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.

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 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 установку для водяного охлаждения и центральную систему смазки, корпус установлен горизонтально и изготовлен из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине корпуса от загрузки к выгрузке, на которых попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками для образования по периметру корпуса кольцевых многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру корпуса трех и более винтовых канавок и винтовых линий основного и противоположного направлений с переменным увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке.

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

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

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен многозаходным с образованием по периметру корпуса трех и более винтовых канавок и винтовых линий основного и противоположного направления с переменным, увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке, 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 вращающейся печи, но и повышается интенсивность теплообменных процессов, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в в том, что площадь и форма поперечного сечения корпуса изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц шлама по мере их перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины 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. ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений винтовых линий, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками основного и противоположного направлений 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 частоты их взаимодействия, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что корпус выполнен с внутренними криволинейными поверхностями вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения корпуса с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри приводного корпуса, что нарушает стационарность движения частиц шлама для обжига 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.

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, вид спереди, смонтированный из шести полос трапециевидной формы; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - трапециевидная полоса, общий вид с размеченными зонами ослабленного сечения - надрезами; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.5 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии и сгиба по винтовой линии в поперечном направлении на конусной оправке.

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 обжига 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, 3) выполнен, например, из шести полос 17, 18, 19, 20, 21, 22 трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине корпуса 1 от загрузки к выгрузке, на которых для образования по периметру корпуса 1 кольцевых многогранных поверхностей А, Б, В, Г, Д и т.д. из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних 23 и равнобедренных 24 треугольников, например кольцевой многогранной поверхности Б из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних 23 и равнобедренных 24 треугольников, попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полосы выполнены зоны ослабленного сечения - надрезы (фиг.4), например на полосе 22 надрезы 25 и 26 со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением и т.п. Геометрия и величины углов λ, γ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг.5) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 23 и равнобедренных треугольников 24 друг к другу. Каждая из трапециевидных полос 17, 18, 19, 20, 21, 22 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как трапециевидная полоса 22, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении, относительно продольной оси 0₁-0₁. Скрученную таким образом полосу 22 размещают на конической оправке 27 (фиг.6) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие корпус 1. Далее три, четыре, пять, шесть и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности корпуса 1, благодаря чему интенсифицируется процесс взаимодействия частиц шлама и теплообменные процессы. Полосы 17, 18, 19, 20, 21, 22 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру корпуса 1 винтовых линий и внутренних винтовых канавок основного и противоположного направлений с переменным увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке. На фиг.2 и фиг.3 показаны утолщенными линиями одна из шести винтовых линий основного направления 28-29-30-31-32-33 с переменным, увеличивающимся шагом S₁ и одна из шести винтовых линий противоположного направления 34-35-30-36-37-38 с переменным увеличивающимся шагом S₂

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 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 приготовления 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 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 частицы цементного клинкера охлаждаются в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет обеспечения во вращающейся печи продольного перемещения частиц шлама для обжига 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 за счет конусности корпуса, но и способствуют интенсификации осуществления взаимодействия частиц шлама для обжига цементного клинкера друг с другом и со стенками корпуса, что позволяет не только влиять на характер движения частиц шлама для обжига 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.