УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ УСТЬЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ ПОСРЕДСТВОМ ПРОДУВКИ ХОЛОДНЫМ ВОЗДУХОМ
DEVICE FOR COOLING OF TUBULAR ROTARY FURNACE BY PURGING WITH COLD AIR

Изобретение относится к устройству охлаждения устья вращающейся трубчатой печи посредством продувки холодным воздухом.
Изобретение относится к области вращающихся трубчатых печей, в частности печей, применяемых для обжига минерального сырья, например, при производстве цементного клинкера.
Вращающаяся трубчатая печь в основном представляет собой металлический цилиндр, обычно называемый обечайкой, внутренняя стенка которого защищена огнеупорным материалом, таким как кирпич или бетон. Сырье загружают в цилиндр печи, внутри которого происходит его обжиг. Во время обжига цилиндр печи вращается вокруг своей оси.
Большая часть металлического цилиндра печи находится снаружи. Зато каждый из концов металлического цилиндра заходит в неподвижный корпус, в котором циркулируют горячие газы, что обеспечивает непрерывность контура обработки между вращающейся печью и неподвижными частями установки, в состав которой входит печь.
Конец выхода горячего сырья обычно содержит горелку и часто является самой горячей частью цилиндра печи. Таким образом, на этом конце цилиндр подвергается сильным термическим напряжениям, и для обеспечения его защиты его необходимо охлаждать. Кроме того, этот конец металлического цилиндра защищен при помощи защитного устройства, которое содержит одну или несколько металлических концевых деталей, закрепленных на конце цилиндра и имеющих огнеупорное покрытие.
Как правило, охлаждение осуществляют посредством продувки холодным воздухом и, как известно, воздух направляют вдоль стенки цилиндра печи за счет выполнения нескольких кожухов вокруг цилиндра (FR-2.443.654 и FR-2.494.827).
В известных устройствах охлаждения вентиляторы, нагнетающие необходимый для охлаждения воздух, являются неподвижными относительно станины.
Согласно первому известному техническому решению, эти вентиляторы нагнетают воздух напротив одного из кольцевых каналов напрямую или через распределительную трубу. В канал попадает только часть воздуха, а остальная часть уходит в окружающую атмосферу. Охлаждение является малоэффективным, если только не использовать избыточную вентиляционную мощность.
Согласно второму известному техническому решению, вращающаяся прокладка содержит неподвижный венец, окружающий цилиндр и оснащенный системой, скользящей по поверхности цилиндра, обеспечивая воздухонепроницаемость между вентиляторами и одним из кольцевых каналов. Это позволяет избегать потерь воздуха, но система уплотнения подвержена сильному износу и требует регулярного обслуживания.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков, присущих известным техническим решениям, за счет создания устройства охлаждения устья вращающейся трубчатой печи посредством продувки холодным воздухом, при этом указанная печь содержит металлический цилиндр, покрытый изнутри огнеупорным материалом, при этом указанный цилиндр установлен с возможностью вращения относительно станины печи, внутрь которой загружают сырье, предназначенное для обжига,
при этом указанное устройство охлаждения содержит:
- указанный цилиндр указанной вращающейся печи и металлическую концевую деталь цилиндра, покрытую огнеупорным материалом, закрепленную на указанном цилиндре и предназначенную для защиты конца цилиндра печи от высоких температур,
- два концентричных металлических кожуха, называемых внутренним кожухом и наружным кожухом, при этом указанные два кожуха охватывают указанный цилиндр печи и образуют два кольцевых канала, с одной стороны, первый канал между указанным цилиндром и указанным внутренним кожухом и, с другой стороны, второй канал между указанным внутренним кожухом и указанным наружным кожухом,
- средства вентиляции, выполненные с возможностью обеспечения циркуляции холодного воздуха в указанных кольцевых каналах таким образом, чтобы обеспечивать циркуляцию воздуха в указанном первом канале до концевой детали, затем циркуляцию воздуха в обратном направлении в указанном втором канале до выхода воздуха через выходное отверстие указанного второго канала.
