Cuptorul este conceput pentru arderea diferitelor materiale și produse (calcar, magnezită, dolomită, argilă refractară, minereu, precum și cărămizi refractare, produse din porțelan, vopsea pe veselă etc.). Cuptoarele de ardere se prezintă sub formă de cuptoare cu ax, cuptoare rotative, cuptoare cu cameră, cuptoare tunel etc.
Ca exemplu, luați în considerare un cuptor tubular rotativ pentru prăjirea calcarului (CaCO3) pentru a produce var (CaO).
Procesul de prăjire constă în două etape: încălzirea calcarului la o temperatură de 900 °C și apoi menținerea la o temperatură de 900-1000 °C pentru a descompune calcarul conform formulei
CaCO3 = CaO + CO2 — 178,2 kJ/mol.
Cuptorul este alcătuit din următoarele părți:
- cap de încărcare (dispozitiv de încărcare + cameră de evacuare a gazelor);
- un tambur metalic căptușit cu cărămizi refractare pe interior;
- capul fierbinte (camera cuptorului + fluxul de descărcare).
Tamburul este acționat de o transmisie conectată la roata dințată inelară a tamburului. Tamburul este susținut prin benzile sale pe role de sprijin, care preiau întreaga sarcină. Tamburul are un diametru de 2,5-3,5 metri și o lungime de 60-80 metri.
Cuptorul funcționează după cum urmează. Calcarul este introdus în cuptor dintr-un buncăr special situat la capătul superior al cuptorului, apoi este transportat prin cuptor datorită rotației tamburului înclinat spre orizont la un unghi de 1-2 grade, încălzit la 900-1000 ° C. Varul finit este evacuat de la capătul opus al tamburului printr-un canal de evacuare. Gazele de ardere fierbinți se formează prin arderea combustibilului din partea laterală a capului fierbinte și, trecând prin tambur, dau treptat căldură calcarului. Temperatura fumului este cu aproximativ 200-300 °C mai mare decât temperatura calcarului încălzit pe întreaga lungime a cuptorului.
Odată cu evacuarea calcarului uscat fierbinte din spațiul de lucru al cuptorului, se consumă până la 10-15 % din căldura utilizată în cuptor. O parte din această căldură este returnată în cuptor cu ajutorul aerului de ardere. În acest scop, sub cuptor este instalat un schimbător de căldură cu contact rotativ, în care calcarul se răcește, iar aerul furnizat pentru răcirea acestuia este încălzit.
Un dezavantaj semnificativ al varului proaspăt ars (CaO) este că acesta trebuie utilizat imediat. Chiar și în timpul depozitării pe termen scurt, varul reacționează cu umiditatea din aer, ducând la formarea varului stins Ca(OH)2.
În tabelul 2.3 este prezentat bilanțul material aproximativ pentru arderea calcarului, iar în tabelul 2.4 este prezentat bilanțul termic corespunzător pentru un cuptor rotativ (complet cu schimbător de căldură de contact).
Cuptoarele de calcar consumă multă energie. Consumul condiționat de combustibil este de aproximativ 90-100 kg t.c./t de calcar sau 160-190 kg t.c./t de var.
Consumul semnificativ de combustibil într-un cuptor îl face atractiv pentru îmbunătățire. Este cunoscut faptul că aproximativ 20-30 % din toată căldura consumată dispare prin gazele de ardere. Prin urmare, este posibil să se ofere variante de utilizare a căldurii gazelor de ardere, inclusiv utilizarea recuperatoarelor de aer, necorozive în prezența unei cantități mari de var pulverizat în fum. Dar, aparent, cea mai promițătoare — este utilizarea căldurii din fum pentru încălzirea calcarului înainte de încărcarea în cuptor. Pentru a intensifica schimbul de căldură în cuptorul propriu-zis, este de dorit să se instaleze în zona capului de încărcare pe pereții interiori ai lamelelor tamburului, ceea ce ar crește suprafața de contact a calcarului în mișcare.
