Вращающаяся печь
Иллюстрации
Реферат
Использование: техника термообработки шихт во вращающихся печах с питанием пульпой наливом в промышленности строительных материалов, в металлургии при производстве глинозема способом спекания . Сущность изобретения: на загрузочном борту печи жестко закреплена обечайка, имеющая диаметр его центрального отверстия , разгрузочный конец обечайки входит в полость печи. На внутренней поверхности печи установлена кольцевая шайба. Разгрузочное сечение питательной течки расположено на участке между кольцевой шайбой и обечайкой и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на 5-25° в сторону вращения. На внутренней поверхности обечайки установлен очистной нож. 1 э.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. ел с
(ОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (st)s Е 27 В 7/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880913/33 (22) 06,11.90 (46) 15,01.93. Бюл. N. 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магни. евой и электродной промышленности и Волховский алюминиевый завод им.
С.М,Кирова (72) Н,Г.Срибнер, В.А.Екимов, Г.В.Телятников, В.П.Ланкин, Т,Г.Мильбергер, Л.А.Нагибин, В.Н,Терещенков, Г.Д.Дудин и
В.С,Куценко (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 339955668899, кл. F. 27 В 7/24, 1971.
Авторское свидетельство СССР
N 480895, кл. F 27 В 7/24, 1972.
Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Л,: Госстройиздат, 1968, с. 31.
Ходоров Е.И, и Н.С.Шморгуненко, Техника спекания шихт глиноземной промышленности, M.: Металлургия, 1978, с. 64 — 65.
Авторское свидетельство СССР
N 1453135, кл. F 27 В 7/00, 1987.
Изобретение относится к технике термообработки шихт во вращающихся печах с питанием пульпой наливом и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в металлургии при производстве глинозема способом спекания и др.
Известна вращающаяся печь при сухом способе производства цемента, имеющая эауженный загрузочный конец, к которому примыкает неподвижный газоход для отвода печных газов и подачи в полость печи порошкообразного материала иэ эапечных
I. Ж, 1788406 А1 (54) ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ (57) Использование: техника термообработки шихт во вращающихся печах с питанием пульпой наливом в промышленности строительных материалов, в металлургии при производстве глинозема способом спекания. Сущность изобретения: на загрузочном борту печи жестко закреплена обечайка, имеющая диаметр его центрального отверстия, разгрузочный конец обечайки входит в полость печи. На внутренней поверхности печи установлена кольцевая шайба. Разгрузочное сечение питательной течки расположено на участке между кольцевой шайбой и обечайкой и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на 5 — 25 в сторону вращения, На внутренней поверхности обечайки установлен очистной нож, 1 э.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. теплообменников циклонного типа, в месте стыковки корпуса вращающейся печи и неподвижного газохода установлено уплотнител ьное устройство.
Известное решение предназначено для термообработки во вращающейся печи сыпучего порошкообраэного материала.
В случае подачи жидкотекучей пульпы наливом выносимые из печи газовым потоком капли образуют в месте сужения потока и на загрузочном участке печи нарост, что не позволит обеспечить длительную нормальную работу агрегата.
1788406
Известна вращающаяся печь, содержащая.в загрузочнОм конце закрепленную на загрузочном борту дополнительную обечайку, соединенную со стационарной камерой через уплотнительное устройство.
В известном решении при его использовании для термообрэботки пульпы, подаваемой наливом, происходит зарастание обращенной "вНутрь печи торцевой поверхности загрузочного борта высыхающей пульпой при поступлении элемента поверхности в газовой поток, Кроме того, капли жидкотекучей пульпы у загрузочного конца срываются с зеркала слоя и выносятся в дополнительную обечайку, внутренняя по- верхность которой будет зарастать; т.е. данная конструкция в условиях обработки склонной к наростообразованию пульпы оказывается совершенно неработоспособной.
Известна вращающаяся печь с подачей пульпы распыливанием под давлением через форсунку, введенную в полость печи за ее загрузочный борт;
Недостатки известной печи состоят в недостаточно эффективном теплообмене в сушильной зоне из-за трудности обеспечения распределения пульпового факела равномерно по поперечному сечению, а также из-за необходимости поддерживать повышенную температуру отходящих газов во избежание выпадения на поверхность корпуса черезмерно влажных капель, которые налипают и образуют наросты, ограничивающие производительность и продолжительность .кампании. Такой способ спекания применяют в основном при термообработке шихт, весьма сильно склонных к нарастообразованию в сушильной зоне, например, боксито-содо-известняковые шихты глиноземного производства.
