przy projektowaniu pieca obrotowego bierze się pod uwagę wiele czynników. Każdy z nich wpływa na zdolność do wytworzenia pożądanej reakcji chemicznej/zmiany fazy w efektywny sposób. Właściwości, takie jak gęstość nasypowa, ciepło właściwe i płynność, między innymi, wpływają na to, jak materiał będzie reagował na przetwarzanie, a następnie, w jaki sposób piec będzie musiał być zaprojektowany wokół tych cech, aby uzyskać pożądany rezultat. Jednym z kluczowych czynników przy projektowaniu pieca obrotowego jest konfiguracja przepływu powietrza lub kierunek, w którym gaz procesowy przepływa przez piec w stosunku do materiału.
konfiguracje przepływu powietrza w piecach obrotowych
piece obrotowe są dostępne w dwóch konfiguracjach przepływu powietrza: współprądowym i przeciwprądowym. Obie opcje zostały opracowane w wyniku szeroko zakrojonych badań i rozwoju w celu maksymalizacji wydajności cieplnej procesu. Podczas procesu projektowania wybór, która konfiguracja przepływu powietrza będzie najlepiej dopasowana do aplikacji, opiera się na właściwościach materiału, a także ogólnych wymaganiach procesowych. Z tego powodu ważne jest, aby zrozumieć, jak działa każda opcja przepływu powietrza, aby w pełni zrozumieć korzyści, jakie ma ona do zaoferowania.
Współprądowy przepływ powietrza
Współprądowy przepływ powietrza, który jest również określany jako przepływ równoległy, ma miejsce, gdy produkty spalania przepływają w tym samym kierunku co materiał. Powoduje to natychmiastowy kontakt najzimniejszego materiału z najgorętszym gazem w piecu, co powoduje szybką początkową zmianę temperatury. Piece współprądowe najlepiej pracują z materiałami, które nie wymagają stopniowego wzrostu temperatury do kontrolowanej transformacji. W procesie spalania organicznego często wykorzystuje się taką konfigurację przepływu powietrza, ponieważ nie wymaga on bardzo specyficznego produktu końcowego. W tym przykładzie do pieca wprowadza się materiał odpadowy (np. produkt składowiska odpadów) zawierający zarówno materiał organiczny, jak i nieorganiczny. Materiały te mogą wejść w bezpośredni kontakt z wysoką temperaturą, a piec może ułatwić zmianę fazy na wczesnym etapie procesu. Materiał organiczny jest spalany przy dużym ogniu, a pozostał suchy popiół.
przeciwprądowy przepływ powietrza
przeciwprądowy przepływ powietrza jest wtedy, gdy powietrze przepływa w przeciwnym kierunku niż przepływ materiału. W tej konstrukcji materiał jest podgrzewany stopniowo podczas podróży przez piec. W takiej konfiguracji materiał wchodzi w kontakt z najgorętszymi produktami spalania tuż przed rozładowaniem. Główną zaletą tej konfiguracji przepływu powietrza jest sprawność cieplna; gdy palnik jest montowany na końcu cyklu obróbki cieplnej, wymagane jest mniej ciepła, co zmniejsza zużycie paliwa. Jest to zilustrowane w poniższych tabelach.
konfiguracja współprądowa wymaga znacznie wyższej temperatury początkowej (4000° w tym przykładzie), aby podgrzać materiał procesowy z jego temperatury początkowej i uzyskać pożądaną fazę lub zmianę chemiczną, która w tym przykładzie zachodzi przy 2000°. Natomiast w konfiguracji przeciwprądowej temperatura materiału i gazu procesowego jest bezpośrednio skorelowana. Na przykład na wykresie temperatura przepływu powietrza (gazu procesowego) musi być tylko nieznacznie wyższa niż temperatura wymagana do transformacji materiału. Rezultatem jest niższa temperatura palnika i niższe koszty eksploatacji.
ponadto konstrukcja przeciwprądowa jest powszechnie stosowana do bardziej kontrolowanej fazy lub zmiany chemicznej, w której temperatura materiału musi być stopniowo zwiększana, aby osiągnąć pożądany efekt końcowy. Hartowanie cieplne jest powszechnym procesem, który wykorzystuje przeciwprądowy przepływ powietrza w celu utrzymania kontrolowanej zmiany fazy. Stopniowy, ale Ekstremalny proces nagrzewania pozwala na przekształcenie materiału takiego jak podpora w znacznie twardszy materiał.
zrozumienie, jak działa każdy system przepływu powietrza, jest jednym z wielu czynników przy projektowaniu najbardziej wydajnego i efektywnego pieca obrotowego do tego zadania. Obie konfiguracje przepływu powietrza mają swoje unikalne i różne korzyści dla transformacji materiału. FEECO zachęca do tego, aby każdy materiał był poddawany procesowi badawczo-rozwojowemu w naszym lokalnym Centrum Innowacji. Informacje uzyskane dzięki sprawdzonym procedurom testowym FEECO pozwalają nam zaprojektować najbardziej wydajny i korzystny piec obrotowy do wymagań materiałowych naszych klientów.