Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера
ROTARY KILN FOR MAKING CEMENT CLINKER

Изобретение относится к устройствам для получения цемента и может быть использовано в цементной промышленности, строительстве и производстве строительных материалов.
Известна вращающаяся печь для обжига клинкера (патент РФ №2479810, кл. 27В 7/16, опубл. Б.И. №11, 20.04.2013 г.), содержащая корпус, опирающийся через бандажи на опорные ролики, двойной привод, состоящий из двух электродвигателей, двух редукторов, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса, питательную трубу для подачи сырья в холодный конец печи, головку для подачи топлива и воздуха в горячий конец печи, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, установку для водяного охлаждения и центральную систему смазки, причем корпус установленный горизонтально, выполнен конусообразным с образованием по периметру и внутри корпуса трех ломанных винтовых линий и винтовых канавок внутри корпуса с переменным по длине корпуса шагом и изготовлен из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара треугольников выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных треугольников, а вторая пара - из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120°.
Недостатком известной печи является сложность изготовления, ограниченные технологические возможности и недостаточная производительность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вращающаяся печь для обжига шлама для приготовления цементного клинкера (патент РФ №2561571, кл. 27В 7/14, опубл. Б.И. №24, 11.04.2014 г.), содержащая установленный горизонтально и смонтированный из секций корпус, опирающийся через бандажи на опорные ролики, двойной привод, состоящий из двух электродвигателей и двух редукторов, двух подвенцовых шестерен, одного венцового колеса, питательную трубу для подачи сырья в холодный конец печи, головку для подачи топлива и воздуха в горячий конец печи, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, установку для водяного охлаждения и центральную систему смазки, причем корпус смонтирован из секций, изготовленных разными по форме и последовательно соединенных с образованием винтовых поверхностей, с увеличением размеров секций от холодного конца печи к горячему, при этом первая секция выполнена из двух подсекций, одна из которых смонтирована из двух больших разносторонних треугольников, соединенных с боковыми сторонами большой равносторонней трапеции, а вторая подсекция смонтирована из малой равносторонней трапеции, к боковым сторонам которой присоединены два малых разносторонних треугольника, которые с треугольниками первой подсекции соединены равными сторонами, причем верхние основания трапеций двух подсекций равны друг другу и со сторонами треугольников первой подсекции образуют малое квадратное входное отверстие секции, а нижние основания трапеций равны друг другу и со сторонами треугольников второй подсекции образуют большое квадратное выходное отверстие секции, к которому присоединена вторая секция, стороны которой образованы сечением куба по диагонали и прямоугольными треугольниками.
Недостатком известной печи является сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является упрощение изготовления и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что во вращающейся печи для приготовления цементного клинкера, содержащей установленный горизонтально и смонтированный из секций корпус, опирающийся через бандажи на опорные ролики, двойной привод, состоящий из двух электродвигателей и двух редукторов, двух подвенцовых шестерен, одного венцового колеса, питательную трубу для подачи сырья в холодный конец печи, головку для подачи топлива и воздуха в горячий конец печи, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, установку для водяного охлаждения и центральную систему смазки, корпус выполнен в виде многосекционного многозаходного конического винтового барабана из кольцеобразных многогранных секций, с образованием по его наружному периметру направленных навстречу друг другу не менее четырех ломаных правых и четырех левых винтовых линий, и по внутреннему периметру не менее четырех ломаных правых и четырех левых винтовых канавок с уменьшением размеров секций от горячего конца печи к холодному, причем по периметру винтового барабана образованы ломаные поверхности из плоских граней различной формы и размеров, при этом в каждой из кольцеобразных многогранных секций между гранями в виде равносторонних треугольников расположены грани в виде равнобедренных треугольников с боковыми сторонами, равными боковым сторонам равносторонних треугольников и уменьшающимися по длине корпуса от горячего конца печи к холодному основаниями меньшими, чем стороны равносторонних треугольников.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемых конструкций вращающейся печи для приготовления цементного клинкера.
