ЦЕПНАЯ ЗАВЕСА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ
ROTATING FURNACE CHAIN CURTAIN

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к технике обжига во вращающихся печах при производстве строительных материалов, а также в цветной и черной металлургии при окислительном обжиге ванадийсодержащих материалов, в частности к усовершенствованию цепной завесы вращающихся печей мокрого и полусухого, комбинированного способа производства.
Уровень техники
Вращающиеся печи мокрого и полусухого способа производства сталкиваются с проблемой зарастания холодного обреза печи материалом, подаваемым в печь.
Температура материала, подаваемого в печь равна примерно 20°C, а влажность Wc = 10-35 %; при этом температура внутри печи равна 200-300°C. В результате воздействия высокой температуры происходит резкое испарение воды из подаваемого в печь материала, что вызывает налипание частиц материала на корпус печи. Когда масса налипшего материала достигает критического уровня, нарост начинает касаться подающих (питающих) систем, что в свою очередь выводит их из строя и приводит к остановке вращающихся печей. Для очистки холодного обреза вращающейся печи используют различные конструкции систем очистки. Так, например, на предприятиях цементной и металлургической промышленности применяют цепи со свободно висящими концами.
Из патента РФ №2674549, опубликованного 11.12.2018, известна цепная завеса вращающейся печи, содержащая дополнительный участок цепей, закрепленных одним концом к невращающимся конструкциям торцевой части печи в виде рядов, расположенных параллельно оси вращения печи и смещенных относительно оси вниз по вертикали на 0,3-0,8 и в противоположных направлениях по горизонтали на 0,15-0,5 радиуса печи, при этом количество рядов дополнительного участка завесы составляет 2-3 с интервалом между точками крепления цепей в ряду 100-200 мм, а длина цепей на 1-3 звена превышает расстояние от точки крепления до внутренней поверхности печи, причем последнее звено снабжено утяжеляющим элементом.
Недостатком данного изобретения является то, что оно не обеспечивает полной очистки корпуса, оставляя борозды в корпусе, которые в свою очередь задерживают материал, который переливается и пересыпается в осадительную камеру. Для предотвращения попадания материала в осадительную камеру увеличивают высоту подпорной шайбы, устанавливаемой на выходе из холодного обреза печи (загрузочной зоны печи), что в свою очередь сужает сечение печи. И поэтому увеличивается аэродинамическое сопротивление воздушного потока.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является предотвращение незапланированных остановок оборудования за счет более эффективной очистки холодного конца печи, равномерного распределения материала по всей длине участка корпуса под загрузочной течкой, предотвращение налипания материала к стенкам холодного обреза печи (загрузочной зоны печи).
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности работы вращающейся печи за счет снижения числа незапланированных остановок оборудования, уменьшении удельного расхода газа на обжиг шихты и улучшении качества готового обожжённого продукта, произведенного благодаря увеличенной производительности вращающейся печи.
Для решения вышеуказанной задачи и достижения технического результата предлагается цепная завеса вращающейся печи, содержащая:
участок цепей, точки крепления которых к корпусу печи расположены в виде многозаходной винтовой линии, и
дополнительный участок цепей, расположенный в загрузочной зоне печи и содержащий цепи, имеющие два конца, причем своим первым концом цепи прикреплены к невращающейся конструкции, закрепленной в торцевой части печи,
отличающаяся тем, что
содержит дополнительную цепь, причем оставшиеся концы цепей дополнительного участка цепей соединены с указанной дополнительной цепью, таким образом, что дополнительная цепь находится на расстоянии не более 10 мм от внутренней поверхности печи.
Установка цепи на расстоянии не более 10 мм от внутренней поверхности вращающейся печи позволяет эффективно производить очистку холодного обреза печи (загрузочной зоны печи) от налипания материала к стенкам холодного обреза печи и соответственно приводит к улучшению обжига материалов во вращающихся печах и предотвращению незапланированных остановок оборудования.
Предпочтительно, дополнительная цепь содержит звенья с контрфорсами.
Наличие контрфорс (поперечных распорок) у звеньев дополнительной цепи повышает прочность звена на 20%. В качестве такой цепи может использоваться, например, якорная цепь. Повышение прочности звеньев цепи и повышение площади звена приводит к лучшей очистке материала со стенок холодного обреза печи, а также продлению срока безостановочной работы оборудования и предотвращению незапланированных остановок оборудования.
Предпочтительно, дополнительный участок цепей закреплен под углом к оси вращения печи, составляющем 15°÷25° в проекции на горизонтальную плоскость.
Такое смещение цепей дополнительного участка обеспечивает более эффективную очистку холодного конца печи, равномерно счищает материал по всей длине участка корпуса печи под загрузочной течкой. За счет этого смещения цепей материал легче выталкивается из-под течки и от холодного обреза печи в сторону горячего, оставляя за собой очищенный корпус печи.
Предпочтительно, длина цепей дополнительного участка цепей выбирается таким образом, чтобы дополнительная цепь находилась под углом 10°÷20° к внутренней поверхности печи в проекции на вертикальную плоскость.
