Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано во вращающихся печах при обжиге цементного клинкера для интенсификации процесса нагрева путем подачи дополнительного питания печи. Вращающаяся печь содержит корпус, шламовую трубу для подачи исходного материала, средства для подачи основного топлива и воздуха, установленные в выходной части печи, кольцевой кожух, охватывающий корпус, с загрузочным устройством для подачи дополнительного топлива в виде патрубков, входящих внутрь корпуса и оснащенных ковшами для захвата дополнительного топлива. При этом загрузочное устройство установлено на кольцевом пороге, размещенном между зонами спекания и декарбонизации. Патрубки загрузочного устройства установлены перпендикулярно оси печи и встроены в кольцевой порог с возможностью выхода их концов над кольцевым порогом. При этом нижняя часть кольцевого кожуха выполнена в виде решетки, под которой размещен бункер для сбора мелкодисперсных фракций топлива. Изобретение позволяет ускорить процесс декарбонизации, повысить качество клинкера и производительность печи. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано во вращающихся печах при обжиге цементного клинкера для интенсификации процесса нагрева путем подачи дополнительного питания печи.

Известны устройства для дополнительного питания вращающейся печи с горячего конца порошкообразным материалом, в которых внутри воздушного канала топливной форсунки размещены топливопровод и патрубки для подачи дополнительного порошкообразного материала (Авт. св. СССР №529355, МПК F27B 7/32, оп. 25.09.1976 и авт. св. СССР №563546, МПК F27B 7/32, оп. 30.06.1977).

Недостатком известных устройств является недостаточная интенсивность теплообмена между сырьевым материалом и топливом.

Известна вращающаяся печь для обжига цементного клинкера с устройством для дополнительного питания в виде загрузочного устройства, установленного на кольцевом кожухе вокруг корпуса печи и выполненного в виде наклонных патрубков с ковшами, входящими внутрь корпуса и равномерно вставленными по окружности печи в отверстия корпуса на высоту, превышающую отделки кругового сегмента обжигаемого материала. Дополнительное питание, например, в виде гранулированного шлака, через течку, установленную на корпусе, попадает в зону действия ковшей загрузочного устройства и попадает внутрь печи на поверхность обжигаемого материала, смешиваясь с ним и далее совместно обжигаясь (Пат. РФ №2102667, МПК F27B 7/32, оп. 20.01.1998).

Недостатком известного устройства, также как и аналога, является недостаточная интенсивность теплообмена между сырьевым материалом и топливом, что замедляет процесс декарбонизации и приводит, в конечном итоге, к уменьшению производительности вращаюшейся печи.

Задачей изобретения является увеличение производительности печи, повышение коэффициента ее использования путем многократного ускорения процесса декарбонизации.

Поставленная задача решается предлагаемой вращающейся печью, включающей корпус, шламовую трубу для подачи исходного материала, средства для подачи основного топлива и воздуха, установленные в выходной части печи, кольцевой кожух, охватывающий корпус, с загрузочным устройством для подачи дополнительного топлива в виде патрубков, входящих внутрь корпуса и оснащенных ковшами для захвата дополнительного топлива, в которой, согласно изобретению, загрузочное устройство установлено на кольцевом пороге, размещенном между зонами спекания и декарбонизации, причем патрубки загрузочного устройства установлены перпендикулярно оси печи и встроены в кольцевой порог с возможностью выхода их концов над кольцевым порогом, при этом нижняя часть кольцевого кожуха выполнена в виде решетки, под которой размещен бункер для сбора мелкодисперсных фракций топлива.

Кольцевой порог может быть выполнен из отдельных блоков из жаропрочного бетона.

Кольцевой порог может быть установлен на расстоянии 0,7-1 диаметра печи от головки печи.

Диаметр кольцевого порога может составить 0,75-0,8 диаметра печи.

Решетка кольцевого кожуха может быть выполнена из отдельных трубок, расположенных вдоль корпуса печи.

Размещение загрузочного устройства для подачи дополнительного топлива на кольцевом пороге между зонами спекания и декарбонизации позволяет ускорить процесс декарбонизации за счет того, что в кольцевой порог, где увеличено время пребывания исходного материала, что необходимо для полноценного процесса декарбонизации, попадает дополнительное топливо, которое и ускоряет этот процесс.

