Результат интеллектуальной деятельности: Вращающаяся 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. 27 В 7/16, опубл. 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.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является печь вращающаяся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера (патент РФ №2476795, кл. мпк F27B 7/16 опубл. 27.02.2013, бюл, №31), содержащая 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 установлен горизонтально и смонтирован из секций, при этом каждая секция изготовлена из прямоугольного основания и двух боковых граней в виде двух равнобедренных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного основания равна длине каждой из четырех боковых сторон равнобедренных треугольников, причем секции соединены с поворотом каждой из них относительно предыдущей на угол 90° с образованием многозаходной винтовой поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления.

Недостатком известной печи для обжига шлама для приготовления цементного клинкера являются сложность изготовления, недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.

Задачей изобретения является упрощение изготовления, повышение производительности и технологических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в вращающейся печи для приготовления цементного клинкера, содержащей установленный горизонтально 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 выполнен с прерывистыми, зигзагообразной формы ломаными винтовыми линиями по его периметру, с прямоугольным поперечным проходным сечением и состоящих из секций, выполненных из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников с образованием по торцам секций квадратов, наклоненных в разные стороны к оси секции, причем квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей секции на угол, соответствующий повороту секции на одну ее сторону так, что оси секций - пересекающиеся прямые и расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения корпуса.

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.

Преимущества предлагаемого изобретения заключается в том, что:

- расширяются технологические возможности за счет придания потокам шлама сложного пространственного зигзагообразного движения в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической зигзагообразной формой корпуса, взаимным расположением стенок корпуса в виде трапеций, разно наклоненных по периметру корпуса относительно друг другу и к оси вращения;

- центры симметрии внутренней поверхности корпуса в каждом его элементе поперечного сечения по всей его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения частиц потоков шлама, повышает производительность и расширяет технологические возможности;

- элементы, из которых собраны секции корпуса разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность обжига возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции шлама и направляя их навстречу друг другу нарушают таким образом стационарность потоков их движения в корпусе;

- центры симметрии внутренней поверхности корпуса в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения потоков шлама, интенсифицирует смешивание, повышает производительность, расширяет технологические возможности;

- оси секций корпуса печи пересекающиеся прямые и они расположены не только к оси вращения корпуса под углом, но и друг к другу, что нарушает стационарность движения потоков шлама, интенсифицирует процесс смешивания, повышает производительность, расширяет технологические возможности;

- так как положение поперечного сечения корпуса вместе с расположенными в них потоками шлама меняется относительно друг друга и меняется расстояние этих масс порций шлама относительно оси вращения корпуса, то имеет место интенсификация процесса смешивания, повышение производительности, расширяются технологические возможности;

- в местах соединения секций поперечное сечение корпуса меняется от прямоугольника к многоугольнику и вновь к прямоугольнику, то имеет место усложнение траектории движения потоков шлама, что интенсифицирует процесс смешивания, повышает производительность, расширяет технологические возможности;

- за счет выполнения корпуса из секций элементы которых при монтаже корпуса смонтированы под некоторыми углами не только друг к другу, но и к оси вращения и поэтому они, работая как полки захватывают порции шлама и направляют их навстречу не только друг другу, но противоположным стенкам вращающегося корпуса. Поэтому интенсивность и активность смешивания потоков шлама возрастает, увеличиваются технологические возможности, повышается производительность;

- так как площадь, форма и размеры проходного сечения корпуса по его длине меняется от загрузки к выгрузке, то интенсифицируется процесс смешивания, повышается производительность, расширяются технологические возможности, увеличивается не только активность взаимодействия частиц шлама друг с другом и со стенками корпуса, но и изменяется частота их взаимодействия и амплитуда движения друг с другом в результате увеличиваются технологические возможности.

