Вращающаяся печь

11 11 694754 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 03,06.77 (21) 2492278/2с присоединением заявки че 51) М, 1(л.Г 27 В 7/3 43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень Мо 40 45) Дата опубликования описания 30.10.79ло делам изобретений и открытий. Ж. Темирбае Даукеев, М, Е, Ерга екишев Алма(71) Заявите инский энергетический инстит(54) ВРАЩАЮ Я ПЕЧЬ 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 11.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 аяся печь не обесперегулирования и се а обжига, непрпадежной эксплуатаосударственныи комитетПриорит конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтированное на задней торцовой стенке неподвижной головки, и холодильник 121.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 лучистымитепловыми потоками от раскаленной футеровки вращающегося барабана печи и клинкера.Указанная вращающ15 чивает эффективногоинтенсификации процегодна к длительной нцпп. Цель изобретения - интенсификация про 20 цесса обжига, снижение удельного расходатоплива и повышение надежности эксплуатации,Это достигается тем, что вращающаясяпечь для обжига сыпучего материала, пре 25 имущественно цементной сырьевой смеси,содержащая вращающийся барабан с разгрузочными окнами, охватывающую разгрузочный конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтирован 30 ное на задней торцовой стенке неподвиж 6947543ной ьолоькп, и хо;ьодильннк, снабжена коллеь торамь вторичного воздуха, смонтированными на внешней стороне задней торцовой стенки неподвижной головки печи и соединенными посредством трубопровода с холодильником, а неподвижная головка печивыполнена с отверстиями па задней торцовой стенке, по крайней мере одно из которых кольцевое, при этом выходное сечешьегорелочпого устройства размещено внутривращающегося барабана.На чертеже показан разгрузочный конецьра:цающейся печи, поперечный рььзрсз.Вращающийся барабан 1 с окпа 1 ьь 2 входит своим разгрузочным концом в неподвижную головку 3 печи так, гго обрез барабана 1, располагается максималы;.о близко к задней торцовой стенке нсыодвпжнойголоа и 3 печи, Минимальный зазор междуобрезом вращающегося барабана 1 и указаьшойь степкой определяется условием вращения его без задевашгя последней притемпературных расширениях вращающегосябарабана 1. Головка 3 печи установлена нашахте холодильника 4. На задней торцовойстенке пеььодвижной головки 3 печи выполнены отверстия 5 и б, пз которых отверстие5 кольцевое, Отверстия б произвольнойформы выполнены в количестве, обеспечивающем ровное поле скоростей сносящегопотока воздуха на входе в обрез вращающегося барабана 1. Из разгрузочного концахолодильника 4 воздух забирают вентилятором 7 аспирации и подают по трубопроводу 8 в коллекторы 9 и 10, а избыточныивоздух отводят по трубопроводу 11, Коллекторы 9 и 10 обеспечивают распределениеи равномерную подачу воздуха по всей длине кольцевого отверстия 5 и по всем отверстиям б. На трубопроводе 8 установленорегулировочное устройство 12 для распределения воздуха в коллекторы 9 и 10.Горелочное устройство 13 смонтироваььона неподвижной головке 3 печи, причем еговыходное сечение входит внутрь вращающегося барабана 1 и расположено до плоскости окон 2.Работает вращающаяся печь следующимобразом,Топливо в количестве, необходимом дляобеспечения процесса обжига сырьевой смеси, подают в рабочее пространство печи припомощи горелочного устройства 13. Воздухна горение, для обеспечения процесса регулирования характеристик факела, поступает двумя раздельными потоками: в видепоперечных струй через окна 2 и в видесносящего 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, Приэтом от вентилятора 7 необходимое количество воздуха поступает в трубопровод 8,оставшуюся часть, которая является избыО 15 20 25 30 35 40 5 50 а 5 60 65 тоьььььм воздухом, нс пспользюь для го 1)е - ния топлива и отводят по трубопроводу 11. Из трубопровода 8 воздух распределяют регулировочным устройством 12 в коллекторы 9 и 10, Из коллектора 10 воздух через отверстия 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 ьзиде сносящего потока с ровным полем скоростей. Из коллектора 9 через кольцевое отверстие 5 воздух истекает в виде кольцевой струи в неподвижнуьо головку 3 печи, где смешивается с более нагретым воздухом из шахты холодильника 4, и идет па 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 степкой 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 велььчипьь 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, поступаюшего 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 ту.р булентности регул ируются изменением воздуха, идущего на сносящпй поток и поперечные струи при неизменном суммарном количестве поступающего па горение воздуха, т. е. при постояьшом коэффициенте избытка воздуха, Иначе говоря, если устройством 12 полностью перекрыть расход воздуха в коллектор 10, который идет на создание сносящего потока, то весь5воздух, 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.ФОставшаяся 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 эквивалентногодиаметра 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 наружнои ее стороны, регулировочного устройства 12, расположенного в условиях низкой темг 1 ературы вне печи, и расположением обреза вращающегося барабана 1 с максимально допустимым приближением к задней ториовой 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. 55 бО 65 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Формул а изобретенияВращающаяся 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. ПетроваТекред А. Камышникова Корректор Е. Осипова Редактор Т. Кузьмина Заказ 2651/4 Изд. М 653 Тираж 706 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, К, Раушская наб., д. 4(5 Типография, пр. Сапунова, 2 цОО р 11 схода топливе и поиицсци 5 инежности эксплуатации, она снабжена коллекторами вторичного воздуа, смонтированными на внешней стороне задней тсрцовой стецки неподвижной головки печи ц соедицегн 1 ымц посредством трубопровода с холодильником, а неподвижная головка печи выполнена с отверстиями па задней торцовой стенке, по крайней мере одно из которы: ко.1 гцсвое, п 15 и этоа в 1.5 диОс сечсц 51 с горелочцого устройства размещено внутри вращагощегося барабана.Источники информации,принятые во внимание прц экспертизе 1. Пате 1 т США М 2859955, кл. 263 - 33, опуолик. 1958.2. Патент СССР:"Ь 50188, кл. Г 27 В 7/38, 1934 (прототип) .