ЦЕПЬ ДЛЯ ЦЕПНОЙ ЗАВЕСЫ РОТАЦИОННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к теплообменным устройствам оборудования для производства цемента, извести и других вяжущих, а именно к цепным завесам ротационных печей.
Цепные завесы получили преимущественное распространение как наиболее эффективные внутрипечные теплообменные устройства при мокром способе производства цемента. Их навешивают в печь по расчетным схемам для развития поверхности теплопередачи между горячими газами и сырьем и помощи в продвижении сырья по печи, интенсификации процессов подогрева, сушки и декарбонизации шлама при обжиге цементного клинкера и иных продуктов. Цепные завесы выполняют не только функцию теплообмена, но влияют также на образование и улавливание пыли, перемешивание и движение материала и газов, на стойкость футеровки печи и образование настылей в цепной зоне. Как основной теплотехнический элемент цепных завес, теплообменные цепи в значительной мере определяют эксплуатационную и экономическую эффективность последних, которая зависит в основном от величины внешней поверхности единицы длины и массы цепи, исходя из которых выбираются диаметр и форма звена цепи. При этом учитываются как адгезионно-когезионные свойства используемого шлама, то есть возможное его налипание на цепи и критическую вязкость, так и способность к разбиванию кусков и улучшению образования гранул, к разрушению и истиранию обжигаемого материала, а также вид теплообмена в конкретной зоне цепной завесы - конвективный или регенеративный.
В промышленности строительных материалов в цепных теплообменных завесах применяют сварные и литые цепи, состоящие из звеньев овальной или круглой формы, имеющих круглое или D-образное поперечное сечение. Известны также цепи из овальных и круглых звеньев с сечениями звеньев в виде овалов, эллипсов, восьмерок, треугольников, многоугольников (ГОСТ 13237-67; SU 330321, 27.12.1966; SU 450947, 12.03.1973; Е.И.Ходоров, Печи цементной промышленности, Стройиздат, Ленинград, 1968, с.59-61; О.А.Несвижский, Долговечность быстроизнашивающихся деталей цементного оборудования, Машиностроение, М., 1968, с.179-193; В.И.Сатарин и др. Цементная промышленность за рубежом, Госстройиздат, М., с.113; US 3427801, 18.02.1969; GB 1100831, 24.01.1968; ЕАПО 010711, 31.03.2008).
Известные цепи из сварных звеньев круглой или овальной формы с круглым или овальным сечением звеньев недостаточно эффективно выполняют свое технологическое предназначение в печах, быстро разрушаются в среде шлама из-за абразивного изнашивания звеньев и в местах сварки и окисления материала цепи. Такие цепи также не являются рациональными по самоочистке от шлама и предупреждению образования шламовых колец. Литые цепи более долговечны при шарнирном истирании и абразивном воздействии обжигаемого материала, но незначительно превосходят сварные по интенсивности тепломассообмена в процессе изменений реологии сырья в печных зонах сушки, подогрева и декарбонизации. Термодинамика теплопередачи массой звеньев с их поверхности, а также зависимость расчетной эффективности цепей по образованию гранул от их удельной поверхности, обуславливают минимальные величины поверхностей теплообмена цепей в случае сечениий звеньев в виде круга или овала, что вынуждает повышать расчетную плотность цепной завесы. Все указанные конструкции цепей не позволяют обеспечивать достаточную интенсификацию тепломассообменных процессов, что препятствует расширению цепных завес к горячему концу печи.
По своей технической сущности наиболее близким к полезной модели аналогом-прототипом является цепь для цепной теплообменной завесы обжиговой вращающейся печи, содержащая круглые или овальные звенья с внутренней криволинейной поверхностью в поперечном сечении и волнообразным ребром жесткости на внешней торцевой поверхности звена по его периметру (ЕАПО 010711, 31.03.2008).
Хотя указанная цепь, как показывает практика эксплуатации в зонах подогрева и декарбонизации печей большого диаметра, более долговечна, ей также присущ основной недостаток известных цепей: невозможность повысить коэффициент теплообмена без значительного увеличения размеров и массы звеньев. Вместе с тем, конструкция звена в части волнистого ребра не обладает достаточной технологичностью для промышленного производства таких цепей.
