Способ наладки работы вращающейся печи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»974074 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280580 (21) 2931306/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет -

Опубликовано 15j182 Бюллетень №42

Дата опубликования описания 151 -82 (5)) М Кд 3

F 27 В 7/00

С 04 В 7/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 666.94 (088. 8) Ю.К. Брезе, Ю.A. Бурлов, В.П. Живоглядов, Г.П. Лыщинский и К.Г. Новоселов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) СПОСОБ НАЛАДКИ РАБОТЫ ВРМЦАЮЩЕИСЯ

ПЕЧИ

Изобретение относится к производству строительных материалов,где используются вращающиеся печи, и может быть применено, например, в цементной промышленности, Известен способ наладки работы вращающейся печи по угловой скорости вращения, которую выбирают по обеспечиваемой ею максимальной частоте выхода частиц материала из толщи слоя на поверхность откоса, по измеренным углу дуги сегмента поперечного сечения слоя материалй, размещенного в печи, и величине угловой скорости скольжения слоя материала по внутренней поверхности последней (1).

Недостатком этого способа является то, что он обладает большой погрешностью и малой точностью, поскольку в ее основу заложен эффект скольжения слоя материала по внутренней поверхности печи, который имеет место только по длине дуги, .ограничивающей верхнюю часть падающего слоя, в то время как частицы материала поднимающегося слоя движутся по круговым траекториям со скоростью, равной угловой скорости ,вращения самой печи. Указанный эффект скольжения характерен не для всех режимов движения сыпучего материала, а только для режимов, при которых барабаны и цилиндры вращаются с относительно малой угловой скоростью.

Практикой эксплуатации вращающихся печей достоверно установлено, что скорость движения материала по длине печи различна, а значит и эффект скольжения материала по ее внутренней поверхности в поперечных сечениях тракта, а следовательно, И частота выхода частиц материала из толщи слоя на поверхность откоса

15 тоже будут различными. Изложенное говорит о том, что данный способ обладает большой погрешностью и малой точностью и не позволяет вывести вращающуюся печь на оптимальный режим обжига.

Цель изобретения — обеспечение оптимального режима обжига. достигается цель тем, что в способе наладки работы вращающейся печи по угловой скорости вращения во время остановки печи отбирают пробы

-материала по ее длине, определяют удельную плотность насыпной массы и по зависимости изменения удельной, плотности насыпной массы материала

974074 по длине печи находят сечение, характеризуемое минимальным значением изменения энтропии, измеряют угол дуги сегмента поперечного сечения слоя материала, размещенного в этом сечении, измеряют режимный угол откоса материала, определяют угол скалывания по формуле:

6М1Яф!4) где 0 — оптимальный угол скалывания, опт в радианах; ф — угол дуги сегмента поперечного .сечения слоя материала, в радианах, и соответствующую ему оптимальную скорость вращения печи, обеспечивающую постоянство плотности насыпной массы в поперечных сечениях вращающейся печи, На фиг.1 приведено одно из возможных устройств, реализующих способ,например, вращающаяся печы на фиг,2 - графики изменения удельной плотности насыпной массы сыпучего материала по тракту вращающейся печи для бывшего до остановки последней и оптимального режимов обжига; на . фиг.3 — динамическая характеристика сыпучего материала, построенная по значениям измеренного режимного угла откоса материала и бывшей во время остановки угловой скорости вращения печи; иа фиг.4 — эквивалентная схема физической модели движения сыпучего материала в поперечном сечении вращающейся печи, Вращающаяся печь (фиг;1), выполнена в аиде полого цилиндра 1, внутренняя поверхйость которого имеет футеровку 2 из огнеупорного кирпича, Рабочее пространство 3, имеющее внутренний радиус R частично заполнено по поперечному сечению сыпучим материалом 4. Заполнение вращающейся печи по поперечному сечению характеризуется углом ф дуги сегмента, Угол ), полученный во время остановки вращающейся печи, является режимным углом откоса материала.

Способ можно уяснить, рассмотрев работу вращающейся печи (фиг.1).