Поиск по отличительным признакам выявил вращающуюся печь по авт. св. №№1073546 (МПК F27B 7/28, оп. 15.02.1984) с подпорным кольцом в зоне декарбонизации, которое направлено на снижение удельного расхода топлива.

Однако предлагаемое изобретение именно за счет размещения загрузочного устройства для подачи дополнительного топлива в зоне кольцевого порога, размещенного между зонами спекания и декарбонизации, позволяет достигнуть новый технический результат - многократное ускорение процесса декарбонизации.

На фиг. 1 схематично показана трехопорная вращающаяся печь мокрого способа производства, общий вид.

На фиг. 2 - поперечный разрез печи А-А в месте установки устройства для подачи дополнительного топлива на кольцевом пороге.

Вращающаяся печь имеет футерованный огнеупором корпус 1, установленный бандажами 2 на роликоопорах 3. Печь снабжена приводом с венцовой 4, подвенцовой 5 шестернями, редуктором 6 и электродвигателем 7. Выходная часть печи имеет головку 8, в которой установлена основная горелка 9, например, двухканальная для возможности подачи и сжигания в зоне спекания двух видов топлива: газообразного (или жидкого) и пылевидного твердого, например высококалорийного нефтяного кокса. Над основной горелкой 9 установлено устройство 10 для вдувания в зону декарбонизации или начало зоны спекания мелкокускового твердого топлива размером частиц до 1,5 мм. Устройство 10 представляет собой трубу, соединенную с бункером для сбора мелкой фракции и сжатым воздухом. Бункер условно не показан. Печь «холодным» (загрузочным) концом входит в пылевую камеру 11, через которую в ее обрез входит шламовая труба 12.

Между зоной спекания и зоной декарбонизации на расстоянии 0,7-1 диаметра печи от головки печи установлен объединенный узел с кольцевым порогом 13 и кольцевым кожухом 14, охватывающим снаружи корпус 1 печи (зону кольцевого порога внутри корпуса 1).

Кольцевой порог 13 состоит из отдельных огнеупорных блоков 15 из жаропрочного бетона, армированного жаропрочной сталью. Огнеупорный бетон выполнен на основе особого чистого глиноземистого цемента, выдерживающего температуру до 1800°С. Блоки 15 крепятся к корпусу посредством болтовых соединений. На чертежах показано условно двенадцать отдельных блоков 15. Крепления их условно не показаны.

В четыре блока (их количество может меняться в зависимости от конструкции и размера корпуса печи) вмонтированы патрубки 16, которые возвышаются над поверхностью кольцевого порога таким образом, чтобы переходящий через порог обрабатываемый материал не попал в открытый обрез патрубков 16.

Возвышающаяся над блоками 15 часть патрубков 16, выполненных из жаропрочной стали, покрыта армированным жаропрочным бетоном, аналогичным по составу и жаропрочности с бетоном самих блоков порога. Входная часть патрубков 16 снабжена переходным патрубком 17, вваренным в корпус печи. К фланцам переходных патрубков 17 присоединены фланцы ковшей 18, открытая часть которых 19 направлена в сторону вращения печи для возможности захвата топлива из течки 20 и решетки 21 кольцевого кожуха 14. Решетка 21 состоит из отдельных трубок 22, установленных вдоль корпуса печи с зазором 1-1,5 мм для возможности удаления мелкой просыпи топлива в бункер 23, смонтированный под решеткой 21. Бункер 23 в нижней части соединен через затвор с пневмовинтовым насосом 24, который, в свою очередь, посредством пневмопровода 25 соединен с бункером устройства 10 для вдувания мелкой фракции в печь.

Кроме того, фракции 1-1,5 мм могут подаваться в бункер струйной противоточной мельницей и далее в мелкодисперном состоянии подаваться в двухканальную горелку 9. Мельница условно не показана.

Устройство работает следующим образом. Сырьевая цементная смесь в виде шлама влажностью 38-50% посредством шламовой трубы 12 подается в загрузочную часть вращающейся печи. Пройдя зону сушки в цепной завесе и зону подогрева сухая сырьевая смесь попадает в зону декарбонизации - наиболее теплонапряженную зону. В начале зоны процесс декарбонизации проходит в так называемой кинетической области, где процесс выделения СО2 происходит достаточно быстро и легко. Однако далее начинается диффузионный процесс декарбонизации, когда для удаления из СаСО3 остатков CO2 требуются достаточно большие затраты тепла при температурах до 1100°С, для чего в зону кольцевого порога 13 вводят дополнительное топливо - нефтяной кокс. Имея низкое содержание летучих и низкую зольность, нефтяной кокс является идеальным топливом для сжигания в слое материала зоны декарбонизации, он химически активен и, благодаря большому количеству водорода, создает активную восстановительную среду в слое материала, способствующую активизации процесса декарбонизации.