Новизна заключается в том, что корпус выполнен в виде многосекционного многозаходного винтового барабана с образованием по его наружному периметру направленных навстречу друг другу не менее четырех ломаных правых и левых винтовых линий и по внутреннему периметру не менее четырех ломаных правых и левых винтовых канавок, с уменьшением размеров секций от горячего конца печи к холодному, причем по периметру винтового барабана образованы ломаные поверхности из плоских граней различной формы и размеров, при этом в каждой из секций между гранями в виде равносторонних треугольников расположены грани в виде равнобедренных треугольников с боковыми сторонами, равными боковым сторонам равносторонних треугольников и уменьшающимися по длине корпуса от горячего конца печи к холодному основаниями меньшими, чем стороны равносторонних треугольников, что упрощает изготовление, расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений винтового барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорость и траекторию перемещения частиц сырьевой цементной массы, расширяет технологические возможности, повышает производительность
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана позволяет обеспечить последовательное разряжение потоков частиц сырьевой цементной массы при переходе из одной секции в следующую потоков частиц сырьевой цементной массы по мере продвижения от холодного конца печи к горячему, повысить производительность и расширить технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным ломаным винтовым линиям векторы скорости движения частиц сырьевой цементной массы при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру винтового барабана образованы ломаные винтовые поверхности по всей его длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц сырьевой цементной массы внутри винтового барабана, повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна обусловлена тем, что винтовой барабан изготовлен с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу не менее четырех ломаных правых и левых винтовых линий, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков частиц сырьевой цементной массы с максимальной энергоемкостью соударений друг к другу и со стенками винтового барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками винтового барабана, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран винтовой барабан, разные по площади конфигурации и смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность движения частиц сырьевой цементной массы возрастает, направляя их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая расширение технологических возможностей и повышение производительности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение винтового барабана имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно изменяется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое разряжение частиц сырьевой цементной массы, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что по периметру винтового барабана образованы ломаные поверхности из плоских элементов различной формы и размеров, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц сырьевой цементной массы внутри винтового барабана, расширяет технологические возможности.
На фиг. 1 изображен общий вид вращающейся печи для приготовления цементного клинкера; на фиг. 2 - часть корпуса вращающейся печи для приготовления цементного клинкера; на фиг. 3 -вид спереди части корпуса вращающейся печи для приготовления цементного клинкера; на фиг. 4 - одна из секций корпуса вращающейся печи, наглядное изображение.
Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера (фиг. 1) состоит из корпуса 1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус 1 смонтирован горизонтально и вращается, обеспечивая процесс движения в нем частиц шлама для приготовления цементного клинкера. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, одного венцового колеса 6 и двух подвенцовых шестерен 7. Вращающаяся печь снабжена с одной стороны питательной трубой 8 для подачи сырья в холодный конец печи (корпуса 1,) а с противоположной стороны головкой 9 для подачи топлива и воздуха в горячий конец печи. Со стороны головки 9 в горячий конец печи подается топливо и воздух. В результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному навстречу движущимся частицам шлама для приготовления цементного клинкера. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогреватель 10, создана цепная завеса 11 и установлены теплообменники 12. Пыль, уловленная в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него, при помощи переферийного загружателя 13 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. Для охлаждения частиц готового цементного клинкера печь снабжена колосниково-переталкивающим холодильником 14. Корпус 1 оборудован установкой для водяного охлаждения 15 и центральной системой смазки 16.
Корпус 1 (фиг. 2, фиг. 3) выполнен в виде многосекционного многозаходного конического винтового барабана из кольцеобразных многогранных секций 17 по длине конической формы.