Согласно изобретению, указанное устройство охлаждения содержит:
- кольцевую распределительную камеру, охватывающую указанный цилиндр и закрепленную на указанном цилиндре печи, питающую воздухом указанный первый канал,
- указанные средства вентиляции, содержащие, по меньшей мере, один вентилятор и электрический двигатель, приводящий в действие указанный, по меньшей мере, один вентилятор, при этом указанные средства вентиляции установлены на металлическом цилиндре печи с возможностью совместного с ним вращения и питают воздухом указанную распределительную камеру с обеспечением воздухонепроницаемости,
- вращающиеся электрические соединители, содержащие кольцевые втулки, охватывающие указанный цилиндр печи, и контакты, выполненные с возможностью скольжения или качения по кольцевым втулкам во время вращения печи для обеспечения питания электричеством электрического(их) двигателя(ей) указанных средств вентиляции.
Согласно факультативным отличительным признакам изобретения, взятым отдельно или в комбинации:
- кольцевые втулки находятся на распределительной камере и расположены на стенке указанной распределительной камеры, наиболее внешней относительно цилиндра печи;
- распределительная камера содержит вентиляционные отверстия на указанной стенке указанной распределительной камеры, наиболее внешней относительно цилиндра печи, пропускающие небольшую часть воздуха, нагнетаемого указанными средствами вентиляции, составляющую, в частности, от 2% до 20% воздуха, нагнетаемого указанными средствами вентиляции;
- между указанным выходным отверстием второго канала и указанными вращающимися электрическими соединителями расположен кольцевой экран;
- кольцевые втулки жестко соединены с цилиндром печи, и вращающиеся или скользящие контакты соединены со станиной, при этом контакты выполнены с возможностью поступательного движения вдоль оси, параллельной оси цилиндра, при помощи средств направления поступательного движения между указанными контактами и станиной печи таким образом, чтобы следовать за перемещением кольцевых втулок во время расширения/сжатия цилиндра печи;
- холодный воздух, засасываемый указанным, по меньшей мере, одним вентилятором, циркулирует в кожухе, охватывающем электрический двигатель указанного вентилятора, до своего попадания в вентилятор;
- устройство содержит несколько вентиляторов, параллельно питающих холодным воздухом указанную распределительную камеру через независимые контуры, соединяющие соответственно каждый из вентиляторов с указанной распределительной камерой, при этом с каждым из указанных вентиляторов связан автоматический запорный вентиль, выполненный с возможностью перекрывания указанного соответствующего контура, соединяющего указанный вентилятор и указанную распределительную камеру, в случае остановки указанного вентилятора.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематично показана часть устройства охлаждения в соответствии с изобретением, вид в разрезе;
на фиг. 2 показано устройство охлаждения, изображенное на фиг. 1, укомплектованное распределительной камерой и средствами вентиляции;
на фиг. 3 схематично показано устройство охлаждения в соответствии с изобретением согласно варианту осуществления с несколькими вентиляторами.
Таким образом, изобретение относится к устройству 100 охлаждения устья вращающейся трубчатой печи 1 посредством продувки холодным воздухом. Печь содержит металлический цилиндр 3, покрытый изнутри огнеупорным материалом 73, при этом указанный цилиндр 3 установлен с возможностью вращения относительно станины печи.
В цилиндр 3 загружают сырье, в частности минеральное сырье, предназначенное для обжига внутри цилиндра 3.
В частности, речь может идти о вращающейся трубчатой печи установки для обжига минерального сырья, например, используемого для производства клинкера на цементном заводе.
Основная часть цилиндра 3 печи находится снаружи. Вместе с тем, каждый из концов металлического цилиндра 3 заходит в неподвижный корпус, в котором циркулируют горячие газы, обеспечивая, таким образом, непрерывность контура обработки между вращающейся частью и неподвижными частями установки, в состав которой входит печь.
Конец выхода горячего сырья обычно содержит горелку и часто является самой горячей частью цилиндра печи. Таким образом, на этом конце цилиндр подвергается сильным термическим напряжениям, и для обеспечения его защиты его необходимо охлаждать. Этот конец заходит в неподвижный корпус 2, обычно называемый отсеком нагрева. Уплотнительное устройство 20 обеспечивает закрывание контура установки между неподвижным корпусом 2 и подвижным цилиндром 3 вращающейся трубчатой печи, взаимодействуя, в частности, с наружным кожухом 6, который будет описан ниже. Кроме того, этот конец металлического цилиндра защищен при помощи защитного устройства, которое содержит одну или несколько металлических концевых деталей 4 цилиндра, закрепленных на конце цилиндра и покрытых огнеупорным материалом 74, таким как кирпич или бетон.
Концевая(ые) деталь(и) 4 расположена(ы) внутри неподвижного корпуса 2.
