ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ

Изобретение относится к устройствам для обжига цементного клинкера в которых по условиям технологии возможно сжигание твердых горючих отходов, например изношенных автопокрышек, низкокалорийного угольного топлива, твердых бытовых отходов, жидких горючих отходов, а также пастообразных. Цель изобретения - повышение производительности печи, стабилизация ее работы, повышение качества клинкера, увеличить стойкость футеровки в зоне спекают, заменить до 20% основного технологического топлива отходами. Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера содержит расположенное в зоне кальцинирования устройство для подачи топлива в виде отходов. Устройство выполнено в виде шлюза прямоугольного сечения с приемным лотком и затвором в виде заслонки. Шлюз тангенциально входит внутрь корпуса печи и расположен вдоль линии угла естественного откоса материала, а его длина составляет 0,4-0,7 диаметра корпуса печи. Отражатель материала, смонтирован над приемным лотком, ось заслонки выполнена с механизмом фиксации в виде кулачкового диска с гравитационным приводом, контактирующего с роликом рычага оси заслонки. Днище лотка выполнено в виде рольганга, отражатель - в виде решетки с роликами, установленными параллельно роликам лотка. В заслонке по периферии выполнены окна для подсоса воздуха, суммарная площадь которых составляет 0,1-0,5 площади заслонки, и установлены дополнительные регулирующий заслонки, дозатор выполнен в виде распылительного устройства, вмонтирован дополнительный патрубок в виде перевернутого конуса.
Изобретение относится к устройствам для обжига цементного клинкера, может быть использовано в промышленности строительных материалов и других отраслях промышленности - металлургической, химической, где по условиям технологии можно сжигать в рабочем
пространстве печи твердые горючие отходы, например изношенные покрышки, брикетированный мусор, низкокалорийное угольное топливо, жидкие горючие, а также пастообразные отходы в качестве топлива.
Наиболее близким аналогом является изобретение (авторское свидетельство RU №1647211 от 8.01.1991 г.)
Цель изобретения - повышение производительности печи, стабилизация ее работы, повышение качества клинкера, увеличение стойкости футеровки в зоне спекания, частично заменить технологическое топливо горючими отходами.
На фиг.1 представлена вращающаяся печь, поперечный разрез: на фиг.2 - участок печи в месте установки загрузочного устройства: на фиг.3 - механизм фиксации затвора (чертеж развернут) на 70° относительно положения при котором срабатывает храповой механизм); на фиг.4 - механизм фиксации в виде кулачкового диска с гравитационным приводом (груз условно для наглядности развернут от вертикали, на которой находится постоянно).
Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера содержит корпус 1 и расположенное в зоне кальцинирования устройства 2 для подачи твердого топлива, преимущественно изношенных автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора, выполненное в виде шлюза 3 прямоугольного сечения с приемным лотком 4, тангенциально входящего внутрь печи и расположенного вдоль линии угла естественного откоса материала, и затвором в виде заслонки 5 с поворотной осью 6 и гравитационным приводом.
Корпус шлюза 3 выполнен из жаропрочной стали, имеет огнеупорную футеровку из жаропрочного бетона и посредством фланца 7 тангенциально крепится к корпусу 1 печи. Над приемным лотком 4 смонтирован отражатель 8 автопокрышек. Длина входящего внутрь печи шлюза 3 составляет 0,4-0,7 диаметра корпуса печи. Днище лотка 4 может быть выполнено в виде
рольганга 9, а отражатель 8 - в виде решетки с роликами, установленными параллельно роликам лотка 4.
С целью повышения долговечности шлюза и обеспечения подачи в зону кальцинирования воздуха в заслонке 5 выполнены окна 10 для подсоса воздуха, суммарная площадь которых составляет 0,1-0,5 его площади, и установлены дополнительные регулирующие заслонки 11 на осях 12. Форма заслонки 5 соответствует форме сечения шлюза 3.
Ось 6 заслонки 5 выполнена с механизмом фиксации заслонки в закрытом положении, который может быть выполнен в виде кулачкового диска 13 с гравитационным приводом в виде груза 14, закрепленного на диске 13, или оси 15 диска 13, установленной в блоке подшипников 16 качения, закрепленных на кронштейне 17, который жестко прикреплен к корпусу 1 печи у оси 6 заслонки 5. При этом на оси 6 закреплен рычаг 18 с роликом 19, входящим в контакт с торцевой поверхностью 20 диска 13. Торцевая поверхность 20 диска 13 выполнена в виде боковой поверхности цилиндра и на 30-45° образует выемку в диске. Максимальная глубина выемки (показана, на фиг.4 пунктиром на диске 13) соответствует полному ходу рычага 18 с роликом 19 при полном открытии заслонки 5.
