Los hornos se utilizan para el procesamiento a alta temperatura de materiales industriales y de construcción. Dichos equipos pueden tener diferentes diseños, tamaños y sus características operativas. El horno de tambor o rotatorio ocupa un lugar aparte en el segmento, brindando la posibilidad de un secado eficiente de las materias primas a granel.
Diseño de la unidad
Los modelos industriales de hornos de tambor están formados predominantemente por tubos de acero con revestimiento refractario de ladrillo. Un requisito previo para el diseño es garantizar la posibilidad de rotación del cilindro alrededor de su eje a una velocidad de 30-250 rpm. En consecuencia, cuanto mayor sea el diámetro del tambor, menor será la velocidad de rotación. El movimiento lo proporciona un eje fijado sobre una cremallera con rodillos de metal resistente al calor. El impacto térmico se proporciona en el proceso de combustión de materiales combustibles (gas, petróleo, gasolina o materias primas sólidas), que se coloca en una cámara separada. En algunas versiones, el horno rotatorio contiene dispositivos de intercambio de calor que implementanprocesos auxiliares de tostado y secado.
Principio de funcionamiento del horno
Un recipiente cilíndrico en forma de tambor tiene una ligera inclinación con respecto a la horizontal: esta es la posición inicial desde la cual comienza el movimiento. Pero antes de encender, la cavidad de la estructura se llena con material de trabajo. La pieza de trabajo se alimenta a través de la boquilla superior del tambor. A continuación, el operador cierra la estructura y enciende el motor eléctrico. Durante la operación, el horno rotatorio baja cíclicamente la sustancia agitada, soplando gases calientes sobre la masa. La admisión de flujos térmicos se puede realizar a través de un hogar externo, pero en los modelos clásicos la generación de gas se realiza en el interior del tambor. En el segundo caso, se puede activar un mechero Bunsen, que forma llamas a través de las tuberías de la boquilla del horno. Estas tareas requieren una fuente adicional de combustible en forma de petróleo, gas, carbón triturado o astillas de madera.
Zonas de tratamiento térmico
A lo largo de todo el ciclo de trabajo, el material servido puede encontrarse varias veces con los gases del horno en diferentes condiciones de temperatura, que condicionan uno u otro estado de la masa procesada. Según las características del tratamiento térmico en el horno, se distinguen las siguientes zonas:
- Zona de secado. El espacio de esta parte es aproximadamente el 25-35% de la capacidad total del tambor. Los gases a una temperatura de alrededor de 930 ° C proporcionan los procesos de evaporación de la humedad.
- Zona de calefacción. En esta parte, el procesamiento se realiza con flujos con temperatura.hasta 1100 °C. El calentamiento se lleva a cabo en el contexto de la transferencia de calor del producto de combustión con el posible apoyo de reacciones químicas de terceros.
- Zona de ablandamiento por temperatura. El régimen de temperatura de tratamiento en esta zona puede ser de 1150 °C. La tarea principal de esta parte del horno rotatorio es asegurar la combustión completa del exceso de aire en la estructura abierta del material.
- Zona de refrigeración. En esta etapa, el material objetivo se expone a corrientes frías y se endurece. Algunos de los gránulos de metal del tocho también pueden oxidarse aquí con un tono rojo parduzco.
Características técnicas y operativas del equipo
En sí mismo, la rotación de la unidad con el movimiento del contenido del material aumenta su eficiencia y la calidad de cocción. Especialmente ventajoso es el uso de estructuras tubulares largas, gracias a las cuales se minimiza el consumo de energía térmica. Cuanto más largo es el tambor, más densos interactúan los gránulos con los gases del horno durante su movimiento dentro del tanque. En consecuencia, también se minimizan las pérdidas de calor improductivas. Vale la pena señalar la uniformidad de la cocción, que también afecta la calidad del tratamiento térmico de los materiales a granel. Por ejemplo, un horno rotatorio para materias primas de cemento en forma de yeso triturado y clinker permite sinterizar la masa para obtener una estructura homogénea. A veces se combinan varios grupos de materias primas con la adición de silicatos de calcio, piedra caliza y arcilla. El tambor en el proceso de rotación forma casi un soloconsistencia del producto.
Cálculo de la potencia térmica del horno
Para una cocción uniforme del material, es necesario asegurar su movimiento a lo largo de todo el horno con un régimen de velocidad óptimo. El ritmo de movimiento, por un lado, debe crear las condiciones para realizar las reacciones necesarias y, por otro lado, no debe mantener la masa en un estado de cristalización, de lo contrario se perderán las propiedades tecnológicas ya adquiridas. El equilibrio de potencia óptimo se puede lograr eligiendo el motor adecuado.
En un nivel básico, el cálculo de un horno rotatorio se basa en el tiempo de residencia del material en el recipiente de tratamiento térmico: con un método seco, los intervalos son en promedio de 1,5 a 2 horas y con un método húmedo método, 3-3.5 horas. También se debe tener en cuenta el tiempo para completar el proceso de cocción, que en el caso del procesamiento en seco será de aproximadamente 1 hora, y para la cocción en húmedo: 1.5 horas. En cuanto a la potencia, un motor eléctrico es previstos para realizar tareas estándar, cuyo potencial de potencia varía de 40 a 1000 kW en el caso de unidades industriales. También se determinan indicadores específicos teniendo en cuenta la conexión de comunicaciones auxiliares, la naturaleza del flejado y la inclusión de componentes modificadores en la composición principal quemada.
Revestimiento de horno rotatorio
Además de la selección de los parámetros operativos óptimos, el mantenimiento también afectará la calidad de la cocción. Una de las actividades clave destinadas a mantener un alto nivel técnicoindicadores de rendimiento del horno, será su revestimiento. En esencia, este es el aislamiento de la superficie metálica del tambor utilizando un material resistente al calor. La función de aislamiento térmico se realiza de manera efectiva con hormigón y ladrillos refractarios fundidos. Pero incluso después del revestimiento, el horno rotatorio debe recubrirse con recubrimientos protectores que protejan la estructura del mismo concreto de la propagación de pequeñas grietas. El revestimiento en sí está hecho con un espesor de 8 a 30 cm, según el tamaño de la estructura del horno. El refractario debe calcularse para temperaturas del orden de 1000-1200 °C.
Conclusión
Las unidades de horno hoy en día se utilizan ampliamente en la fabricación de mezclas de construcción, materiales para baldosas y todo tipo de consumibles que requieren secado. Las ventajas de los hornos rotatorios incluyen una alta productividad y calidad de los efectos térmicos, pero la operación no está completa sin inconvenientes. Este equipo se caracteriza por sus grandes dimensiones, cuerpos de trabajo macizos y un bajo nivel de automatización. A esto vale la pena agregar los requisitos para la fuente de alimentación. En la producción de ciclo completo, los hornos de tambor están conectados a redes de 380 V, así como a sistemas de ventilación y refrigeración.