Известна вращающаяся печь, содержащая корпус, кольцевой загрузочный борт, через центральное отверстие которого введена течка для питания наливом пульпой шихты, неподвижный газоход для эвакуации печных газов, устройство для герметизации сопряжения вращающейся печи и пылевой камеры, далее неподвижным газоходом соединенной с газоочистными аппаратами, циклонами, электрофильтрами и отсасывающим газы дымососом.
Такие вращающиеся печи применяют для спекания нефелино-известняково-содовой шихты, в цементном производстве. Для уменьшения наростообразования и интенсификации теплообмена эти печи в сушильной зоне оснащены встроенными теплообменными устройствами — цепными завесами.
55 нейодвижный газоход для вывода печных газов, уплотнительное устройство.
Недостатками известного решения являются большие подсосы воздуха через стены пылевой камеры и разгрузочные устройства, низкая надежность работы за
Недостатки известного решения состоят в следующем.
Ввиду радиального биения, продольного перемещения и деформации корпуса не обеспечивается достаточно эффективная герметизация сопряжения вращающейся печи с неподвижными элементами системы газоочистки (пылевой камерой), что приводит к большим подсосам атмосферного воздуха.
Это обуславливает повышенный расход электроэнергии на дымосос для удаления печных газов, ухудшение очистки газов изза увеличения их скорости в электрофильтрах и пылевой камере, необходимости поддерживания повышенной температуры отходящих из печи газов во избежание ее снижения до точки росы при подсосе атмосферного воздуха и конденсации водяных паров в системе газоочистки.
Происходит зарастание загрузочного борта печи в торцевом и радиальном направлениях налипающими каплями и приса-, живающейся из газового потока пыльЮ, Для очистки заднего борта применяют громоздкие конструкции различных ножей, перекрывающих поперечное сечение, обуславливающих повышенный брызгоунос. Соскребаемая с кромки загрузочного борта налипшая масса частично падает в пылевую камеру, что требует применения камер большого размера, оснащения их устройствами для выгрузки увлажненного материала.
В известном решении, особенно в случае термообработки щелочесодержащих шихт глиноземного производства, а также ряда шихт цементного производства, ограничивается производительность и продолжительность кампании, дестабилизируется режим, возрастают затраты топлива и электроэнергии, усложняется конструкция печного агрегата.
При спекании шихт глиноземного производства печные газы частично направляются на карбонизацию алюминатных растворов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату решением является вращающаяся печь, содержащая корпус, питательную течку, введенную через центральное отверстие кольцевого загрузочного борта, кольцевую шайбу, смещенную в сторону разгрузочного конца, 1788406
10
20 счет необходимости частой чистки разгрузочных устройств, высокие энергетические затраты вследствие возникновения подсосов воздуха.
Целью изобретения является уменьшение подсосов воздуха и энергетических затрат, упрощение и повышение надежности конструкции.
На фиг. 1 показан загрузочный участок вращающейся печи, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.
Вращающаяся печь содержит корпус 1, кольцевой загрузочный борт 2, питательную течку 3, неподвижный газоход 4, уплотнительное устройство 5, дополнительную обечайку 6, кольцевую шайбу 7 на внутренней поверхности загрузочного участка печи, . очистной нож 8 и узел его подвижного крепления 9.
На загрузочном торце корпуса вращающейся печи 1 жестко закреплен загрузочный борт 2, в центральном отверстии которого жестко закреплена дополнительная обечайка 6, имеющая диаметр этого отверстия, разгрузочный участок которой введен в полость печи, а загрузочный участок, выступающий за пределы печи, входит в неподвижный газоход 4, охватывающий дополнительную обечайку с зазором; и в месте их сопряжения установлено уплотнительное устройство 5; на внутренней поверхности корпуса печи со смещением от загрузочного сечения в сторону разгрузки установлена кольцевая шайба 7, питательная течка 3 проходит в печь 1 через полость дополнительной обечайки 6, и ее разгрузочное сечение расположено на участке печи между дополнительной обечайкой 6 и кольцевой шайбой 7, и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на 5 — 25 . в сторону, противоположную ее вращению.