Ось 6 заслонки 5 может быть закреплена в подшипниках скольжения, а механизм фиксации может быть выполнен в виде храпового колеса 21, установленного на оси заслонки и собачки 22, на рычаге 23 фиксации заслонки в закрытом состоянии, входящей в зацепление с храповым колесом 21. С другой стороны: храповое колесо 21 входит в контакт с рычагом с грузом 24. Рычаг 23 собачки 22 имеет возможность контакта со стационарным упором 25.
Для обеспечения захвата шин, брикетов твердого бытового мусора при осевом перемещении печи лоток 4 выполнен с боковыми крыльями 26, расстояние между которыми увеличивается от заслонки 5 до входной части лотка. Величина расширения принимается несколько больше осевого перемещения корпуса 1 печи в месте установки лотка 4.
Для подачи во вращающуюся печь автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора предусмотрены рольганг-питатель 27, подъемный элеватор 28, съемник 29 автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора, сбрасывающий транспортер 30 с устройством для взвешивания со счетчиком 31 автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора. Рольганг-питатель 27 выполняется, например, в виде наклонной рамы 32 с роликами с роликами 33, образующими днище, и роликами 34, образующими боковые стенки. В нижней части рольганга установлена упорная плита 35 для автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора 36, устанавливаемых в вертикальном положении на днище рольганга. Рольганг 27 плитой 35 почти вплотную примыкает к элеватору 28. Над предпоследней шиной в нижней части рольганга закреплена перемычка 37, а плита, имеет прорезь для входа штырей элеватора. Элеватор 28 снабжен бесконечной цепью с подъемной и опускной ветвями. В соединении цепи на определенном расчетном расстоянии закреплены несущие штыри 38. Цепь установлена, на ведущую 39, направляющие и натяжные 40 звездочки. Ведущая звездочка 39 посажена на вал редуктора, связанного с двигателем постоянного тока. Вся конструкция элеватора закреплена на раме 41. У опускной ветви элеватора (не показана) закреплен съемник 29 шин в виде двух пластин, направленных от элеватора к сбрасывающему транспортеру 30. Пластины съемника 29 установлены так, что штыри 38 опускной ветви могут проходить между ними. Ведущий валик 42 транспортера 30 закреплен стационарно, а ведомый валик 43 подвешен на пружине устройства для взвешивания. На фиг.1 и 3 показаны ролики 44 отражателя в виде решетки лотка 4 и положение последнего в момент сброса на него автопокрышки или брикетов твердого бытового мусора, с транспортера 30. Заслонка 11 предназначена для регулирования величины отверстий 10 для подсоса воздуха, она закреплена на оси 12.
Упор 45 предназначен для ограничительного рычага 46 на валу заслонки 5, флажок 47 закреплен на корпусе 1 печи, фотореле 48
установлено стационарно на опоре печи. Дозатор 49 выполнен в виде распылительного устройства, вмонтирован дополнительный патрубок 50 в виде перевернутого конуса.
Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера работает следующим образом.
Изношенные автопокрышки (шины) или брикеты твердого бытового мусора доставляются на завод, складируются на специальной площадке, оборудованной кран-балкой. Автопокрышки или брикеты твердого бытового мусора 36 укладывают в специальную кассету, а затем с помощью контейнера-захвата устанавливают на рольганг-питатель 27 и освобождают автопокрышки или брикеты твердого бытового мусора от захвата. На рольганге-питателе размещают до 40 автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора весом от 5 до 8 кг каждая, что обеспечивает часовой их расход для печи мокрого способа производства размером 5,0×185 м. около 2,5 т/ч, что соответствует примерно 15% всего топлива, сжигаемого в печи.
Под действием собственного веса автопокрышки или брикеты твердого бытового мусора смещаются, находясь в вертикальном положении, по роликам 33 и 34 к нижней части рольганга-питателя. К подъемной ветви элеватора 28 рольганг-питатель 27 установлен под утлом таким образом, что при движении подъемной ветви штыри 38 захватывают автопокрышку или брикет твердого бытового мусора 36 только за верхнюю часть. При движении вверх штырь 38 вытаскивает автопокрышку или брикет твердого бытового мусора из ряда. Последующая автопокрышка пли брикет твердого бытового мусора удерживается на днище рольганга-питателя при помощи перемычки 37. Элеватор перемешается вверх в пульсирующем режиме с частотой пульсаций, пропорционально частоте подачи автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора в зону кальцинирования синхронно с частотой вращения печи.
