Глава 07. Обжиг сыпучих материалов в кипящем слое

Общие положения.

В настоящее время для обжига сыпучих (мелкозернистых) материалов более целесообразно применять печи с псевдоожиженным слоем, отличающиеся от стандартных подовых печей высокими технико-экономическими показателями.

Особенность обжига в псевдоожиженном слое состоит в том, что при движении нагретого газа через слой мелкозернистого материала происходит непрерывная циркуляция частиц. Большая поверхность соприкосновения их с газовой средой-теплоносителем способствует быстрому протеканию физико- химических процессов, что позволяет осуществлять процесс нагрева в компактных установках при высокой интенсивности.

В зависимости от количества псевдоожиженных слоёв, расположенных в одном агрегате, результаты обжига могут быть различными. В печи с одним псевдоожиженным слоем при работе по непрерывному циклу вследствие неодинакового времени пребывания частиц в камере обжиг протекает неравномерно. Кроме того, всестороннее перемешивание твёрдой и газовой фаз в псевдоожиженном слое препятствует противотоку между ними, что, как известно, ухудшает тепло- и массообмен в процессе нагрева.

Указанные отрицательные стороны псевдоожиженного слоя в значительной мере устраняются, если применять ступенчатое псевдоожижение. В этом случае движение материала в печи осуществляется путём последовательного перетока через порог каждой камеры навстречу газовому потоку, что способствует более равномерному обжигу при экономичном использовании тепла. 

Основы расчета процесса обжига в установках с кипящим слоем.

Основные типы высокотемпературных установок с псевдоожиженным слоем (обжиговые печи) работают преимущественно при непрерывной подаче и выгрузке материала. В зависимости от материала тепловые процессы могут сопровождаться различными химическими процессами. Например, обжиг известняка и других материалов — эндотермические реакции, понижающие температуру процесса. В общем виде процесс теплообмена в этом случае выразится следующим уравнением: