Molti fattori sono presi in considerazione quando si progetta un forno rotante. Ciascuno influenza la capacità di produrre una reazione chimica desiderata / cambiamento di fase in modo efficiente. Caratteristiche come densità apparente, calore specifico e fluidità, tra gli altri, interagiscono per influenzare il modo in cui il materiale risponderà alla lavorazione e, successivamente, il modo in cui il forno dovrà essere progettato attorno a tali caratteristiche per produrre il risultato desiderato. Un fattore critico nella progettazione di un forno rotante è la configurazione del flusso d’aria, o la direzione in cui il gas di processo scorre attraverso il forno in relazione al materiale.
Configurazioni del flusso d’aria del forno rotante
I forni rotativi sono disponibili in due tipi di configurazioni del flusso d’aria: co-corrente e controcorrente. Entrambe le opzioni sono state sviluppate attraverso un’ampia ricerca e sviluppo al fine di massimizzare l’efficienza termica del processo. Durante il processo di progettazione, la selezione della configurazione del flusso d’aria più adatta all’applicazione si basa sulle proprietà del materiale e sui requisiti generali del processo. Per questo motivo, è importante capire come funziona ogni opzione di flusso d’aria per comprendere appieno i vantaggi che ciascuno ha da offrire.
Flusso d’aria co-corrente
Flusso d’aria co-corrente, che viene anche indicato come flusso parallelo, è quando i prodotti di combustione scorrono nella stessa direzione del materiale. Questo mette immediatamente il materiale più freddo in contatto con il gas più caldo nel forno, con conseguente rapido cambiamento di temperatura iniziale. I forni a co-corrente funzionano meglio con materiali che non necessitano di un aumento graduale della temperatura per una trasformazione controllata. Un processo di combustione organica utilizza comunemente questa configurazione del flusso d’aria, perché non richiede un prodotto finale molto specifico. In questo esempio, nel forno viene introdotto un materiale di scarto (ad esempio un prodotto di discarica) contenente sia materiale organico che inorganico. Questi materiali possono entrare in contatto immediato con il calore elevato e il forno può facilitare il cambiamento di fase molto presto nel processo. Il materiale organico viene bruciato con il calore elevato e ciò che rimane è una cenere secca.
Controcorrente Flusso d’aria
Controcorrente flusso d’aria è quando l’aria scorre nella direzione opposta del flusso di materiale. In questo disegno, il materiale viene riscaldato gradualmente durante il viaggio attraverso il forno. In questa configurazione, il materiale entra in contatto con i prodotti più caldi della combustione appena prima dello scarico. Il vantaggio principale di questa configurazione del flusso d’aria è l’efficienza termica; con il bruciatore montato alla fine del ciclo di lavorazione termica, è richiesto meno calore con conseguente riduzione del consumo di carburante. Questo è illustrato nelle tabelle seguenti.
La configurazione co-corrente richiede una temperatura iniziale molto più elevata (4000° in questo esempio) per riscaldare il materiale di processo dalla sua temperatura iniziale e ottenere la fase o il cambiamento chimico desiderato, che in questo esempio avviene a 2000°. Al contrario, in una configurazione controcorrente, il materiale e la temperatura del gas di processo sono direttamente correlati. Per l’esempio nel grafico, la temperatura del flusso d’aria (gas di processo) deve essere solo leggermente superiore alla temperatura richiesta per la trasformazione del materiale. Il risultato è una temperatura del bruciatore più bassa e minori costi operativi.
Inoltre, il design controcorrente è comunemente usato per una fase più controllata o un cambiamento chimico, in cui la temperatura del materiale deve essere gradualmente aumentata per ottenere il risultato finale desiderato. L’indurimento termico è un processo comune che utilizza il flusso d’aria controcorrente per mantenere un cambiamento di fase controllato. Il processo di riscaldamento graduale ma estremo consente a un materiale come proppant di trasformarsi in un materiale molto più duro.
Capire come funziona ogni sistema di flusso d’aria è una delle tante considerazioni nella progettazione del forno rotante più efficiente ed efficace per il lavoro. Entrambe le configurazioni del flusso d’aria hanno i loro vantaggi unici e variabili per la trasformazione dei materiali. FEECO incoraggia che ogni materiale passa attraverso un processo di ricerca e sviluppo presso il nostro Centro di innovazione in loco. Le informazioni ottenute attraverso le collaudate procedure di prova di FEECO ci consentono di progettare il forno rotante più efficiente e vantaggioso per le esigenze dei materiali dei nostri clienti.