直燃式與間接式回轉(zhuǎn)窯的區(qū)別

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)直接VS.間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯和干燥器：熱處理的初學(xué)者指南本文由以下人員共同撰寫：熱處理專家技術(shù)作家一個多世紀(jì)以來，旋轉(zhuǎn)設(shè)備已被廣泛接受作為散裝固體的熱處理的優(yōu)選手段，與固定處理設(shè)備相比具有明顯的優(yōu)勢。當(dāng)圓柱體旋轉(zhuǎn)時(shí)，翻滾，滑動，提升或淋浴不斷地?cái)噭觾?nèi)部的材料。這些措施確保被加工的材料均勻地暴露于熱源，最終導(dǎo)致相對于靜止過程更高的效率和更短的加工時(shí)間。從干燥到煅燒，以及各種放熱和吸熱化學(xué)反應(yīng)，旋轉(zhuǎn)設(shè)備已成為許多工業(yè)過程的基石。本文將研究間接和直接旋轉(zhuǎn)干燥器和回轉(zhuǎn)窯之間的異同

2、，以及它們之間的選擇。直接旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)窯雖然旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)和窯爐之間存在一些重疊，但它們通常用于實(shí)現(xiàn)明顯不同的目標(biāo)。該是最常用的“低溫”應(yīng)用的傳熱裝置，其中所述目標(biāo)是降低該材料的水分含量。相反，用于所謂的高溫加工應(yīng)用，其目標(biāo)是在材料中引起物理變化或化學(xué)反應(yīng)。直接旋轉(zhuǎn)干燥器和回轉(zhuǎn)窯都依賴于材料和工藝氣體之間的直接接觸來處理材料。由于旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)在低溫下運(yùn)行，因此無需對干燥機(jī)外殼進(jìn)行內(nèi)部排線，因此可以安裝各種內(nèi)部構(gòu)件以改善傳熱。最常見的內(nèi)部形式是提升飛行或“提升器”，其通常是垂直向內(nèi)朝向汽缸中心線延伸的板鋼。這些升降機(jī)用于從床上拾取材料，該材料在汽缸內(nèi)表面的向上運(yùn)行面上形成弧形。該材料床的橫截面

3、積通常約為總橫截面積的10。直接燃燒的旋轉(zhuǎn)干燥器內(nèi)部構(gòu)件有效地從這個準(zhǔn)轉(zhuǎn)動的固體床中移除材料，并沿著殼體的內(nèi)周邊提升材料，然后在內(nèi)部接近旋轉(zhuǎn)的最高部分時(shí)淋浴或分散材料幕。淋浴簾的密度是旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)設(shè)計(jì)者和操作者的關(guān)鍵考慮因素。該設(shè)備的效率和有效性部分取決于固體與容器內(nèi)流動的熱氣體之間存在多少緊密接觸。請參考下面的圖1，圖1回轉(zhuǎn)窯最典型的是內(nèi)部帶有耐火材料的碳鋼圓筒。在直燃窯中，熱的燃燒氣體僅與耐火襯里和產(chǎn)品接觸，從而保護(hù)容器的鋼結(jié)構(gòu)免受高溫應(yīng)力。這種設(shè)計(jì)的結(jié)果是產(chǎn)品可以升高到高達(dá)約3000F而不會對旋轉(zhuǎn)容器造成損壞。較高溫度的耐火襯里回轉(zhuǎn)窯的操作與旋轉(zhuǎn)干燥器的操作非常相似。主要的區(qū)別在于回轉(zhuǎn)窯的

4、操作不是通過在熱氣流中噴淋材料來定義的，而是形成的材料的電弧可以有意地保持完整并且不分散。傳遞到固體的熱量通常不受對流的支配。熱氣體連續(xù)加熱窯殼的內(nèi)部耐火襯里，當(dāng)圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，固體的翻滾床不斷暴露在熱的耐火表面上。由于固體與較熱的表面緊密接觸，因此傳熱是通過傳導(dǎo)進(jìn)行的。輻射效應(yīng)也會發(fā)生，特別是如果耐火材料在高于1200F的高溫下發(fā)光。固體床的表面（朝向窯中心線）也經(jīng)歷輻射的熱傳遞，因?yàn)椴牧咸幱跓岚l(fā)光耐火材料的“視野”中。固體的最內(nèi)表面和流過床的熱氣體之間也存在直接對流。與旋轉(zhuǎn)干燥器一樣，窯中典型的床負(fù)荷約為10。正如人們所預(yù)料的那樣，用作分散裝置的直燃式旋轉(zhuǎn)干燥器可以實(shí)現(xiàn)比耐火襯里窯更高的傳熱率

