Способ наладки работы вращающейся печи

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1)974074 еь(22) Заявлено 280580 (21) 2931306/29-33с присоединением заявки МВ(23) Приоритет -Опубликовано 15;11.82, Бюллетень М 42Дата опубликования описания 151382 51)М Кд 3 Р 27 В 7/00 С 04 В 7/44 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(1) Заявитель Новосибирский электротехнический институт(54) СПОСОБ НАЛАДКИ РАБОТЫ ВРЩАЮЩЕИСЯПЕЧИ Изобретение относится к производству строительных материалов,гдеиспользуются вращающиеся печи, иможет быть применено, например, вцементной промышленности,Известен способ наладки работывращающейся печи по угловой скоростивращения, которую выбирают по обеспечиваемой ею максимальной частотевыхода частиц материала из толщислоя на поверхность откоса, по измеренным углу дуги сегмента поперечного сечения слоя материалй, размещен"ного в печи, и величине угловойскорости скольжения слоя материалапо внутренней поверхности последней1.Недостатком этого способа является то, что он обладает большойпогрешностью и малой точностью, поскольку в ее основу заложен эффектскольжения слоя материала по внутренней поверхности печи, которыйимеет место только по длине дуги,,ограничивающей верхнюю часть падающего слоя, в то время как частицыматериала поднимающегося слоя движутся по круговым траекториям соскоростью, равной угловой скорости,вращения самой печи. Указанный эффект скольжения характерен не для всехрежимов движения сыпучего материала,а только для режимов, при которыхбарабаны и цилиндры вращаются с относительно малой угловой скоростью.Практикой эксплуатации вращающихсяпечей достоверно установлено, чтоскорость движения материала по длинепечи различна, а значит и эффектскольжения материала по ее внутренней поверхности в поперечных сечениях тракта, а следовательно, Ичастота выхода частиц материала изтолщи слоя на поверхность откоса15 тоже будут различными. Изложенноеговорит о том, что данный способобладает большой погрешностью и ма"лой точностью и не позволяет вывести вращающуюся печь на оптимальный режим обжига.Цель изобретения - обеспечениеоптимального режима обжига,достигается цель тем, что в способе наладки работы вращающейся печипо угловой скорости вращения во время остановки печи отбирают пробыматериала по ее длине, определяютудельную плотность насыпной массы ипо зависимости изменения удельнойпо длине печи находят сечение, характеризуемое минимальным значениемизменения энтропии, измеряют угол дуги сегмента поперечного сечения слоя материала, размещенного в этом сечении, измеряют режимный угол откоса материала, определяют угол скалывания по формуле:5 М 1 Яф 4) где О - оптимальный угол скалывания, оптв 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 печь 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 виде полого цилиндра 1, внутренняя поверхйость которого имеет футеровку 2 из огнеупорного кирпича, Рабочее пространство 3, имеющее внутренний радиус В, частично заполнено по поперечному сечению сыпучим материалом 4, Заполнение вращающейся печи по поперечному сечению характеризуется углом Ф дуги сегмента, Угол 9 , 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. счетчего 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, характеризуется 1 углом Ф . В процессе обжига в материале, проходящем по тракту вращающейся печи, происходят физико-химические превращения, Это влечет засобой изменение энтропии обрабаты ваемого материала, плотности его насыпной массы, а также его реологических свойств, Причем, все этиявления тесно взаимосвязаны междусобой и с большой степенью точности 10 характеризуют друг друга. Так, например, если скорость протекания физико-химических реакций в материалепо длине печи увеличивается, топропорционально этому изменяетсяэнтропия обрабатываемого материала,увеличиваются релогические свойствапоследнего, аследовательно, и егоподвижность, в то время как плот.ность его насыпной массы в любомрассматриваемом 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 наэтом участке минимально. При этомреологические свойства, а следовательно,и подвижность сыпучего материала по длине постоянны, а изменение плотности его насыпной массыпо длине носит личейный характер,в то время как в любом рассматриваемом поперечном сечениипечи измеЗ 5 нение этого параметра близко к нулю,Тесная взаимосвязь этих явлений позволяет решить достоверно и точнообратную задачу, т.е. по характеруизменения плотности насыпной массы 40 сыпучего материала по длине вращающейся печи судить об изменении энтропии обрабатываемого материала и егореологических свойств, а следовательно, и подвижности сыпучего материа ла, а значит и о характере протекания физико-химических реакций в материале и, в итоге, о ходе процессаобжига в целом.