ПЕЧЬ ВРАЩАЮЩАЯСЯ ДЛЯ ОБЖИГА ШЛАМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
ROTATING FURNACE FOR SLURRY ROASTING FOR PREPARATION OF CEMENT CLINKER

Изобретение относится к технике обжига цементного клинкера и может быть использовано в цементной промышленности.
Известна вращающаяся печь для обжига сыпучего материала (а.с. №1322051, кл. 27 В 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 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 для обжига цементного клинкера, 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 обжига цементного клинкера является необходимость создания уклона для транспортировки шлама для обжига цементного клинкера от загрузки к выгрузке, в связи с этим сложность ее эксплуатации, недостаточная интенсивность теплообмена и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение эксплуатации в связи с отсутствием уклона и интенсификация теплообмена.
Техническое решение достигается тем, что в печи вращающейся для обжига шлама 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 для приготовления цементного клинкера, 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 установлен горизонтально и смонтирован из секций, при этом каждая секция изготовлена из прямоугольного основания и двух боковых граней в виде двух равнобедренных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного основания равна длине каждой из четырех боковых сторон равнобедренных треугольников, причем секции соединены с поворотом каждой из них относительно предыдущей на угол 90° с образованием многозаходной винтовой поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера.
Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса позволяет обеспечить осевое перемещение частиц шлама для обжига шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, что упрощает эксплуатацию печи вращающейся в связи с отсутствием уклона корпуса.
Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен многозаходным и шаг винтовых линий основного направления корпуса в два раза больше шага винтовых линий противоположного направления и количество их заходов тоже в два раза больше противоположного, поэтому наряду с интенсификацией процесса смешивания частиц шлама обеспечивается не только их перемещение вдоль горизонтальной оси корпуса, что исключает необходимость монтажа корпуса под углом к горизонту, т.е. обеспечивается не только осевое перемещение частиц шлама при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, но и позволяет повысить интенсивность теплообменных процессов, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции корпуса, разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися внутри корпуса частицами шлама, что усугубляет нарушение стационарности потоков движения частиц шлама, увеличивает интенсивность, энергоемкость и частоты их взаимодействия, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии внутренней поверхности корпуса в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения частиц шлама для приготовления цементного клинкера, интенсифицирует теплообменные процессы, завихряет тепловые потоки и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения корпуса - неправильный четырехугольник, который по длине корпуса меняет не только свою форму и размеры сторон, но и их расположение относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения шлама для приготовления цементного клинкера и способствует интенсификации их смешивания, при этом векторы скорости движения частиц цементного клинкера при транспортировке их от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации теплообмена и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что площадь поперечного сечения корпуса в виде неправильного четырехугольника меняется по длине корпуса, что обеспечивает сжатие и разжижение потоков частиц шлама для приготовления цементного клинкера при его движении от загрузки к выгрузке, что обеспечивает интенсификацию процессов смешивания и интенсификацию теплообменных процессов.
Новизна заключается также в том, что винтовые поверхности и винтовые канавки завихряют газовый тепловой поток, что интенсифицирует теплообмен.
Новизна предложения заключается также в том, что направленные навстречу друг другу ломаные винтовые канавки основного направления и направленные им навстречу две винтовые канавки противоположного направления обеспечивают внутри печи создание встречных потоков движения и смешивание частиц шлама для приготовления цементного клинкера, завихряют тепловые потоки, а также интенсифицируют теплообменные процессы.
Новизна заключается также в том, что ломаные винтовые канавки по внутреннему периметру корпуса основного и обратного направления, различные по размерам, усугубляют нарушение стационарности потоков движения шлама для приготовления цементного клинкера и расширяют технологические возможности.
На фиг.1 изображен общий вид печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера; на фиг.2 - часть корпуса печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера, вид спереди; на фиг.3 - часть корпусу, вид сверху на фиг.2; фиг.4 - корпус, аксонометрическая проекция; фиг.5 - схема сборки корпуса из секций; фиг.6 - секция, аксонометрическая проекция; фиг.7 - сечение Б-Б на фиг.2; фиг.8 - сечение В-В на фиг.2; фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.2; сечение Д-Д на фиг.2.
Печь вращающаяся 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. Печь вращающаяся 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 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 устанавлены теплооменники 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) смонтирован из секций (на фиг.5 показана в аксонометрической проекции схема сборки пяти секций «А», «Б», «В», «Г», «Д» одна с другой и т.д.), соединенных между собой известными методами, например сваркой.
Каждая секция изготовлена из прямоугольного основания 17 и двух боковых граней 18 и 19 в виде двух равнобедренных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного основания 17, при этом длина меньшей стороны прямоугольного основания 17 «а» равна длине каждой из четырех боковых сторон «в» равнобедренных треугольников 18 и 19.
1
2
1
2
1
2
При монтаже корпуса 1 (фиг.5) каждая секция повернута относительно предыдущей на угол 90° с образованием по периметру корпуса многозаходной винтовой поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления. На фиг.6 линии соединения секций друг с другом показаны утолщенной линией. В результате соединения секций друг с другом по периметру корпуса печи вращающейся для обжига цементного клинкера образуется многозаходная винтовая поверхность с различным количеством заходов, а именно четырьмя непрерывными ломаными винтовыми линиями основного направления с шагом S: 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 и двумя ломаными винтовыми линиями противоположного направления с шагом S: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-28-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33. Шаг S в два раза больше шага S. Одна из четырех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S: 20-21-22-23-24-25-26 и одна из двух винтовых линий противоположного направления с шагом S: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-28-34-40-20 показаны на фиг.2 и фиг.3 утолщенной линией.
На фиг.4 показано наглядное изображение корпуса 1, на котором утолщенной линией показана одна из четырех ломаных винтовых линий 26-25-24-23. Такое конструктивное оформление корпуса печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера обеспечивает изменение по длине корпуса не только размеров проходного сечения (фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10), но и формы его проходного сечения. При этом центры симметрии внутренней поверхности корпуса печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения частиц шлама, расширяет технологические возможности.
Предлагаемая печь вращающаяся 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 7 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 равнобедренных треугольников, прямоугольниками поднимаются вверх и, поднявшись по направлению вращения корпуса 1 несколько выше угла своего естественного откоса, скатываются лавинообразно вниз. Так как корпус 1 по периметру снабжен многозаходной винтовой поверхностью, то обеспечивается движение частиц обжигаемого шлама для приготовления цеметного клинкера внутри корпуса 1 и перемещение их от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса 1. 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 переферийного 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 обеспечения в печи вращающейся продольного перемещения частиц шлама для приготовления цементного клинкера при горизонтальном расположении корпуса печи вращающейся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера и создания их встречных потоков стенками - гранями корпуса в виде равносторонних треугольников и прямоугольников, расположенных под углом не только друг к другу, но и к продольной оси корпуса по четырем ломаным винтовым поверхностям внутреннего периметра корпуса, за счет того, что внутри по всей длине корпуса образованы также винтовые поверхности и канавки противоположного направления, которые обеспечивают не только 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 печи вращающейся при ее горизонтальном расположении, повышает производительность.