5、。結(jié)果是旋轉(zhuǎn)干燥器每單位體積可以傳遞比回轉(zhuǎn)窯更多的熱量。間接旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)和回轉(zhuǎn)窯盡管間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯和干燥器與運(yùn)行中的直燃式旋轉(zhuǎn)裝置非常相似，但間接燃燒的窯或干燥器與其直接燃燒的對應(yīng)物不同，因?yàn)閭鲗?dǎo)到加工材料的所有熱量都是進(jìn)行的（和/或輻射穿過容器殼壁。在間接裝置中，沒有內(nèi)部氣流作為熱源，因此諸如起升飛行的部件將不會提供可感知的優(yōu)勢。通過固體與固體和窯的熱內(nèi)壁之間的傳導(dǎo)之間的傳導(dǎo)將熱量傳遞到固體床。在大多數(shù)應(yīng)用中，殼體被加熱到1200F或更高的溫度，因此殼體和固體之間的輻射也占優(yōu)勢。由于燃燒產(chǎn)物與正在處理的產(chǎn)品完全隔離，因此發(fā)生兩種傳熱機(jī)制。熱量通過隔離的熱源傳遞到旋轉(zhuǎn)殼體的外表面，最常見的是;

6、燃?xì)饣蛉加腿紵鞫ㄏ虺稍跓崛紵a(chǎn)物中“洗”殼表面。取決于特定單元的尺寸和幾何形狀，可以采用形成陣列的多個燃燒器來避免殼體通過過度局部放熱而局部過熱?？梢圆捎闷渌麩嵩?，例如電阻加熱元件或熱廢氣或來自隔離源的熱傳遞流體。在使用燃?xì)饣蛉加腿紵鞯那闆r下，燃燒產(chǎn)物通過煙囪作為清潔煙道氣排出。在間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯中，無論熱源來自不同的點(diǎn)，殼溫度沿著圓周趨于均勻。毫無疑問，這是由于結(jié)構(gòu)合金的優(yōu)異導(dǎo)電性。一旦殼體達(dá)到工作溫度，熱量將徑向向內(nèi)流過殼壁到達(dá)內(nèi)表面。第二種傳熱方式是將熱量從內(nèi)殼表面?zhèn)鬟f到較冷的固體床。傳熱過程最好建模為通過邊界層（殼）的熱通量。請參考下面的圖2，表明間接燃燒旋轉(zhuǎn)干燥器或回轉(zhuǎn)窯的典型布

7、置。圖2在燃?xì)馊紵魇菬嵩吹那闆r下，殼體的洗滌是主要的，因?yàn)樗捎幂椛浜蛯α髂Ｊ?。因此，從殼?nèi)表面到被處理固體的熱傳遞是控制條件。因此，大多數(shù)設(shè)計(jì)和尺寸公式反映：Q = h * A * DT哪里：Q =以Btu / hr轉(zhuǎn)移的熱量h =傳熱系數(shù)Btu / ft2Hr華氏度A =殼體內(nèi)表面的表面積，單位為ft2DT =固體入口和出口之間的對數(shù)平均溫度以及殼表面的最熱和最冷的溫度這種簡單的傳熱方程在間接回轉(zhuǎn)窯或干燥器的建模中相當(dāng)準(zhǔn)確，無論是作為整個系統(tǒng)還是作為特定區(qū)域。表征系統(tǒng)的最準(zhǔn)確方法是通過有限元分析，其中分析單元的離散部分。這種徹底的調(diào)查很少得到保證，但整個過程最好被視為由在不同溫度下發(fā)生的

8、幾個不同階段組成。例如，考慮含有水分的原料，揮發(fā)性有機(jī)化合物，以及可能在高溫下的吸熱反應(yīng)。在這樣的系統(tǒng)中，出現(xiàn)了六個單獨(dú)的步驟，包括整個單元操作：將總進(jìn)料加熱至212F，水分容易蒸發(fā)。回想一下，沒有載氣可以稀釋放出的水的分壓。水蒸發(fā)。將干燥固體加熱至有機(jī)物蒸發(fā)的溫度。有機(jī)化合物的蒸發(fā)。將固體加熱至反應(yīng)溫度。進(jìn)行吸熱反應(yīng)。將這樣的整個過程視為不同的步驟變得至關(guān)重要，因?yàn)槊總€過程都發(fā)生在固定的溫度范圍內(nèi)。正如人們可能意識到的那樣，這樣的固定溫度允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者更準(zhǔn)確地確定對數(shù)平均溫度差，這是整個設(shè)計(jì)方程中的一個控制變量。直接與間接旋轉(zhuǎn)窯和旋轉(zhuǎn)干燥器：對您的應(yīng)用有何意義？事實(shí)上，任何可以在直接燃燒的回

