Технологический комплекс по производству высококачественного цемента на основе криопомола

 

Технологический комплекс включает криогенную барабанную мельницу циклического действия в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара азота. Комплекс снабжен установкой для получения жидкого азота из атмосферного воздуха, состоящей из криогенной машины Стирлинга, ректификационной колонны, теплообменника для вымораживания влаги и углекислоты атмосферного воздуха, линии подачи атмосферного воздуха, линией слива жидкого азота из установки в сосуд Дьюара, линией подачи жидкого азота в помольный криостат и линией подачи газообразного азота из помольной камеры криостата к электродвигателю, при этом на линии подачи атмосферного воздуха в установку установлены заборное устройство и механический фильтр. Изобретение позволяет снизить себестоимость и повысить надежность в работе.

Изобретение относится к области строительства и криогенной техники, предназначено для производства высокомарочных и быстротвердеющих марок цементов на основе технологии криопомола.

Известно, что новым технологическим приемом получения на основе рядовых клинкеров высокомарочных и быстротвердеющих цементов является криоизмельчение в среде жидкого азота [1].

Известно устройство механического фильтра для очистки воздуха от пыли и механических загрязнений [2].

Известно устройство теплоизолированных емкостей, выполненных в виде сосуда Дьюара, предназначенных для хранения криогенных жидкостей, в том числе и жидкого азота [3].

Известны технические решения с применением насосов высокого давления для подачи криогенных жидкостей [4].

Известно устройство установки для получения жидкого азота из атмосферного воздуха, включающее в себя криогенную газовую машину Стирлинга, ректификационную колонну, теплообменник для вымораживания влаги и углекислоты воздуха и линии подачи атмосферного воздуха, а также принцип ее работы [5]. Однако данные установки ранее не применялись в строительной промышленности для производства высококачественных бетонов на основе криопомола.

Известно устройство установки для получения высококачественного цемента на основе криопомола в среде жидкого азота, включающее в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара азота, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем [6]. Однако в данном техническом решение не рассматривается вопрос автономного получения жидкого азота на месте производства высококачественного цемента, что приводит к транспортным расхода на доставку жидкого азота от места его производства и увеличению себестоимости производства данного цемента.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в исключении транспортных расходов на доставку жидкого азота, снижении себестоимости производства высококачественного цемента и увеличении надежности работы электродвигателя мельницы.

Для достижения этого технического результата технологический комплекс по производству высококачественного цемента на основе криопомола, включающий в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара азота, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, снабжен установкой для получения жидкого азота из атмосферного воздуха, состоящей из криогенной машины Стирлинга, ректификационной колоны, теплообменника для вымораживания влаги и углекислоты атмосферного воздуха и линии подачи атмосферного воздуха, сосудом Дьюара и линией слива жидкого азота из установки по его производству в сосуд Дьюара, а также линией подачи жидкого азота из сосуда Дьюара в помольный криостат с насосом высокого давления, расположенным в сосуде Дъюара, и линией подачи газообразного азота из помольного криостата к электродвигателю, при этом на линии подачи атмосферного воздуха в установку для получения жидкого азота установлены заборное устройство и механический фильтр.

Введение в состав технологического комплекса по производству высококачественного цемента на основе криопомола установки для получения жидкого азота из атмосферного воздуха сосуда Дьюара, а также периодически подсоединяемых к помольному криостату линии подачи жидкого азота из сосуда Дьюара с насосом высокого давления и линии подачи газообразного азота к электродвигателю позволяет получить новое свойство, заключающееся в получении жидкого азота на месте производства высококачественного цемента и охлаждение электродвигателя холодным газообразным азотом.

На чертеже изображен технологический комплекс по производству высококачественного цемента на основе криопомола.