В процессе работы цилиндр.1 вместе с футеровкой 2 вращаются приводом с угловой скоростью Ю, за. счет ! чего в рабочем пространстве 3 перемещается сыпучий материал 4, поверхность откоса которого во время остановки печи занимает положение относительно линии горизонта под углом 9, который является режимным параметром, поскольку зависит от величины бывщей до этого угловой скорости вращения. Дуга сегмента поперечного сечения„ занимаемого сыпучим материалом, характеризуется1 углом Ф . В процессе обжига в материале, проходящем по тракту вращающейся печи, происходят физико-химические превращения. Это влечет за собой изменение энтропии обрабаты5 ваемого материала, плотности его насыпной массы, а также его реологических свойств. Причем, все эти явления тесно взаимосвязаны между собой и с большой степенью точности

10 характеризуют друг друга. Так, например, если скорость протекания физико-химических реакций в материале по длине печи увеличивается, то пропорционально этому изменяется энтропия обрабатываемого материала, увеличиваются релогические свойства последнего, а следовательно, и его подвижность, в то время как плот.ность его насыпной массы в любом рассматриваемом на этом участке дли- ны печи поперечном сечении уменьшается, При равномерном же протекании физико-химических реакций в сыпучем материале по длине вращающейся печи, что соответствует оптималь-, ному режиму обжига, изменение энтропии обрабатываемого материала на этом участке минимально. При этом реологические свойства, а следовательно, и подвижность сыпучего материала по длине постоянны, а изменение плотности его насыпной массы по длине носит линейный характер, в то время как в любом рассматри ваемом поперечном сечении печи изменение этого параметра близко к нулю, Тесная взаимосвязь этих явлений позволяет решить достоверно и точно обратную задачу, т.е. по характеру изменения плотности насыпной массы

40 сыпучего материала по длине вращающейся печи судить об изменении энтропии обрабатываемого материала и его реологических свойств, а следовательно, и подвижности сыпучего материаgg ла, а значит и о характере протекания физико-химических реакций в материале и, в итоге, о ходе процесса обжига в целом.

Практикой установлено, что в про 0 цессе движения и термической обработки сыпучего материала по тракту печи в нем протекают физико-химические реакции, сопровождающиеся поглощением тепла-, а затем его выделением. Из термодинамики известно, что в обратимых процессах изменение энтропии характеризует. направление теплообмена, Если теплота пОдводится к телу, т,е. dq > О, то его энтропия возрастает (йз ) О), При отводе

60 теплоты (dq g О) энтропия тела должна уменьшаться (ds < О), Поскольку во вращающейся печи в обрабатываемом материале имеет место как тот, так и другой процесс, следовательно, 65 можно утверждать, что имеет место

974074 и поперечное сечение, характеризуе-мое нулевым значением изменения энтропии материала. Это говорит о том, что в данном сечении процесс теплообмена между Потоками газовоздушных масс и материала происходит без потерь и равномерно, Однако в реальных условиях процесс термической обработки материала сам по себе является необратимым, поэтому„ в этом случае, можно говорить только о существующем минимуме изменения энтро- пии обрабатываемого материала, которым характеризуется это сечение, реально определяющее оптимальный процесс теплообмена между газовым потоком и потоком материала. В связи с чем встает задача определения места нахождения этого сечения. для этого вращающуюся печь останавливают и после ее охлаждения берут пробы материала по длине печи, определяют удельную плотность р насыпной массы материала каждой пробы и определяют зависимость P = f(L), соответствующую режиму обжига, кото.рый был до, остановки печи. (ломаная

abed фиг.2). Затем определяют зависи- мость $g = f(L) соответствующую оптимальному режиму обжига (максимальному теплообмену между газовым потоком и потоком материала), выполняя условия равенства площадей.

Serg= Sg

aefd характеризует оптимальный режим обжига, а отрезок fd характе- 40 ризуется минимальным значением изменения энтропии материала, а следовательно, и заданной величиной плотности насыпной массы материала в выбранном для контроля на участке

efd поперечном сечении печи.

