Fornos são usados para processamento de alta temperatura de materiais industriais e de construção. Tais equipamentos podem ter diferentes designs, tamanhos e suas características operacionais. O tambor ou forno rotativo ocupa um lugar à parte no segmento, proporcionando a possibilidade de secagem eficiente de matérias-primas a granel.
Design da unidade
Os modelos industriais de fornos a tambor são predominantemente formados por tubos de aço com revestimento refratário de tijolos. Um pré-requisito para o layout é garantir a possibilidade de rotação do cilindro em torno de seu eixo a uma velocidade de 30-250 rpm. Assim, quanto maior o diâmetro do tambor, menor a velocidade de rotação. O movimento é fornecido por um eixo fixado em uma cremalheira com roletes feitos de metal resistente ao calor. O impacto térmico é fornecido no processo de combustão de materiais combustíveis (gás, óleo, gasolina ou matérias-primas sólidas), que é colocado em uma câmara separada. Em algumas versões, o forno rotativo contém dispositivos de troca de calor que implementamprocessos auxiliares de torrefação e secagem.
Princípio de funcionamento do forno
Um recipiente cilíndrico em forma de tambor tem uma ligeira inclinação em relação à horizontal - esta é a posição inicial a partir da qual o movimento começa. Mas antes de ligar, a cavidade da estrutura é preenchida com material de trabalho. A peça de trabalho é alimentada através do bocal superior do tambor. Em seguida, o operador fecha a estrutura e liga o motor elétrico. Durante a operação, o forno rotativo abaixa ciclicamente a substância agitada, soprando gases quentes sobre a massa. A admissão de fluxos térmicos pode ser feita através de uma fornalha externa, mas nos modelos clássicos a geração de gás é realizada dentro do tambor. No segundo caso, pode ser acionado um bico de Bunsen, que forma chamas através dos tubos do bico do forno. Tais tarefas requerem uma fonte adicional de combustível na forma de petróleo, gás, carvão triturado ou lascas de madeira.
Zonas de tratamento térmico
Durante todo o ciclo de trabalho, o material servido pode se deparar com os gases do forno várias vezes sob diferentes condições de temperatura, que determinam um ou outro estado da massa processada. Dependendo das características do tratamento térmico no forno, distinguem-se as seguintes zonas:
- Zona de secagem. O espaço desta parte é de cerca de 25-35% da capacidade total do tambor. Gases a uma temperatura de cerca de 930°C proporcionam os processos de evaporação da umidade.
- Zona de aquecimento. Nesta parte, o processamento é realizado com fluxos com temperaturaaté 1100 °С. O aquecimento é realizado no contexto da transferência de calor do produto de combustão com o possível suporte de reações químicas de terceiros.
- Zona de suavização de temperatura. O regime de tratamento de temperatura nesta zona pode ser de 1150 °C. A principal tarefa desta parte do forno rotativo é garantir a combustão completa do excesso de ar na estrutura aberta do material.
- Zona de resfriamento. Nesta fase, o material alvo é exposto a correntes frias e endurece. Alguns dos grânulos metálicos do tarugo também podem ser oxidados aqui com um tom vermelho acastanhado.
Características técnicas e operacionais do equipamento
Em si, a rotação da unidade com o movimento do conteúdo do material aumenta sua eficiência e a qualidade da queima. Especialmente vantajoso é o uso de estruturas tubulares longas, graças às quais o consumo de energia térmica é minimizado. Quanto mais longo o tambor, mais densos os grânulos interagem com os gases do forno durante seu movimento dentro do tanque. Consequentemente, as perdas de calor improdutivas também são minimizadas. Vale a pena notar a uniformidade de queima, que também afeta a qualidade do tratamento térmico de materiais a granel. Por exemplo, um forno rotativo para matérias-primas de cimento na forma de gesso triturado e clínquer permite que a massa seja sinterizada para obter uma estrutura homogênea. Às vezes, vários grupos de matérias-primas são combinados com a adição de silicatos de cálcio, calcário e argila. O tambor no processo de rotação forma um quase únicoconsistência do produto.
Cálculo da potência térmica do forno
Para uma queima uniforme do material, é necessário garantir sua movimentação ao longo de todo o comprimento do forno com um regime de velocidade ideal. O ritmo do movimento, por um lado, deve criar as condições para realizar as reações necessárias e, por outro, não deve manter a massa em estado de cristalização, caso contrário as propriedades tecnológicas já adquiridas serão perdidas. O equilíbrio de potência ideal pode ser alcançado escolhendo o motor certo.
Em um nível básico, o cálculo de um forno rotativo é baseado no tempo de residência do material no recipiente de tratamento térmico - com um método seco, os intervalos são em média 1,5-2 horas, e com um úmido método, 3-3,5 horas. Também deve ser levado em conta o tempo para completar o processo de queima, que no caso de processamento a seco será de cerca de 1 hora, e para queima úmida - 1,5 horas. Quanto à potência, um motor elétrico é previsto para executar tarefas padrão, cujo potencial de potência varia de 40 a 1000 kW no caso de unidades industriais. Indicadores específicos também são determinados levando em consideração a conexão das comunicações auxiliares, a natureza da cintagem e a inclusão de componentes modificadores na composição principal queimada.
Forro do forno rotativo
Além da seleção dos parâmetros operacionais ideais, a manutenção também afetará a qualidade da queima. Uma das principais atividades voltadas para a manutenção de alto nível técnicoindicadores de desempenho do forno, será o seu revestimento. Em essência, este é o isolamento da superfície metálica do tambor usando um material resistente ao calor. A função de isolamento térmico é efetivamente realizada por concreto e tijolos refratários fundidos. Mas mesmo após o revestimento, o forno rotativo deve ser revestido com revestimentos protetores que protejam a estrutura do mesmo concreto da propagação de pequenas fissuras. O forro propriamente dito é feito com espessura de 8 a 30 cm, dependendo do tamanho da estrutura do forno. O refratário deve ser calculado para temperaturas da ordem de 1000-1200°C.
Conclusão
As unidades de forno hoje são amplamente utilizadas na fabricação de misturas de construção, materiais de cerâmica e todos os tipos de consumíveis que requerem secagem. As vantagens dos fornos rotativos incluem alta produtividade e qualidade dos efeitos térmicos, mas a operação não é completa sem inconvenientes. Este equipamento é caracterizado por grandes dimensões, corpos de trabalho maciços e um baixo nível de automação. A isso vale a pena adicionar os requisitos de alimentação. Na produção de ciclo completo, os fornos de tambor são conectados a redes de 380 V, bem como a sistemas de ventilação e refrigeração.