Такой наклон дополнительной цепи обеспечивает постепенное перемещение материала от холодного обреза печи к горячему, что снижает нагрузку на дополнительную цепь, дополнительно продлевая срок безостановочной работы оборудования, и при этом улучшает очистку холодного конца печи.
Предпочтительно, дополнительный участок цепей смещен относительно оси вращения печи вниз по вертикали на 0,4÷0,6 радиуса печи.
При смещении дополнительного участка цепей относительно оси вращения печи вниз по вертикали больше, чем на 0,6 радиуса печи, длина цепей дополнительного участка цепей уменьшается, что делает их менее маневренными.
При смещении дополнительного участка цепей относительно оси вращения печи вниз по вертикали меньше, чем на 0,4 радиуса печи, увеличивается расход цепей на сооружение дополнительного участка, при этом не удается существенным образом достичь улучшения показателей.
Предпочтительно, количество цепей в дополнительном участке цепей составляет 4÷8, а интервал между точками крепления цепей в ряду составляет 100÷300 мм.
Количество цепей в дополнительном участке цепей в интервале 4÷8 с интервалом между точками крепления цепей в ряду 100÷300 мм является оптимальным для эффективной очистки холодного конца печи.
При увеличении количества цепей свыше 8 и снижении расстоянии между ними до меньше 100 мм не удается существенным образом достичь улучшения показателей, зависящих от полноты механической обработки, таких как качество обжига, пылевынос, при этом частая навеска цепей в ряду (с интервалом менее 100 мм) приводит к ее запутыванию и свертыванию в клубки.
При уменьшении количества цепей меньше 4 и увеличении расстояния между ними свыше 300 мм на каждую цепь приходится большая нагрузка, что приводит к необходимости использования более прочных цепей.
Предпочтительно, участок цепей, точки крепления которых к корпусу печи расположены в виде многозаходной винтовой линии, содержит участок свободновисящих цепей, имеющий длину 2,5÷3,5 метра, и участок гирляндно-винтовой навески цепей, имеющий длину 4,5÷5,5 метра, между которыми расположен свободный участок длиной 0,6÷1,0 метров.
Использование вышеуказанной навески цепей приводит к еще большему уменьшению удельного расхода газа на обжиг шихты и улучшению качества готового обожжённого продукта, произведенного благодаря увеличенной производительности вращающейся печи. При этом свободный участок длиной 0,6÷1,0 метров обеспечивает достаточное расстояние для укладки свободновисящей цепи при повороте печи для предотвращения спутывания с гирляндно-винтовой цепной завесой, что приводит к дополнительному повышению надежности работы вращающейся печи и снижению числа незапланированных остановок оборудования.
Краткое описание чертежей
Чертежи представлены для лучшего понимания изобретения, однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что раскрытое изобретение не ограничивается вариантом, представленным на них.
На фиг. 1 представлен схематичный вид сбоку загрузочной зоны печи, содержащий дополнительный участок цепей в соответствии с настоящим описанием изобретения.
На фиг. 2 представлен схематичный вид спереди (против хода материала) загрузочной зоны печи, содержащий дополнительный участок цепей в соответствии с настоящим описанием изобретения.
На фиг. 3 представлен схематичный вид сверху загрузочной зоны печи, содержащий дополнительный участок цепей в соответствии с настоящим описанием изобретения.
На фиг. 4 представлен схематичный вид сбоку участка цепей, у которых точки крепления их к корпусу печи расположены в виде многозаходной винтовой линии, содержащий участок свободновисящих цепей и участок гирляндно-винтовой навески цепей, между которыми расположен свободный участок, в соответствии с настоящим описанием изобретения.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе А-А фиг. 4, показывающий участок свободновисящих цепей.
На фиг. 6 представлен вид в разрезе Б-Б фиг. 4, показывающий участок гирляндно-винтовой навески цепей.
Осуществление изобретения
Вращающаяся печь 1, имеющая диаметр D, содержит загрузочную зону 2 печи (холодный обрез), течку 3, по которой подается сырье в печь 1, пыльную камеру 4, участок 5 цепей, в котором точки крепления цепей расположены в виде многозаходной винтовой линии, а также дополнительный участок 6 цепей, расположенный в загрузочной зоне 2 печи и содержащий цепи, каждая из которых имеет два конца, причем своим первым концом цепи прикреплены к невращающейся конструкции 7, закрепленной в торцевой части печи 1.
Вторые концы цепей дополнительного участка 6 цепей соединены с дополнительной цепью 8. Дополнительная цепь 8 содержит звенья с контрфорсами и является якорной цепью.
Дополнительный участок 6 цепей смещен относительно оси вращения печи 1 вниз по вертикали на 0,5 радиуса R печи.
Невращающаяся конструкция 7 дополнительно удерживается в торцевой части печи 1 с помощью тяги 12 и подставки 13 для повышения надежности конструкции. Тяга 12 представляет собой металлический пруток, а подставка 13 – металлическую балку.
Количество цепей в дополнительном участке 6 цепей составляет 6, а интервал между точками крепления цепей в ряду составляет 250 мм.
