כבשנים משמשים לעיבוד בטמפרטורה גבוהה של חומרי תעשייה וחומרי בניין. לציוד כזה יכול להיות עיצובים שונים, גדלים ומאפיינים תפעוליים שונים. התוף או הכבשן הסיבובי תופסים מקום נפרד בקטע, ומספקים אפשרות לייבוש יעיל של חומרי גלם בתפזורת.
עיצוב יחידה
דגמים תעשייתיים של כבשני תופים נוצרים בעיקר על ידי צינורות פלדה עם ריפוד חסין לבנים. תנאי מוקדם לפריסה הוא להבטיח את האפשרות של סיבוב הצילינדר סביב צירו במהירות של 30-250 סל ד. בהתאם לכך, ככל שקוטר התוף גדול יותר, כך מהירות הסיבוב נמוכה יותר. התנועה מסופקת על ידי פיר קבוע על מתלה מיסבים עם גלילים עשויים מתכת עמידה בחום. השפעה תרמית מסופקת בתהליך הבעירה של חומרי דלק (גז, נפט, בנזין או חומרי גלם מוצקים), אשר ממוקם בתא נפרד. בגרסאות מסוימות, הכבשן הסיבובי מכיל התקני חילופי חום המיישמיםתהליכי עזר של קלייה וייבוש.
עקרון פעולת התנור
למיכל גלילי בצורת תוף יש נטייה קלה ביחס לאופק - זהו המיקום ההתחלתי ממנו מתחילה התנועה. אבל לפני ההפעלה, חלל המבנה מלא בחומר עבודה. חומר העבודה מוזן דרך הזרבובית העליונה של התוף. לאחר מכן, המפעיל סוגר את המבנה ומפעיל את המנוע החשמלי. במהלך הפעולה, הכבשן המסתובב מוריד באופן מחזורי את החומר המערבב כלפי מטה, ומפריח גזים חמים על המסה. הקבלה של זרימות תרמיות יכולה להתבצע דרך תיבת אש חיצונית, אך בדגמים קלאסיים, ייצור גז מתבצע בתוך התוף. במקרה השני, ניתן להפעיל מבער בונזן, היוצר להבות דרך הצינורות של פיית התנור. משימות כאלה דורשות מקור נוסף של דלק בצורה של נפט, גז, פחם כתוש או שבבי עץ.
אזורי טיפול בחום
לאורך כל מחזור העבודה, החומר המוגש יכול להיפגש עם גזי תנור מספר פעמים בתנאי טמפרטורה שונים, הקובעים מצב כזה או אחר של המסה המעובדת. בהתאם למאפיינים של טיפול בחום בכבשן, ניתן להבחין בין האזורים הבאים:
- אזור ייבוש. החלל של חלק זה הוא כ-25-35% מהקיבולת הכוללת של התוף. גזים בטמפרטורה של כ-930 מעלות צלזיוס מספקים את תהליכי אידוי הלחות.
- אזור חימום. בחלק זה, העיבוד מתבצע עם זרימות עם טמפרטורהעד 1100 מעלות צלזיוס. החימום מתבצע על רקע העברת חום ממוצר הבעירה עם תמיכה אפשרית של תגובות כימיות של צד שלישי.
- אזור ריכוך טמפרטורה. משטר הטיפול בטמפרטורה באזור זה יכול להיות 1150 מעלות צלזיוס. המשימה העיקרית של חלק זה של הכבשן הסיבובי היא להבטיח בעירה מלאה של עודפי אוויר במבנה הפתוח של החומר.
- אזור קירור. בשלב זה חומר המטרה נחשף לזרמים קרים ומתקשה. חלק מגרגרי המתכת של הבילט עשויים להתחמצן כאן בגוון חום-אדום.