9、轉(zhuǎn)窯或干燥器中進(jìn)行的過程也可以在間接加熱的裝置中進(jìn)行。兩種類型的系統(tǒng)都具有歸因于其操作的固有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。作為一般規(guī)則，直接燃燒裝置的運(yùn)行效率更高，并且其資本成本也低于間接裝置。因此，直接發(fā)射裝置比間接發(fā)射裝置更常見。然而，有許多應(yīng)用，其中間接單元提供更好的整體經(jīng)濟(jì)性。雖然間接過程是在100多年前構(gòu)思和使用的，但僅在過去的25年中間接旋轉(zhuǎn)船才成為廣泛的商業(yè)現(xiàn)實(shí)。這主要是由于能夠承受更高溫度的結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)步。因此，間接加熱的干燥機(jī)和窯爐繼續(xù)受到關(guān)注，既改善現(xiàn)有工藝又開發(fā)新工藝。在許多行業(yè)中，間接燃燒單元被用于需要更專業(yè)化處理需求的過程設(shè)置中。此處列出了間接單元提供更好處理介質(zhì)的常用設(shè)置。細(xì)分的固體

10、當(dāng)待加工的材料由細(xì)碎的固體組成時(shí)，間接燒制的回轉(zhuǎn)窯可能是有益的。在直燃式回轉(zhuǎn)窯中，熱源是以固有速度流動的熱氣體（燃燒產(chǎn)物和空氣產(chǎn)物）。這些氣體可以通過阻力攜帶離散的顆粒。夾帶程度取決于多種因素，例如氣體速度，氣體密度，顆粒密度和形狀。由于夾帶潛力，直接燃燒回轉(zhuǎn)窯加工精細(xì)材料要求設(shè)計(jì)以允許的氣體速度為中心而不是傳熱要求。間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯不依賴于與熱燃燒氣體緊密接觸的加工材料。直接燃燒的回轉(zhuǎn)窯通常具有在容器內(nèi)流動的工藝氣體的質(zhì)量或體積的100倍，而不是具有相同負(fù)荷的間接單元。通常使用間接燃燒回轉(zhuǎn)窯加工的精細(xì)材料的一些例子是炭黑，化學(xué)沉淀物，濾餅和精細(xì)研磨的固體等。惰性系統(tǒng)間接加熱單元優(yōu)于直接加熱單

11、元的另一種設(shè)置是在惰性環(huán)境中進(jìn)行加工時(shí)。例如，大多數(shù)含碳固體在高溫下在游離氧存在下燃燒。可以在直燃式旋轉(zhuǎn)設(shè)備中對煤，石油焦，污泥和許多有機(jī)固體等可燃產(chǎn)品進(jìn)行高溫處理，但必須仔細(xì)規(guī)定以確保安全。必須開發(fā)富含燃料或接近精確的化學(xué)計(jì)量火焰以減少游離氧的存在。這種系統(tǒng)的控制復(fù)雜，可能涉及氧氣檢測，防爆門和自動滅火系統(tǒng)。這些廣泛的規(guī)定涉及增加的成本和謹(jǐn)慎的許可和保險(xiǎn)細(xì)節(jié)。存在其他應(yīng)用，其中產(chǎn)品的氧化不會引起爆炸或燃燒風(fēng)險(xiǎn)，但產(chǎn)品的質(zhì)量可能受到氧化的不利影響。在高溫氧氣存在下形成不希望的氧化物的應(yīng)用通常最好通過間接加熱的方法進(jìn)行。一個常見的例子是金屬產(chǎn)品?？赡艽嬖谄渌铝⒌那闆r，其中固體可能在高溫下與氮形

