Вращающаяся печь

Вращающаяся печь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1i Ц 694754

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслеблик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.06.77 (21) 2492278!29-33 с присоединением заявки № (51) M. Кл.

F 27В 7/36 (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень ¹ 40 (45) Дата опубликования описания 30.10.79 (53) УДК 666.94.041 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Д Ж. Темирбаев, Г. Ж. Даукеев, М. Е. Ергарин и К. К. Бекишев

Алма-Атинский энергетический институт (71) Заявитель (54) ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ

Государствекный комитет (23) П

Приоритет

Изобретение относится к вращающимся печам для обжига сыпучих материалов, например цементных сырьевых смесей.

Известны вращающиеся печи, содержащие барабан с разгрузочными окнами для выгрузки обжигаемого материала, неподвижную головку печи и горелочное устройство (1).

Такие печи снабжены различного рода холодильниками, в которых обжигаемый материал охлаждают воздухом, а нагретый воздух подают в рабочее пространство печи.

Недостатком известных печей является невозможность осуществления эффективного регулирования геометрических и тепловых характеристик факела, необходимого по технологическим условиям процесса обжига, без изменения тягодутьевого режима печи, что приводит к непроизводительным затратам тепла, так как повышение избытка воздуха в печи увеличивает потери тепла с отходящими газами, а недостаток его приводит к неполному сгоранию топлива.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вращающаяся печь для обжига сыпучих материалов, преимущественно цементных сырьевых смесей, содержащая вращающийся барабан с разгрузочными окнами, охватывающую разгрузочный конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтированное на задней торцовой стенке неподвижной головки, и холодильник (2).

Недостатком данной печи является высокое термическое напряжение неподвижной головки печи вследствие устремления наиболее нагретых воздушных потоков в ее верхнюю часть, где создается зона высоких

10 температур, усугуоляемое также лучистыми тепловыми потоками от раскаленной футеровки вращающегося барабана печи и клинкера.

Указанная вращающаяся печь не обеспе15 чивает эффективного регулирования и интенсификации процесса обжига, непригодна к длительной надежной эксплуатации.

Цель изобретения — интенсификация про20 цесса обжига, снижение удельного расхода топлива и повышение надежности эксплуатации.

Это достигается тем, что вращающаяся печь для обжига сыпучего материала, пре5 имущественно цементной сырьевой смеси, содержащая вращающийся барабан с разгрузочными окнами, охватывающую разгрузочный конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтирован30 ное на задней торцовой стенке неподвиж694754

3 ной 1олоики, и холодплы1пк, снабжена кол;1екторамп вторичного позде ха, смонтированнымип на внешней стороне задней тор1.овой стенки неподвижной головки печи и соединенными посредством трубопровода с холодильником, а цеподвпхкпая головка пе ш выполнена с отверстпям11 1111 задней торцовой стенке, Ilo крайней мере одно из котоpIIx кольцевое, при этом выходное ce lelllle горелочпого устройства размещено внутри вращающегося барабана.

На чертеже показан разгрузочный конец ьра:цающейся печи, поперечный разрез.

Вращающийся бараба11 1 с окпамп 2 в oIIIa своим разгрузочным концом в неподвижную головку 3 печи так, lo обрез барабана 1, располагается максималы;.о близко к задней торцовой стенке нсподви>кно11 голош и 3 печи. Минимальный зазор между обрезом вращающегося барабана 1 II ука:-",1øî.I степкой определяется условием вращения его без задевашгя последней при температурных расширениях вращающегося барабана 1. Головка 3 печи установлена на шахте холодильника 4. На задней торцовой стенке неподвижной головки 3 печи выпол-!

IeIlE I отверстия 5 и б, пз которых отверстие

5 кольцевое. Отверстия б пропзво lblloH формы выполнены в количестве, обеспечивающем ровное поле скоростей сносящего потока воздуха на входе в обрез вращающегося барабана 1. Из разгрузочного конца холодильника 4 воздух забирают вентилятором 7 аспирации и подают Ilo трубопроводу 8 в коллекторы 9 и 10, а избыточньш воздух отводят по трубопроводу 11. Коллекторы 9 и 10 обеспечивают распределение и равномерную подачу воздуха по всей длпне кольцевого отверстия 5 и Ilo всем отверстиям б. На трубопроводе 8 установлено регулировочное устройство 12 для распределения воздуха в коллекторы 9 и 10.