На внутренней поверхности дополнительной обечайки 6 установлен очистной нож 8, подвижно закрепленный узлом 9 в нижней части окружности неподвижного газохода 4.
Кольцевая шайба 7 установлена на расстоянии от обечайки, равном 0,3 — 0,9 ее диаметра. Длина обечайки составляет 0,3-0,6 ее диаметра, длина ее разгрузочного конца, введенного в полость печи (0,03 — 0,25) диаметра обечайки, а внутренний диаметр кольцевой шайбы равен 1,1 — 1,8 диаметра обечайки. При этом газоход охватывает загрузочный участок обечайки с зазором, равным 0,04-0,10 ее диаметра.
Вращающаяся печь работает следующим образом.
Шихта в виде жидкотекучей пульпы по питательной течке 3 наливом поступает в полость печи 1 на участок между дополни25
55 тельной обечайкой 6 и кольцевой шайбой 7, На этом участке образуется ванна жидкотекучей пульпы, высота слоя которой в основном определяется высотой кольцевой шайбы 7, на уровне которой располагается зеркало слоя пульпы. По мере поступления новых порций шихты она переливается через кольцевую шайбу и эа счет вращения и наклона корпуса печи 1 перемещается к разгрузочному концу, подвергаясь термообработке продуктами горения топлива, подаваемого в разгрузочный конец. Печные газы, содержащие продукты горения органического топлива, углекислый газ и водяные пары, выделяющиеся при термообработке материала, за счет тяги запечного дымососа перемещаются к загрузочному концу печи 1 и эвакуируются через дополнительную обечайку 6 и неподвижный газоход 4, из которого поступает в аппараты газоочистки (электрофильтры).
Уплотнительное устройство 5 препятствует подсосу значительного количества атмосферного воздуха в газоход 4, находящийся под разрежением, очистной нож 8 обеспечивает непрерывную очистку загрузочного участка дополнительной обечайки от капель и пыли, его подвижное крепление на неподвижном газоходе 5 с помощью шарнирного узла 9 позволяет компенсировать радиальное биение печи и деформацию обечайки, зазор между дополнительной обечайкой 6 и неподвижным газоходом 4 предусматривает возможность радиального биения обечайки при вращении.
Сочленение полости вращающейся печи с неподвижными элементами системы газоочистки через дополнительную обечайку, имеющую значительно меньший диаметр, чем корпус печи, существенно упрощает герметизацию узла сопряжения, так как длина окружности и, соответственно, площадь кольцевого зазора, которую нужно уплотнить, значительно меньше.
Наличие постоянного зеркала пульпы на загрузочном участке печи между загрузочным бортом и кольцевой шайбой обеспечивает постоянное смачивание торцевой поверхности разгрузочного борта, что исключает ее зарастание (обычно имеющее место при сушке шихт, склонных к нарастообразованию, в частности содержащих в жидкой фазе щелочи).
Подача пульпы по течке на этот участок между бортом и шайбой обеспечивает поддержание достаточно высокой влажности слоя пульпы, наиболее благоприятной для равномерного передвижения материала к разгрузочному концу без загустевания на
1788406
30
55 данном участке, а также для смыва с борта налипающей пыли и подсыхающих частиц пульпы при поступлении элемента поверхности в газовый поток, Введение разгрузочного участка дополнительной обечайки в полость печи за загрузочный борт создает застойную зону для запыленного газового потока в кольцевой полости между дополнительной обечайкой и внутренней поверхностью печи, что способствует выпадению пыли в наиболее благоприятной области, где слой пульпы имеет наибольшую влажность и хорошо ее улавливает, Кроме того, разгрузочное сечение дополнительной обечайки располагается над сечением печи, что уменьшает возможность отрыва капель пульпы от слоя газовым потоком и их выбрасывания на внутреннюю поверхность разрузочного участка допол нительной обечайки. Снижение выбрасывания капель на поверхность дополнительной обечайки уменьшает возможность ее зарастания и налипания на увлажненную поверхность пыли, выпадающей из газового потока, Очистной нож своевременно удаляет с поверхности дополнительной обечайки налипающие капли и пыль, что препятствует образованию кольцевого прироста, так как в случае образования в этом месте даже нароста небольшой высоты начинается интенсивное выпадение пыли из-за изменения направления потока газов, и происходит быстрое перекрытие поперечного сечения.
Расположение очистного ножа в ни>кней части сечения обечайки позволяет оставить это сечение практически свободным для прохода газового потока, исключить зарастание боковых поверхностей нбжа.
Диаметр центрального отверстия загрузочного борта печи составляет Dz = 0,4 — 0,7 диаметра печи D>, при большей величине . ограничивается транспортная производительность, так как высота слоя в загрузочной зоне оказывается выше борта, при меньшей величине черезмерно возрастает аэродинамическое сопротивление для прохода газа через загрузочное сечение, появляется тенденция к зарастанию торцевой поверхности борта, возрастает брызгоунос.
Расстояние от дополнительной обечайки до кольцевой шайбы на корпусе печи составляет = 0,3 — 0,9 диаметра дополнительной обечайки Dz. При расстоянии более
0,9D2 происходит черезмерное подсыхание пульпы, она теряет текучесть, плохо проходит через кольцевую шайбу, что формирует волнообразное дестабилизирующее режим движение материала. При расстоянии менее 0,30г масса жидкотекучей пульпы в ванне оказывается недостаточной для погашения естественных колебаний питания и присадки пыли, что ведет к зарастанию загрузочного борта, волнообразному движению.
Внутренний диаметр кольцевой шайбы
0з = 1,1 — 1,8 диаметра дополнительной обечайки Dz. При большей величине этого диаметра не обеспечивается необходимый подпор для создания устойчивого уровня пульпы, обнажается значительная часть загрузочного борта из-под слоя, что ведет к зарастанию его торцевой поверхности. При меньшем диаметре создается черезмерно высокий слой пульпы, что приводит к попаданию пульпы на внутреннюю поверхность дополнительной обечайки, увеличению брызгоуноса, зарастанию торцевой поверхности кольцевой шайбы со стороны разгрузочного конца.
Длина введенного в полость печи разгрузочного участка дополнительной обечайки составляет = 0,03 — 0,25 ее диаметра Dz.
При большей длине зарастает наружная поверхность выступающей части дополнительной обечайки, что приводит к ликвидации застойной кольцевой полости в загрузочном участке печи, смещению наиболее жидко-текучей пульпы в слое к обрезу дополнительной обечайки и, как следствие, к повышенному брызгоуносу и зарастанию дополнительной обечайки. При меньшей длине разгрузочный конец дополнительной обечайки также оказывается в области нахождения наиболее текучей пульпы в слое, что ведет к повышенному срыву капель газом, к брызгоуносу, зарастанию внутренней поверхности дополнительной обечайки, Длина дополнительной обечайки составляет Ll = 0,3 — 0,6 ее диаметра Д2. При такой длине выноеимые из печи капли пульпы успевают достаточно подсушиться во взвешенном состоянии до выхода потока в неподвижный газоход, и их возможное выпадение в нем в виде порошка уже не приводит к его зарастанию. При меньшей длине капли не успевают подсохнуть, и, поступая в неподвижный газоход, налипают на его стенки, образуя нарост и перекрывая сечение. При большей длине не обеспечивается возможность ввода питательной течки под необходимым достаточно большим углом, что ведет к зарастанию течки, неравномерному выходу из нее пульпы, дестабилизации режима. Кроме того, при такой длине возрастает абсолютная величина радиального биения загрузочного конца дополнительной обечайки, что требует выполнения увеличенного зазора с охватывающим неподвиж1788406
10 ным газоходом, т.е, увеличение его размеров и массы.
Питательная течка в полости печи смещена от ее вертикальной оси в сторону противоположную вращению, на угол,В = 5-25 .
В таком положении достигается наиболее плавное поступление пульпы из течки в слой беэ разбрызгивания и брызгоуноса. При большем угле возникает возможность подхватывания капель на выходе из течки и увлечения их в дополнительную обечайку, При меньшем угле выходное сечение течки оказывается черезмерно заглублено в слой пульпы, что нарушает равномерность истечения из пульпы, может приводить к ее эарастанию, Радиальный зазор между неподвижным газоходом и дополнительной обечайкой составляет и = 0,04-0,10 диаметра обечайки
D2. При большем зазоре увеличивается диаметр и, соответственно, масса неподвижного газохода, диаметр окружности, по которой устанавливается уплотнител ьное устройство, что увеличивает количество подсосов. При этом скорость подсасываемого воздуха в кольцевом зазоре очень мала и не обеспечивает отдувки пыли, попадающей в уплотнение из печных газов при имеющих место на практике колебаниях давления, При меньшем зазоре усложняется монтаж, возрастают требования к центровке газохода и дополнительной обечайке, появляется возможность ударов обечайки при радиальном биении по неподвижному газоходу.
