзитового гравия по насыпной плотности и прочности.
Производительность печи как транспортирующего устройства выражена элементарной формулой:
Q = 60pFV, (1)
где p – насыпная плотность материала, т/м3; F – сечение слоя материала в печи, м2; V – скорость перемещения материала вдоль печи, м/мин.
Если L – длина печи и t – продолжительность пребывания материала в печи, то:
V = L/t. (2)
Крайне важный вопрос о производительности вращающихся печей до настоящего времени однозначного решения не имеет. Существуют лишь эмпирические формулы для определения производительности в некоторых частных случаях. При небольшом наполнении, имеющем место на практике, существует формула:
t = Lsiny/(pDn tgd). (3)
Здесь L – длина печи в метрах; D – внутренний диаметр (в свету) печи в метрах; y – угол естественного откоса материала; n – число оборотов печи в минуту; d – угол наклона оси печи к горизонту, в радианах.
Известна полуэмпирическая формула, широко применяемая в цементной промышленности:
t = 0,031(y0+24)L/(pDn tgd).
Здесь все обозначения те же, но y0 – в градусах.
Расчеты показывают, что формулы (1) и (3) дают весьма близкие результаты.
Из формул (2) и (3) получаем
V = 60pDn tgd/siny. (4)
Подставляя это значение скорости в формулу (1) и заменяя в ней площадь сегмента:
F = KpD2/4, (5)
где К – коэффициент заполнения материалом печи, получим производительность печи, как транспортирующего аппарата:
Q = 148D3ndKg/siny. (6)
Если принять, в среднем, угол естественного откоса y = 40° и угол наклона оси печи измерять в градусах, т. е. заменить:
d = d0p/180,
то получим:
Q = 4D3nd0Kg. (7)
Из формулы (7) коэффициент заполнения будет равен:
K = Q/(4D3ndg). (8)
Производительность печи прямо пропорциональна диаметру (в свету) в третьей степени, числу оборотов n, углу наклона оси печи к горизонту и коэффициенту заполнения К. Коэффициент заполнения К должен иметь максимальное значение, при котором еще не нарушается качество готового продукта. Малые значения К снижают производительность, а чрезмерно большие значения приводят к тому, что часть материала не успевает пройти необходимую термическую обработку. Этот коэффициент может быть определен только опытным путем.
В выражение (8) входит произведение числа оборотов n на угол наклона печи d. Если повышать число оборотов и уменьшать угол наклона печи, то не снижая производительности можно увеличить частоту обновления материала на футеровке, улучшить выравнивание температуры по его слою, увеличить разность температуры между футеровкой и материалом, что приведет к возрастанию передачи тепла от футеровки к материалу.
Таким образом, коэффициент заполнения К играет первостепенное значение в обжиговых печах, а создание автоматических устройств для поддержания постоянной и рациональной величины К, безусловно, повышает производительность и качество готового продукта.
