ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ЦЕМЕНТА
CEMENT ANNEALING FURNACE

Изобретение относится к устройствам для получения цемента и может быть использовано в цементной промышленности, строительстве и производстве строительных материалов.
Известна вращающаяся печь для обжига цемента - цементной сырьевой массы (а.с. №99166, кл. F27В 7/16, опубл. в БИ №10 1954 г. ), содержащая вращающийся наклонный цилиндрический барабан печи, с закрепленными на ее внутренней поверхности параллельными лопастями для переваливания цементной сырьевой массы.
Недостатком известной вращающейся печи является необходимость создания уклона для транспортировки цементной сырьевой массы от загрузки к выгрузке, сложность в связи с этим ее эксплуатации, недостаточная интенсивность теплообмена, отсутствие возможности влиять на характер движения материала в печи при изменении производительности из-за жесткого крепления лопастей и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является печь для обжига цемента (патент РФ №2421671, ΜΠΚ F27B 7/14, опубл. 20.06.2011. Бюл. №17), содержащая привод вращения, вращающийся цилиндрический барабан печи, смонтированный горизонтально и собранный из одинаковых по площади равносторонних треугольников, причем внутри барабана печи смонтирована неподвижно пружина, снабженная устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность, ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в печи для обжига цемента, содержащей привод вращения и вращающийся барабан, внутри которого по всей его длине смонтирована пружина с плоским сечением витков, выполненная с возможностью изменения шага витков за счет ее растяжения или сжатия, барабан изготовлен из секций, смонтированных с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу по меньшей мере трех ломанных правых и левых винтовых линий, а также по меньшей мере трех внутренних винтовых канавок с одинаковым шагом, причем секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из по меньшей мере трех поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции, при этом упомянутая пружина выполнена конической.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемых конструкций печи для обжига цемента.
Новизна заключается в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности из плоских элементов различной формы и размеров равнобедренных треугольников и равнобедренных трапеций, что обеспечивает нарушение стационарности потоков цементной сырьевой массы, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равнобедренные трапеции, из которых собраны подсекции секций барабана, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что изменяет частоту и энергоемкость взаимодействия частиц цементной сырьевой массы друг с другом и со стенками барабана, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение барабана имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие частиц цементной сырьевой массы, что изменяет частоту и энергоемкость соударений, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что барабан снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми ломаными линиями равного шага, направленными навстречу друг к другу по периметру барабана и, соответственно, тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри барабана, направленными тоже навстречу друг другу, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков частиц цементной сырьевой массы, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом, со стенками барабана, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что внутри по всей длине барабана печи смонтирована коническая пружина, которая обеспечивает не только перемещение цементной сырьевой массы от загрузки к выгрузке в радиальном направлении, но и способствует интенсификации осуществления перемешивания и теплообменных процессов.
Новизна заключается и в том, что смонтирована внутри по всей длине барабана печи коническая пружина, смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки. Поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен продольный разрез части барабана печи; на фиг. 2 - часть барабана печи, вид спереди; фиг. 3 - барабан печи, общий вид, вид спереди; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; фиг. 5 - барабан печи, наглядное изображение.
Печь для обжига цемента (фиг. 1, фиг. 2) содержит барабан 1, смонтированный горизонтально с помощью известных устройств (на чертежах не показаны). Барабан 1 получает вращение от привода (на чертежах не показан). Внутри барабана 1 для перемещения материала смонтирована коническая пружина 2, снабженная устройством растяжения или сжатия для изменения шага S ее витков (на чертеже не показано).
Смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки внутри по всей длине барабана печи коническая пружина вращается вместе с барабаном печи, при этом поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала, отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.
В зависимости от обрабатываемого материала (цементной сырьевой массы), требуемого времени термообработки устанавливают такой шаг S пружины 2, который отвечает оптимальным условиям термообработки.
Например, если требуется малое время термообработки, то для увеличения пропускной способности барабана увеличивают шаг S пружины 2, способствующий ускорению движения материала от загрузки к выгрузке. При термообработке материала, требующего длительного времени пребывания в барабане, шаг S витков пружины 2 уменьшают. В нужном положение пружину 2 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага S пружины может быть осуществлена и при вращении барабана 1 в процессе обжига цемента.
Барабан 1 (фиг. 3) изготовлен из секций 4, смонтированных из двух подсекций, например 5 и 6, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонами равнобедренных трапеций 7 и равнобедренных треугольников 8 (на фиг. 3 одна из равнобедренных трапеций 7 и один из равнобедренных треугольников 8 выделены двойными линиями), основания которых в подсекции, например подсекции 5, расположены в разные стороны, например в подсекции 5, основание 9 трапеции 7 и основание 10 треугольника 8 расположены в разные стороны подсекции, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций 11, 12, как на фиг. 3, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников, например, одной подсекции 5 основания 10 присоединены к верхнему основанию, например, 13 равнобедренных трапеций второй подсекции 6, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции, например подсекции 6 основания 14, присоединены к верхнему основанию 15 равнобедренных трапеций, например, 7 первой подсекции 5.
1
2
1
2
В результате такой последовательной сборки элементов стенок барабана 1 по периметру образуются, например на фиг.3, пять правых и пять левых ломанных винтовых линий с одинаковым шагом S и S. Одна из пяти левых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 3 утолщенной линией 16-17-18-19-20, а одна из пяти правых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 3 утолщенной линией 21-22-18-23-24.
Печь для обжига цемента работает следующим образом.
Барабан 1 печи приводится во вращение известными устройствами и в него загружаются непрерывным потоком компоненты цементной сырьевой массы. При вращении барабана 1 плоские элементы - равносторонние трапеции 7 и равносторонние треугольники 8, смонтирована по периметру барабана 1 разнонаклоненными к оси вращения барабана 1 и друг к другу, работая как ковши (полки), захватывают различные по объему порции цементной сырьевой массы (материалы), поднимают их по направлению вращения барабана несколько выше угла естественного откоса, а затем направляют эти порции в направлениях, перпендикулярных этим полкам (ковшам), под некоторым углом не только к оси вращения барабана 1, но и к другим по массе потокам масс материала, движущихся внутри барабана 1 под другими углами и с другими скоростями, а также и виткам установленной конической пружины 2. Частота движений и соударений масс цементного сырья определяется не только частотой вращения барабана 1 и количеством плоских элементов по его периметру, но и наличием витков и шагом конической пружины 2, смонтированной внутри вращающегося барабана 1. Поэтому в предлагаемой конструкции вращающейся печи для обжига цемента обеспечивается повышение не только амплитуд движения масс цементного сырья и их частотных характеристик, но и обеспечивается активная циркуляция и перемешивание масс цементного сырья. Так как по длине барабана 1 от загрузки к выгрузке меняется многократно форма и размеры проходного сечения, имеющего форму многоугольника, то обеспечивается периодическое поджатие масс цементного сырья, что увеличивает интенсивность смешивания, энергоемкость соударения частиц масс цементного сырья, расширяет технологические возможности. Процесс обжига интенсифицируется еще и витками смонтированной внутри вращающейся печи конической пружины, которые изменяют направление движения частиц масс цементного сырья, направляя их в радиальном направлении в сторону выгрузки, что ускоряет теплообменные процессы и увеличивает интенсивность циркуляции масс цементного сырья.
Длина траектории движении (амплитуда) масс материала в значительной степени зависит от диаметра барабана 1, от углов наклона плоских элементов друг к другу и к оси вращения. Частота движения и соударений частиц масс материала определяется не только частотой вращения барабана 1, но и количеством разных по форме и размерам плоских элементов по периметру барабана 1. Поэтому в предлагаемой конструкции печи для обжига цемента обеспечивается повышение частотных характеристик, расширяются технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности из плоских элементов различной формы и размеров равнобедренных треугольников и равнобедренных трапеций, что обеспечивает нарушение стационарности потоков цементной сырьевой массы, повышает производительность и расширяет технологические возможности, а также за счет того, что смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки внутри по всей длине барабана печи коническая пружина вращается вместе с барабаном печи, при этом поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала, отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.