Результат интеллектуальной деятельности: ПЕЧЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

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. 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 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, головки, 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 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 обжига 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, корпус установлен горизонтально и изготовлен из направляющих элементов в виде трех или более полос, скрученных по винтовой линии в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, причем полосы выполнены с боковыми кромками выпуклой криволинейной формы и соединены с образованием пустотелого корпуса конической формы с напусками по всей длине внутри корпуса в виде винтовых лопастей.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции печи для приготовления цементного клинкера.

Новизна обусловлена тем, что по всей длине внутри корпуса образованы напуски в виде винтовых лопастей, при этом полосы выполнены с боковыми кромками выпуклой криволинейной форм с напусками и с боковыми кромками выпуклой криволинейной формы, скручены по винтовой линии в продольном направлении относительно продольной оси и изогнуты по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, что обеспечивает, наряду с интенсификацией процесса смешивания частиц шлама, 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 повышается интенсивность теплообменных процессов, расширяются технологические возможности.

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса позволяет обеспечить осевое перемещение частиц шлама для обжига цементного клинкера от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, что упрощает эксплуатацию печи в связи с отсутствием уклона корпуса.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри корпуса со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен многозаходным с образованием по периметру корпуса трех и более винтовых канавок и винтовых линий с переменным, увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке, поэтому наряду с интенсификацией процесса смешивания частиц шлама обеспечивается их перемещение вдоль горизонтальной оси корпуса и повышается интенсивность теплообменных процессов, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в плавном увеличении проходного сечения корпуса по длине от загрузки к выгрузке, что увеличивает скорость перемещения частиц шлама, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания направляющих элементов в виде полос, выполненных с боковыми кромками выпуклой криволинейной формы, в поперечном направлении образованы внутри корпуса криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине корпуса, что не только изменяет траекторию движения частиц шлама в каждой точке криволинейной поверхности корпуса, но и ускоряет процесс движения частиц шлама, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания направляющих элементов в виде полос, выполненных с боковыми кромками выпуклой криволинейной формы, в поперечном направлении образованы внутри корпуса криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине корпуса, что не только изменяет траекторию движения частиц шлама в каждой точке криволинейной поверхности корпуса, но и ускоряет процесс движения частиц шлама, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что корпус по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри корпуса, что увеличивает скорость перемещений частиц шлама от загрузки к выгрузке, интенсифицирует теплообменные процессы, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что обеспечивает повышение скорости продольного перемещения шлама и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения корпуса изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения шлама по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, интенсифицирует теплообменные процессы, увеличивает интенсивность, энергоемкость и частоту их взаимодействия, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что корпус выполнен с внутренними криволинейными поверхностями выпуклой формы относительно оси вращения корпуса с центрами кривизны, расположенными внутри приводного корпуса, что нарушает стационарность движения частиц шлама для приготовления цементного клинкера, интенсифицирует теплообменные процессы, завихряет тепловые потоки и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что винтовые поверхности и винтовые канавки завихряют газовый тепловой поток, что интенсифицирует теплообмен.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид печи для приготовления цементного клинкера; на фиг.2 - часть корпуса печи для приготовления цементного клинкера, вид спереди, смонтированный из пяти винтовых полос криволинейной формы; фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - вид Б на фиг.2; фиг.5 - одна из полос с напуском; на фиг.6 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси O₁-O₁; на фиг.7 - вид полосы с напуском после скручивания ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг.8 - разрез А-А на фиг.7.

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. 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.

Корпус конической формы 1 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) выполнен из полос, например, 17, 18, 19, 20, 21 криволинейной формы с боковыми кромками 22 и 23, включая напуск 24 с одной стороны полос выпуклой криволинейной формы (фиг.5). Напуск 24 показан на фиг.5 отделенным от полосы, например 17, штриховой линией 25. Полоса, например 17, изготовлена с разными размерами по ширине полос, например полосы 17, 18, 19, 20, 21, с напусками 24 и с боковыми кромками 22 и 23 выпуклой криволинейной формы с разными размерами по ширине полос, с увеличением ширины полос по длине корпуса конической формы 1 скручены по винтовой линии в продольном направлении (фиг.6) относительно продольной оси O₁-O₁ и изогнуты по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения 26 (фиг.6, фиг.7, фиг.8) с образованием по периметру корпуса конической формы 1 винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы в виде винтовых канавок 27, 28, 29, 30, 31 с центрами кривизны внутри корпуса конической формы 1.

Полосы 17, 18, 19, 20, 21 с напусками 24 после сгиба снимают с оправки 26 (фиг.7, фиг.8) и соединяют друг с другом боковой стороной 23 одной полосы со штриховой линией 25 другой полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого корпуса конической формы 1 винтовых линий и винтовых поверхностей 27, 28, 29, 30, 31 в виде винтовых канавок, с переменным, увеличивающимся по длине корпуса конической формы 1 шагом S₁. Одна из винтовых линий 32-33 показана на фиг.3 утолщенной линией. Например, полоса 17 своей винтовой кромкой 23 (фиг.3) соединена с полосой 21 по штриховой линии 25 с выпуклой ее стороны, например сваркой, в свою очередь, полоса 21 соединена своей винтовой кромкой 23 с полосой 20 по ее штриховой линии 25 и т.д., с образованием пустотелого корпуса конической формы 1 с напусками внутри пустотелого корпуса конической формы 1 в виде винтовых лопастей 34, 35, 36, 37, 38 (фиг.4) по всей длине пустотелого корпуса конической формы 1. Далее пять и более деформированные таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы криволинейной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого корпуса конической формы 1, благодаря чему не только изменяет траекторию движения частиц шлама в каждой точке криволинейной поверхности корпуса, но и ускоряет процесс движения частиц шлама, расширяет технологические возможности.

Корпус конической формы 1 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) изготовлен с образованием по его периметру многозаходных винтовых поверхностей с винтовыми линиями и винтовыми канавками выпуклой формы с углом наклона относительно оси вращения наружными криволинейными поверхностями выпуклой формы относительно оси симметрии корпуса конической формы 1 с центрами кривизны внутри корпуса конической формы 1.

Предлагаемая печь для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается. Шлам для обжига 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 обжига цементного клинкера. Частицы шлама для обжига цементного клинкера, находясь внутри вращающегося корпуса 1, увлекаясь его винтовыми поверхностями, 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 приготавливаемого цементного 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 периферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. После обжига частицы цементного клинкера охлаждаются в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет создания внутри корпуса конической формы 1 напусков в виде винтовых лопастей и обеспечения в печи продольного перемещения частиц шлама для приготовления цементного клинкера при горизонтальном расположении корпуса и создания их встречных потоков за счет того, что внутри по всей длине корпуса образованы также винтовые поверхности и винтовые канавки, которые обеспечивают не только перемещение частиц шлама, 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, расширяет технологические возможности.