4.3.2. Установки для вспучивания кусковых материалов

Однобарабанные вращающиеся печи. Наиболь­шее распространение для обжига керамзитового гравия, при котором он вспучивается, получили вращающиеся печи, численность парка которых превышает 500 единиц. В основном установлены печи трех типоразмеров: 40х2,5, 22х2,3 и 12х1.6 м. На долю печей других типо­размеров приходится 14 %. Самая длинная печь дости­гает 60 м. С увеличением длины печи расход топлива снижается, однако плотность керамзита при этом воз­растает.

Более половины —62 % печного парка — составляют печи длиной 40 м. Они работают на природном газе и мазуте. Схемы установки мазутной форсунки и газо­вой горелки показаны на рисунке 4.3.2. Для реализации по­тенциальной способности глины вспучиваться необхо­дим ступенчатый температурный режим, в связи с чем для керамзитообжигательных вращающихся печей предпочтительны короткофакельные топливосжигающие устройства.

Рис. 4.43. Установка мазутной форсунки (а) и газовой горелки (б) на вра­щающейся печи

1 - вращающаяся печь; 2 - уплотнение; 3- откатная головка; 4 - мазутная форсунка; 5 - газовая горелка

Процессы, происходящие в 40-метровой вращающей­ся печи при обжиге не подсушенных глиняных гранул, представлены на совмещенной диаграмме (рис. 4.44). На ней выделены четыре технологические зоны: сушки, подогрева, вспучивания и отвердевания. Кривая 1 указывает, что основное количество свободной влаги удаля­ется на длине 11 м при температуре материала до 100 °С (кривая 2). Летучие вещества, состоящие в ос­новном из кристаллизационной воды, при этой температуре не удаляются (кривая 3), а плотность материала (кривая 4) уменьшается медленно, исключительно за счет подсушки гранул.

Температура газов этой зоны до­вольно высока (700—850 °С), однако из-за того, что гра­нулы поступают в печь сырыми, их температура повышается довольно медленно. Коэффициент теплообмена в этой зоне составляет 145 - 232 Вт/(м²·°С).

Зона подогрева занимает в данном случае 15 м. В ней удаляются остатки гигроскопической (связанной) влаги, полностью удаляются летучие вещества, матери­ал подогревается со 100 до 875°С при температуре в печи 850 - 1100°С. Плотность гранул продолжает монотонно уменьшаться за счет удаления остатков гигроско­пической и гидратной влаги и некоторого количества других летучих веществ. Коэффициент теплообмена в этой зоне составляет 105 - 128 Вт/(м²·°С).

Рис. 4.44. Совмещенная диаграмма процессов, происходящих во вращающейся печи при обжиге керамзита

1 - свободная влага; 2- температура материала; 3- летучие вещества; 4 - средняя плотность гранул; 5 - температура газовой среды в печи

Температура газов этой зоны до­вольно высока (700—850 °С), однако из-за того, что гра­нулы поступают в печь сырыми, их температура повышается довольно медленно. Коэффициент теплообмена в этой зоне составляет 145 - 232 Вт/(м²·°С).

Зона подогрева занимает в данном случае 15 м. В ней удаляются остатки гигроскопической (связанной) влаги, полностью удаляются летучие вещества, матери­ал подогревается со 100 до 875°С при температуре в печи 850 - 1100°С. Плотность гранул продолжает монотонно уменьшаться за счет удаления остатков гигроско­пической и гидратной влаги и некоторого количества других летучих веществ. Коэффициент теплообмена в этой зоне составляет 105 - 128 Вт/(м²·°С).

В зоне вспучивания на коротком участке (длиной 8 м) почти скачкообразно понижается плотность гранул с повышением температуры материала до 1125°С. За­тем в этой же зоне на последнем ее участке длиной 4 м температура газов и материала продолжает оставаться стабильной, а плотность гранул продолжает несколько уменьшаться, поскольку материал их в этой зоне нахо­дится в пиропластическом состоянии.