Для упрощения остальной части текста заявки речь пойдет просто о концевой детали 4. В действительности эта концевая деталь 4 представляет собой несколько металлических деталей, распределенных по контуру цилиндра 3 и закрепленных на одном из концов указанного цилиндра.
Металлическая концевая деталь 4 может содержать наружную, в частности, вогнутую стенку 41, облегчающую укладку и закрепление огнеупорного материала 74, полку 43, направленную наружу цилиндра 3 печи, и полку 42, проходящую в направлении оси цилиндра 3, в частности, закрывающую кромку огнеупорного материала 73, расположенного на внутренней стенке цилиндра 3.
Указанное устройство 100 охлаждения содержит:
- указанный цилиндр 3 указанной вращающейся печи и металлическую концевую деталь 4 цилиндра, покрытую огнеупорным материалом 74, закрепленную на указанном цилиндре 3 и предназначенную для защиты конца цилиндра 3 печи от высоких температур,
- два концентричных металлических кожуха 5, 6, называемых внутренним кожухом 5 и наружным кожухом 6, при этом указанные два цилиндрических кожуха 5, 6 охватывают указанный цилиндр 3 печи 1 и образуют два кольцевых канала 50, 60: первый канал 50 между указанным цилиндром 3 и указанным внутренним кожухом 5 и второй канал 60 между указанным внутренним кожухом 5 и указанным наружным кожухом 6,
- средства вентиляции, выполненные с возможностью обеспечения циркуляции холодного воздуха в указанных кольцевых каналах 50, 60.
В таком устройстве циркуляция воздуха происходит в указанном первом канале 50 до концевой детали 4, затем в обратном направлении в указанном втором канале 60 до выхода воздуха через выходное отверстие указанного второго канала 60.
Таким образом, нагнетание воздуха осуществляют снаружи неподвижного корпуса 2 в первый канал 50. В первом канале 50 воздух обдувает цилиндр 3, затем обдувает концевую деталь 4, в частности, полку 43, охлаждая цилиндр 3 и указанную концевую деталь 4. Затем воздух протекает по второму каналу 60 в обратном направлении изнутри неподвижного корпуса 2 наружу и выходит через выходное отверстие второго канала 60.
Следует отметить, что наружный кожух 5 расположен на расстоянии от концевой детали 4 таким образом, что оставляет кольцевой проход 51 между первым каналом 50 и вторым каналом 60. Этот проход 51 образован между концевой деталью 4, внутренним кожухом 5 и наружным кожухом 6. Со своей стороны, наружный кожух 6 входит в герметичный воздухонепроницаемый контакт с полкой 43 концевой детали 4.
Согласно изобретению, указанное устройство охлаждения содержит:
- кольцевую распределительную камеру 8, охватывающую указанный цилиндр 3 и закрепленную на указанном цилиндре 3 печи, питающую воздухом указанный первый канал 50,
- указанные средства вентиляции, содержащие, по меньшей мере, один вентилятор 9 и электрический двигатель, приводящий в действие указанный, по меньшей мере, один вентилятор 9, при этом указанные средства вентиляции установлены на металлическом цилиндре 3 печи с возможностью совместного с ним вращения и питают воздухом указанную распределительную камеру 8 в условиях воздухонепроницаемости,
- вращающиеся электрические соединители 10, 11, содержащие кольцевые втулки 10, охватывающие указанный цилиндр 3 печи, и контакты 11, выполненные с возможностью скольжения или качения по кольцевым втулкам 10 во время вращения печи для обеспечения питания электричеством электрического(их) двигателя(ей) указанных средств вентиляции.
Предпочтительно вентилятор или вентиляторы 9 средств вентиляции неподвижно соединены с цилиндром 3 вращающейся печи, обеспечивая нагнетание воздуха в первый канал 50 и позволяя избегать и даже значительно ограничивать потери воздуха, причем без использования вращающейся прокладки, применяемой в известных решениях.
Нагнетание воздуха средствами вентиляции происходит через распределительную камеру 8, функцией которой является равномерное распределение нагнетаемого воздушного потока по всему кольцевому сечению первого канала 50. Соответственно, распределительная камера имеет сечение с рассчитанными для этого размерами.
Вентилятор или вентиляторы 9 приводятся в действие одним или несколькими электрическими двигателями, электрическое питание которых обеспечивается через вращающиеся электрические соединители 10, 11. Кольцевые втулки 10 жестко соединены с цилиндром 3 печи 1, а вращающиеся или скользящие контакты 11 соединены с неподвижной станиной.
