Установка по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола


 


Владельцы патента RU 2586926:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" (RU)

Изобретение предназначено для производства высокомарочных и быстротвердеющих марок цемента. Установка содержит криогенную барабанную мельницу циклического действия в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата (7), криогенную машину Стирлинга (1) с конденсатором (2), емкость (3) для хранения криогенной жидкости с насосом высокого давления (6), линию слива (4) из конденсатора в емкость, линию подачи (5) из емкости в криостат, линию выпара (10) с фильтром (11). Криостат выполнен со съемной крышкой (15) и патрубками (13, 14) для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами (16, 17). Криостат расположен между двух продольных роликов. Один из роликов (8) является приводным и связан с электродвигателем (9). Система охлаждения криогенной машины проходит через холодильник (22) и состоит из последовательно соединенных циркуляционного насоса (23), теплообменника (24) охлаждающей внешней среды и теплообменника (12) линии выпара. Линия подачи атмосферного воздуха (18) снабжена эжектором (19) и вымораживателем влаги и углекислоты (20). Через вымораживатель проходит линия слива. Линия паров криогенной жидкости соединяет газовую полость емкости и эжектор. В качестве криогенной жидкости для криопомола используют жидкий воздух. Изобретение обеспечивает повышение надежности и длительности работы установки. 1 ил.

 

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 высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе рядовых клинкеров является криоизмельчение в среде криогенной жидкости (Криогенная технология / Под ред. Б.И. Веркина. Киев: "Наук. думка", 1985, стр. 160).

Известно устройство эжектора, содержащего коническое сопло для подачи первой текучей среды, сообщенного с соплом и расположенного в его зоне входного патрубка для ввода в эжектор второй текучей среды (Полезная модель РФ №141430, опубл. 10.06.2014, Бюл. №16).

Известно устройство криогенной машины Стирлинга, включающей полости сжатия и расширения, картер, рабочий поршень, вытеснитель, регенератор, теплообменник нагрузки и холодильник, через который проходит система охлаждения криогенной машины (Новотельнов В.Н., Суслов А.Д., Полтараус В.Д. Криогенные машины. Санкт-Петербург: Политехника, 1991, с. 258).

Известно устройство теплоизолированных емкостей, предназначенных для хранения криогенных жидкостей, в том числе и жидкого азота (Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения / Учеб. пос. для вузов. - 2-е изд., М.: "Энергоиздат", 1981. Стр. 202).

Известны технические решения с применением насосов высокого давления для подачи криогенных жидкостей (Вопросы глубокого охлаждения /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова / Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 287-288).

Известно устройство высокоэффективной газовой холодильной машины фирмы "Филипс", работающей по циклу Стирлинга (криогенная машина Стирлинга), и ее применение для сжижения различных технических газов (например, атмосферного воздуха) (Вопросы глубокого охлаждения / Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова / Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 35-41). Однако данная установка ранее не применялась в строительном деле для производства высококачественных бетонов на основе криопомола.

Известно устройство установки по производству высококачественного цемента, включающее в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, криогенную машину Стирлинга, в состав которой входит конденсатор, емкость для хранения криогенной жидкости с насосом высокого давления, расположенным в емкости, линию слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линию подачи криогенной жидкости из емкости для ее хранения в помольный криостат, линию выпара криогенной жидкости с механическим фильтром (Патент РФ №2191632, опубл. 27.10.2002). Однако в данном техническом решении в качестве криогенной жидкости используется жидкий азот, который имеет высокую стоимость и требует постоянной доставки к месту производства высококачественного цемента на технологии криопомола.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности установки за счет снижения расхода энергии на привод криогенной машины и увеличения производительности по сжижению воздуха, снижении затрат на приобретение и доставку криогенной жидкости для криопомола цемента, а также повышении надежности и длительности работы установки за счет исключения образования инея и льда в конденсаторе криогенной машины Стирлинга.