Из приведенных данных видно, что предлагаемая конструкция. обеспечивает увеличение производительности печи на 38%, снижение подсосов и соответственно затрат электроэнергии на перекачку печных
Параметр .
Устройство
Предлагаемое
Прото" тип
2 3 4 5 6 7 (l
Номер опыта
1 2
0,4 0,57
0,7 0,77
О, 57 0,3.5
0,40 0,57
0,70 0,77
0,35
0,30 0,25
0,68
0,60 0,47
Отношение диаметра центрального отверстия загрузочного борта к диаметру печи D „. /D„
Отношение диаметра дополнительной обечайки к диаметру печи О,/Р
Отношение длины к диаметру дополнительной обечайки, 1., /В, газов на 20-307,, увеличение концентрации
COz в печных газах, направляемых на карбонизацию алюминатного раствора на 68 (абс), увеличение срока службы
5 конструкции загрузочного конца в 6-8 раз.
Формула изобретения
1, Вращающаяся печь преимущественно для спекания глиноземсодержащих
10 шихт, содержащая корпус, питательную течку, введенную через центральное отверстие кольцевого загрузочного борта, кольцевую шайбу, смещенную в сторону разгруэочногО конца, неподвижный газоход для вывода
15 печных газов, уплотнительное устройство, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения подсосов воздуха и энергетических затрат, упрощения и повышения надежности конструкции, она снабжена
20 жестко закрепленной на загрузочном борту обечайкой, разгрузочный конец которой входит в полость печи и имеет очистной нож на внутренней поверхности, кольцевая шайба установлена на расстоянии от обечайки, 25 равном 0,3-0,9 ее диаметра, разгрузочное сечение питательной течки расположено на участке между ними и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на
5-25, уплотнительное устройство уста30 новлено в сопряжении неподвижнОго гаэохода и обечайки, при этом длина обечайки составляет 0,3-0,6 длины ее разгрузочного конца, введенного в полость печи, 0;03-0,25 ее диаметра, а внутренний диаметр кольце35 вой шайбы равен 1,1-1,8 диаметра обечайки.
2. Печь поп.1,отличаю щая ся тем, что гаэоход охватывает загрузочный участок обечайки с зазором, равным 0,04 — 0,10 ее
40 диаметра.
1788406
Продолжение таблицы
0,03 0,06
0 25 0,30
0,02
1,8 . 1,4
1,9
1,1 . 1,0
0,03
0,10 0,14
0 04 0,07
25 8
0,3 0,6
18,5 19,0
183 180
09 1,0
18,6 17,9
184 189
Оу2
17,5 17,8
193 189
80
78 70
10 5
100 90
20 18
16 18
10
20
480 430
370 420
360 320
20
20
Отношение длины входящего в печь разгрузочного участка дополнительной обечай" ки к ее диаметру L /П
Отношение внутреннего диа" метра кольцевой шайбы к диаметру дополнительной обечайки О /Э
Отношение высоты кольцевого зазора между дополнительной обечайкой и охватывающего ее неподвижного гаэохода к диаметру допол-. нительной обечайки, h/D
Угол смещения разгрузочного сечения питательной течки от вертикальной оси печи, / град
Отношение расстояния коль- цевой шайбы от дополни« тельной обечайки к ее диа- метру Q /D<
Производительность печи, мз пульпы/ч
Удельный расход топлива, кг.у.т./т спека
Удельный расход электроэнергии, Ф
Пылевыброс в атмосферу,кг/ч
Содержание CO s газах, направляемых на карбонизацию алюминатного раствора,Е
Подсос атмосферного воздуха в уплотнении загрузочного конца печи, Температура отходящих из печи газов,"С
Срок службы уплотнительного устройства в разгру" зочном конце без ремонта, мес
2 3 4 5 6 7
1788406
@аг f
Составитель С.Прямкова
Редактор B,Ôåëüäìàí Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Лисина
Заказ 68 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101