Практикой установлено, что в проо цессе движения и термической обработки сыпучего материала по трактупечи в нем протекают физико-химические реакции, сопровождающиеся поглощением тепла, а затем его выделением, Из термодинамики известно,что в обратимых процессах изменениеэнтропии характеризует, направлениетеплообмена, Если теплота пОдводится к телу, т,е. Йц . О, то его энтропия возрастает (йз ) О), При отводе 60 теплоты (йс 1О) энтропия тела должна уменьшаться (ЙзО), Посколькуво вращающейся печи в обрабатываемомматериале имеет место как тот, таки другой процесс, следовательно, 65 можно утверждать, что имеет местои поперечное сечение, характеризуе.- мое нулевым значением изменения энт. ропии материала. Это говорит о том, что в данном сечении процесс тепло- обмена 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, 1 определяют удельную плотность р насыпной массы материала каждой пробы и определяют зависимость р = й(Ь), соответствующую режиму обжига, кото.рый был до, остановки печи, (ломаная аЬсй фиг.2), Затем определяют эависи мость Уо = Е(Х,), соответствующую оптимальному режиму обжига (максимальному теплообмену между газовым потоком и потоком материала), выполняя условия равенства площадей. Вея= З). Площадь Я )характеризует изменение энтропии материала при протекании в нем физико-химических реакций с поглощением тепла, 35 а Я - - изменение энтропии материаеЫ ла при протекании в нем экэотермических реакций. Таким образом, линия аеЫ характеризует оптимальный режим обжига, а отрезок еЫ характе О ризуется минимальным значением изменения энтропии материала, а следовательно,и заданной величиной плотности насыпной массы материала в выбранном для контроля на участке еЫ поперечном сечении печи,Из полученных путем построения зависимостей определяют место рас- положения во вращающейся, печи сечения равновесного состояния как для бывшего до остановки, так и для оптимального режимов обжига, характеризуемое минимальным значением из-менения энтропии материала (на фиг,2 точка й). Замеряют в этом сечении угол Ф дуги сегмента попереч- ного сечения слоя материала и режим- ный угол 9 откоса, по величине которого определяют подвижность материала, характеризуемую углом )"скалывания, соответствующим режиму об,жига до остановки печи, по Формуле:.7 иФ%сйч , ф где д - ускдрение земного притяжения гл/сщ - угловая скорость вращения печи во время ее остановкИ, рад/с; ф - режимный угол откоса материала, рад;В - внутренний радиус печи, м.Затем определяют динамическую характ:-оистику а =(Ч у )(фиг.З) сыпучегс материала для сечения равновесно:"о состояния. Полученная динамическая характеристика одинакова для любой точки прямой еЫ (фиг. 2), соответствующей оптимальному режиму обжига, поскольку в этом случае рео" логические свойства, а следовательно, и подвижность сыпучего материала по длине печи, определяемой точками е и Й, идентичны,Для обеспечения оптимального режима обжига материала необходимо ф 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 РЕ и соответствующей хордой, Падающий слой ггатериала ограничивается лучами РЕ и РС угла скалываниями и дугой СЕ, 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 Физико- химических реакций, увеличивается пылеунос из вращающейся печи,Необходимья и достаточным условием обеспечения максимальной тепло- передачи материалу является равенство:ущуСжъжрд) 7 опт"где ф - угол дуги сегмента, измеренный в поперечном сечении равновесного состояния,рад; оптимальный угол скалывания, Опт соответствующий максимальнойтсплопередаче радПо полученному значению З и пои опт лученной ранее динамической характеристике сыпучего материала определяютсоответствующую этому значению оптимальную угловую скорость вращения %опт 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 изобретенияСпособ наладки работы вращающейся печи по угловой скорости вращения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения оптимального режима обжига, во время остановки печи айбирают пробы материала по ее длине,определяют удельную плотность насыпной массы и по зависимости изменения удельной плотности насыпноймассы материала по длине печи находят сечение, характеризуемое минимальным значением изменения энтропии, измеряют угол дуги сегментапоперечного сечения слоя материала,размещенного в этом сечении, изме ряют режимный угол откоса материала, 10 определяют угол скалывания по формуФа с 1 ЮОПЕ 74 М ФИ)Опт /где у - оптимальный угол скалывац оптния, рад;- угол дуги сегмента поперечного сечения слоя материала, рад.и соответствующую ему оптимальнуюскорость вращения печи, обеспечи вающую постоянство насыпной массыв поперечных сечениях вращающейсяпечи. Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 617664, кл, Р 27 В 7/00 1976,974074 Ог каэ 867 Патентфф Ужгород, ул. Проектна лнал Составитель Ь, КулаРедактор Т; ПарФенова ТехредМ.Гергель 2 Тираж 645ВНИИПИ Государственйого комитета ССпо делам иэобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб д орректородписное