Участок 5 цепей имеет диаметр D и длину L, равную 8,8 м, и содержит участок 9 свободновисящих цепей 15, имеющий длину L1, равную 3 метра, и участок 11 гирляндно-винтовой навески 16 цепей, имеющий длину L3, равную 5 метров, между которыми расположен свободный участок 10 длиной L2, равной 0,8 метров.
На выходе из участка 5 цепей установлено подпорное кольцо 14.
Проверка эффективности предлагаемой цепной завесы вращающейся печи была выполнена расчетным способом и подтверждена в промышленных условиях на вращающейся печи окислительного обжига конвертерного ванадиевого шлака диаметром 3,6 м и длиной 75 м.
Сравнение проводилось между наилучшими показателями по качеству обжига цепной завесы вращающейся печи, выполненной в соответствии с изобретением по прототипу – патенту РФ №2674549, и показателями двух примеров реализации изобретения, показанных в таблице №1.
Таблица №1
№  п/п
Показатели
Цепная завеса вращающейся печи в соответствии с изобретением по патенту РФ №2674549
Цепная завеса вращающейся печи в соответствии  с настоящим изобретением
Цепная завеса вращающейся печи в соответствии  с настоящим изобретением
1
Длина участка цепной завесы, м
8,8
8,8
8,8
1.1
Разбивка участка 3 на участки с изменением типа навески цепной завесы, (+/-)/м
(-)
(-)
(+)/участок свободновисящих цепей 3 м,свободный участок 0,8 м,участок гирляндно-винтовой навески цепей 5м.
2
Дополнительный участок цепей в холодном обрезе печи (+/-)
(+)
(+)
(+)
2.1
Количество рядов, шт
2
1
1
2.2
Смещение рядов вниз по вертикали (доля от радиуса печи R)
0,5
0,5
0,5
2.3
Смещение рядов по горизонтали (доля от радиуса печи R)
0,3
-
-
2.4
Интервал между точками крепления, мм
150
250
250
2.5
Количество звеньев цепи, сверх расстояния до поверхности печи, шт
1
-
-
2.6
Расстояние от дополнительной цепи до внутренней поверхности вращающейся печи, мм
-
5
5
3
Качество обжига (+/-)
(++)
(+++)
(++++)
3.1
Содержание фракции (-0,063 мм) до обжига
69,3
67,8
67,8
3.2
Содержание фракции (-0,063 мм) после обжига
36,6
28,2
27,1
3.3
Содержание фракции (+0,063-0,2 мм) после обжига
62,5
69,5
70,6
3,4
Содержание фракции (+0,2 мм) после обжига
0,9
2,2
2,3
4
Пылевынос, %
22
19
18
5
Производительность печи по дробимому шлаку, т/ч
10,5
10,5
10,5
6
Зарастание холодного конца печи, (+/-)
(-)
(-)
(-)
7
Транспортирующая способность цепной завесы (+/-)
(----)
(+++)
(+++)
Из таблицы №1 видно, что использование дополнительного участка цепей в загрузочной зоне в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с известной цепной завесой обеспечивает снижение содержания в обожженном продукте пылевидной фракции, основная часть продукта обжига при этом представлена наиболее технологичной промежуточной фракцией (+0,063 -0,2) мм.
При этом использование участка цепей, у которых точки крепления их к корпусу печи расположены в виде многозаходной винтовой линии, содержащего участок свободновисящих цепей с длиной 3 метров и участок гирляндно-винтовой навески цепей длиной 5 метров, между которыми расположен свободный участок длиной 0,8 метров привело к дополнительному повышению качества обжига и снижению пылевыноса.
Из таблицы №1 также следует, что наряду с понижением пылевидной фракции в продукте обжига одновременно произошло снижение и пылевыноса с 22 до 19 и 18%, что может быть интерпретировано как результат уменьшения количества пылевидных частиц в процессе прохождения материала через цепную завесу.
Использование в настоящем изобретении дополнительной цепи, содержащей звенья с контрфорсами, и закрепление дополнительного участка 6 цепей под углом б к оси вращения печи, составляющем 20° в проекции на горизонтальную плоскость, позволило обеспечить еще более эффективную очистку холодного конца печи, снизить пылевынос до 17,8% и продлить срок безостановочной работы оборудования с 60 до 80 дней.
Горизонтальная плоскость, в проекции на которую измеряют угол б между дополнительным участком 6 цепей и осью вращения печи, параллельна плоскости фиг. 3.
Выбор длины цепей дополнительного участка 6 цепей таким образом, чтобы дополнительная цепь 8 находилась под углом β, равном 10°÷20°, к внутренней поверхности печи в проекции на вертикальную плоскость позволяет обеспечить постепенное перемещение материала от холодного обреза печи к горячему, что снижает нагрузку на дополнительную цепь, дополнительно продлевая срок безостановочной работы оборудования, и при этом улучшает очистку холодного конца печи.
Вертикальная плоскость, в проекции на которую измеряют угол β между дополнительной цепью 8 и внутренней поверхностью печи, параллельна плоскости фиг. 1.
Описанные примеры осуществления приведены исключительно в целях иллюстрации. Специалисту будет очевидно, что возможны и иные варианты осуществления без изменения сущности изобретения.