Ввод нефтяного кокса осуществляют следующим образом. Транспортером любого типа, например ленточным, предварительно взвешенный нефтяной кокс с размером частиц 10-12 мм подают через течку 20 (см. фиг. 2) в кольцевой кожух 14. Желательно автоматическое включение транспортера при подходе очередного ковша 18 своим приемным (входным) отверстием 17 в зону ввода очередной порции топлива (как показано на фиг. 2).

Неминуемая просыпь нефтяного кокса выпадает на решетку 21. Просыпь будет ввиду того, что печь при осевом тепловом перемещении может сдвигаться вместе с ковшом внутри кольцевого кожуха 14. Через боковой зазор между ковшом и кожухом топливо выпадает на решетку 21. При этом очередной ковш подхватит просыпь и унесет ее на загрузку в печь, а мелочь (до 1,5 мм) выпадет через решетку 21 в бункер 23 и далее посредством пневмовинтового насоса 24 будет подана в головку печи и там либо будет введена в неизменном состоянии через устройство 10 в зону декарбонизации, либо будет подана на домол в струйную противоточную мельницу и после нее в мелкодисперсном состоянии в двухканальную основную горелку 9.

Загруженный топливом ковш в вертикальном (или близко к нему) положении выдает топливо через патрубки 16 в пространство печи. При падении в поток газов, поступающих из зоны спекания, мелкодисперный нефтяной кокс отклоняется под действием ускоренного потока в кольцевом пороге в сторону «холодного» конца, т.е. в сторону диффузионной области декарбонизации, и не имеет возможности попасть в обрезы диаметрально противоположных патрубков 16 устройства. При падении в потоке газов частицы топлива воспламеняются, но, так как имеют достаточную массу, не сгорают и, воспламененные, попадают в слой материала и, перемешавшись с ним при вращении печи, активно выгорают в последнем, окисляясь, будучи на поверхности слоя, кислородом, подаваемым в избытке из зоны спекания.

Процесс декарбонизации в диффузионной зоне значительно ускоряется. Полностью декарбонизированный материал переходит через кольцевой порог 13 в зону спекания, где ускоренно завершается процесс клинкерообразования.

Подача дополнительного топлива в зону декарбонизации позволяет повысить общую производительность печи с ее форсировкой до 20%.

Перераспределение общего количества топлива между зоной спекания, в которой можно сократить подачу его в печь, и зоной декарбонизации, которая возьмет на себя часть топлива из зоны спекания, но использует его более эффективно, приведет не только к повышению производительности печи за счет интенсификации процесса, но и к снижению удельного расхода топлива за счет снижения потерь тепла с отходящими газами и корпусом печи. Снижение потерь корпусом печи по всей ее длине достигается за счет снижения общего теплового напряжения в печи, особенно в зоне спекания. Снижение теплового напряжения в зоне спекания увеличивает долговечность футеровки, как показал опыт, в 2-2,5 раза.

Основное преимущество ввода топлива в диффузионную зону декарбонизации - это повышение стабилизации работы печи, т.е. повышение коэффициента ее использования. Это значит, что печь с предлагаемым устройством работает без «тихих ходов» и остановок на подогрев, а последние, естественно, снижают производительность печи, при этом повышается качество клинкера и собственно цемента.

1. Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера, содержащая корпус, шламовую трубу для подачи исходного материала, средства для подачи основного топлива и воздуха, установленные в выходной части печи, кольцевой кожух, охватывающий корпус, с загрузочным устройством для подачи дополнительного топлива в виде патрубков, входящих внутрь корпуса и оснащенных ковшами для захвата дополнительного топлива, отличающаяся тем, что загрузочное устройство установлено на кольцевом пороге, размещенном между зонами спекания и декарбонизации, причем патрубки загрузочного устройства установлены перпендикулярно оси печи и встроены в кольцевой порог с возможностью выхода их концов над кольцевым порогом, при этом нижняя часть кольцевого кожуха выполнена в виде решетки, под которой размещен бункер для сбора мелкодисперсных фракций топлива.