12、成不希望的化合物。在這種情況下，在直接燃燒的回轉(zhuǎn)窯中幾乎不可能從加工的固體中除去氮組分，但在間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯中相對容易?？煽貧夥栈瘜W(xué)反應(yīng)間接燃燒單元也用于執(zhí)行一系列氣體到固體反應(yīng)。間接單元可以證明在高溫下將固體暴露于氣態(tài)化學(xué)反應(yīng)物是理想的，其中反應(yīng)以加速的速率發(fā)生。陶瓷催化劑的“摻雜”可以作為一個實(shí)際的例子?？梢詫⑦@些化學(xué)反應(yīng)物引入直接燃燒的單元中，但是反應(yīng)物被所需的熱氣體稀釋，作為傳熱介質(zhì)。在間接單元中，任何使用的反應(yīng)物都可以通過管道輸入和計(jì)量以達(dá)到精確的濃度。處理高價(jià)值的揮發(fā)性產(chǎn)品一些過程的目標(biāo)是從一些無價(jià)值的固體載體中回收高價(jià)值的揮發(fā)性組分。例如，考慮油頁巖中油的熱分離。這種應(yīng)用可能最適

13、合間接發(fā)射裝置。與可燃材料的情況一樣，可以仔細(xì)設(shè)計(jì)直接燃燒的容器以進(jìn)行分離，但是分離設(shè)備（例如冷凝器）上的負(fù)載由于不希望的雜質(zhì)空氣而大大增加。與這些輔助分離裝置相關(guān)的成本可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳熱容器本身的成本。通過在間接燃燒單元中處理這種材料，所需的揮發(fā)性產(chǎn)物高度濃縮，并且不會給回收設(shè)備帶來不必要的雜質(zhì)空氣負(fù)擔(dān)。另一個非常有前途的應(yīng)用是使用間接燃燒回轉(zhuǎn)窯有效地從低價(jià)值廢物中提取有價(jià)值的油，例如廢舊輪胎，石油飽和土壤和石油鉆井廢料（鉆屑）。處理危險(xiǎn)廢物存在一系列應(yīng)用，其中有害成分可以吸附在惰性固體基質(zhì)上。其實(shí)例是用過的活性炭，用于從液體或氣體流中吸附不希望的廢物組分。在這種情況下，可以通過間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯

14、激活“用過的”或用過的碳以便再利用。用完的碳可以保持在高溫下并且吸附的組分將揮發(fā)并有效地從碳中解吸，使碳再次準(zhǔn)備好吸收危險(xiǎn)組分。解吸后，揮發(fā)的廢物通過強(qiáng)制通風(fēng)從系統(tǒng)中排出。來自間接燃燒回轉(zhuǎn)窯的這種廢氣將裝載有危險(xiǎn)的廢物組分，然后可以以高純度冷凝，或者作為濃縮蒸汽流焚燒。這種重新激活固體基質(zhì)的操作可以在直燃式回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，但廢氣負(fù)擔(dān)會顯著增加。根據(jù)對揮發(fā)性化合物的規(guī)定，對這種廢氣的處理可能非常昂貴。化學(xué)負(fù)荷土壤;吸收劑，罐廢物和其他惰性基質(zhì)非常接近上述條件。間接回轉(zhuǎn)窯的所有先前應(yīng)用僅僅是間接回轉(zhuǎn)窯可能有利的許多情況中的一些。如這些實(shí)施例所示，存在無數(shù)的應(yīng)用，其中間接燃燒的回轉(zhuǎn)窯可以總體上產(chǎn)生更具

15、成本效益的系統(tǒng)。高溫處理應(yīng)用的開發(fā)者必須考慮所有所需輔助設(shè)備的成本，運(yùn)行成本，產(chǎn)品質(zhì)量要求和其他幾個變量，而不僅僅是主要熱傳遞設(shè)備的成本。在評估整體系統(tǒng)方法時(shí)，設(shè)計(jì)人員還必須考慮運(yùn)營成本因素，如燃料成本，冷卻水，電力，儀表空氣，空氣質(zhì)量限制以及不合格產(chǎn)品的成本。最近的開發(fā)已經(jīng)用于開發(fā)結(jié)合直接和間接處理步驟的設(shè)備流程圖。已經(jīng)開發(fā)了一些混合設(shè)備，其中直接和間接相發(fā)生在單個容器中。作為一個例子，考慮將干凈的煙道氣從間接裝置的爐段輸送到直接旋轉(zhuǎn)干燥器。這種情況可以在一艘船上實(shí)現(xiàn)。請參考下面的圖3。圖3在該裝置中，熱煙道氣在初始預(yù)干燥部分中非常有效地干燥潮濕的廢碳，并且由于碳含有高水分含量，因此不會發(fā)生碳的燃燒。結(jié)論旋轉(zhuǎn)窯和干燥器已成為當(dāng)今許多工業(yè)過程的基礎(chǔ)，與固定設(shè)備相比具有明顯的優(yōu)勢。雖然直接燃燒裝置是主要配置，但耐熱合金的最新進(jìn)