Bubnová pec (bubnová rotační pec, trubková pec, bubnová sušárna) je průmyslová pec na pražení a sušení surovin a polotovarů .
Bubnová rotační pec má tvar vodorovného válce o průměru 1,2–5 m a délce 18–200 m, který se pomalu otáčí kolem osy. Určeno pro fyzikální a chemické zpracování sypkých materiálů. Palivo se zpravidla spaluje uvnitř pece; méně časté je nepřímý ohřev (přes stěnu mufle ) a kombinovaný ohřev zpracovávaného materiálu. Prášková , pevná , kapalná nebo plynná paliva se spalují v rotační peci . Obvykle zemní plyn . V peci se topné plyny zpravidla pohybují směrem ke zpracovávanému materiálu ( protiproud ); méně časté jsou pece s paralelním prouděním plynů a materiálu.
Pec se skládá z vodorovně umístěného válcového pláště (bubenu), zevnitř vyzděného žáruvzdornými cihlami , nosných zařízení a pohonu, hlavic - pece a vývodu plynu a lednice.
Bubnové pece mohou mít zařízení pro přehrabování a výměnu tepla, jakož i speciální zařízení pro přivádění pevných a plynných materiálů do jednotlivých zón pece otvory v plášti. Plášť bývá po celé délce hluchý, svařený z plechu tloušťky 10-30 mm. Někdy se průměr mění po délce pece. Při velkém průměru je plášť vyztužený výztužnými kroužky . Zevnitř je plášť obložen šamotovými , magnezitovými nebo vysokohlinitými cihlami. Vně pláště je položena tepelně izolační vrstva . Tloušťka ostění je obvykle 200-300 mm, tloušťka tepelné izolace je 10-30 mm.
Opěrné ocelové bandáže a velké korunové kolo jsou upevněny vně pláště . Bandáže jsou založeny na válečcích. Pec se otáčí rychlostí 0,6-2 ot./min. Výkon elektromotoru 40-1000 kW.
Pec je válcová, vodorovně mírně nakloněná nádoba, která se pomalu otáčí kolem své osy. Zpracovávaná látka se přivádí do horního konce bubnu. Zatímco se pec otáčí, látka je plynule spuštěna na spodní konec a podrobena míchání a promíchávání. Horké plyny procházejí pecí, někdy ve stejném směru jako zpracovávaný materiál (paralelně), ale obvykle v opačném směru. Horké plyny se mohou objevit ve vnějším topeništi nebo se tvoří z vnitřního plamene v peci. Tento plamen vychází z trubice hořáku (kamenného hořáku), která funguje jako Bunsenův hořák . Palivem k tomu může být plyn, ropa, práškový ropný koks nebo mleté uhlí.
Plášť je vyroben z válcovaných roštů z měkké oceli o tloušťce 15 až 30 milimetrů, svařených do bubnu dlouhého 230 metrů a průměru 6 metrů. Bude umístěn na ose východ/západ, aby se zabránilo vířivému proudění. Horní meze průměru jsou dány tendencí skořepiny deformovat se v důsledku její vlastní hmotnosti na oválném průřezu, s následným vychýlením během rotace. Délka je neomezená, ale je obtížné se vyrovnat se změnami délky během ohřevu a chlazení (typicky 0,1-0,5 % délky), pokud je pec příliš velká.
Účelem žáruvzdorné vyzdívky je izolovat ocelový plášť od korozivních vlastností zpracovávaného výrobku. Může sestávat ze žáruvzdorných cihel nebo litého žárobetonu, nebo může chybět v oblastech pece, kde je teplota nižší než 250°. Žáruvzdorný materiál se volí v závislosti na teplotě pece a chemických vlastnostech látky, která má být zpracována. V některých průmyslových odvětvích, např. v cementářském průmyslu, se životnost žáruvzdorného materiálu prodlužuje pomocí profylaxe - nanášení upravované látky na povrch žáruvzdorného materiálu. Tloušťka ostění se obvykle pohybuje v rozmezí 80-300 milimetrů. Typický žáruvzdorný materiál bude schopen udržet teplotní spád 1000°. Teplota pláště musí být udržována pod 350°, aby nedošlo k poškození oceli. Nepřetržité infračervené skenery se používají k odeslání varování o vyhoření špatného žáruvzdorného materiálu.