Для достижения этого технического результата установка по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола, включающая в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, криогенную машину Стирлинга, в состав которой входит конденсатор, емкость для хранения криогенной жидкости с насосом высокого давления, расположенным в емкости, линию слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линию подачи криогенной жидкости из емкости для ее хранения в помольный криостат, линию выпара криогенной жидкости с фильтром, снабжена системой охлаждения криогенной машины Стирлинга, проходящей через холодильник криогенной машины и состоящей из последовательно соединенных циркуляционного насоса, теплообменника охлаждающей внешней среды и теплообменника, через который проходит линия выпара криогенной жидкости, линией подачи атмосферного воздуха с эжектором и вымораживателем влаги и углекислоты, через который проходит линия слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линией паров криогенной жидкости, соединяющей газовую полость емкости для хранения криогенной жидкости и эжектор, при этом в качестве криогенной жидкости для криопомола используется жидкий воздух.

Введение в состав установки по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола системы охлаждения криогенной машины Стирлинга, проходящей через холодильник криогенной машины и состоящей из последовательно соединенных циркуляционного насоса, теплообменника охлаждающей внешней среды и теплообменника, через который проходит линия выпара криогенной жидкости, линии подачи атмосферного воздуха с эжектором и вымораживателем влаги и углекислоты, через который проходит линия слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линии паров криогенной жидкости, соединяющей газовую полость емкости для хранения криогенной жидкости и эжектор, а также использование в качестве криогенной жидкости для криопомола жидкого воздуха, позволяет получить новое свойство, заключающееся в повышении эффективности установки за счет снижения расхода энергии на привод криогенной машины и увеличения производительности по сжижению воздуха путем охлаждения жидкости системы охлаждения криогенной машины ниже уровня окружающей среды, снижении затраты на приобретение и доставку криогенной жидкости для криопомола цемента за счет производства криогенной жидкости из атмосферного воздуха на месте расположения установки, а также повышении надежности и длительности работы установки за счет исключения образования инея и льда в конденсаторе криогенной машины Стирлинга путем вымораживания влаги и углекислого газа в вымораживателе.

На фиг. 1 изображена установка по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола.

В состав установки по производству высококачественного цемента входит криогенная машина Стирлинга 1 с конденсатором 2, емкость для хранения жидкого воздуха 3, линия слива жидкого воздуха 4 из конденсатора 2 в емкость 3, линия подачи жидкого воздуха 5 с насосом высокого давления 6, расположенным в емкости 3, криогенная мельница, состоящая из помольного криостата 7, расположенного между двух продольных роликов, один из которых является приводным роликом 8, связанным с электродвигателем 9, линия подачи выпара жидкого воздуха 10 из криостата 7, проходящей через фильтр 11 и теплообменник 12 системы охлаждения криогенной машины Стирлинга 1. Помольный криостат 7 снабжен патрубком 13 для периодического подсоединения с линией подачи жидкого воздуха 5 и патрубком 14 для периодического подсоединения с линией выпара жидкого воздуха 10 и съемной крышкой 15. На патрубках 13 и 14 установлены соответственно запорные клапана 16 и 17.

Линия подачи атмосферного воздуха 18 также снабжена эжектором 19 и вымораживателем влаги и углекислого газа 20, через который проходит линия слива жидкого воздуха 4 из конденсатора 2 криогенной машины Стирлинга 1 в емкость для хранения жидкого воздуха 3. Линия паров жидкого воздуха 21 соединяет газовую полость емкости для хранения жидкого воздуха 3 и эжектор 19.

Система охлаждения криогенной машины Стирлинга 1 проходит через холодильник 22 и состоит из последовательно соединенных циркуляционного насоса 23, теплообменника охлаждающей внешней среды 24 и теплообменника 12, через который проходит линия выпара криогенной жидкости 10.

Установка по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола работает следующим образом.

Предварительно перед началом работ в емкости 3 запасается необходимое количество жидкого воздуха. Для этого в конденсатор 2 криогенной машины Стирлинга 1 по линии подачи атмосферного воздуха 18 подается воздух из окружающей среды. Перед поступлением в конденсатор 2 атмосферный воздух, проходя через эжектор 19, охлаждается за счет смешения с парами жидкого воздуха, поступающими по линии 21 из газовой полости криогенной емкости 3, а затем очищается путем вымораживания влаги и углекислого газа в вымораживателе 20 за счет теплообмена с жидким воздухом, проходящим по линии слива жидкого воздуха 4 из конденсатора 2.

