Thermal Unit with Controlled Distribution of Flow Speedsof Processed Raw Materials in Zones of Electrified Modules

Abstract

Исследования в области технологий производства и использования вспученного вермикулита являются актуальными. Активно ведутся разработки электрических печей для обжига вермикулита, как альтернатива пламенным печам, работающим на углеводородном топливе. В данных печах потоки расширенных частиц неконтролируемы и определяются действием сил тяжести частиц. В статье рассмотрена возможность термической обработки вермикулитовых концентратов в тепловых агрегатах модульно-пускового типа после устранения недостатков агрегатов, возникших в процессе эксплуатации. Было замечено, что температура электронагревателей и огнеупорной поверхности обжиговых модулей распределяется неравномерно по горизонтали: температуры значительно снижаются от центра к периферии. Эта особенность показала техническое решение - разделение общего потока вспученного вермикулита на локальные и контролируемые потоки между тепловыми зонами модулей печи с учетом их температур. Путем сравнения теплоемкостей локальных потоков вермикулита определяли требуемое время движения частиц в каждой тепловой зоне, а также средние локальные скорости их движения в указанных зонах. Проведены расчеты локальных расходов, и определена общая производительность модернизированной печи. Производительность модернизированной печи на 24 % выше, чем у опытной печи. Показано, что при увеличении производительности, но равном потреблении электроэнергии, удельное энергопотребление процессов обжига уменьшается на те же 24 %. Это делает печь более совершенной и конкурентоспособной. В статье приведены диаграммы, иллюстрирующие процесс исследования и подтверждающие достижение цели, которая поставлена в данной научной работе.

The article reviews the possibility of thermal treatment of vermiculite concentrates in thermal units of the modular-launch type after the defects of the units appeared during operation were fixed. It was observed that the temperatures of the electric heaters and the refractory surface of the firing modules distribute unevenly horizontally: the temperatures decreased significantly from center to periphery. This feature showed a technical solution — the division of the total flow of the expanded vermiculite into local and controlled flows between the thermal zones of the furnace modules taking into account their temperatures. The required time for particles movement in each thermal zone was determined, as well as average local speeds of their movement in the indicated zones were by comparing the thermal capacities of local vermiculate flows. The calculations of local flow rates were carried out and the total productivity of the modernized furnace was determined. The productivity of modernized furnace is 24% higher than the prototype furnace. It is shown that with an increase in productivity but equal to electricity consumption, the specific energy consumption of firing processes decreases by the same 24%. It makes the furnace more perfect and competitive.