ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА (ВАРИАНТЫ)
ROTARY FURNACE FOR PREPARATION OF CEMENT CLINKER (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам для получения цементного клинкера и может быть использовано в цементной промышленности.
Известна вращающаяся печь для обжига сыпучего материала (авт. свид. №1322051, кл. F27В 7/16, 07.01.86), содержащая теплообменные устройства и винтовую вставку, размещенные в рабочем пространстве печи и снабженную винтообразным кольцом и кронштейнами, плоскость которых направлена вдоль образующей печи, причем с одной стороны кронштейна закреплена винтовая вставка, а с другой - винтообразное кольцо, причем винтообразное кольцо закреплено под углом к радиальному направлению печи, и винтовая вставка закреплена перед теплообменными устройствами, считая по ходу движения газов.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность теплообмена и ограниченные технологические возможности.
Известна вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера (Комар А.Г. / Строительные материалы и изделия // А.Г.Комар / учебник. Высшая школа, 1988. с.147-148), содержащая цилиндрический 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 шлама, головку, через которую подается в печь топливо и воздух, цепной фильтр подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник. Корпус имеет уклон 3,5-4% и снабжен установкой для водяного охлаждения и центральной системой смазки.
Недостатком известной вращающейся печи для приготовления клинкера является необходимость создания уклона для транспортировки шлама от загрузки к выгрузке, сложность в связи с этим ее эксплуатации, недостаточная интенсивность теплообмена и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение эксплуатации в связи с отсутствием уклона.
Техническое решение достигается тем, что в первом варианте во вращающейся печи для приготовления цементного клинкера, содержащей 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 шлама, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, и снабженной установкой для водяного охлаждения и центральной системой смазки, корпус выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками внутри корпуса под углом 3,5-4% с центрами кривизны винтовой поверхности, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения корпуса, смонтирован из отдельных плоских элементов свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении, при этом корпус вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин, обеспечивая лавинообразный процесс движения в нем шлама, по второму варианту во вращающейся печи для приготовления цементного клинкера, содержащей 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 шлама, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, и снабженной установкой для водяного охлаждения и центральной системой смазки, корпус смонтирован из винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения корпуса с образованием многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками внутри корпуса с углом наклона 3,5-4%, при этом корпус вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин, обеспечивая лавинообразный процесс движения в нем шлама.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вращающейся печи для приготовления цементного клинкера.
Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса позволяет обеспечить плавное осевое перемещение шлама от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона корпуса.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения шлама при транспортировке его от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации теплообмена и расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что внутри винтового корпуса со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует теплообменные процессы и расширяет технологические возможности.
На фиг.1 изображен общий вид вращающейся печи для приготовления цементного клинкера: на фиг.2 - корпус, вид сбоку: на фиг.3 - вид А на фиг.2; фиг.4 - одна из полос постоянной ширины, из которых изготовлен корпус по 1-му варианту после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы: на фиг.5 -полоса постоянной ширины по 1 варианту после сгиба по винтовым линиям на цилиндрической оправке; на фиг.6 - сечение А-А на фиг.5: на фиг.7 - сечение А-А на фиг.5 с совмещением кромок двух полос; на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.2, винтовые полосы по 2-му варианту описаны кривыми вогнутой формы, у которых центры кривизны расположены вне поперечного сечения корпуса; на фиг.9 - сечение Б-Б на фиг.2, винтовые полосы по 2-му варианту описаны кривыми выпуклой формы, у которых центры кривизны расположены внутри поперечного сечения корпуса.
Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера состоит из корпуса 1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус 1 смонтирован горизонтально и вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин, обеспечивая лавинообразный процесс движения в нем шлама. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса 6. В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх), на фиг.1 не показаны. Вспомогательный привод включается в работу при ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Вращающаяся печь снабжена с одной стороны питательной трубой 7 для подачи шлама в корпус 1, а с противоположной стороны головкой 8 для подачи топлива и воздуха. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух: в результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному - навстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогреватель 9, создается цепная завеса 10 и устанавливаются теплооменники 11 в бункер, а из него при помощи переферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. Для охлаждения клинкера 1 печь снабжена колосниково-переталкивающим холодильником 14. На печах длиной 185 м корпус 1 в зоне спекания оборудован установкой для водяного охлаждения 15 и центральной системой смазки 16.
1
Корпус 1 (фиг.2, 3) по 1-му варианту выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками под углом 3,5-4% с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения корпуса 1 (фиг.8, 9) и смонтирован из пяти или более полос 17, 18, 19, 20, 21 прямоугольной формы одинаковой ширины по всей длине, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, например полосы 17 (фиг.4) и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке 22 (фиг.5, 6). Полосы 17, 18, 19, 20, 21 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой (фиг.7), с образованием по периметру многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями и винтовыми канавками по периметру с углом наклона 3,5-4% и с направленным в одну сторону постоянным по длине шагом S. Одна из винтовых линий показана на фиг.2 утолщенной линией 23-24.
Корпус 1 по 2-му варианту может быть выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками под углом 3,5-4% (фиг.2, 3) с центрами кривизны, расположенными наружи или внутри поперечного сечения корпуса 1 (фиг.8, 9) и изготовлен однонаправленным, пустотелым винтовым по периметру из пяти и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине барабана полос 17, 18, 19, 20, 21 криволинейной вогнутой формы (фиг.8) или выпуклой формы (фиг.9) относительно оси вращения барабана и описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, например линиями второго порядка кривизны:
2
2
2
2
- эллипсом х/а+у/b=1;
2
- параболой y=2*p*x;
- гиперболой у=к/х;
Линиями третьего порядка кривизны и выше:
3
3
- Декартов лист х+у-3*а*х*у=0;
3
2
2
- локон Аньези у=а*(α+х);
3
2
- строфоида у=х(а+х)/(а-х);
2
2
2
2
2
2
- улитка Паскаля (х+у-2R*x)-а*(x+у)=0 и т.д.;
и линиями n-го порядка кривизны - полиномами.
1
Полосы 17, 18, 19, 20, 21 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями и винтовыми канавками внутри корпуса с углом наклона 3,5-4% и с направленным в одну сторону постоянным по длине шагом S. Одна из винтовых линий показана на фиг.2 утолщенной линией 23-24.
Предлагаемая вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин.
Шлам подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся у холодного конца печи (корпуса 1). Со стороны головки 8 в печь (корпус 1) подается топливо и воздух. В результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи (корпуса 1) к холодному, навстречу движущемуся материалу - шламу. Шлам находясь внутри вращающегося корпуса 1, увлекаясь его криволинейными винтовыми поверхностями, поднимается вверх и, поднявшись по направлению вращения корпуса 1 несколько выше угла своего естественного откоса, скатывается лавинообразно вниз. Так как многозаходная винтовая поверхность корпуса 1 с винтовыми линиями по периметру расположена под углом наклона 3,5-4%, то шлам при скатывании вниз направляется под этим же углом к оси вращения корпуса 1, что обеспечивает движение шлама по винтовым линиям внутри корпуса 1 и перемещение его от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса 1. Фильтр-подогреватель 9 улучшает теплопередачу и обеспыливает газы. Пыль, уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи переферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.
Технико-экономические преимущества возникают за счет создания на внутренней поверхности корпуса плавных винтовых канавок и внутренних поверхностей двоякой кривизны, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение шлама от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения корпуса печи, но и повышает интенсивность теплообмена и упрощает эксплуатацию вращающейся печи при ее горизонтальном расположении.