Результат интеллектуальной деятельности: ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ШЛАМА 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. 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.

Недостатками известного устройства являются 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.

Недостатками известной вращающейся печи для приготовления цементного клинкера являются 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 во вращающейся печи 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 смонтирован горизонтально, изготовлен из направляющих элементов в виде равносторонних треугольников с образованием по наружному периметру корпуса трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления и образованием по внутреннему периметру корпуса трех ломаннх винтовых поверхностей и трех ломанных винтовых канавок основного направления для перемещения шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке и двух ломанных винтовых поверхностей и двух винтовых канавок противоположного направления для перемещения шлама для приготовления цементного клинкера в обратном направлении от выгрузки к загрузке, при этом шаг винтовых линий противоположного направления меньше шага винтовых линий основного направления.

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

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

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен многозаходным, с тремя ломаными винтовыми канавками по внутреннему периметру корпуса, что обеспечивает транспортировку шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса по периметру позволяет обеспечить не только продольное перемещение шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса, но и обеспечить повышение интенсивности смешивания шлама для приготовления цементного клинкера, а также способствует интенсификации теплообмена.

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 шлама и цементного клинкера при транспортировки их от загрузке 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 предложения заключается также в том, что внутри корпуса образованы три ломаные винтовые поверхности основного направления и две ломаные винтовые поверхности противоположного направления, что интенсифицирует процессы смешивания частиц шлама для приготовления цементного клинкера, интенсифицирует теплообменные процессы и расширяет технологические возможности.

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 смешивания 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.

Новизна заключается также в том, что при одних и тех же диаметрах корпуса в предлагаемой конструкции корпуса вращающейся печи три винтовые поверхности и винтовые канавки основного направления направляют потоки шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке, а две винтовые поверхности и две ломаные винтовые канавки противоположного направления направляют эти потоки навстречу друг другу, обеспечивая при этом не только их интенсивное смешивание, но и преимущественное движение частиц шлама для приготовления цементного клинкера от загрузки к выгрузке, так как винтовых поверхностей основного направления и ломаных винтовых канавок больше (три), чем винтовых поверхностей и ломаных винтовых канавок противоположного направления (два), поэтому длина пути прохождения частиц шлама для приготовления цементного клинкера по сравнению с известными конструкциями корпуса вращающейся печи значительно больше, что представляет возможность сократить габариты корпуса вращающейся печи как по длине, так и по диаметру, а также способствует интенсификации теплообменных процессов во вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера и расширяет технологические возможности.

На фиг.1 изображен общий вид вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера; на фиг.2 - часть корпуса вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера из направляющих элементов в виде равносторонних треугольников, общий вид; на фиг.3 - развертка боковой поверхности части корпуса вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера, изображенного на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5-сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.2; на фиг.7 - сечение Д-Д на фиг.2.

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 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 установлены теплооменники 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 1 выполнен из направляющих элементов в виде равносторонних треугольников 17 (часть корпуса 1 показана на фиг..2) и смонтирован из тетраэдальных пустот, развертка части корпуса 1 показана на фиг.3. Вершины тетраэдров 18-19-20-21-22; 23-24-25-26-27; 28-29-30-31 образуют явно выраженные три ломаные винтовые линии. Корпус 1 собран из равносторонних треугольников 17 таким образом, что образуются по его периметру три ломаные винтовые линии одного направления 18-19-20-21-22; 23-24-25-26-27; 28-29-30-31 с шагом S и две винтовые линии 22-26-30-20-24-28-18 и 27-31-21-25-29-19-23 с шагом 0,25 S противоположного направления. Например, на фиг.2 показана утолщенной линией одна из винтовых линий 28-29-30-31 основного направления с шагом S и одна из двух винтовых линий 22-26-30-20-24-28-18 противоположного направления с шагом 0,25 S.

В такой конструкции по длине корпуса 1 каждое проходное поперечное сечение отличается от предыдущего не только формой сторон четырехугольного сечения (фиг.4, фиг.5, фиг.6, фиг.7), но и их расположением относительно друг друга и площадью проходного сечения, что усугубляет нарушаемость стационарности движения частиц шлама для приготовления цементного клинкера. Во внутренней полости корпуса 1, в которой перемещаются частицы шлама для приготовления цементного клинкера соответственно винтовым ломаным линиям, расположенным по наружному периметру корпуса 1, образованы по внутреннему периметру три ломаные винтовые канавки основного направления К₁ (18-19-20-21-22); К₂ (23-24-25-26-27); К₃ (28-29-30-31) с шагом S и две ломаные винтовые канавки К₄ (22-26-30-20-24-28-18) и К₅ (27-31-21-25-29-19-23) противоположного направления с шагом 0,25 S, при этом с разными углами сторон (фиг..4, фиг.5, фиг.6, фиг.7).

Предлагаемая вращающаяся печь для обжига шлама для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается. Шлам 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) подаются 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 равносторонних треугольников, 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 обеспечиваются движение частиц обжигаемого шлама для приготовления 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 обеспечения в вращающей печи продольного перемещения частиц шлама для приготовления цементного клинкера при горизонтальном расположении корпуса вращающейся печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера и создания их встречных потоков стенками - гранями корпуса в виде равносторонних треугольников, расположенных под углом не только друг к другу, но и к продольной оси корпуса по трем ломаным винтовым поверхностям внутреннего периметра корпуса, за счет того, что внутри по всей длине корпуса образованы также две винтовые поверхности и канавки противоположного направления, которые обеспечивают не только перемещение частиц шлама для обжига 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.