Из полученных путем построения зависимостей определяют место расположения во вращающейся. печи сечения равновесного состояния как для бывшего до остановки, так и для оптимального режимов обжига, характеризуемое минимальным значением изменения энтропии материала (на фиг,2 точка f). Замеряют в этом сечении угол Ф дуги сегмента поперечного сечения слоя материала и режимный угол f откоса, по величине которого определяют подвижность материала, характеризуемую углом скалывания, соответствующим режиму об,жига до остановки печи. по формуле:

f. t, Иф н вФ%сои j, где g — усклзение земного притяжеЯ, ния, гл/с --; @ — угловая скорость вращения печи во время ее остановкИ, рад/с; ф — режимный угол откоса материала, рад;

R — - внутренний радиус печи, м.

Затем определяют динамическую характ=-ристику а =$(g yqy) (фиг. 3) сыпучегс материала для сечения равновесно:"о состояния. Полученная динамическая характеристика одинакова для любой точки прямой efd (фиг. 2), соответствующей оптимальному режиму обжига, поскольку в этом случае реологические свойства, а следовательно, и подвижность сыпучего материала по длине печи, определяемой точками е и d идентичны, Для обеспечения оптимального режима обжига материала необходимо создать такие условия, при которых обрабатываемый материал прогревался бы равномерно по всему поперечному сечению на -любом участке длины врашающейся печи. Эти требования выполняются при условии равенства средних скоростей движения частиц материала в поднимающемся и падающем слоях поперечного сечения (фиг.4). Поднимающийся слой материала располагается в сегменте, ограниченном дугой

DE и соответствующей хордой, Падающий слой материала ограничивается лучами DE u DC угла скалываниями и дугой CE. В процессе теплообмена падающий слой материала получает тепло от газового потока, а,поднимающийся слой — от футеровки. Следует заметить, что кЬличество тепла, отданного футеровкой материалу, восполняется равным количеством тепла от газового потока, Если средние скорости частиц материала в падающем и поднимающемся слоях равны между собой, то равны между собой за одинаковый промежуток времени и количества тепла, переданные этим слсям соответственно газовым потоком и футеровкой. При смещении скоростного равновесия в поперечном сечении материала в ту или другую сторону эффект теплообмена уменьшается, а сЛедовательно, увеличиваются потери тепла с отходящими газами, нарушается равномерность протекания физикохимических реакций, увеличивается пылеунос из вращающейся печи..

Необходимьм и достаточным условием обеспечения максимальной теплопередачи материалу является равенство: . Я:МЮюйШЖ123 й)

7опт 2 где ф — угол дуги сегмента,. измеренный s поперечном сечении равновесного состояния,рад; оптимальный угол скалывания, опт соответствующий максимальной теплопередаче, рад.

97407.4

По полученному значению и пои опт лученной ранее динамической характеристике сыпучего материала определяют соответствующую этому значению оптимальную угловую скорость вращения UU пт печи, обеспечивающую постоянство плотности насыпной массы в поперечных сечениях вращающейся печи.

Выполнение перечисленных операций дает воэможность обеспечить равномерное протекание физико-химичес ких реакций в материале по длине печи, сопровождаемое снижением пылеуноса и теплоэнергозатрат на обжиг, повышением качества готовой продукции, что говорит об оптимальности режима обжига, формула изобретения

Способ наладки работы вращающейся печи по угловой скорости вращения, отличающийся тем, что,с целью обеспечения .оптимального режима обжига, во время остановки печи отбирают пробы материала по ее длине, ( определяют удельную плотность насыпной массы и по зависимости изме-! нения удельной плотности насыпной массы материала по длине печи находят сечение, характеризуемое мини5 мальным значением изменения энтроI пии, измеряют угол дуги сегмента поперечного сечения слоя материала, размещенного в этом сечении, изме ряют режимный угол откоса материала, 10 определяют угол скалывания по формуФ-4a Ctgt фф

ОПТ / где — оптимальный угол скалываи опт ния, рад; ф - угол дуги сегмента попе-. речного сечения слоя материала, рад. и соответствующую ему оптимальную скорость вращения печи, обеспечи20 вающую постоянство насыпной массы в поперечных сечениях вращающейся печи.

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 617664, кл. F 27 В 7/00, 1976.

974074

4мя

Состазитель A. Кулабукова

Редактор Т; ПарФенова ТехредМ.Гергель

Корректор Г. Огар

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8670/52 Тираж 645. ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5