מאפיינים טכניים ותפעוליים של הציוד
כשלעצמו, סיבוב היחידה עם תנועת תכולת החומר מגביר את יעילותה ואת איכות הירי. יתרון במיוחד הוא השימוש במבנים צינוריים ארוכים, שבזכותם צריכת האנרגיה התרמית ממוזערת. ככל שהתוף ארוך יותר, כך הגרגירים מקיימים אינטראקציה עם גזי התנור במהלך תנועתם בתוך המיכל. בהתאם, גם הפסדי חום לא פרודוקטיביים ממוזערים. ראוי לציין את אחידות הירי, אשר משפיעה גם על איכות הטיפול בחום של חומרים בתפזורת. לדוגמה, כבשן סיבובי לחומרי גלם מלט בצורה של גבס כתוש וקלינקר מאפשר לסנטר את המסה כך שמתקבל מבנה הומוגני. לעיתים משולבות מספר קבוצות חומרי גלם בתוספת סיליקטים של סידן, אבן גיר וחמר. התוף בתהליך של סיבוב יוצר כמעט סינגלעקביות המוצר.
חישוב הכוח התרמי של התנור
לצריבה אחידה של החומר, יש להקפיד על תנועתו לכל אורך הכבשן עם משטר מהירות אופטימלי. קצב התנועה, מצד אחד, חייב ליצור את התנאים לביצוע התגובות הנחוצות, ומצד שני, אסור להחזיק את המסה במצב של התגבשות, אחרת התכונות הטכנולוגיות שנרכשו כבר יאבדו. ניתן להשיג איזון כוח אופטימלי על ידי בחירת המנוע הנכון.
ברמה הבסיסית, חישוב כבשן סיבובי מבוסס על זמן השהייה של החומר בכלי טיפול בחום - בשיטה יבשה המרווחים הם בממוצע 1.5-2 שעות, ועם רטוב. שיטה, 3-3.5 שעות. כמו כן יש לקחת בחשבון את הזמן להשלמת תהליך השריפה, שבמקרה של עיבוד יבש יהיה כשעה, ובשריפה רטובה - 1.5 שעות. באשר להספק, מנוע חשמלי הוא מסופק לביצוע משימות סטנדרטיות, שפוטנציאל ההספק שלהן משתנה בין 40 ל-1000 קילוואט במקרה של יחידות תעשייתיות. אינדיקטורים ספציפיים נקבעים גם תוך התחשבות בחיבור של תקשורת עזר, אופי הרצועה והכללת רכיבים משתנים בהרכב הנורה הראשי.
בטנת כבשן מסתובב
בנוסף לבחירת פרמטרי הפעלה אופטימליים, תחזוקה תשפיע גם על איכות הירי. אחת הפעילויות המרכזיות שמטרתה לשמור על טכנית גבוההמדדי ביצועים של התנור, יהיו בטנה שלו. למעשה, זהו בידוד של משטח המתכת של התוף באמצעות חומר עמיד בחום. פונקציית הבידוד התרמי מבוצעת ביעילות על ידי בטון ולבנים יציקות. אבל גם לאחר רירית, הכבשן המסתובב חייב להיות מצופה בציפויים מגנים המגנים על המבנה של אותו בטון מפני התפשטות סדקים קטנים. הבטנה עצמה עשויה בעובי של 8 עד 30 ס מ, תלוי בגודל מבנה התנור. יש לחשב עקשן עבור טמפרטורות בסדר גודל של 1000-1200 מעלות צלזיוס.
מסקנה
יחידות כבשן כיום נמצאות בשימוש נרחב בייצור תערובות בניין, חומרי אריחים וכל מיני חומרים מתכלים הדורשים ייבוש. היתרונות של כבשנים סיבוביים כוללים פרודוקטיביות גבוהה ואיכות של אפקטים תרמיים, אך הפעולה אינה שלמה ללא חסרונות. ציוד זה מאופיין בממדים גדולים, גופי עבודה מסיביים ורמת אוטומציה נמוכה. לכך כדאי להוסיף את הדרישות לאספקת החשמל. בייצור במחזור מלא, תנורי תופים מחוברים לרשתות 380 וולט, כמו גם למערכות אוורור וקירור.