2. Вращающаяся печь по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой порог выполнен из отдельных блоков из жаропрочного бетона.

3. Вращающаяся печь по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой порог установлен на расстоянии 0,7-1 диаметра печи от головки печи.

4. Вращающаяся печь по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр кольцевого порога составляет 0,75-0,8 диаметра печи.

5. Вращающаяся печь по п. 1, отличающаяся тем, что решетка кольцевого кожуха выполнена из отдельных трубок, расположенных вдоль корпуса печи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу сжигания основного и вспомогательного топлив в пламенной печи, к устройству для введения жидкого кислорода в пламенную печь и к пламенной печи.

Изобретение относится к способу активирования угольных частиц в вертикальной осесимметричной кольцевой камере путем порционной загрузки надподового участка предварительно фракционированными по размеру частицами, нагрева, вывода влаги и летучих веществ, а также охлаждения при организованном подъемно-опускном кольцевом циркуляционном движении частиц нагретыми и охлажденными дымовыми газами и паром, вводимыми со стороны потолочного перекрытия осевыми вертикально-опускными потоками, отводом в процессе активирования и сбросом в топку теплопроизводящей установки газообразных продуктов активирования, порционной выгрузки активированных охлажденных частиц из надподового участка, характеризующемуся тем, что циркуляцию частиц в подъемно-опускном кольцевом потоке организуют вводимыми в кольцевую камеру осевыми вертикально-опускными потоками вначале нагретых дымовых газов, затем смеси нагретых дымовых газов и пара, по окончании охлажденных дымовых газов, при этом объем загружаемых порций угольных частиц составляет Vу=(0,1-0,7)Vк объема кольцевой камеры, м3, скорость среды в подъемной ветви циркулирующего кольцевого потока равна wп=(0,1-0,6)w0 скорости осевого вертикально-опускного потока дымовых газов и пара, м/с, а долю кислорода во вводимых осевых вертикально-опускных потоках поддерживают на уровне O2=(0,04-0,16).

Изобретение относится к конструкциям вращающихся печей, в частности к узлам для сжигания топлива. .

Изобретение относится к устройствам для термообработки материалов, не допускающих контакта с теплоносителем, и может быть использовано в химическом машиностроении для получения катализаторов.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству цементов, извести. .
Изобретение относится к технике сжигания природного газа или его смесей с другими газами (газовоздушная смесь) в промышленных печах, применяемых для обжига изделий в огнеупорной, строительной и металлургической промышленности.

Изобретение относится к печам для проведения реакций при высоких температурах. .
Изобретение относится к технике сжигания природного газа или его смесей (газовоздушная смесь) в промышленных печах, преимущественно туннельных, применяемых для обжига изделий в огнеупорной, строительной и металлургической отраслях промышленности.

Изобретение относится к области подготовки сырья в черной и цветной металлургии, в строительной промышленности, а именно к устройству вращающихся сушильных барабанов.

Изобретение относится к способу обжига цементного клинкера во вращающейся печи, содержащей зоны декарбонизации, спекания и отбеливания, при сжигании твердого топлива (варианты).

Изобретение относится к способу первичной обработки сырья, используемого в технологии производства фосфорной кислоты. Способ включает следующие этапы: (1) первичная обработка сырья, (2) заготовка внутренней сферы гранул, (3) формование композитных окатышей, (4) восстановление композитных окатышей по печному методу и (5) гидратация и поглощение фосфора.

Изобретение относится к вращающейся плавильной печи для переработки отходов цветных металлов, в частности алюминиевого лома. Печь содержит цилиндрический корпус, футеровку, имеющую теплоизоляционный слой, состоящий из трех слоев гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы с корочкой гарнисажа, два загрузочных отверстия, выполненных в передней и задней торцевых стенках печи, летку для слива расплава металла и летку для слива шлака, и горелочное устройство, отличающаяся тем, что горелочное устройство выполнено в виде двух газовых инжекционных цилиндрических горелок, закрепленных в крышках, закрывающих загрузочные отверстия, при этом каждая из упомянутых горелок имеет двенадцать смесителей, пять из которых снабжены насадками, размещены вверху по месту установки в крышках загрузочных отверстий печи с обеспечением пламени длиной 2,4 м, а семь смесителей без насадок выполнены с возможностью обеспечения при горении газовоздушной смеси пламени длиной 1,5 м, при этом печь имеет смонтированные на тележке два поворотных футерованных желоба с приваренными футерованными чашами и с возможностью перемещения их на тележке по рельсам к летке для слива расплава металла и обратно с помощью электропривода, а в каждой крышке, закрывающей загрузочное отверстие, выполнен газоход, причем печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с двухступенчатой системой пылегазоочистки, обеспечивающей экологически чистый процесс и включающей камеру смешения, дымосос, двухсекционный агрегат газоочистки и блок циклонов.

