Результат интеллектуальной деятельности: ПЕЧЬ ВРАЩАЮЩАЯСЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

Изобретение относится к устройствам для получения цементного клинкера и может быть использовано в цементной промышленности.

Известна вращающаяся печь для обжига сыпучего материала (а.с. №1322051, кл. 27B 7/16, 07.01.86), содержащая теплообменные устройства и винтовую вставку, размещенные в рабочем пространстве печи, и снабженную 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, 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 приготовления клинкера является необходимость создания уклона для транспортировки шлама от загрузки к выгрузке, сложность в связи с этим ее эксплуатации, недостаточная интенсивность теплообмена и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение эксплуатации в связи с отсутствием уклона.

Техническое решение достигается тем, что в печи, вращающейся 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, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник и снабженная установкой для водяного охлаждения и центральной системой смазки корпус по периметру выполнен в виде многозаходной винтовой поверхности из трех и более одинаковых полос прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси, изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке, и соединенных с образованием трех или более винтовых канавок в виде карманов криволинейных формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения корпуса, и напусков внутри корпуса в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса от входного до выходного отверстия.

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

Новизна заключается в том, что корпус выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри корпуса в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения корпуса, что повышает эффективность технологического процесса, интенсифицирует теплообменные процессы и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что корпус изготовлен из трех и более одинаковых полос прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке, с образованием по периметру корпуса трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри корпуса и образованием напусков внутри корпуса в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса от входного до выходного отверстия, что повышает эффективность технологического процесса, интенсифицирует теплообменные процессы, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос прямоугольной формы в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении образованы внутри корпуса криволинейные поверхности различной кривизны с напусками внутри корпуса в виде лопастей в каждом поперечном сечении по длине корпуса, что не только изменяет траекторию движения частиц в каждой точке криволинейной поверхности корпуса, нарушает стационарность их движения и интенсифицирует процесс приготовления цементного клинкера, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, корпус по периметру снабжен тремя, четырьмя, пяти, шести и т.д. винтовыми линиями, и соответственно, тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри корпуса с криволинейными поверхностями различной кривизны с напусками внутри корпуса в виде лопастей, что увеличивает не только скорость перемещений частиц от входного до выходного отверстия, но и увеличивает закрутку их потоков, увеличивая частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками корпуса, увеличивает энергоемкость соударений, производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям с напусками внутри корпуса в виде лопастей, векторы скорости движения частиц от входного до выходного отверстия корпуса изменяются, что способствует интенсификации процесса приготовления цементного клинкера, расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри корпуса со сложной внутренней поверхностью с напусками внутри корпуса в виде лопастей, в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует процесс приготовления цементного клинкера, расширяет технологические возможности.

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

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения шлама при транспортировки его от загрузке к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации теплообмена и расширяет технологические возможности.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид печи, вращающейся для приготовления цементного клинкера; на фиг. 2 - часть корпуса печи, вращающейся для приготовления цементного клинкера; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; фиг. 4 - одна из полос с напуском; на фиг. 5 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 6 - вид полосы с напуском после сгиба ее на цилиндрической оправке; на фиг. 7- разрез Б-Б на фиг. 7.

Печь вращающеяся для приготовления цементного клинкера состоит из корпуса 1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус 1 смонтирован горизонтально и вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин, обеспечивая процесс движения в нем шлама. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса 6. В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх), на фиг. 1 не показаны. Вспомогательный привод включается в работу при ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Вращающаяся печь снабжена с одной стороны питательной трубой 7 для подачи шлама в корпус 1, а с противоположной стороны - головкой 8 для подачи топлива и воздуха. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух. В результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному - навстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогреватель 9, создается цепная завеса 10 и устанавливаются теплооменники 11 в бункер, а из него при помощи переферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. Для охлаждения клинкера 1 печь снабжена колосниково-переталкивающим холодильником 14. На печах длиной 185 м корпус 1 в зоне спекания оборудован установкой для водяного охлаждения 15 и центральной системой смазки 16.

Корпус 1 выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками, например, на фиг. 3 пятью - 17, 18, 19, 20, 21.

Многозаходный винтовой пустотелый корпус 1 (фиг. 2, фиг 3), например, выполнен из трех и более, например, на фиг 2 и фиг. 3 из пяти полос прямоугольной формы 22, 23, 24, 25, 26 с образованием по периметру корпуса 1 внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри корпуса 1 и образованием напусков 27, 28, 29, 30, 31 (фиг. 3) в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса 1 (на фиг. 3 винтовые лопасти затемнены). Таким образом, образуются внутри корпуса 1 винтовые канавки в виде карманов криволинейной формы 17, 18, 19, 20, 21 с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения корпуса 1 (фиг. 3).

Многозаходный винтовой пустотелый корпус 1 выполнен из трех и более полос прямоугольной формы, например, (фиг. 2, фиг. 3) пяти полос 22, 23, 24, 25, 26. Каждая из полос прямоугольной формы выполнена с напуском и с боковыми кромками, например, на фиг. 4 представлена полоса 22 с напуском 27 и боковыми кромками 32 и 33 (фиг. 5). Напуск 27 показан на фиг. 4 отделенным, например от полосы 22, штриховой линией 34. Полоса 22 скручена по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 5) относительно продольной оси O_1-O₁ и изогнута по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке 35 (фиг. 7, фиг. 8).

Полосы 22, 23, 24, 25, 26 с напусками 27 после сгиба снимают с оправки 35 и соединяют друг с другом боковой стороной 33 одной полосы со штриховой линией 34 другой полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого корпуса 1 винтовых линий и винтовых поверхностей в виде винтовых канавок 17, 18, 19, 20, 21 с постоянным шагом S₁. Часть одной из винтовых линий 36-37 показана на фиг. 2 утолщенной линией.

Например, полоса 22 своей винтовой кромкой 33 (фиг. 3) соединена с полосой 26 по штриховой линии 34 с выпуклой ее стороны, например сваркой, в свою очередь полоса 26 соединена своей винтовой кромкой 33 с полосой 25 по ее штриховой линии 34 и т.д., с образованием многозаходной винтовой поверхности в виде пустотелого корпуса 1 с напусками 27, 28, 29, 30, 31 (фиг. 3) в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса 1 (на фиг. 3 винтовые лопасти затемнены). Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого корпуса 1, благодаря чему увеличивается закрутка потоков частиц шлама.

Предлагаемая печь вращающаяся для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин.

Шлам подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся у холодного конца печи (корпуса 1). Со стороны головки 8 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 движущемуся материалу - шламу. Шлам, находясь внутри вращающегося корпуса 1, увлекаясь его криволинейными винтовыми поверхностями поднимается вверх и, поднявшись по направлению вращения корпуса 1 несколько выше угла своего естественного откоса, скатывается лавинообразно вниз. Так как многозаходная винтовая поверхность корпуса 1 с винтовыми линиями по периметру расположена под углом наклона 3,5-4%, то шлам при скатывании вниз направляется под этим же углом к оси вращения корпуса 1, что обеспечивает движение шлама по винтовым линиям внутри корпуса 1 и перемещение его от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса 1. Фильтр-подогреватель 9 улучшает теплопередачу и обеспыливает газы. Пыль, уловленная за печью 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. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет создания на внутренней поверхности корпуса плавных винтовых канавок и внутренних поверхностей двоякой кривизны с центрами кривизны внутри корпуса и образованием напусков в виде лопастей внутри корпуса за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение шлама от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения корпуса печи, но и повышает интенсивность теплообмена и упрощает эксплуатацию вращающейся печи при ее горизонтальном расположении.