Зона отвердевания очень короткая — всего 2 м. В ней температура материала понижается от конечной 1125 до 1025 °С и соответственно уменьшается темпера тура газов. Иногда в этой зоне температура газов сни­жается более интенсивно, чем температура материала.

Режим термоподготовки оказывает существенное влияние на качество керамзита. Он должен исключить взрывание гранул и потерю ими вспучиваемости вслед­ствие преждевременного удаления органических ве­ществ.

Результаты вспучивания обжигаемых гранул в про­изводственной печи сильно зависят еще от химического характера газовой печной среды. Наиболее целесообраз­на слабовосстановительная среда с содержанием кисло­рода в печных газах не выше 9 %.

Эффективным оказалась разработанная и осуществ­ленная НИИКерамзитом модернизация зоны вспучивания вращающейся печи с применением внутрипечного опудривания гранул (рис.4.45).

Модернизация предусматривает использование кольцевого воздуховода для непрерывной подачи избы­точного воздуха и кольцевого питателя для ввода опуд­ривателя. Кольцевой воздуховод установлен на обечайке печи, имеющей окна, через которые воздух в заданном количестве поступает во внутреннюю полость печи. Для опудривания гранул в пиропластическом состоянии пе­ред зоной вспучивания на корпусе печи расположен кольцевой питатель. Опудривающий материал из рас­ходного бункера через дозирующее устройство и коль цевой питатель подают в печь. Производительность пе­чи возрастает при этом на 25 %; насыпная плотность керамзита снижается на две марки, а расход теплоты —на 25%.

В однобарабанных печах обжигают зольный гравий. Для этой цели применяют прямоточные печи Тепло-проекта размером 14х2,2 м. Производительность печи 5 м³/ч, удельный расход условного топлива 125 кг/м³.

Рис. 4.45.Модернизация зоны вспучивания вращающейся печи

1- вращающаяся печь; 2 - бункер запаса опудривателя; 3 - устройство для ввода опудривателя; 4-горелка; 5 - устройство для ввода вторичного воз­духа; 6 - элеватор

Гранулированное пеностекло при температуре около 800°С обжигают в противоточных печах размером 12хl,6 м. Удельный расход условного топлива 45 кг/м³.

Двухбарабанные вращающиеся печи. Для многих глин представляется необходимым замедлить повыше­ние температуры в зоне подогрева и поднимать ее в этой зоне лишь до 400—600 °С, с тем чтобы сохранить в ма­териале полностью его газотворную способность для зоны вспучивания. В этом случае кривая температуры материала примет четко выраженный ступенчатый ха­рактер. Обжиг по кривой с медленным повышением температуры в зоне подогрева и быстрым — в зоне вспу­чивания называют ступенчатым (или двухстадийным) обжигом. Для осуществления такого режима нужно располагать возможностью регулировать параметры процесса по длине печи. В известных пределах в одно­барабанных печах режим можно регулировать измене­нием длины факела за счет конструкций горелок, изме­нением интенсивности загрузки материала в печь, устройством в футеровке подпорных колец, обору­дованием печи теплообменными устройствами (рис. 4.46), применением ребристой футеровки в холодном конце печи и установкой U-образного теплообменника на загрузочном конце печи. При установке теплообмен­ника вместе с перевальным порогом производительность короткой печи возрастает почти на 70 %, а расход топ­лива снижается на 20 % . Рассмотренные меры да­ют возможность регулировать режим обжига в весьма ограниченных пределах и эффективны преимущественно в коротких печах.

Рис. 4.46. Трубчатый теплообменник вра­щающейся печи для производства керам­зитового гравия

1 - головка печи; 2 - вращающаяся печь; 3 - пылеосадительная камера; 4 - теплообменное устройство

Гораздо большими возможностями технологического маневрирования обладают двухбарабанные печи. В них длинный барабан малого диаметра пред­назначен для сушки и подогрева гранул до 200—600 °С, а короткий большого диаметра — для их вспучивания . Каждый барабан имеет самостоятельный привод, благодаря чему создается возможность регулировать скорость продвижения материала в каждом барабане. Увеличенный диаметр барабана вспучивания дает так­же возможность повысить в нем тепловую мощность и тем самым придать кривой нагрева более четкий сту­пенчатый характер.

С увеличением длины однобарабанных печей возрас­тает плотность керамзита, в то время как длинные двухбарабанные печи обеспечивают получение легкого керамзита, что дает возможность повышать единичную производительность печи, не ухудшая качества керам­зита.

Применение двухбарабанных печей дает возможность снизить плотность керамзита на 30—50 %, расход топлива на 20—30%, себестоимость керамзи­та на 15—20 % и увеличить удельную производитель­ность печи на 25—30 %. Наиболее эффективны двухбарабанные печи для слабовспучивающихся глин. С уве­личением их коэффициента вспучивания эффектив­ность использования двухбарабанных печей ослабля­ется.

Агрегат со слоевым подготовителем. Для двухстадийного обжига в НИИКерамзите создан агре­гат CMC-197 (рис. 4.3.6). Он состоит из запечного слое­вого подготовителя, короткой вращающейся печи (2,8X20 м) и слоевого холодильника СМ-1250. Слоевой подготовитель (рис. 4.48) предназначен для предвари­тельной термоподготовки сырцовых гранул. Он рабо­тает по принципу тепломассообмена в движущемся фильтрующем слое.

Рис. 4.47. Схема агрегата CMC-197

1- слоевой подготовитель; 2 - вра­щающаяся печь 2,8х20 м; 3 - сло­евой холодильник СМ-1250

Сырцовые гранулы подают в приемный бункер 1 подготовителя, откуда питатель 2 перемещает их на верхнюю наклонную колосниковую решетку 3, по кото­рой они непрерывным слоем перемещаются и попадают на вторую наклонную решетку 6. Из нее питатель 7 по­дает их в печь. Отходящие дымовые газы из печи через патрубок 5 поступают в подогреватель, пронизывают слой гранул, движущийся по решетке 6, отсасываются через патрубок 8 дымососом (на рис. не показан), подающим их через патрубок 4 под решетку 3. Здесь они пронизывают слой свежезагруженных гранул, дви­жущихся по верхней решетке, и через патрубок 9 на­правляются к концевому дымососу. Сырые гранулы, двигаясь непрерывным слоем по наклонным решеткам, сушатся и нагреваются до 100—400 °С перекрестным продуванием отходящих из вращающейся печи горячих газов. В агрегате предусмотрены подача нагретого воз­духа из холодильника в верхнюю зону подготовителя (см. рис. 4.47) и рециркуляция отработавших газов с целью регулирования режима сушки гранул.

Отходящие газы печи, фильтруясь через слой сырых гранул, одновременно с их сушкой очищаются от пыле уноса. Таким образом, подогреватель выполняет одно­временно две функции — сушилки и фильтра.

Теплообмен в фильтрующем слое более эффективен чем конвективный теплообмен в сушильном барабане, благодаря чему на относительно коротком участке пути удается гранулы не только высушить, но и подогреть до температур существенно выше 100 °С. Нижняя часть корпуса подготовителя футерована шамотным кирпи­чом.

Рис. 4.48. Слоевой подготовитель НИИКерамзита

Из подготовителя подогретые гранулы поступают для вспучивания во вращающуюся печь (см. позицию 2 на рис. 4.47). Поскольку гранулы поступают в печь сухими и подогретыми, печь в данном случае применяют корот­кую, но увеличенного диаметра, чтобы на небольшом ее участке развить относительно высокую тепловую мощ­ность и тем самым реализовать ступенчатую кривую обжига.

Рис. 4.49. Слоевой колосниковый холодильник НИИКерамзита

1 - приемный бункер; 2 - решетка для задержки сваров; 3 - противосваровое дутье; 4,5 - колосни­ковые решетки; 6 - барабанный разгружатель; 7 - бункер просыпи; 8 - фланец для подвода охлаждающего воздуха

Обожженные гранулы поступают в агрегате CMC-197 в слоевой колосниковый холодильник НИИКерамзита (рис. 4.49). На выходе керамзита из печи в приемный бункер 1 холодильника установлена решетка 2, исключающая поступление в холодильник омоноличенных конгломератов керамзита (сваров), образующихся при работе печи в ненормальном режиме. Для предупреждения образования сваров в приемном бункере холодильника предусмотрена подача холодно­го воздуха через специальные патрубки. Обожженные гранулы движутся непрерывным слоем по решеткам 4 и 5 и, будучи охлажденными до 50—60 °С, удаляются барабанным разгружателем 6. Под нижними решетка­ми 5 имеются специальные бункера 7 для улавливания просыпи. Атмосферный воздух поступает в холодильник от дутьевого вентилятора (на рис. не показан) че­рез патрубок 8, фильтруется через слой керамзита, дви­жущегося по нижним, а затем по верхним решеткам, и нагретым его направляют частично в печь, а частично в слоевой подготовитель.

Режим тепловой обработки в агрегате СМС-197 можно регулировать скоростью подачи гранул в подго­товитель, изменяя частоту вращения загрузочного пи­тателя, кратностью рециркуляции отходящих газов, ко­личеством нагретого воздуха, направляемого из холо­дильника в подготовитель, частотой вращения печи и, как всегда, количеством подаваемого в печь топлива и длиной его факела. Паспортная производительность аг­регата СМС-197 100 тыс. м³ керамзита в год.

Система «вращающаяся печь — печь с кипя­щим слоем». ВНИИСтром разрабо­тал еще одну систему для обеспечения ступенчатой кривой обжига керамзита: комбинацию короткой вра­щающейся печи, используемой в качестве подготовите­ля, с печью кипящего слоя твердого теплоносителя, яв­ляющейся аппаратом вспучивания. Схема установки с печью направленного кипящего слоя твердого теплоно­сителя приведена на рис. 4.50. Рабочая камера 3 про­мышленной печи имеет прямоугольное сечение длиной 3, шириной 0,5 и высотой 3 м. Подина печи решетчатая наклонная, набранная из отдельных пластин, имеющих водяное охлаждение. Под подиной расположена смеси тельная камера 15, в которую поступает природный газ и нагретый воздух из теплообменника 6. Воздух в тепло­обменник подает воздуходувка 10, развивающая напор до 0,2 МПа. Принципиальная особенность печи заклю­чается в том, что рабочим телом, передающим тепло обжигаемому материалу, являются не газы (как обыч­но), а инертный сыпучий материал, например кварце­вый песок. Обжигаемый материал и твердый теплоноси­тель загружают в печь из расходных бункеров 1 и 2, снабженных питателями, распределяющими равномерно материал — гранулы и теплоноситель по всей площади печи. Как более тяжелые, они опускаются в псевдоожиженном теплоносителе вниз.

Под действием напора, создаваемого в смесительной камере газовоздушной смесью, твердый теплоноси­тель — песок, переходит в псевдоожиженное состояние, с большой интенсивностью передает свое тепло обжи­гаемому материалу — гранулам, которые при этом вспучиваются и всплывают, перемещаясь одновременно вперед по направлению к выгрузочному отверстию 12. Здесь они увлекаются системой пневмотранспорта 8, которая одновременно выполняет функции холодильни­ка, и поступают в бункер готовой продукции 13.

Вместе с гранулами движется теплоноситель — пе­сок. Он проходит контрольное сито 4 и системой пнев­мотранспорта 14 через бункер 11 возвращается в рабо­чую камеру печи. Невспучившиеся гранулы через за твор 9 выводятся из печи. Воздуходувка 10 подает атмо­сферный воздух в теплообменник 6. Омывая наружные поверхности труб теплообменника, воздух нагревается до 200 ^СС и поступает в смесительную камеру 15. Газовоз­душная смесь сгорает в слое песка, при этом непрерыв­но нагревая его. Газы из рабочей камеры, пройдя газо­очистку в циклоне 5, поступают в теплообменник, а из него дымососом 7 выбрасываются в атмосферу.

Рис. 4.50.Схема установки с печью кипящего слоя твердого теплоносителя

Циркуляция твердого теплоносителя в установке выравнивает температуру слоя, и процесс в рабочей ка­мере близок к изотермическому. Продолжительность пребывания гранул в рабочей камере печи регулируют скоростью газовоздушных потоков, наклоном решетча­той (жалюзийной) подины, высотой слоя и грануломет­рическим составом твердого теплоносителя.

Горение в слое происходит при коэффициенте из­бытка воздуха, близком к единице, что существенно сокращает потери тепла с отходящими газами. Печь, описание которой приведено, стабильно работает на обжиге перлита, но в опытном порядке в ней получали суперлегкий керамзит из глин, а также керамзит из шахтных пород и отходов углеобогащения.

Холодильники. В настоящее время считается общепризнанным, что керамзит нужно охлаждать по регулируемой ступенчатой температурной кривой, что­бы блокировать деструктивные процессы при затверде­вании стекловидной фазы, при окислении наружной спекшейся оболочки, при модификационных превраще­ниях кварца и в результате чисто термических напряже­ний.

На первом этапе развития керамзитовой промыш­ленности в нашей стране наибольшее распространение получили противоточные барабанные холодильники. Они представляют собой полые цилиндры диаметром 1,5—2,5 и длиной 8—22 м. Устанавливают их с уклоном 3—4 % и частотой вращения 1,5—2,5 мин^-1. Со стороны горячего конца, примерно на ¹/₃ длины, их футеруют шамотным кирпичом. Для замедления темпа охлажде­ния керамзита в области температур его кристаллиза­ции рекомендуют этот участок футеровать огнеупорным легковесом, а остальную часть барабана оборудуют пе­ресыпными устройствами.

Рис. 4.51. Аэрожелоб-холодильник в производстве керамзита

Общую длительность охлаждения в барабанном хо­лодильнике можно регулировать изменением частоты вращения барабана, угла наклона и расхода воздуха, а также установкой подпорных колец. Возможность осу­ществления ступенчатой кривой охлаждения в нем край­не ограничена. Присущие барабанным холодильникам низкие интенсивности теплообмена и, как следствие, вы­сокая температура выгружаемого керамзита (150— 250 °С), а также громоздкость установки вызывают стремление заменить их более компактными холодиль­никами. В поиске таких решений ряд заводов заменил барабанные холодильники аэрожелобами, работающими по принципу псевдоожиженного слоя (рис. 4.51).

Достоинства аэрожелоба — отсутствие вращающих­ся частей, простота изготовления и обслуживания, ма­лая металлоемкость. Высота холодильника не превы­шает 2,7 м, что значительно облегчает его установку на действующих предприятиях.

Температура керамзита на выходе из холодильника 60 °С. Холодильник 1 представляет собой сварной ме­таллический короб с перфорированной решеткой 2 для прохода охлаждающего воздуха. Вентилятор 3 нагнетает холодный воздух под решетку, создавая на ней воздушную подушку, по которой движется керамзит. Псевдоожиженный материал охлаждается и перемеща­ется к разгрузочному концу холодильника, а затем по­ступает на транспортирующее устройство. На выходе из холодильника установлены жалюзийные регуляторы 4, позволяющие изменять высоту слоя и температуру ох­лаждаемого материала. Отработанный воздух удаляет­ся через имеющиеся в верхней части холодильника зон­ты. Воздух, отходящий от зонта 5 после очистки его в циклонах дутьевым вентилятором, подается на горелку (форсунку) 7 вращающейся печи 8. Воздух из зонта 6 выбрасывается в атмосферу.