Одновременно на элеваторе в зависимости от его высоты и скорости движения, находится несколько автопокрышек или брикетов твердого
бытового мусора. При движении по опускной ветви элеватора (не показана) очередная автопокрышка пли брикет твердого бытового мусора ложится на две наклонные пластины съемника 29, а штырь 28 попадает между этими пластинами. При этом автопокрышка 26 начинает скользить по пластинам съемника 29, а штырь 28 утапливается относительно пластин. В результате такого взаимного движения автопокрышка или брикет твердого бытового мусора автоматически снимается со штырей элеватора. Угол наклона съемника 29 обеспечивает свободное соскальзывание автопокрышки или брикета твердого бытового мусора 26 входной участок транспортера 30. В момент съема автопокрышки или брикета твердого бытового мусора с элеватора сбрасывающий транспортер 30 находится в движении. Передняя часть автопокрышки или брикета твердого бытового мусора подхватывается лентой и снимается с пластин съемника 29. У ведомого ролика 43 транспортера 30 автопокрышка или брикет твердого бытового мусора пересекает световой луч, направленный на фотореле (не показано), последнее останавливает транспортер 30 и элеватор 28. Посредством устройства для взвешивания автопокрышка или брикет твердого бытового мусора взвешивается. При этом на пульте машиниста прибор показывает вес автопокрышки или брикета твердого бытового мусора, а на счетчике количества поданных автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора прибавляется очередная единица.
При вращении корпуса 1 печи приемный лоток 4 устройства для подачи твердого топлива в зону кальцинирования занимает положение, показано на фиг.1 пунктиром, т.е. ниже транспортера 30. При этом флажок 47, прикрепленный к корпусу 1 печи, проходит между источником светового потока и фотоэлементом фотореле 48. Фототок прекращается, а реле включает контакторы пуска сбрасывающего транспортера 30 и элеватора 28. При быстром движении ленты в сторону печи транспортер 30 сбрасывает автопокрышку или брикет твердого бытового мусора на рольганг 9 приемного лотка 4. Положение автопокрышки или брикета твердого
бытового мусора показано пунктиром. Момент сбрасывания автопокрышки или брикета твердого бытового мусора регулируется либо смещением флажка 47 относительно корпуса 1 печи, либо смещением фотореле относительно опоры печи. При достигается положение, при котором автопокрышка или брикет твердого бытового мусора ложится своей боковой поверхностью на ролики приемного лотка, не переворачиваясь через свою торцевую часть.
В случае большой разницы в весе и значительного ее износа возможно переворачивание автопокрышки или брикета твердого бытового мусора. При этом срабатывает отражатель 8 с роликами 44 на его решетке. Отражатель выравнивает автопокрышку или брикет твердого бытового мусора и направляет на рольганг и далее к выходу в шлюз 3. В случае выполнения механизма фиксации заслонки с храповым колесом в момент движения печи рычаг 23 входит в контакт со стационарным упором 25. Преодолевая усилие возвратной пружины, рычаг 23 поворачивается относительно оси его крепления к корпусу 1 печи, а собачка 22 выходит из зацепления с храповым колесом 21. Таким образом освобождается ось 6 заслонки 5, а груз 24, закрепленный на противоположном конце оси 6 посредством своего рычага, под действием сил гравитации устремляется (при данном положении корпуса печи) вниз, поворачивая заслонку внутрь шлюза 3, при этом автопокрышка или брикет твердого бытового мусора 26, прокатываясь по роликам, на днище приемного лотка 4, свободно проходит в шлюз 3, а из него непосредственно в слой обрабатываемого материала. В этот момент патрубок 3 направлен вдоль линии угла естественного откоса материала в печи. При таком входе в слой автопокрышка или брикет твердого бытового мусора не создает большого пыления материала, практически не разрушает его гранул и не создает ударной нагрузки на футеровку печи. Транспортер 30 и элеватор 28 остаются включенными до тех пор, пока очередной автопокрышкой или брикетом твердого бытового мусора, попавшей на транспортер 30, не будут снова остановлены в ожидании соответствующего подворота печи и включения ею
сбрасывающего транспортера. Посредством реле времени можно отрегулировать периодичность подачи автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора и твердые бытовые отходы в зону кальцинирования при постоянной скорости вращения печи.
