Вращающиеся обжиговые печи для получения редкоземельных элементов из РЗ концентрата

Предложенные обжиговые печи будут поставлены целиком, укомплектованные вращающимся барабаном, внутренними цепями и шнеком, бандажами, опорными колесами в сборе, упорными роликами, цепным частотно-регулируемым приводом в сборе с электродвигателем, вспомогательным приводом электродвигателя, электронагревательной части печи, шнековым питателем, дымоходами подачи и разгрузки, продуваемыми вращающимися сильфонными уплотнениями, основной рамой-основанием, защитными устройствами, КИП и панелью управления.

Печь сушки (внутр. диаметр 1400 мм, длина зоны нагрева 12 000 мм)
Печь сульфатизации (внутр. диаметр 1400 мм, длина зоны нагрева 13 000 мм)

Предложенное оборудование было разработано в соответствии с информацией, указанной ниже.

Следующее описание оборудования дано как для вращающейся печи сушки, так и для вращающейся печи сульфатизации.

Вращающийся барабан

Барабан печи сушки будет иметь внутренний диаметр 1400 мм при общей длине 16764 мм с нагревательной секцией печи длиной 12 000 мм. Барабан печи сульфатизации будет иметь внутренний диаметр 1400 мм при общей длине 17 755 мм с нагревательной секцией печи длиной 13 000 мм.

Барабан печи сушки будет изготовлен из листа толщиной 9,5 мм и листа толщиной 19,0 мм под бандажами и кольцевой звездочкой для предотвращения прогибов. Все листы обшивки печи, которые соприкасаются с материалом, будут сделаны из конструкции из нержавеющей стали SS309 (барабан для печи сульфатизации будет изготовлен из Hastelloy G30). Сварные секции барабана будут иметь чередующиеся продольные сварные швы на расстоянии 180 градусов и проплавные сварные швы.

Бандажи и зубчатые венцы смонтированы на механически обработанных поверхностях, отделенных от каждого барабана распорными элементами, чтобы учесть различия в радиальном тепловом расширении. Исполнение каждого барабана учитывает любые тепловые и механические нагрузки и поэтому обеспечивает надежную работу.

На загрузочной стороне каждого барабана расположены небольшие удерживающие материал накладки. Конец загрузки барабана имеет конусовидную форму с целью уменьшения уплотнения материала. Загрузочный конус будет оснащен специальным спиральным шнеком, предотвращающим обратный поток материала в дымоход подачи. Секция барабана первой зоны будет оснащена рядами цепей для минимизации потенциального риска налипания материала на внутренней поверхности печи. Оставшиеся 2 секции печи зоны будут оборудованы ступенчато расположенными специальными реверсивными (с отрицательной тягой) стальными стяжками (поворотными стержнями) для увеличения потока технологического тепла и массопередачи. Разгрузочная сторона барабана так же выполнена в виде конуса и имеет особый спиральный шнек для транспортировки материала из барабана.

Открытые секции каждого барабана на загрузочной стороне (снаружи печи) внешне изолированы защитным покрытием для минимизации потенциального риска конденсации кислого газа на внутренней поверхности печи.

Открытые высокотемпературные секции каждого барабана на разгрузочной стороне (снаружи печи) оборудованы экранами тепловой защиты персонала. Съемные защитные экраны опираются на главную несущую раму.

Бандажи

К каждому барабану прикреплены два бандажа из кованой стали, не имеющие сварных швов и стыков, типа ASTM A551, механически обработанные финишной обработкой с точностью до 125 микродюймов с наружной поверхности бандажа и с точностью до 250 микродюймов с боковых сторон и с внутренней стороны. Каждый бандаж имеет цельную прямоугольную секцию и упрочнен для увеличения срока службы.

Опорные колеса в сборе

Каждый бандаж будет вращаться на (2) специальных опорных колесах в сборе.

Каждое колесо будет из нормализованной стали AISI 4140. Каждое колесо будет подвергнуто финишной обработке на передней стороне в 125 микродюйма и по бокам в 250 микродюймов и будет закалено с отпуском для увеличения срока службы.

Опорные колеса на загрузочной стороне будут иметь более широкую поверхность, чем сторона разгрузки, для приспособления к тепловому расширению барабана. Каждый вал опорного колеса будет поддерживаться между (2) трансмиссионными подшипниками (опорными подшипниками скольжения) с мин сроком службы L10 50000 часов и будет оснащен смазочными фитингами.

Опорные колеса в сборе каждый будет установлен на опорном основании из углеродистой стали из сварных и строительных балок из угловых листов. Каждая рама-основание будет оснащена нажимными винтами для горизонтального выравнивания и регулировки колес. Каждый узел будет также включать защиту опорных колес с втулкой для размещения графитового блока для смазывания стыков бандажа/опорных колес.