Bandáže , někdy označované jako bandážovací kroužky, se obvykle skládají z jedné lité oceli opracované do hladkého válcového povrchu, který je volně připojen k plášti pece prostřednictvím různých držáků. To vyžaduje vynalézavost v designu, protože páska sama o sobě musí těsně sedět na skořepině a také zajistit tepelný pohyb. Bandáž je upevněna na dvojici ocelových válců, zpracována s hladkým válcovým povrchem a instalována na téměř polovině průměru pece. Válečky by měly podpírat pec a zajišťovat otáčení bez opotřebení. Dobře navržená rotační pec se při výpadku proudu mnohokrát zhoupne jako kyvadlo, než se zastaví. Všechny klasické pece 6×60 m včetně žáruvzdorných materiálů a podavače váží cca 1100 tun a pracují na 3 pásech a sadě válečkových mechanismů umístěných po celé délce pece. Nejdelší pece mohou mít 8 sad válečkových mechanismů, zatímco ty nejkratší mají pouze 2 sady. Pece se obvykle točí mezi 0,5 a 2 otáčkami za minutu, ale někdy rychleji než 5 otáček za minutu. Pece v moderních cementárnách pracují při 4 až 5 otáčkách za minutu. Valivá ložiska musí být schopna odolat velkému statickému a vnějšímu zatížení a musí být také pečlivě chráněna před teplem pece a vnikáním prachu. Kromě nosných válečků jsou naproti pásům nízká a vysoká opěrná válečková ložiska, která zabraňují sklouznutí opěrných válečků z trouby.
Pec se obvykle otáčí jediným ozubeným kolem obklopujícím chladicí část komína, ale někdy se otáčí pohybujícími se válečky. Pastorek je připojen přes pohyblivý mechanismus k elektromotoru s proměnnými otáčkami. K tomu musí být spouštěcí rotátor pro spuštění pece s velkým excentrickým zatížením. Trouba o rozměrech 6 x 60 metrů vyžaduje k otáčení při 3 otáčkách za minutu asi 800 kilowattů. Rychlost toku materiálu v peci je úměrná rychlosti otáčení a toto řízení vyžaduje pohon s proměnnou rychlostí. Při pohonu válců se používají hydraulické pohony . Mají tu výhodu, že zlepšují vysoký boost. V mnoha režimech je nebezpečné nechat horkou troubu zastavit při výpadku napájení pohonu. Kolísání teploty mezi horní a spodní částí může způsobit deformaci a poškození žáruvzdorného materiálu. Z tohoto důvodu je k dispozici přídavný pohon pro použití při výpadku proudu. Může to být malý elektromotor se samostatným napájením nebo dieselový motor . Otáčí troubou velmi pomalu, ale zabraňuje poškození.
Výměna tepla v rotační peci může probíhat vedením, konvekcí a sálavým teplem. U nízkoteplotních procesů a chladicích částí velkých pecí je nedostatek předehřívačů, protože pec je často vybavena vnitřními výměníky tepla pro usnadnění výměny tepla mezi plynem a surovinou. Mohou sestávat z lopatkových přívodů vzduchu nebo "zvedáků", které zapínají přívod proudem plynu v sérii, nebo to mohou být kovové vložky, které se ohřívají v horní části pece a přenášejí teplo do napájecího systému, i když jsou skryté pod povrchovou vlhkost při otáčení pece. Nejjednodušší tepelný výměník sestává z kanálků držených na obložení napříč proudícím plynem.
Pec je připojena ke komínovému výstupu na spodním konci a ke kouřovodu. To vyžaduje plynotěsné těsnění na druhém konci trouby. Výfukové plyny mohou být buď sešrotovány, nebo vstupovat do předehřívače s přívodem. Je-li předehřívač vybaven ventilátorem umístěným na výstupním konci, musí plyny procházet pecí. Pro instalaci předehřívače tam, kde může dojít k vysokému poklesu tlaku, je potřeba větší výkon pro ventilátor. Ventilátor je často největší pohon v systému trouby. Výfukové plyny mohou obsahovat prach a mohou obsahovat nežádoucí složky, jako je oxid siřičitý a chlorovodík. Zařízení je instalováno tak, aby se zabránilo průchodu plynů do atmosféry.
Užitečný přenos tepla rotační pece je přibližně 50-65 % [1] .
Vsázka a palivo vstupují do pece obvykle z opačných konců pece. Směs se pohybuje v důsledku rotace a určitého sklonu samotné pece (například 1,5%).
| Pece | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Topení | |||||||||||
| Topení a vaření | |||||||||||
| kuchyně | |||||||||||
| Průmyslový |
| ||||||||||