Сжиженный в конденсаторе 2 за счет работы криогенной машины Стирлинга 1 атмосферный воздух самотеком сливается в емкость для хранения жидкого воздуха 3 по линии слива 4, через вымораживатель 20, откуда с помощью насоса 6, по линии подачи жидкого воздуха 5, через патрубок 13 поступает в помольный криостат 7. В криостат 7 предварительно через съемную крышку 15 загружаются измельчающиеся тела и шихта. После заправки криостата 7 жидким воздухом закрывается клапан 16 и линия 5 отсоединяется от криостата 7. Включается электродвигатель 9, который через приводной ролик 8 вращает криостат 7 необходимый промежуток времени для получения высококачественного цемента, при этом жидкий воздух испаряется и давление в криостате повышается. После остановки криостата 7 к нему через патрубок 14 и закрытый запорный клапан 17 подсоединяется линия выпара 10. Клапан 17 открывается и выпар жидкого воздуха под повышенным давлением поступает по линии 10 в механический фильтр 11, где очищается от твердых частиц, и теплообменник 12 системы охлаждения криогенной машины Стирлинга 1, где происходит теплообмен между выпаром жидкого воздуха и жидкостью системы охлаждения криогенной машины Стирлинга 1. При этом жидкость системы охлаждения криогенной машины Стирлинга 1 охлаждается ниже температуры окружающей среды.

Система охлаждения криогенной машины Стирлинга 1 проходит через холодильник 22, встроенный в криогенную машину Стирлинга 1, откуда охлаждающая жидкость циркуляционным насосом 23 подается в теплообменник 24, где охлаждающая жидкость криогенной машины охлаждается до температуры окружающей среды за счет теплообмена с внешней средой (например, атмосферным воздухом). Далее охлаждающая жидкость криогенной машины поступает в теплообменник 12, где за счет теплообмена с выпаром жидкого воздуха охлаждается ниже температуры окружающей среды.

В теплообменнике 22 охлаждающая жидкость с температурой ниже температуры окружающей среды охлаждает рабочее тело (гелий или водород) криогенной машины Стирлинга 1 до более низкой температуры, чем температура окружающей среды, что позволяет значительно повысить эффективность криогенной машины за счет снижения расхода энергии на ее привод и увеличения производительности по сжижению воздуха.

Источники информации

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

2. Полезная модель РФ №141430, опубл. 10.06.2014, Бюл. №16.

3. Новотельнов В.Н., Суслов А.Д., Полтараус В.Д. Криогенные машины. Санкт-Петербург: Политехника, 1991, с. 258.

4. 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.

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

6. Вопросы глубокого охлаждения / Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова / Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 35-41.

7. Патент РФ №2191632, опубл. 27.10.2002 - прототип.

Установка по производству высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе криопомола, включающая в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, криогенную машину Стирлинга, в состав которой входит конденсатор, емкость для хранения криогенной жидкости с насосом высокого давления, расположенным в емкости, линию слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линию подачи криогенной жидкости из емкости для ее хранения в помольный криостат, линию выпара криогенной жидкости с фильтром, отличающаяся тем, что снабжена системой охлаждения криогенной машины Стирлинга, проходящей через холодильник криогенной машины и состоящей из последовательно соединенных циркуляционного насоса, теплообменника охлаждающей внешней среды и теплообменника, через который проходит линия выпара криогенной жидкости, линией подачи атмосферного воздуха с эжектором и вымораживателем влаги и углекислоты, через который проходит линия слива криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения криогенной жидкости, линией паров криогенной жидкости, соединяющей газовую полость емкости для хранения криогенной жидкости и эжектор, при этом в качестве криогенной жидкости для криопомола используется жидкий воздух.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу корректировки состава портландцементного клинкера на основе высокосульфатной сырьевой смеси с содержанием SO3 более 2,0%. В способе корректировки состава алитового портландцементного клинкера на основе высокосульфатной сырьевой смеси, состоящей из карбонатной породы, глины, гипса и корректирующих добавок, включающем сушку сырьевых компонентов, анализ их химического состава, расчет состава сырьевой смеси, ее шихтовку, совместный помол её компонентов, гомогенизацию, кальцинацию, обжиг сырьевой смеси до клинкера и его помол с технологическими добавками, при содержании в сырьевой смеси SO3 более 2,0% расчет состава сырьевой смеси ведут в два этапа, на первом этапе расчет ведут на формирование в клинкере моноалюмината кальция СА при коэффициенте насыщения КН=1 и степенях насыщения СН=0 или СН=1, а на втором этапе расчет ведут на основе сырьевой смеси, компонентами которой являются клинкер, полученный на первом этапе расчета без учета SO3, и корректирующие добавки, при этом расчет ведут на получение алитового портландцементного клинкера, содержащего C3S, C2S и C4AF при коэффициентах насыщения КН=0,92-0,98, глиноземистых модулях p=1,7-4,0 и кремнеземных модулях n=2,0-3,0, а при шихтовке сырьевой смеси ее состав корректируют путем уменьшения количества рассчитанной глины от 4,0 до 20% и введения корректирующих добавок от 4,0 до 23%.