Изобретение относится к обжиговым печам непрерывного действия для термической обработки материала при контролируемой газовой атмосфере и температуре нагрева в режиме непрерывной работы и постоянном перемешивании материала, в частности к шнеко-трубчатой печи.

Изобретение относится к роторной наклонной печи для переработки алюминиевых ломов. Печь содержит футерованный корпус с опорным кольцом, которое оперто на два ролика, горелочный щит с закрепленной на нем газовой инжекционной горелкой с одиннадцатью смесителями, поворотную футерованную чашу с двумя футерованными желобам, привод вращения печи и привод подвода-отвода горелочного щита.

Изобретение относится к конструкции летки доменной печи для производства чугуна. Устройство содержит жаропрочные кирпичи, расположенные вдоль внутренней стороны кожуха печи, цилиндрический корпус, проходящий через кожух печи и обращенный к жаропрочным кирпичам, и кольцевой уплотнительный узел, расположенный на конце корпуса рядом с жаропрочными кирпичами и содержащий уплотнитель корпуса.

Изобретение относится к аппарату для термоокисления и карбонизации зерненных активных углей. Аппарат содержит загрузочную камеру, вращающийся барабан с внутренней ретортой типа труба в трубе, топку с переходным каналом, расположенным в ее нижней части, имеющим вход для топочных газов и для подачи воздуха на разбавление топочных газов и выход в межтрубное пространство, и выгрузочную камеру топки.

Изобретение относится к технологии обжига строительных материалов и может быть использовано при производстве керамзита. Способ обжига керамзита во вращающейся печи включает задание требуемых значений температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны нагрева, и температуры в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, определение температуры в точке, соответствующей концу зоны нагрева, и температуры в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, определение разности между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны нагрева, формирование в функции величины разности этих температур управляющего воздействия на привод ленточного питателя, определение разности между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, формирование в функции величины разности этих температур управляющего воздействия на горелку печи, дополнительно задают требуемое значение температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны сушки, определяют температуру в точке, соответствующей концу зоны сушки, определяют разность между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны сушки, формируют в функции величины разности этих температур управляющее воздействие на привод вращения печи.

Изобретение относится к вращающейся барабанной плавильной печи для переработки отходов цветных металлов, в частности алюминиевых ломов. Печь содержит цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное окно, летку для слива расплава металла, теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы, горелочное устройство выполнено в виде газовой четырехсмесительной инжекционной прямоугольной горелки, в которой в нижнем ряду размещены два смесителя с перфорированной полусферой, а в верхнем ряду находятся два смесителя с двенадцатью ребрами в конце смесителя на внутренней стороне.

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано во вращающихся печах при обжиге цементного клинкера для интенсификации процесса нагрева путем подачи дополнительного питания печи. Вращающаяся печь содержит корпус, шламовую трубу для подачи исходного материала, средства для подачи основного топлива и воздуха, установленные в выходной части печи, кольцевой кожух, охватывающий корпус, с загрузочным устройством для подачи дополнительного топлива в виде патрубков, входящих внутрь корпуса и оснащенных ковшами для захвата дополнительного топлива. При этом загрузочное устройство установлено на кольцевом пороге, размещенном между зонами спекания и декарбонизации. Патрубки загрузочного устройства установлены перпендикулярно оси печи и встроены в кольцевой порог с возможностью выхода их концов над кольцевым порогом. При этом нижняя часть кольцевого кожуха выполнена в виде решетки, под которой размещен бункер для сбора мелкодисперсных фракций топлива. Изобретение позволяет ускорить процесс декарбонизации, повысить качество клинкера и производительность печи. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх