5.2. Печи с вращающимся барабаном

Печи с вращающимся барабаном предназначены для кальцинации соды. По своей конструкции и работе они очень сходны с вращающимися печами строительной промышленности.

На рис. 24 показана содовая печь производительностью 215 т/сут. Барабан, являющийся реакционной камерой печи, сваренный из листовой стали имеет диаметр 2,8 м, длину цилиндрической части 24,5 м и обогреваемую поверхность 205 м². Нагрев бикарбоната натрия или смеси NaHCO₃+NaCl+H₂О осуществляется передачей теплоты от дымовых газов через корпус барабана. В качестве топлива используется природный газ или мазут.

Рис. 24. Содовая печь:

1 – механизм загрузки; 2 – футеровка; 3 – барабан; 4 – рекуператор; 5 – боров; 6 – горелка;

Вращающийся барабан печи заключен в нагревательную камеру. В передней части печи расположена открытая камера горения, рассчитана на сжигание 800 кг/ч мазута или 900 м³/ч природного газа. Температура уходящих газов за барабаном порядка 500С. Теплота уходящих газов используется в трубчатом рекуператоре для подогрева воздуха идущего на горение, до 150С. Качество получаемой кальцинированной соды в значительной мере зависит от температуры, при которой ее выгружают из барабана, она должна быть выше 140-190С.

Печь работает по принципу прямотока. У горячей части печи расположен загрузочный механизм, назначение которого подавать сырьевую смесь в барабан, у холодной – разгрузочный механизм. Загруженный смесью барабан вращается и под действием центробежных сил сырьевая смесь постепенно продвигается к выгрузочному концу, при этом нагреваясь. Топливо, сгорая в камере горения, образует дымовые газы, которые омывают барабан печи. Пройдя через нагревательную камеру, отходящие газы попадают в рекуператор, а затем дымососом удаляются в атмосферу.

Управление режимом кальцинирования происходит путем регулирования тяги и скорости загрузки сырьевой смеси в барабан.

5.3. Шахтные печи

Шахтная печь (рис. 25) предназначена для получения сплава сульфида натрия восстановлением сульфата натрия (Na₂SO₄+2CNa₂S+2CO).

Холодная шихта загружается сверху, постепенно опускаясь вниз и нагревается горячими газами, поднимающимися вверх между кусками шихты. Таким образом, теплообмен осуществляется по принципу противотока. Условие нормальной работы печи – хорошая газопроницаемость шихты, загружаемой в печь. Шахтная печь работает под разряжением.

Печь представляет собой шахту, сваренную из листовой стали футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Нижняя часть печи, называемая горном, является самостоятельной конструкцией из стали, футерованной хромомагнезитовым кирпичом. В горне скапливается расплав, который при этом усредняется по составу и температуре. Одновременно в горне расплав несколько остывает с соответственным возрастанием вязкости до заданных конструкций. Поэтому, для требуемого усреднения расплава продолжительность его нахождения в горне строго фиксирована и, следовательно, при увеличении производительности необходимо увеличивать объем горна. Высота горна обычно составляет 0,6 его диаметра.

Нижняя часть шахты выполнена в виде полого цилиндра, в концентрическом пространстве которого непрерывно циркулирует вода, охлаждающая его внутреннюю поверхность. Этот элемент печи называют водяной рубашкой или ватержакетом. Максимальная температура воды, вытекающей из ватержакета 70С.

Рис. 25. Шахтная печь для получения сульфида натрия:

1 – механизм питателя; 2 – питатель; 3 – кожух; 4 – рубашка охлаждения; 5 – летка;

6 – горн.

Между нижней частью шахты и верхом горна оставляют зазор, обеспечивающий доступ воздуха из цеха в плавильную зону печи.

Для выпуска расплава в жидком состоянии в поду печи имеются три летки, равномерно распределенные по окружности. Конструктивно летку оформляют в виде водоохлаждаемой трубы.

В верхней части шахты расположено загрузочное отверстие, через которое забрасывается шихта определенными порциями, называемыми колошами. Работа печи осуществляется также как работа вагранок плавильной строительной и металлургической промышленности (см. п.5.5). В настоящее время наиболее распространены коксогазовые шахтные печи.

Основными преимуществами шахтных печей являются непрерывность процесса, совмещение теплообмена и восстановления в одном процессе, высокая интенсивность процесса и отсутствие ручного труда для перемещения шихты и выгрузки расплава.