INDUSTRIAS I HORNO ROTATIVO

Transcripción

1 INDUSTRIAS I HORNO ROTATIVO Ing. Bruno A. Celano Gomez Abril 2015

2 HORNO ROTATIVO Continuo Calentamiento Externo Llama libre Aplicaciones: cemento, cal, aluminio, etc.

3 Horno Rotativo Diagrama

4 Horno Rotativo

5 Horno Rotativo RADIACION CONVECCION CONDUCCION TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL HORNO ROTATIVO

6 Dimensionamiento H.R. G t M V L n α D G = velocidad de alimentación V = vel. desplazamiento del material dentro del horno M = masa de mat.que se encuentra en el horno S = pendiente del horno N = velocidad de rotación del horno t = tiempo de permanecía R = retención, relación. entre vol. de mat. y el vol. del horno

7 Dimensionamiento H.R. t (min) = 0,19 * L (m) _ D (m) * N (rpm) * S (m/m) V (m/hr) = 60 * L (m) _ t (min) G (Kg/hr) = γ (kg/m 3 ) * R * V (m/hr) * Sh (m 2 ) γ: peso específico del material Sh; sección del Horno

8 Dimensionamiento H.R. PROBLEMA 1 Calcular el tiempo de paso y la capacidad diaria de un Horno Rotativo que produce Cal (CaO), sabiendo que sus dimensiones son L= 90 m y D= 3m. La velocidad de rotación 1 rpm y la pendiente S= 0,05 m/m. Datos: R=10% γ CaCO3 =1400 kg/m 3.

9 Dimensionamiento H.R. PROBLEMA 2 Calcular las dimensiones de un Horno Rotativo en el que se va a calcinar piedra caliza, sabiendo que el tiempo de paso (t)= 60 min.; que se desea producir 210 ton./día de Cal. Calcular, además la pendiente del horno (S) y la relación L/D. Datos: N=0,9 r.p.m. V= 40 m/hr. R=10% γ CaCO3 = 1,3 Kg./dm 3.

10 Balance Térmico H.R. Q 3 Q 4 Q 2 Q 1 Q 4 Q 1 = calor entregado al horno quemando combustible Q 2 = calor utilizado en el calentamiento y la reacción química Q 3 = calor que se llevan los gases por la chimenea Q 4 = calor perdido por radiación y fugas en el horno Q 1 = Q 2 + Q 3 + Q 4

11 Balance Térmico H.R. Q 3 Q 4 Q 1 = Q 2 + Q 3 + Q 4 Q 4 Q 2 Q 1 η = Q Q 1 Q 1 = calor entregado al horno quemando combustible Q 2 = calor utilizado en el calentamiento y la reacción química Q 3 = calor que se llevan los gases por la chimenea Q 4 = calor perdido por radiación y distintas fugas en el horno

12 Balance Térmico H.R. Q 1 = γcomb. q. Hinf. γ comb = densidad del combustible. q = caudal horario del combustible. Hinf= poder calorífico inferior del combustible.

13 Balance Térmico H.R. Q 2 = Q(te a tr) + Q(reac) + Q(producto) + Q(gas) Q(te a tr) = calor necesario para llevar el material hasta la temperatura de reacción. Q(reac) = calor de reacción. Q(producto) = calor que absorbe el producto desde que se forma hasta que sale del horno. Q(gas) = calor que entrega (-) el gas desde el momento de la reacción hasta que sale por la chimenea.

14 Balance Térmico H.R. (ej: Producción de Cal) Q 2 = Qcaco 3 + Qreac + Qcao + Qco 2 Qcaco 3 = calor necesario para llevar la piedra caliza hasta la temperatura de reacción. Qreac. = calor de reacción CaCO3 à CaO + CO2 Qcao = calor que absorbe la cal desde que se forma hasta que sale del horno. Qco 2 = calor que entrega (-) el dióxido de carbono desde el momento de la reacción hasta que sale por la chimenea.

15 Balance Térmico H.R. (ej: Producción de Cal) Qcaco 3 = Gcaco 3. Ccaco 3. (t r - t ent. ) Qreac. = Gcaco 3. Cr Qcao = Gcao. Ccao. (t s - t r ) Qco 2 = Gco 2. Cco 2. (t ch - t r ) G = masas horarias (Kg. / h). C = calores específicos (Kcal / ºC. Kg.). Creac = calor de reacción (Kcal / Kg.). tch = temperatura de salida del dióxido de carbono por la chimenea.

16 Balance Térmico H.R. Q 3 = γcomb. q. Hsup. Qch/100 Q 4 = k. Sup. Horno. (t int - t ext ) Q 4 = Q 1 - (Q 2 + Q 3 ) γ comb = densidad del combustible. Hsup = poder calorífico superior del combustible. Qch = porcentaje del poder calorífico superior que se llevan los gases que salen por la chimenea. K = coeficiente de radiación del horno.

17 Balance Térmico H.R. PROBLEMA 3 Calcular el calor horario entregado a un horno rotativo sabiendo que se consumen litros / hora de combustible Hsup= kcal/kg y Hinf= kcal/kg. Determinar además el calor que se llevaron los gases que salen por la chimenea sabiendo que la temperatura de estos es de 450ºC y la composición CO= 0,5%, el exceso de aire= 12%, γcomb= 0,9 kg/l

18 Precalentador / Enfriador

19 Precalentador Los precalentadores se usan para calentar el material que va a entrar al horno rotativo, a efectos de lograr un mayor rendimiento térmico del proceso y economizar combustible. Se basan en aprovechar los gases calientes que salen del horno e intercambiar su calor en forma directa con el material ingresante al horno en grandes torres que cuentan con conductos y ciclones. El material ingresa al horno a temperaturas del orden de los 800 C.

20 Precalentador

21 Enfriador Los enfriadores son aparatos que mientras pasa el material por la parrilla, se sopla con ventiladores aire desde el exterior el que pasa a través del material y lo enfría. El material que sale del enfriador lo hace a temperaturas del orden de los 100 C. El aire de enfriamiento eleva su temperatura y es utilizado en precalentadores de material, molienda, quemadores, secado de materiales, etc.

22 Enfriador