Все рамы опорных колес будут поддерживаться сборной основной рамой-основанием.

Упорные ролики

Упорные ролики будут установлены на каждой стороне бандажа стороны разгрузки для ограничения продольного движения барабана. Каждый упорный ролик будет выполнен из стали SAE-1045. Каждый ролик будет установлен в антифрикционном роликоподшипнике с валом, прикрепленным болтами к основанию опорного колеса. Подшипники будут рассчитаны на минимальный срок службы L10 50000 часов и будут оснащены смазочными фитингами.

Упорные ролики будут установлены на рамах-основаниях опорных колес разгрузки и будут включать защиту с втулкой для размещения графитового блока для смазывания стыков бандажа/ упорных роликов.

Привод в сборе

Каждый барабан будет рассчитан на число оборотов от 0,33 до 3,3 об/мин посредством электродвигателя с инвертером (14,9 кВт, 1800 об/мин). Двигатель будет соединен через высокоскоростную муфту с входом редуктора скорости с соосным валом. Редуктор будет рассчитан в механическом плане на 1.5 S.F. (коэффициент безопасности) над мощностью электродвигателя. Звездочка-шестерня будет установлена непосредственно на выходном валу редуктора.

Вспомогательный привод будет предоставлен для обеспечения вращения барабана печи во время перебоя в питании/отказа системы управления и во избежание перенагрева материала слоя.

Вспомогательный привод будет приводиться в движение посредством дизельного двигателя в 2 л.с., 1800 об/мин). Двигатель будет соединен со вторым входным валом редуктора основной скорости через редуктор скорости и кулачковую муфту. Вспомогательный редуктор будет рассчитан в механическом плане на 1.5 S.F. (коэффициент безопасности) мощностью дизельного двигателя. Кулачковая муфта сделает возможным отключение вспомогательного двигателя во время нормальной работы.

Компоненты основного и вспомогательного привода будут установлены на опорной раме из углеродистой стали из сварных и строительных балок из угловых листов. Рама-основание привода в сборе будет оснащена регулировочными винтами для установки натяжения цепи и осевого выравнивания звездочек. Все вращающееся оборудование будет оснащено защитными устройствами OSHA (Закон о гигиене и безопасности труда на рабочем месте (США)).

Зубчатый венец, приводная шестерня и приводная цепь

Зубчатый венец (выполнен из сегментов для увеличения срока службы) будет изготовлен из кованой углеродистой стали AISI 1045 или подобной, термообработанной для увеличения срока службы. Зубчатый венец будет прикреплен болтами к фланцу с мех. обработкой, который будет приварен к барабану.

Приводная шестерня будет изготовлена из кованой углеродистой стали AISI 1045 или подобной, термообработанной для увеличения срока службы.

Приводная цепь с боковой пластиной будет использоваться для соединения шестерни и кольцевых звездочек. Вокруг вращающейся цепи будут обеспечена защита.

Дымоходы подачи и разгрузки

Дымоход подачи будет включать винтовое соединение, продувочное смотровое окно, люк для доступа, люк для очистки дна, отверстие очистки стержнями и выходной патрубок продувочного газа.

Дымоход разгрузки будет включать желоб продукта, соединение термозонда продукта печи, продувочное смотровое окно, люк для доступа, отверстие очистки стержнями и входной патрубок продувочного газа.

Все соединения будут фланцевыми. Дымоход подачи будет изготовлен из усиленной конструкции толщиной 0.25" (6,4мм) SS309 со стороны смачиваемых поверхностей. Дымоход разгрузки будет изготовлен из усиленной конструкции толщиной 0.25" (6,4мм) SS316L со стороны смачиваемых поверхностей. Оба дымохода будут поддерживаться основной рамой-основанием. Дымоходы будут герметизированы до вращающихся барабанов посредством специальных сильфонных уплотнений из SS-316L с внутренним тефлоновым покрытием для повышения коррозионной стойкости против потенциальной влажной кислотной коррозии. Сильфонные уплотнения будут оснащены продувочными отверстиями. Продувочный газ (обеспечивается другими) может продуваться в сильфонные отверстия, а также уплотнительные кольца для предотвращения контактирования технологического газа с уплотнительными компонентами, а также колебания мелких фракций материала.

Пружины сжатия и работающие по кулачку ролики будут использоваться для поддержания равномерного стыкового контакта в пределах теплового расширения. Оба уплотнения будут рассчитаны на внутреннее давление газа ±5 дюймов водн. столба (127 мм водного столба).