Способ переработки оксидных железосодержащих материалов относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использован при переработке техногенных отвалов, например, шлаков и шламов черной и цветной металлургии с получением железосодержащего концентрата и качественных цементов.

Изобретение относится к цементной промышленности. Способ получения клинкера из сырьевой смеси реализуется посредством установки, которая включает вращающуюся печь (8), в частности прекальцинатор; многоступенчатый циклонный подогреватель (9), присоединенный к указанной вращающейся печи (8) ниже по ходу потока относительно направления потока газообразных продуктов (11) сгорания, происходящего в указанной вращающейся печи (8); электрофильтр (10), присоединенный к указанному подогревателю (9) ниже по ходу потока относительно указанного направления потока газообразных продуктов (11) сгорания.

Изобретение относится к технологии производства гидравлических цементов, используемых в составе строительных изделий. .

Изобретение относится к составу сульфоалюминатного цементного клинкера, полученного плавленым методом. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве портландцемента с использованием минеральных добавок. .
Изобретение относится к шлакощелочным вяжущим и может быть использовано в промышленности строительных материалов, для изготовления растворов и бетонов различного назначения.
Изобретение относится к отверждаемой цементирующей композиции, способу ее получения и к способу цементирования с использованием отверждаемой цементирующей композиции и может найти применение при первичном цементировании с использованием бурильных труб или при закупоривании и ликвидации скважин.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе портландцемента и может найти применение при изготовлении растворных и бетонных смесей, сухих строительных смесей, обладающих гидрофобным эффектом.
Изобретение относится к строительным материалам, к производству облегченных тампонажных цементов для умеренных температур. .

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Гематит-браунитовые и магнетитовые типы железомарганцевой руды раздельно дробят в щековой дробилке.

Способ предназначен для дробления и измельчения электрическими импульсными разрядами горных пород, в том числе содержащих ограночное сырье. Горную породу размещают в жидкости.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для сухой очистки и обогащения полезных ископаемых - оттирочным машинам - и может найти применение для обогащения различных сыпучих материалов, например, для обогащения стекольных песков.

Изобретение относится к способу получения неорганических полупроводниковых наночастиц из сыпучего материала. Способ заключается в том, что подготавливают неорганический сыпучий полупроводниковый материал 14, который перемалывают при температуре от 100°С до 200°С в присутствии выбранного восстанавливающего агента.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для измельчения и стерилизации растительного сырья в сельскохозяйственном и лесохозяйственном производствах.
Изобретение относится к области получения алмазов в нанометровом диапазоне характерных размеров. .

Изобретение относится к способу микронизации фармацевтически активных агентов, плохо растворимых в воде и/или химически или термически нестабильных, который включает суспендирование фармацевтически активного агента в газе пропелленте или сжатом газе и обработку этой суспензии с помощью гомогенизации при высоком давлении с получением сухого порошка после сброса давления.

Изобретение относится к области утилизации промышленных и бытовых резинотехнических отходов различной толщины, в частности к технологии переработки резинотехнических изделий, например изношенных, бракованных и т.п.

Изобретение относится к оборудованию для тонкого и сверхтонкого измельчения материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в строительной промышленности, пищевой, медицине, в химической, горно-рудной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для механоактивации и измельчения материалов различной твердости и может быть использовано в энергетике, строительной, горнорудной, металлургической, химической промышленности, в медицине и других отраслях, для получения тонкодисперсных многокомпонентных смесей различных минералов, полимеров и порошков.

Агрегат предназначен для переработки железобетонных конструкций в промышленности строительных материалов. Загрузочная платформа (1) агрегата с силовой плитой (3) установлена под наклоном на упругих опорах (9, 4).
Наверх