Горелочное устройство 13 смонтировано на неподвижной головке 3 печи, причем его выходное сечение входит внутрь вращающегося барабана 1 и расположено до плоскости окон 2.

Работает вращающаяся печь следующим образом.

Топливо в количестве, необходимом для обеспечения процесса обжига сырьевой смеси, подают в рабочее пространство печи при помощи горелочного устройства 13. Воздух на горение, для обеспечения процесса регулирования характеристик факела, поступает двумя раздельными потоками: в виде поперечных струй через окна 2 и в виде сносящего потока через обрез вращающегося барабана 1. Для формирования указанных потоков поступает более нагретый воздух по шахте холодильника 4 и менее нагретый от вентилятора 7 аспирации, При этом от вентилятора 7 необходимое количество воздуха поступает в трубопровод 8, оставшуюся часть, которая является избы!

О

65 то шым воздухом, нс использу1от для гop ".— ния топлива и отводят»о трубопроводу 11.

Из трубопровода 8 иозду.;. распределяют регулирово пым устройством 12 в коллекторы 9 и 10. Из коллектора 10 воздух через отверст1:я 6 идет внутрь вращающегося барабана 1 через его обрез, охлаждает его изнутри, сам прп этом нагревается до более высокой температуры и поступает на горение в виде сносящего потока с ровным Iloлем скоростей. Из коллектора 9 через кольцевое отверстие 5 воздух истекает в виде кольцевой струи в неподвижну1о головку. 3 печи, где смешивается с более нагретым воздухом из шахты холодилышка 4, и идет на горение через окна 2 в виде поперечных струй.

Для иск;поченпя неконтролируемых перетоков воздуха через имеющийся зазор между обрезом вращающегося барабана 1 и задней торцовой стенкой неподвижной головки 3 печи кольцевое отверстие 5 выполнено таким образом, чтобы истекающая из пего кольцевая струя образовала перегородку, препятствующую взаимному проникновению воздушных потоков, формирующих поперечные струи и сносящий поток. Вместе с тем кольцевая струя исключает указанные неконтролируемые перетоки тем эффективнее, чем меньше зазор между обрезом барабана 1 и задней торцовой стенкой неподвижной головки 3 печи. Кроме того, омывая разгрузочный конец барабана 1 снаружи по всему периметру, кольцевая струя охлаждает его и предохраняет от обгорания, а сама нагревается до более высокой температуры, Поперечные струи воздуха, истекающие из окон 2, взаимодействуя со сносящим потоком и сталкиваясь в рабочем пространстве печи, образуют область высокой интенсивности турбулентности, куда посредством горелочного устройства 13 подают топливо со скоростью не большей, чем максимальная скорость поперечных струй воздуха.

Изменение величины расхода на сносящий поток посредством регулировочного устройства 12 вызывает соответствующее изменение расхода кольцевой струи, а значит и расхода воздуха на поперечные струи при неизменном суммарном количестве воздуха, поступающего на горение. Все это приводит к изменению глубины проникновения поперечных струй в сносящий поток. Таким образом, область интенсивности взаимодействия струй в рабочем пространстве печи и интенсивность турбулентности регулируются изменением воздуха, идущего на сносяIIE»i поток и поперечные струи при неизменном суммарном количестве поступающего па горение воздуха, т. е. при постоянном коэффициенте избытка воздуха. Иначе говоря, если устройством 12 полностью перекрыть расход воздуха в коллектор 10, который идет на создание сносящего потока, то весь

694754

5 воздух, идущий по трубопроводу 8, поступает в коллектор 9, далее через кольцевое отверстие 5 в неподвижную головку 3 печи, откуда вместе с более нагретым воздухом из шахты холодильника поступает на горение через окна 2 в виде поперечных струй с максимальной скоростью (сносящий поток отсутствует). При этом генерируется наибольшая интенсивность турбулентности потока в канале и достигается максимальная интенсивность его смешения с топливом.

Факел короткий и имеет высокое объемное тепловое напряжение. Если же весь воздух, идущий по трубопроводу 8, направить регулировочным устройством 12 в коллектор 10, то расход через кольцевое отверстие 5 будет нулевым. Из-за отсутствия кольцевой струи некоторое количество более нагретого воздуха из шахты холодильника 4 вместе с менее нагретым воздухом, истекающим из отверстий 6, образует максимальный сносящий поток.

