ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ШЛАМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
ROTATING FURNACE FOR BURNING OF SLIME FOR PREPARATION OF CEMENT CLINKER

Изобретение относится к технике обжига цементного шлама для приготовления цементного клинкера и может быть использовано в цементной промышленности.
Известна вращающаяся печь для обжига сыпучего материала (а.с. №1322051, кл. 27В 7/16, 07.01.86), содержащая теплообменные устройства и винтовую вставку, размещенные в рабочем пространстве печи и снабженные 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 печь вращающаяся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера (патент РФ №2476795, кл. F27B 7/16, опубл. 27.02.2013. Бюл. №6), 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 шлама для приготовления цементного клинкера, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, установку для водяного охлаждения и центральную систему смазки.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность теплообмена и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и увеличение интенсивности теплообмена.
Техническое решение достигается тем, что во вращающейся печи для обжига шлама 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 шлама для приготовления цементного клинкера, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, установку для водяного охлаждения и центральную системой смазки, корпус смонтирован из секций, изготовленных разными по форме и с увеличивающимися размерами, увеличивающимися от загрузки к выгрузке, последовательно соединенными с образованием винтовых поверхностей, 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 выходного отверстия секции, к которому присоединена вторая секция, стороны которой образованы сечением куба по диагонали и прямоугольными треугольниками.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения корпуса от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы корпуса, нарушается стационарность движения, повышается производительность и эффективность теплообмена, расширяются технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что элементы, из которых собраны секции и подсекции корпуса, разные по форме и размерам, поэтому нарушается стационарность движения, повышается производительность и эффективность теплообмена, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции шлама, направляя их к стенкам корпуса, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что так как количество заходов винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше, чем количество винтовых ломанных линий противоположного направления и шаг этих винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, то обеспечивается увеличение теплообмена, расширяются технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии каждого поперечного сечения корпуса по его длине смещены относительно не только друг друга, но и относительно оси вращения корпуса, что обеспечивает значительное увеличение энергоемкости, интенсивности и частоты взаимодействия частиц шлама и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции барабана разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися частицами шлама, направлены друг к другу под некоторыми углами и поэтому направляют эти частицы под разными углами, что увеличивает их смешиваемость, энергоемкость, амплитуду и частоты взаимодействия частиц и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что так как по длине корпуса изменяются не только размеры проходного сечения, но и форма проходного сечения, которые увеличиваются от загрузки к выгрузке, то интенсифицируется процесс смешивания, увеличивается амплитуда колебаний частиц шлама, т.е. увеличивается длина пути их движения до встречи с другими порциями частиц шлама, увеличивается теплообмен и расширяются технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера; на фиг. 2 - корпус, общий вид, вид спереди; фиг. 3 - корпус, вид сверху фиг. 2; фиг. 4 - корпус, вид А, фиг. 2; фиг. 5 - первая секция в сборе, аксонометрическая проекция; фиг. 6 - первая подсекция первой секции в сборе, аксонометрическая проекция; фиг. 7 - вторая подсекция первой секции, аксонометрическая проекция; фиг. 8 - вторая секция, аксонометрическая проекция; фиг. 9 - схема сборки из секций приводного корпуса.
Вращающаяся печь для обжига шлама 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 шлама для приготовления цементного клинкера в корпус 1, а с противоположной стороны головкой 9 для подачи топлива и воздуха. Со стороны головки 9 в печь подается топливо и воздух. В результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному навстречу движущемся 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 периферийного 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.
1
2
1
2
Корпус 1 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) смонтирован из поочередно соединенных двух разных секций - первой секции - А (фиг. 5) и второй секции - Б (фиг. 8) и снабжен разнонаправленными ломанными коническими винтовыми линиями с переменным по длине корпуса 1 шагом S и S. Шаг четырех ломанных конических винтовых линий S, одна из которых показана на фиг. 3, фиг. 4 утолщенной линией 17-18-19-20-21-22-23-24-25-26, вдвое больше шага двух ломанных конических винтовых линий противоположного направления S, одна из которых показана на фиг. 2, фиг. 3 двойной линией - 27-28-29-30-31-21-22-32-33-34-35-36-37-38. Секции А и Б отличаются друг от друга не только по форме, но и размерами. Первая секция А (фиг. 5) смонтирована из двух подсекций 39 (фиг. 6) и 40 (фиг. 7), соединенных друг с другом сторонами 41 и 42 (фиг. 5). Подсекция 39 (фиг. 6) смонтирована из большой равносторонней трапеции 43 и двух разносторонних треугольников 44 и 45, основания которых равны боковым сторонам трапеции 43, по которым они соединены под углом 90°. Боковые стороны 46 и 47 треугольников 44 и 45 равны верхнему основанию 48 трапеции 43 с нижним основанием 49. Вторая подсекция 40 (фиг. 5) смонтирована (фиг. 7) из малой равносторонней трапеции 50, которая соединена своими боковыми сторонами 51 и 52 под углом 90° с малыми боковыми сторонами треугольников 53 и 54. Большие боковые стороны 55 и 56 треугольников 53 и 54 равны нижнему основанию 57 малой трапеции 50 и нижнему основанию 49 (фиг. 6) большой трапеции 48 с образованием большого выходного отверстия первой секции. Верхнее основание 58 малой трапеции 50 второй подсекции (фиг. 7) равно верхнему основанию 48 трапеции 43 и боковым сторонам 41 и 42 треугольников 44 и 45 первой подсекции (фиг. 6) с образованием малого входного отверстия первой секции. Поэтому при соединении подсекций 39 и 40 (фиг. 5), так как стороны 46, 47, 48, 58, образующие входное отверстие первой секции, равны друг другу и расположены под углом 90°, то образуется входное отверстие квадратной формы, а стороны 49, 55, 56, 57, образующие выходное отверстие первой секции, тоже равны друг другу и расположены тоже под углом 90°, то образуется выходное отверстие тоже квадратной формы, по которому к первой секции А присоединяется вторая секция Б.