В случае выполнения механизма фиксации в виде кулачкового диска 13 происходит следующее. В положении, указанном пунктиром на фиг.1, кулачковый диск 13 за счет соответствующей установки груза 14 относительно выемки на торцевой поверхности диска разворачивается так, что на пути ролика 19 на рычаге 18 при его обкатывании торцевой поверхности 20 диска 13 сказывается выемка, в которую (под действием груза 24, закрепленного на противоположном конце вала 6 заслонки 5) устремляется рычаг 18 с роликом 19, а заслонка 5 открывается внутрь патрубка 3. Далее происходит то же, что и в варианте с храповым механизмом. При положении корпуса печи, когда автопокрышки или брикеты твердого бытового мусора в печь не вводятся, рычаг 18 через ролик 19 прижимается к торцевой поверхности диска 13, а заслонка 5 остается в закрытом состоянии.
Автопокрышки и твердый бытовой мусор 26, попадая в слой материала при 800-900°С (газовый поток при 1250-1400°С), мгновенно воспламеняются и через 3-4 мин. разваливаются на куски, которые, постепенно измельчаясь при горении, равномерно распределяются в слое материала. При сгорании резины в слое и над слоем материала происходит интенсивный тепло- и массообмен, резко ускоряющий процесс декарбонизации карбонатсодержащего сырьевого материала. Металлический корд выгорает в зоне экзотермических реакций и спекания, увеличивая экзотермический эффект. Продукты сгорания железа входят в клинкерные минералы, увеличивая количество жидкой фазы клинкера, что способствует хорошей грануляции последнего. Газообразные продукты неполного сгорания автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора и сажа поднимаются в высокотемпературный газовый поток и здесь, окисляясь кислородом
воздуха, подаваемого через зону спекания или подсасываемого через окна 10 в заслонке 5 шлюз 3 для ввода автопокрышек или брикетов твердого бытового мусора в зону кальцинирования, сгорают, увеличивая температуру газового потока. Воздух может подсасываться и через специально оставленный зазор между заслонкой 5 и стенками шлюза 3. Количество воздуха, подсасываемого в печь через шлюз 3, может регулироваться посредством дополнительных заслонок 11 в окнах 10. Для этого заслонки 11 разворачиваются относительно осей 12.
Благодаря значительному расстоянию между местом ввода автопокрышек и брикетов твердых бытовых отходов в печь и загрузочным ее концом, наличием теплообменных устройств, встроенных в подготовительных зонах, перегретый газовый поток успевает отдать тепло материалу. К тому же питание печи материалом увеличивают. В результате температура отходящих газов практически не возрастает, что не приводит к увеличению потерь тепла в окружающую среду, как в печах сухого способа производства, где температура отходящих газов возрастает на 50-100°С.
При сжигании части (до 20%) топлива в зоне кальцинирования наряду с интенсификацией теплообмена и ускорением процесса кальцинирования происходит ускорение процесса спекания и снижение величины теплового напряжения в зоне спекания. Последнее производит как к увеличению качества клинкера (его активности), так и к увеличению долговечности футеровки в зоне спекания. Снижение теплового напряжения в зоне спекания приводит к снижению потерь тепла в окружающую среду корпусом печи.
Установка шлюза 3 на глубину (0,4-0,7)D, (где D - диаметр корпуса) определяется условием обеспечения беспровальности обрабатываемого материала из печи.
Суммарная площадь окон 10 для подсоса наружного воздуха, равная 0,1-0,5 площади заслонки 5, выбрана из условий подачи достаточного количества кислорода воздуха для окисления продуктов неполного сгорания шин или брикетов твердого бытового мусора. Через патрубок дозатор 49
выполненный в виде распылительного устройства в качестве дополнительного топлива подают в зону кальцинирования жидкие горючие отходы. Через дополнительный патрубок 50 в виде перевернутого конуса для подачи в зону кальцинирования в качестве дополнительного низкокалорийного топлива порошкообразных и/или кускообразных горючих отходов, уловленных в скрубберах тепловых электростанций.
В предложенной конструкции вращающейся печи для обжига цементного клинкера производительность печи повышается на 3-5%, удельный расход тепла снижается на 3-5%, расход технологического топлива 20%