В состав технологического комплекса входит линия подачи атмосферного воздуха 1 с заборным устройством 2 и механическим фильтром 3, установка для получения жидкого азота из атмосферного воздуха 4, сосуд Дьюара 5, линия слива жидкого азота 6 из установки 4 в сосуд Дьюара 5, линия подачи жидкого азота 7 с насосом высокого давления 8, расположенным в сосуде Дьюара 5, криогенная мельница, состоящая из помольного криостата 9, расположенного между двух продольных роликов, один из которых является приводным роликом 11, связанным с электродвигателем 10, линия подачи газообразного азота 12 из криостата 9 к электродвигателю 10. Помольный криостат 9 снабжена патрубком 13 для периодического подсоединения с линией жидкого азота 7, патрубком 14 для периодического подсоединения с линией газообразного азота 12 и съемной крышкой 15. Установка для получения жидкого азота из атмосферного воздуха 4 включает в себя теплообменник для вымораживания влаги и углекислоты 16, криогенную машину Стирлинга 17 и ректификационную колонну 18.

Технологический комплекс по производству высококачественного цемента на основе криопомола работает следующим образом.

По линии 1 атмосферный воздух через заборное устройство 2 засасывается в установку по получению жидкого азота 4, предварительно очищаясь от пыли и твердых частиц в механическом фильтре 3. В установке 4 воздух сначала проходит через теплообменник 16, где вымораживается влага и углекислота, затем в криогенную машину Стирлинга 17, где охлаждается до низкой температуры, после этого поступает в ректификационную колонну 18, где холодный воздух разделяется на жидкий азот и кислород. Полученный в установке 4 жидкий азот самотеком сливается в сосуд Дьюара 5 по линии слива 6, откуда с помощью насоса 8, по линии 7, через патрубок 13, поступает в помольный криостат 9. В криостат 9, предварительно через съемную крышку 15, загружаются измельчающиеся тела и шихта. После заправки криостата 9 жидким азотом линия 7 отсоединяется от криостата 9 и включается электродвигатель 10, который через приводной ролик 11 вращает криостат 9 необходимый промежуток времени для получения высококачественного цемента, при этом жидкий азот частично испаряется. После остановки криостата 9 к нему через патрубок 14 подсоединяется линия 12, которая подает газообразный холодный азот на охлаждение электродвигателя 10. Полученный высококачественный цемент выгружается из криостата 9 через съемную крышку 15. Затем в криостат 9 загружается новый исходный материал, к патрубку 13 подсоединяется линия 7, криостат 9 частично наполняется жидким азотом, и рабочий цикл повторяется.

Источники информации 1. Криогенная технология./Под ред. Б.И. Веркина. Киев.: "Наук. думка", 1985, стр.160.

2. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. 2-е изд. Л., "Судостроение", 1979, стр. 126.

3. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. /Учеб. Пособие для вузов. - 2-е изд., М.: "Энергоиздат", 1981, стр. 202.

4. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. Изд.: "Иностр. литература ",М., 1961, стр. 287-288.

5. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр.44.

6. Криогенная технология. /Под ред. Б.И.Веркина. Киев.: "Наук. думка", 1985., стр. 160-163. - прототип.

Формула изобретения

Технологический комплекс по производству высококачественного цемента на основе криопомола, включающий в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара азота, расположенного между двумя продольными роликами, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, отличающийся тем, что снабжен установкой для получения жидкого азота из атмосферного воздуха, состоящей из криогенной машины Стирлинга, ректификационной колонны, теплообменника для вымораживания влаги и углекислоты атмосферного воздуха, линии подачи атмосферного воздуха, а также сосудом Дьюара, линией слива жидкого азота из установки по его производству в сосуд Дьюара, линией подачи жидкого азота из сосуда Дьюара в помольный криостат с насосом высокого давления, расположенным в сосуде Дьюара, и линией подачи газообразного азота из помольного криостата к электродвигателю, при этом на линии подачи атмосферного воздуха в установку для получения жидкого азота установлены заборное устройство и механический фильтр.

РИСУНКИ

Рисунок 1