Для предотвращения попадания в холодильник крупных спеков, кирпичей футеровки и других посторон­них предметов на входе материала в холодильник уста­новлена решетка 9 с размером ячеек 70х70 мм.

Практика применения аэрожелобов выявила их существенный недостаток: прочность охлажденного в них керамзита ниже, чем керамзита, получаемого в хо­лодильниках других типов. В связи с этим наиболее совершенным, хотя и достаточно громоздким, считается в настоящее время слоевой колосниковый холодильник (см. рис. 4.49), принятый в типовых проектах для установки на всех вновь строящихся предприятиях.

Печи кипящего слоя для обжига керамзито­вого песка. Первая промышленная установка для полу­чения керамзитового песка в печах кипящего слоя вы­полнена с отдельными рабочими камерами — реактора ми термоподготовки глиня­ной крошки, ее вспучивания и охлаждения керамзитово­го песка. В настоящее время для строительства новых цехов керамзитового песка ВНИИСтромом разработана многозонная печь (рис. 4.52). Рабочая камера дву­мя решетками разделена на три зоны, сообщающиеся пе­ретоками. Холодильник кон­структивно отделен от основной камеры, но располо­жен на одной вертикальной оси с ней. Сжигание топли­ва предусмотрено в слое материала. Нагретый в холо­дильнике воздух поступает в зону вспучивания, обеспе­чивая горение топлива в ней. Отношение ω_раб/ω_крит ВНИИСтром рекомендует для зон термоподготовки 1,5—2,5, для зоны вспучивания 2,5—3,5.

Рис. 4.52. Схема многозонной печи ки­пящего слоя

1 - загрузочное устройство; 2 - решет­ки; 3 - перетоки; 4 - выгрузочное уст­ройство; 5 - подача воздуха; 5 - пода­ча топлива; 7 - циклон; 8 - отвод от­ходящих газов; 9, 10 - первая и вто­рая зоны термоподготовки соответст­венно; 11- зона вспучивания; 12 - холодильник

Печи для вспучивания перлита. Перлит вспу­чивают во вращающихся, шахтных и в печах кипящего слоя. Всего на предприятиях, производящих перлитовый щебень и песок, работает более 120 печей, из них 20 % приходится на вращающиеся печи.

Перлитовый щебень вспучивают в коротких вращаю­щихся прямоточных печах. Для этой цели применяют три основных типоразмера печей: 6х0,45, 8х0.75 и 10х1.54 м (диаметр указан рабочий, т.е. в свету). Приводы печей имеют вариаторы скоростей для регулирования частоты вращения соответственно размерам печи: 10—22, 12—16, 8—12 мин^-1. Топки — выносные, цилиндрические, монтируются сооснообжиговым бара­банам. В них можно сжигать газ и мазут. Температура обжига 900—1200°С, тепловое напряжение 1,25 млн. кДж/(м³·ч). Коэффициент заполнения небольшой (1— 1,3 %), чтобы обеспечить быстрый нагрев слоя, что необходимо при вспучивании перлита.

Для вспучивания перлитового песка известно несколько разновидностей печей: вращающиеся, шахтные, трубчатые наклонные, в кипящем слое и др.

В печи киевского НИИСМИ (рис. 4.53) шахта футерована жаростойким бетоном и имеет комбинированное воздушно-водя­ное охлаждение. Шахта — секци­онная. Нижняя секция имеет про­филь двух усеченных конусов, сомкнутых малыми основаниями. Она футерована и охлаждается водой. В днище этой секции, которая выполняет роль топочной камеры, вмон­тирована горелка. Через течку 1, расположенную на стыке первой и второй секций, загружают молотую пер­литовую породу, которая подхватывается потоком про­дуктов горения, в этом потоке нагревается, вспучивается и выносится через верх шахты в газоочистительные уст­ройства, где твердая фаза—вспученный перлит, выделя­ется из пылегазового потока. Производительность печи составляет 8—12 м³/ч вспученного перлита с насыпной плотностью около 70 кг/м³. Удельный расход теплоты 5500—6000 кДж/кг перлита. Концентрация перлита 0,5— 0,6 кг на 1 кг дымовых газов.