На фиг. 1 изображен общий вид вращающейся печи для приготовления цементного клинкера; на фиг. 2 - корпус вращающейся печи для приготовления цементного клинкер, вид спереди; на фиг. 3 - корпус вращающейся печи для приготовления цементного клинкер, вид сверху; на фиг. 4 - корпус вращающейся печи для приготовления цементного клинкер, вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 5 - одна из секций корпуса, наглядное изображение; на фиг. 6 - схема расположения осей секций корпуса, вид спереди; на фиг. 7 - схема расположения осей корпуса, вид сверху.

Вращающаяся 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 вращающаяся снабжена с одной стороны питательной трубой 8 для подачи шлама 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 обезболивания 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 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, фиг. 3, фиг. 4) выполнен с прямоугольные проходным сечением, смонтирован из секций 17. Каждая секция 17 смонтирована (фиг. 5) из двух прямоугольников большого 18, малого 19 и двух боковых трапеций 20 и 21, нижние основания которых равны боковой стороне прямоугольника 18, а верхние основания трапеций 20 и 21 равны боковой стороне малого прямоугольника 19, при этом, остальные свободные две стороны прямоугольников 18 и 19 равны боковым сторонам трапеций 20 и 21. При монтаже секции из двух прямоугольников и двух трапеций образуются по торцам секций квадраты, наклоненные в разные стороны к оси секции.

При сборке смесителя 1 каждая последующая секция повернута относительно предыдущей секции на угол соответствующий повороту на одну сторону квадрата таким образом, чтобы оси секций были наклонены друг к другу из условия их пересечения (фиг. 6, фиг. 7). Таким образом, при монтаже корпуса 1 каждая секция 17, поворачивается относительно предыдущей секции на угол соответствующий повороту секции на ее одну сторону, так, что оси секций наклонены друг к другу из условия их пересечения. И являются пересекающими прямыми и расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения корпуса.

В результате соединения секций образуется корпус 1 (фиг. 2, фиг. 3) с прямоугольным проходным сечением и с прерывистыми ломаными винтовыми линиями по периметру 22-23-24, 25-26-27, 28-29-30.

При монтаже корпуса 1 и повороте секций 17 по часовой стрелке образуется корпус с правым направлением прерывистых винтовых ломаных линий. На фиг. 6, фиг 7 направление движения потоков сырья от загрузки к выгрузке показано пунктирной линией со стрелками, параллельными осям секций. При монтаже корпуса 1 и повороте секций 17 против часовой стрелке образуется корпус 1 с левым направлением прерывистых винтовых ломаных линий.

Оси секций, в том числе: ось i₁-i₁ первой секции (фиг 6, фиг. 7), к которой присоединена вторая секция с осью i₂-i₂, затем присоединена третья секция с осью i₃-i₃, потом присоединена четвертая секция с осью i₄-i₄, затем присоединена пятая секция с осью i₅-i₅, затем присоединяется шестая секция с осью i₆-i₆ и так далее пересекаются друг с другом.

Предлагаемая вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера работает следующим образом. Корпус 1, смонтированный горизонтально, вращается. Шлам для обжига для приготовления цементного клинкера подается в питательную трубу 8 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 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 большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций 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 прерывистыми зигзагообразной формы ломаными винтовыми линиями по его периметру с прямоугольным поперечным проходным сечением, то обеспечивается 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 13 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой 11 со стороны горячего конца. После обжига шлама частицы цементного клинкера охлаждаются в колосниково-переталкивающем холодильнике 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет придания потокам шлама сложного пространственного зигзагообразного движения, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость их взаимодействия между собой, со стенками корпуса 1 и расширяет технологические возможности. Так как по длине корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение, центр симметрии меняются, то усугубляется нарушаемость движения потоков шлама, т.е. имеет место повышение интенсивности взаимодействия гранул шлама, расширение технологических возможностей, повышение производительности.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет того, что увеличивается смешиваемость гранул шлама из-за наличия на поверхности корпуса зигзагообразных линий, что нарушает стационарность движения потоков шлама, повышает интенсивность их смешивания, и расширяет технологические возможности.