Электронагреваемая часть печи

Длина нагреваемой части печи сушки будет 12 000 мм, печи сульфатизации 13000 мм. Корпус печи будет сделан из усиленной конструкции из углеродистой стали толщиной 6,4 мм и будет поддерживаться основной несущей рамой. Корпус печи будет разделен по всей длине, а верхняя половина печи будет разделена на 3 зоны для обеспечения удаления барабана и доступа внутрь печи.

Вся печь будет футерована внутри волокнистой изоляцией мин. толщиной 152мм, дающую макс. температуру поверхности 66°C для защиты персонала.

Концы корпуса каждой печи будут оснащены плоскими уплотнениями для минимизации любой инфильтрации инородного материала внутрь печи.

Каждая печь будет нагреваться 3 зонами электрических нагревательных элементов для контроля за температурой. Общий номинальный режим работы печи сушки 1300 кВт и печи сульфатизации 570 кВт. Теплоизоляция печи и нагревательные элементы будут закреплены анкерами на корпусе печи. Соединительная электропроводка между клеммными коробками зоны печи и панелью управления предоставляются другими.

Шнековый питатель

Шнековый питатель будет предоставлен для транспортировки подаваемого материала в каждый барабан печи.

Конвейер будет наклонного, трубчатого типа и будет изготовлен из конструкции из SS309 на смачиваемых поверхностях. Конвейер поставляется полностью в сборе, включая корпус, фланцевые сальниковые уплотнения с набивкой и продувочным отверстием, свободнонесущим валом с двойными выносными подшипниками, шнеком на полный шаг, цепным электроприводом с постоянной частотой вращения с защитным ограждением OSHA(Закон о гигиене и безопасности труда на рабочем месте (США)) и опорной стойкой из углеродистой стали.

Конвейер будет оснащен одним приемным патрубком, имеющим фланцевое подсоединение и прикрепляемый болтами промежуточный фланец для подсоединения к дымоходу подачи.

Конвейер будет опираться на основную раму-основание.

Основная рама-основание

Каждая вращающаяся печь будет установлена на единой основной раме-основании. На раме будет располагаться печь, шнековый питатель, основания опорных колес, основание привода, дымоходы и тепловые экраны. Опора для основной рамы-основания обеспечивается другими в нескольких местах по всей длине рамы.

Опорное колесо в сборе и упорные ролики будут установлены на отдельных основаниях опорных колес подачи и разгрузки.

Компоненты главного и вспомогательного привода будут установлены на едином основании привода.

Все рамы-основания будут выполнены из сварных конструкций из углеродистой стали, изготовленных из сверхпрочных балок, швеллеров и листов.

КИП управления технологическим процессом

Мы поставим все соответствующие КИП для надежной и безопасной работы предложенного оборудования. Все КИП, кроме переносных /полевых устройств (КИП, которые установлены на оборудовании) будут размещены в панели управления, расположенной на полу. Панель будет работать от 380В/3ф/50Гц. Она будет включать частотно-регулируемый привод барабана, блоки питания зоны комплектных тиристорных устройств (=SCR) регулирования фазы (3), температурные регуляторы (3), реле аварийно-высокой температуры Honeywell (5), силовой трансформатор, автоматические выключатели, блок предохранителей, шину заземления, клеммные колодки, реле управления, 8-позиционное устройство сигнализации, индикаторные лампы, звуковой сигнал и кнопку аварийного останова. Панель управления будет рассчитана по NEMA 12.

Следующие автоматические контуры управления будут обеспечены. Все ПИД-контуры будут осуществляться температурными регуляторами

• Температуры зон барабана печи будут поддерживаться на их рассчитанных заданных значениях посредством измерения температуры зон барабана для каждой из 3 зон посредством термопарных датчиков и управления амперной нагрузкой через контроллеры SCR до нагревательных элементов зон. Отключение при аварийно-высокой температуре будет осуществляться с помощью термовыключателей Honeywell UDC 2500 с жестким монтажом.
• Скорость вращения будет поддерживаться на рассчитанном заданном значении для каждого барабана печи частотно-регулируемым приводом.

Следующие устройства предохранительной блокировки предоставляются для выключения электрической печи. Аварийные устройства блокировки будут оснащены сигналами.

• Низкая скорость вращающегося барабана
• Аварийно-высокие температуры зон барабана (3)
• Устройства отключения при перегреве для зоны SCR (3)

Будет обеспечен контроль над следующими дополнительными технологическими условиями. Аварийные устройства блокировки будут оснащены сигналами.