В печи Теплопроекта шахта не футерована и обору­дована воздушным охлаждением (рисунок 4.54). Шахта выполнена в виде двух полых концентрических кожухов. Внутренний корпус изготовлен из жаростойкой, наруж­ный — из обыкновенной стали. Нижняя часть шахты коническая, верхняя — цилиндрическая. Полое про­странство шахты вентилируется принудительной пода­чей воздуха, который, нагреваясь до 200—250 °С, ис пользуется на горение. Загрузочные течки две. Горелка соосно печи вмонтирована в ее днище.

Рис. 4.53. Схема шахтной печи киевского НИИСМИ для вспучивания перлитово­го песка

1 - загрузочная течка; 2', 2" - патрубки для подачи и отбора воздуха; 3', 3"- шту­цера для подачи и отбора воды; 4 - горелка

В печи Теплопроекта шахта не футерована и обору­дована воздушным охлаждением (рис. 4.54). Шахта выполнена в виде двух полых концентрических кожухов. Внутренний корпус изготовлен из жаростойкой, наруж­ный — из обыкновенной стали. Нижняя часть шахты коническая, верхняя — цилиндрическая. Полое про­странство шахты вентилируется принудительной пода­чей воздуха, который, нагреваясь до 200—250 °С, ис пользуется на горение. Загрузочные течки две. Горелка соосно печи вмонтирована в ее днище.

Рис. 4.54. Шахтная печь Теплопроекта для вспучивания перлита

а — схема; б— кривые распределения параметров процесса; t_o—температура по оси печи; t_с — температура в области действия струи материала; W_o, W_д — скорости газов соответственно по оси печи и по периферии; I—III— технологические зоны

По высоте в шахте различают (условно) три основ­ные технологические зоны. Первая зона очень малой высоты представляет собой по существу топочную каме­ру. В ней развивается факел горения и создается аэро­динамический затвор, предотвращающий выпадение твердых частиц из потока. Процесс вспучивания в этой зоне не развивается. Во вторую зону загружается ма­териал, и в ней активно развивается процесс вспучива­ния. Течка обязательно располагается на уровне, соот­ветствующем развитию температуры вспучивания пер­лита. Практически уровень загрузки составляет 0,9 м для печи с D_вн = 0,45 м и 1—1,3 м для печи с D_вн = 0,6м. Скорость газов в этой зоне равномерно уменьшается, температура струи достигает максимума. В третьей зо­не заканчивается процесс поризации, стабилизируется насыпная плотность вспученного перлита, выравнива­ются скорости и температуры по сечению печи.

Производительность печи по массе 500—750 кг/ч, а при термоподготовке во вращающейся печи—1800 кг/ч, объемная — 160 м³/ч при γ_н = 70 кг/м³. Удельный расход теплоты 3150 кДж/кг.

Перлит можно вспучивать и в печах кипящего слоя. Так, печь, изображенная на рис. 4.50, используется в основном для вспучивания перлита. Его можно вспучи­вать также в печи, показанной на рисунок 4.52.

Печи для вспучивания вермикулита. Для вспу­чивания вермикулита применяют вращающиеся, шахт­ные, трубчатые печи и комбинированные установки труб­чатой печи с сушильным барабаном.