Задачей полезной модели является разработка новой более технологичной конструкции цепи с улучшенными теплотехническими характеристиками при оптимальном соотношении «поверхность теплообмена - масса звена цепи» для каждого из звеньев цепи.
Данная задача решается тем, что в цепи для цепной теплообменной завесы роторной печи, содержащей круглые и овальные звенья с внутренней криволинейной поверхностью в поперечном сечении и ребром жесткости на внешней торцевой поверхности звена по его периметру, ребро жесткости выполнено плоским радиальным кольцом симметрично оси звена, при этом пересечения плоскостей ребра и звена выполнены под прямыми углами без наружных угловых радиусов, внутренние радиусы перехода к торцевой поверхности звена равны 3-6 мм, а толщина ребра и общая высота тела звена с ребром равны соответственно 0,2-0,5 и 1-2 ширины звена в проекции его поперечного сечения на плоскость.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 схематично изображен фрагмент цепи в варианте с круглыми звеньями;
на фиг.2 - фрагмент цепи в варианте с овальными звеньями;
на фиг.3 - единичное круглое звено (вид в плане);
на фиг.4 - единичное овальное звено (вид в плане);
на фиг.5 - сечение А-А на фиг.3 и 4;
на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.1 и 2;
на фиг.7 - вид В сечения А-А на фиг.5.
Цепь состоит из звеньев круглой 1 или овальной 2 формы, внутренние поверхности 3 которых выполнены криволинейными. На внешних торцевых поверхностях 4 по периметру звеньев выполнено ребро жесткости 5 плоским радиальным кольцом симметрично оси звеньев, пересечения плоскостей которого выполнены под прямыми углами без наружных угловых радиусов, внутренние радиусы перехода к торцевой поверхности звена равны 3-6 мм, а толщина ребра и общая высота тела звена с ребром равны соответственно 0,2-0,5 и 1-2 ширины звена в проекции его поперечного сечения на плоскость.
Соотношения размеров элементов круглых или овальных звеньев (D, L, В, Н, R, h, t) приведены соответственно в табл.1 и 2. В указанных интервалах отношений выбираются размеры звеньев для цепей соответствующих технологических зон печей.
Таблица 1
Круглые звенья
D
В
Н
R
h
t
2…5 В
1
1…2 В
0.5 D
0,4…0,6 В
0,2…0,5 В
Таблица 2
Овальные звенья
L
В
Н
R
h
t
2…5 В
1
1…2 В
0,5 D
0,4…0,6 В
0,2…0,5 В
Цепь с сечениями звеньев, выполненными в соответствии с данной полезной моделью, обладает практически одинаковой с известными цепями контактной износостойкостью в местах сочленения звеньев, при условии равенства масс и размеров сочленения их единичных звеньев. Однако, геометрическая форма и конструктивное исполнение сечения звена, наличие радиально расположенного плоского кольцевого ребра жесткости по наружной поверхности звеньев, пересеченные под прямыми углами плоскости которого существенно (не менее чем на 30%) увеличивают теплообменную поверхность цепи, значительно интенсифицируют регенеративный теплообмен в системе "газовый поток - цепная завеса - материал", оптимизируя весь процесс обжига и сокращая тепловой расход в печи. За счет конструкции звена возникают разнонаправленные усилия разлома и отделения налипающей на цепи пленки шлама в зонах его сушки и подогрева, что способствует быстрой самоочистке цепей перед зоной декарбонизации, снижая возможность кольцеобразования в печи и чрезмерной деформации гранул материала.
Более развитая поверхность теплообмена предложенных цепей при изготовлении их из сплавов с высокой жаростойкостью позволяет продвигать цепную завесу в теплонапряженные участки горячего конца печи с температурами газового потока до 1200°С, использовать данные цепи в качестве универсальных во все технологические зоны ротационной печи при производстве цемента, извести и других вяжущих.