• Вкл/выкл приводного двигателя вращающегося барабана
• Скорость вращения вращающегося барабана
• Вкл /выкл приводной двигатель шнекового питателя
• Температуры зон барабана(3)
• Высокие температуры зоны барабана(3)
• Вкл/выкл SCR (= комплектные тиристорные устройства) зон (3)
• Температура продукта печи

Все термопары будут типа К. Термопары барабана печи будут двухэлементными (управление и выключение). Термопара продукта печи будет двухэлементной (основная и резервная), помещенная в консоли термокармана из SS309 с опорой от дымохода разгрузки. Все термопары поставляются отдельно для предотвращения повреждений при транспортировке.

Все переносные / полевые приборы должны быть рассчитаны на NEMA 4 и установлены на печи на месте установки другими. Каждая панель управления проходит испытания на заводе и поставляется для отдельного монтажа другими. Основные соединения электропитания и соединительная проводка между панелью и переносными КИП поставляются другими.

Электродвигатели и частотно-регулируемый привод

Все двигатели будут электрическими, 380В/3/50Гц, TEFC – закрытого типа с вентиляторным (принудительным) охлаждением, заводской режим работы и химический, стандартный кпд, эксплуатационный коэффициент 1.15, исполнение NEMA B, класс изоляции F, основанный на температуре окружающей среды 40°C и рассчитанный на условия высоты (где применимо). Каждый приводной двигатель барабана печи имеет режим инвертера 10:1.

Установка двигателя с регулировкой скорости с переменным/постоянным током или устройство плавного пуска на существующую систему распределения мощности может потребовать проведения заказчиком анализа системы питания, если привод/устройство пуска подвергается ложному срабатыванию во время работы.

Предъявляются следующие требования к электросети заказчика:

1. Междуфазное (линейное) напряжение должно быть сбалансировано в пределах +10%,
2. Кратковременное падение напряжения допускается в пределах 30 циклов и менее,
3. Динамическое перенапряжение, вызванное переключением конденсатора для повышения коэффициента мощности, не должно превышать 120% номинального напряжения системы,
4. Суммарный коэффициент гармонических искажений не должен превышать 10%,
5. Частота системы должна поддерживаться в пределах от 48 до 63 Гц с максимальной скоростью изменения 17% в секунду. В случае если какой-либо из этих параметров выше, чем указано, нужно принять меры по улучшению качества сети питания, чтобы обеспечить надежную работу привода/устройства пуска.

Смазка

Цепной привод будет смазываться вручную. Редукторы скорости привода будет иметь смазку по стандарту производителя. Бандажи, опорные колеса и упорные ролики будут смазываться графитовыми блоками, поставляемыми с оборудованием. Подшипники опорных колес и упорных роликов будут смазываться вручную синтетической смазкой, подходящей для рабочей температуры.

Сварка

Сварка будет соответствовать текущему коду AWS, где он применим, все сварочные установки будут получать подтверждение квалификации путем тестирования, как предписано процедурами квалификации AWS.

Подготовка поверхности и покраска

Все внешние поверхности из углеродистой стали без машинной обработки будут обработаны пескоструйно в соответствии со стандартом SSPC-SP6. Все поверхности, зачищенные пескоструйной обработкой, будут дополнительно покрыты одним (1) слоем грунтовки и (1) финишным слоем эпоксидной краски. Поверхности из нержавеющей и легированной стали будут очищены от сварных брызг, но не покрашены. Швы из сплава и поверхности из нержавеющей стали будут очищены травильным веществом по ASTM A380. Защитные устройства (ограждения) будут окрашены в жёлтый цвет. Обработанные поверхности будут покрыты антикоррозионным покрытием. Оборудование, закупленное производителем, будет очищено, грунтовано и покрашено согласно стандарту поставщика.

Комментарии

В предлагаемом оборудовании мы совместили ряд особенностей, позволяющих минимизировать потенциальный риск влажной кислотной коррозии в результате конденсации газов. Барабан стороны подачи, вращающееся уплотнение подачи и дымоход загрузки каждой печи будут изолированы внешне с целью увеличения температуры поверхности стали. После определения точки росы отходящего газа может возникнуть необходимость дополнительного электрообогрева дымохода подачи и/или нагрева подачи продувочного газа.

Сильфоны вращающегося уплотнения с внутренней стороны покрыты тефлоном. Сильфоны вращающегося уплотнения и стык уплотнения может продуваться для удаления любых технологических газов, чтобы они не контактировали с зоной уплотнения.

Ввиду похожих размеров обеих печей мы решили обеспечить высокую степень сходства частей предлагаемого оборудования. В частности это касается опорного и приводного оборудования, а также вращающихся уплотнений.

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым вращающимся обжиговым печам для получения редкоземельных элементов из РЗ концентрата.