1
2
1
2
Каждая секция 17 конической формы смонтирована из чередующихся граней в виде равносторонних треугольников 18 и равнобедренных треугольников 19 (фиг. 4). В каждой из кольцеобразных многогранных секций 17 конической формы между гранями, в виде равносторонних треугольников 18 со сторонами 19, расположены грани в виде равнобедренных треугольников 20 с боковыми сторонами равными боковым сторонам 19 равносторонних треугольников 18 и основаниями 21 меньшими, чем стороны равносторонних треугольников 19. По длине корпуса 1 основания 21 уменьшаются на одну и туже величину по всей длине корпуса 1 от горячего конца печи к холодному. Поэтому диаметр проходного сечения в виде многоугольника, например шестиугольника, секции D больше диаметра проходного сечения D в виде многоугольника-шестиугольника (фиг. 4). Таким образом, корпус 1 выполнен в виде многосекционного многозаходного конического винтового барабана из кольцеобразных многогранных секций 17 конической формы, с образованием по его наружному периметру направленных навстречу друг другу шести ломанных правых винтовых линий 22-23-24-25-26-27 и шести ломанных левых винтовых линий 28-29-30-25-31-32, по периметру винтового барабана (корпуса) 1 и по его внутреннему периметру шести ломаных правых винтовых канавок 22-23-24-25-26-27 и шести ломанных левых винтовых канавок 28-29-30-25-31-32 винтового барабана (корпуса) 1, причем по наружной поверхности винтового барабана образованы ломаные винтовые поверхности из плоских граней различной формы и размеров, направленные навстречу друг другу, например 33-34-35-36-37-38-39, расположенные под разными углами друг к другу и показанные на фиг. 2 двойными линиями. На фиг. 2 и фиг. 3 показаны утолщенными линиями одна из шести правых ломанных винтовых линий 22-23-24-25-26-27 с переменным, увеличивающимся шагом S и одна из шести левых ломанных винтовых линий противоположного направления 28-29-30-25-31-32 с переменным увеличивающимся шагом S.
Предлагаемая вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается. Шлам для обжига для приготовления цементного клинкера подается в питательную трубу 8 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся у холодного конца печи (корпуса 1). Со стороны головки 9 в горячий конец печи (корпуса 1) подается топливо и воздух. В результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи (корпуса 1) к холодному, навстречу движущимся частицам шлама для обжига цементного клинкера. Порции частиц шлама для приготовления цементного клинкера, находясь внутри вращающегося корпуса 1, захватываются гранями в виде равносторонних 18 и равнобедренных 20 треугольников, поднимаются вверх и, поднявшись по направлению вращения корпуса 1 несколько выше угла своего естественного откоса, скатываются лавинообразно вниз. Так как корпус 1 выполнен конической формы и по периметру снабжен многозаходными ломанными винтовыми поверхностями, то обеспечивается интенсивное движение частиц шлама для приготовления цементного клинкера внутри корпуса 1 и перемещение их от холодного конца печи к горячему при горизонтальном расположении корпуса 1. Так как грани по периметру корпуса 1 расположены под углом друг к другу и к оси вращения корпуса 1, то обеспечивается интенсивное взаимодействие частиц шлама друг с другом и со стенками корпуса 1. Фильтр-подогреватель 10 улучшает теплопередачу и обеспыливает газы. Пыль, уловленная в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него, при помощи переферийного загружателя 13, направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой 11. После обжига частицы цементного клинкера охлаждаются в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.
Технико-экономические преимущества возникают за счет монтажа корпуса вращающейся печи из отдельных секций, смонтированных из равносторонних и равнобедренных треугольников, что упрощает изготовление, а также за счет обеспечения во вращающейся печи продольного перемещения частиц шлама для приготовления цементного клинкера при горизонтальном расположении корпуса и создания их встречных потоков, из-за того, что внутри по всей длине корпуса образованы ломанные винтовые поверхности и ломанные винтовые канавки, которые обеспечивают не только перемещение частиц шлама за счет конусности корпуса, но и способствуют интенсификации осуществления взаимодействия частиц шлама цементного клинкера друг с другом и со стенками корпуса, что позволяет не только влиять на характер движения частиц шлама для обжига цементного клинкера и изменять направления их скорости движения, но и расширяет технологические возможности.