ідбувається енергійне перемішування сипучого матеріалу, температура по висоті шару практично вирівнюється і його можна вважати тонким в тепловому відношенні тілом, нагрів якого може супроводжуватися ендо-та екзотермічними реакціями. Перенесення теплоти в кладці печі відбувається також внаслідок теплопровідності. Зміна температури внутрішньої поверхні футерування в часі носить циклічний характер. Час циклу дорівнює часу повного обороту печі. Умовно його ділять на два періоди. У першому періоді поверхню кладки знаходиться в контакті з гріючими газами і поступово нагрівається, отримуючи від неї теплоту випромінюванням і конвекцією. До другого періоду відносять час її контакту з нагрівається матеріалом, протягом якого температура поверхні кладки знижується. Аналіз даних розрахунку поля температур кладки, отриманих при вирішенні рівняння теплопровідності з використанням чисельних методів, показав, що коливання температури в часі відбуваються на певній відстані від поверхні футеровки, який отримав назву глибини проникнення теплової хвилі. Коливання температури, що досягають на внутрішній поверхні барабана при вході і виході її з-під шару шихти декількох сотень градусів, поширюються на глибину 1 ... 5 см., чим ближче до поверхні, тим вище термічні напруги, що у кладці, і тим більше вірогідність її руйнування (тріщини, відколи й т.д.).
Обертові печі глиноземного виробництва працюють в режимі протитечії. Максимальну температуру і гази, і матеріал мають з боку паливної камери, а мінімальну - З боку завантажувальної камери. p> Температурний режим роботи обертових печей не змінюється в часі, індивідуальний для кожного виду технологічного процесу і значною мірою визначається хімічним і фракційним складом переробляються. Звичайно його встановлюють дослідним шляхом і організують таким чином, щоб у печі строго дотримувався графік нагріву шихти, відповідний технології даного процесу.
Розглянемо температурний режим процесу спікання бокситів. Всі робочий простір обертової печі можна умовно розділити на чотири зони, в яких відбуваються певні зміни оброблюваної шихти.
Перша зона, яку називають зоною сушіння і зневоднення, знаходиться у верхній частині печі з боку завантаження шихти. Спочатку з шихти випаровується зовнішня волога, і температура матеріалу при цьому залишається практично незмінною близька до 100 В° С. Потім температура висушеної шихти зростає до 600 В° С. Рухомі назустріч їй гази охолоджуються від 1100 до 240 В° С.
У другій зоні, званої зони кальцинації, температура шихти продовжує зростати і досягає 1000 В° С. У цій зоні відбувається повне розкладання карбонату кальцію, що вимагає витрат теплоти, тому температура газів знижується з 1300 до 1100 В° С.
Третя зона - зона спікання - характеризується максимальними значеннями температур як шихти (1000 ... 1200 В° С), так і газів (1350 ... 1450 В° С), так як саме тут відбувається горіння факела. У третій зоні повністю розкладається Na 2 CО 3 і завершується процес спікання.
Четверта зона - зона охолодження - розташовується за зрізом заглибленого в піч паливоспалювальним пристрою, тобто за палаючим факелом. Завдяки потоку що йде з холодильника повітря, що має температуру 150 ... 300 В° С, забезпечується охолодження спека до температури 1000 В° С, що різко збільшує його механічну міцність (по порівняно з розм'якшеним станом), необхідну для перевантаження в розташований в низу холодильник.
Потрібно враховувати, що якість готового продукту, одержуваного в обертових печах, визначається не тільки кінетикою, а й рухом матеріалу, тобто часом його перебування у печі. Залежно від того, наскільки миттєві швидкості окремих частинок відрізняються від середньої швидкості руху матеріалу (при постійному розподілі температури по довжині печі), змінюється ступінь перетворення кожної частки і, отже, фазовий склад глинозему. Наявність в печі часток з різними швидкостями руху і невизначеність співвідношення таких частинок через технологічні збурень, що порушує сталий режим, ускладнюють надійний контроль і регулювання теплової роботи печей. У той же час однієї з головних завдань оперативного управління є підтримка всіх параметрів на заданому рівні, що можливо тільки при своєчасній і безперервної інформації про якість цільового продукту.
1. Вихідні дані для розрахунку
Задана продуктивність печі G = 16 т/год. Склад оброблюваного бокситу наведено в табл. 1. Вологість бокситу становить 10%. Склад використовуваного в процесі спікання вапняку наведено в табл. 2. Зміст Na 2 CO 3 в соді становить 98%. Зміст Al 2 O 3 у товарному глиноземі одно 98,8%. Товарний вихід глинозему з бокситу становить 80%.
Таблиця 1.
Склад бокситу,%
Al 2 O 3
SiO 2
Fe