Число кольцевых втулок 10 (и, следовательно, контактов 11) зависит от способа электрического подключения двигателей. Например, число втулок будет составлять не менее трех (то есть три) для двигателей, работающих на трехфазном токе, и не менее двух для двигателей, работающих на переменном однофазном токе или на постоянном токе.
В случае необходимости, можно добавить дополнительную кольцевую втулку (и соответствующий контакт) для дополнительного сигнала, предназначенного для контроля электрического двигателя или электрических двигателей 9.
Кольцевую распределительную камеру 8 можно выполнить между наружной стенкой цилиндра 3 и кольцевым корпусом 80, продолжающим внутренний кожух 5.
Металлический цилиндр 3 печи, защищенный изнутри огнеупорным материалом 73, может нагреваться до нескольких сот градусов Цельсия даже в своей части, находящейся снаружи.
Чтобы защитить электрические проводники 10, 11 от высоких температур, кольцевые втулки 10 можно установить на распределительной камере 8, которая поддерживается при низкой температуре, благодаря циркулирующему в ней воздуху, на стенке указанной распределительной камеры 8, находящейся наиболее снаружи по отношению к цилиндру 3 печи. Эта распределительная камера 8 может иметь прямоугольное сечение.
С той же целью охлаждения электрических проводников распределительная камера 8 может содержать вентиляционные отверстия 14 на указанной стенке распределительной камеры, находящейся наиболее снаружи по отношению к цилиндру печи 1, которые пропускают небольшую часть воздуха, нагнетаемого указанными средствами вентиляции.
Эта небольшая часть воздуха может составлять от 2% до 20% воздуха, нагнетаемого указанными средствами вентиляции, и обеспечивает охлаждение кольцевых втулок 10.
Электрические проводники 10, 11 можно защитить от горячего воздушного потока, выходящего из второго канала 60, при помощи кольцевого экрана 12, установленного между указанным выходным отверстием второго канала 60 и указанными вращающимися электрическими соединителями 10, 11.
Можно также защитить от высоких температур каждый двигатель вентилятора 6 за счет циркуляции воздуха, засасываемого вентилятором 9 в кожух, охватывающий электрический двигатель указанного вентилятора 9, до его входа в указанный вентилятор 9.
Поскольку цилиндр 3 печи подвергается расширению/сжатию по причине температурных перепадов, положение кольцевых втулок 10 вдоль оси цилиндра 3 может меняться относительно неподвижного ориентира.
Предпочтительно, чтобы устранить это противоречие, контакты 11 могут быть выполнены с возможностью свободного поступательного движения вдоль оси, параллельной оси цилиндра 3, при помощи средств направления поступательного движения между указанными контактами 11 и станиной печи таким образом, чтобы следовать перемещению кольцевых втулок 10 во время расширения/сжатия цилиндра печи.
С целью предупреждения возможного выхода из строя вентилятора, средства вентиляции могут включать в себя несколько вентиляторов 9, параллельно питающих холодным воздухом указанную распределительную камеру 8 через независимые контуры, соответственно соединяющие каждый из вентиляторов 9 с указанной распределительной камерой 8.
Предпочтительно, чтобы помешать утечке холодного воздуха через неработающий вентилятор, с каждым из указанных вентиляторов 9 можно соединить автоматический запорный вентиль 15, выполненный с возможностью перекрывания соответствующего контура, соединяющего указанный вентилятор 9 и указанную распределительную камеру 8, в случае остановки указанного вентилятора (фиг. 3).
Разумеется, можно предусмотреть и другие варианты осуществления, не выходя за рамки изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
1 Вращающаяся трубчатая печь
2 Неподвижный корпус
3 Цилиндр
4 Концевая деталь
5 Внутренний кожух
6 Наружный кожух
8 Распределительная камера
9 Вентилятор
10 Кольцевые втулки (Электрические соединители)
11 Контакты (Электрические соединители)
14 Вентиляционные отверстия (Распределительная камера 8)
15 Вентиль
41 Наружная стенка (Концевая деталь 4)
42 Полка (Концевая деталь 4)
43 Полка (Концевая деталь 4)
50 Первый канал
51 Кольцевой проход 60 Второй канал
72 Огнеупорный материал (Неподвижный корпус 2)
73 Огнеупорный материал (Цилиндр 3)
74 Огнеупорный материал (Концевая деталь 4)
80 Корпус (Распределительная камера 8)
100 Устройство охлаждения.