Вторая секция Б (фиг. 8) выполнена в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали с образованием сторон 59, 60, 61, по которым вторая секция Б присоединяется к выходному отверстию первой секции А после поворота на 90° (фиг. 9).
Монтаж приводного корпуса 1 (фиг. 9) производится в следующей последовательности:
- к первой секции А с входным отверстием квадратной формы равным, например, а=400 мм и выходным отверстием квадратной формы, например, б=500 мм присоединяется после поворота на 90° вторая секция Б с размерами сторон, в=500 мм, к которой в свою очередь после поворота на 90° присоединяется следующая первая секция А с размерами квадратного входного отверстия равного уже с=500 мм и выходным квадратным отверстием д=600 мм. К выходному отверстию этой секции присоединяется следующая вторая секция Б уже с размерами сторон ж=600 мм и т.д. Монтаж секций корпуса 1 в дальнейшем производится секциями А и Б с размерами входными и выходными квадратными отверстиями, увеличивающимися от загрузки к выгрузке последовательно и поочередно. Такое конструктивное оформление корпуса 1 обеспечивает изменение по длине корпуса 1 не только размеров проходного сечения корпуса (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), но и формы проходного сечения корпуса 1. При этом центры симметрии внутренней поверхности корпуса 1 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса 1, что нарушает стационарность движения частиц шлама.
Предлагаемая вращающаяся печь для обжига шлама 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 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 движущимся частицам шлама для приготовления цементного клинкера. Частицы шлама для приготовления цементного клинкера, находясь внутри вращающегося корпуса 1, увлекаясь его винтовыми поверхностями в виде смонтированных под углом друг к другу различных по форме и размерам плоских фигур, поднимаются вверх и, поднявшись по направлению вращения корпуса 1 несколько выше угла своего естественного откоса, скатываются лавинообразно вниз и совершают движение с большей скоростью, причем эта скорость с увеличением шага винтовых линий по длине корпуса 1 увеличивается. Так как корпус 1 по периметру снабжен многозаходной винтовой поверхностью, то обеспечивается движение частиц обжигаемого шлама для приготовления цементного клинкера внутри корпуса 1 и перемещение их от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса 1. При этом за счет увеличения проходного сечения корпуса от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы корпуса, нарушается стационарность движения, повышается производительность и эффективность теплообмена, расширяются технологические возможности. Фильтр-подогреватель 9 улучшает теплопередачу и обеспыливает газы. Пыль, уловленная в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. После обжига шлама частицы цементного клинкера охлаждаются в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.
Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения проходного сечения корпуса от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы корпуса, что нарушает стационарность движения частиц шлама, повышает производительность и эффективность теплообмена.
1
2
Технико-экономические преимущества возникают за счет ускоренного и усложненного движения частиц шлама при горизонтальном расположении корпуса вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера и создания их встречных потоков стенками корпуса в виде различных по форме и размерам плоских фигур расположенных под углом не только друг к другу, но и к продольной оси корпуса по ломанным винтовым поверхностям внутреннего периметра корпуса основного направления с шагом S, за счет того, что внутри, по всей длине корпуса образованы также винтовые поверхности и канавки противоположного направления с шагом S, меньшим, чем шаг основного направления, которые обеспечивают не только некоторое перемещение частиц шлама для приготовления цементного клинкера в обратном направлении, но и способствуют интенсификации осуществления взаимодействия частиц шлама для приготовления цементного клинкера друг с другом и со стенками корпуса, что позволяет не только влиять на характер движения частиц шлама для приготовления цементного клинкера и изменять направления их скорости движения, но и расширяет технологические возможности, повышает интенсивность теплообмена, упрощает эксплуатацию вращающейся печи при ее горизонтальном расположении, повышает производительность.