Применяемые вращающиеся прямоточные печи 16х1,25 м дают, как правило, наиболее тяжелый верми­кулит плотностью до 420 кг/м³. Шахтные печи, работа­ющие по принципу падающего слоя, дают в сравнении с вращающейся печью более легкий вермикулит. Имеет­ся также успешный опыт вспучивания вермикулита во взвешенном состоянии в прямоточной шахтной печи киевского НИИСМИ (смотреть рис. 4.53). Такие печи целе­сообразно использовать при минимальном содержании в обжигаемом концентрате мелкой фракции (0,3— 0,6 мм).

Довольно большое распространение для вспучива­ния вермикулита получили трубчатые печи УралНИИ-Стромпроекта (рис. 4.55). Рабочей камерой печи является неподвижная наклонная труба с регулируемым наклоном. Горелочное устройство расположено в загру­зочном торце трубы. Поток продуктов горения подхва­тывает загружаемый материал, и в этом потоке он вспучивается. Разгрузочной камерой является циклон. В этих печах получают вермикулит с насыпной плот­ностью 100—150 кг/м³. Производительность печи 6— 8 м³/ч.

Дальнейшим совершенствованием трубчатой печи является ее агрегирование с расположенным над ней прямоточным сушильным барабаном. Эту установку именуют обычно комбайном УралНИИСтромпроекта — ВНИПИТеплопроекта. В этом комбайне отводящие га­зы используются для подсушки и подогрева до 100 °С загружаемого материала, что повышает тепловую эко­номичность установки.

Рис. 4.55. Трубчатая печь для вспучивания вермикулита

1 - вытяжная труба; 2 - шибер; 3 - циклон; 4 - штуцер; 5, 15 - шарнирные опоры; 6 - теплоизоляционный слой; 7 - футеровка; 8 - съемная крышка; 9 - загрузочный бункер; 10 - питатель; 11 - форсунка; 12, 14 - трубки; 13 - вин­товой подъемник

Оригинальный тепловой и технологический принцип осуществлен в U-образной печи ЛИСИ (рис. 4.56). Рабочей камерой печи являются две наклонные трубы 1 и 2, сочлененные полукруглой секцией. В торце верхней трубы вмонтирована горелка 3. Материал из загрузоч­ного бункера 4 поступает в месте сочленения верхней трубы с полукруглой секцией. Мелкие фракции, попа­дая в поток горячих дымовых газов (сплошная линия со стрелками), подхватываются им, вспучиваются и, пройдя закругленную сек­цию и нижнюю наклонную трубу (пунктирная линия со стрелками), выносятся в ци­клон 5, являющийся разгру­зочной камерой. Более круп­ные фракции, требующие для вспучивания более дли­тельного времени, из загру­зочного бункера скатываются вниз по наклонной тубе 1, и лишь после того, как они вспучатся и приобретут необходимую парусность, смогут удерживаться в пото­ке газов во взвешенном состоянии, этот поток в прямо­точном направлении вынесет их в циклон. В этой печи можно вспучивать нефракционированный материал, что и является ее преимуществом.

Рис.4.56. Схема U-образной печи для вспучивания вермикулита

Печи для вспучивания пеностекла. Блочное пеностекло при одностадийной технологии вспенивают в туннельных печах, применяемых для обжига изделий строительной керамики (см. рис. 4.62).

При двухстадийной технологии вспенивание и отжиг ведут раздельно. При этом для вспенивания использу­ют щелевую туннельную ползунковую печь. В ней фор­мы, отлитые из жаростойкого чугуна, в которых вспени­вается и омоноличивается в блок сырьевая смесь, ритмически перемещает по рельсам, смонтированным на поду печи, толкатель, расположенный у загрузочного фронта печи. По выходе из печи из формы извлекают горячий вспененный и отвердевший блок и перемещают его для отжига, т. е. для снятия остаточных напряже­ний, в ленточно-сетчатую туннельную печь, именуемую в стекольной промышленности лером. Гранулированное пеностекло вспенивают в коротких прямоточных вращающихся печах при максимальной температуре 800 °С и затем отжигают в лере [5].