Ф

Оставшаяся часть более нагретого воздуха из шахты холодильника 4 поступает на горение в виде поперечных струй с минимальной скоростью, глубина проникновения их минимальна. В этом случае затягивается процесс смешения воздуха с топливом, что позволяет получать длинный факел. Для получения факела максимальной длины, необходимой по технологическим условиям обжига сырьевой смеси, требуется незначительное увеличение расхода воздуха на сносящий поток.

Небольшая часть менее нагретого воздуха до начала процесса взаимодействия с топливом (горения) успевает нагреться до более высокой температуры вследствие снятия некоторого количества тепла разгрузочного конца вращающегося барабана 1 и смешения с более нагретым воздухом из шахты холодильника 4.

Указанное перераспределение воздушных потоков, поступающих на горение, не снижает средней температуры воздуха и практически не сказывается отрицательно на общем снижении удельного расхода топлива, достигаемого за счет точного регулирования процесса обжига в широком диапазоне при неизменном коэффициенте избытка воздуха.

Для обеспечения процесса регулирования факела при такой подаче воздуха на горение горелочное устройство 13 может быть выполнено в виде прямоточного канала, например цилиндрической трубы, так как процесс регулирования характеристик факела осуществляется только благодаря перераспределению потоков воздуха на поперечные струи и сносящий поток.

С целью достижения регулирования факела и надежной стабилизации факела на поперечных воздушных струях, выходное сечение цилиндрической трубы расположено на расстоянии не менее 0,5 эквивалентного

50 диаметра окон 2 до их плоскости расположения. Для подачи всего количества топлива в активную зону взаимодействия воздушных потоков, выходное сечение цилиндрической трубы расположено на расстоянии не более десяти эквивалентных диаметров окон

2 от пх плоскости расположения. При этом диаметр цилиндрической трубы, определенный с одной стороны из условия подачи газа со скоростью, не большей максимальной скорости поперечных струй, а с другой стороны из условия исключения проскока пламени и минимального загромождения сечения вращающегося барабана 1, составил

0,1 — 0,2 диаметра печи.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить надежность эксплуатации печи путем повышения термической стойкости разгрузочного конца вращающегося барабана 1 печи, который охлаждается как изнутри, так и снаружи воздухом сравнительно низкой температуры благодаря специальным отверстием на задней торцовой стенке неподвижной головки 3 печи и близкому расположению обреза барабана 1 к указанной стенке.

Точное регулирование расходов воздуха на сносящий поток и поперечные струи, обеспечиваемое выполнением специальных отверстий на задней торцовой стенке головки

3 печи, установкой коллекторов 9 и 10 с наружной ее стороны, регулировочного устройства 12, расположенного в условиях низкой температуры вне печи, и расположением обреза вращающегося барабана 1 с максимально допустимым приближением к задней торповой стенке неподвижной головки 3 печи, позволяет получать факел с различными геометрическими и тепловыми характеристиками, необходимыми по технологическим условиям обжига, без изменения расхода топлива и суммарного количества воздуха, поступающего на горение. Подача топлива в область высокой интенсивности турбулентности, создаваемой в зоне взаимодействия воздушных потоков, позволяет существенно интенсифицировать процесс горения.

Возможность замены горелочного устройства сложной конструкции на прямоточный канал, например цилиндрическую трубу, также повышает надежность эксплуатации и упрощает конструкцию.

Формул а изобретения

Вращающаяся печь для обжига сыпучего материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащая вращающийся барабан с разгрузочными окнами, охватывающую разгрузочный конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтированное на задней торцовой стенке неподвижной головки, и холодильник, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации процесса обжига, снижения удель694754

Составитель Л. Петрова

Текред А. Камышникова

Корректор Е. Осипова

Редактор Т. Кузьмина

Заказ 2651/4 Изд. М 653 Тираж 706 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москв)), Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

IIoI о р;lсхода топливе! II fl()II>III)ci(и)! II(l,!сжности эксплуатации, она снабжена коллекторами вторичного возду.,а, смонтированными на внешней стороне задней тсрцовой стецки неподвижной головки печи и соедипегн!ыми посредством трубопровода с холод)!льником, а неподвижная головка печи выполнена с отверстиями па задней торцовой стенке, по крайней мере одно из котор1!к кол! цсllo(", пр1! эт()а! в!1. о liioc с(. чспис горелочпого устройства размещено внутри вращагощегося барабана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA ¹ 2859955, кл. 263 — 33, оп у ол и к. 1958.

2. Патент СССР Ь 50188, кл. F 27В 7/38, 1934 1прототип) .