Вращающаяся печь

(5 ЗОБ ОПИСА ТЕН месте иине- лотниено для ечи сыа, пульпы м потопотоа т,чтоне ормальГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Волховский алюминиевый завод им. С.М,Кирова(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч. 395689, кл, Е 27 В 7/24, 1971.Авторское свидетельство СССР М 480895, кл. Р 27 В 7/24, 1972.Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Л,: Госстройиздат, 1968, с. 31.Ходоров Е.И, и Н.С.Шморгуненко, Техника спекания шихт глиноземной промышленности, М.: Металлургия, 1978, с. 64-65.Авторское свидетельство СССР М 1453135, кл, Г 27 В 7/00, 1987. Изобретение относится к технике термообработки шихт во вращающихся печах с питанием пульпой наливом и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в металлургии при производстве глинозема способом спекания и др.Известна вращающаяся печь при сухом способе производства цемента, имеющая эауженный загрузочный конец, к которому примыкает неподвижный газоход для отвода печных газов и подачи в полость печи порошкообразного материала иэ эапечных(57) Использование: техника термообработки шихт во вращающихся печах с питанием пульпой наливом в промышленности строительных материалов, в металлургии при производстве глинозема способом спекания. Сущность изобретения: на загрузочном борту печи жестко закреплена обечайка, имеющая диаметр его центрального отверстия, разгрузочный конец обечайки входит в полость печи. На внутренней поверхности печи установлена кольцевая шайба. Разгрузочное сечение питательной течки расположено на участке между кольцевой шайбой и обечайкой и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на 5 - 25 в сторону вращения, На внутренней поверхности Б обечайки установлен очистной нож, 1 э.п, ф-лы, 2 ил., 1 табл,теплообм стыковки подвижн тельное уИзве термообр пучего поВ сл наливом ком капл и на загру позволит ную рабо енников циклонного типа, корпуса вращающейся печ ого газохода установлено у стройство.стное решение предназнач аботки во вращающейся и рошкообразного материал чае подачи жидкотекучей выносимые из печи газовы и образуют в месте сужения зочном участке печи нарос обеспечить длительную н ту агрегата.Известна вращающаяся печь, содержащая.в загрузочнОм конце закрепленную на загрузочном борту дополнительную обечайку, соединенную со стационарной камерой через уплотнительное устройство.В известном решении при его использовании для термообрэботки пульпы, подаваемой наливом, происходит зарастание обращеннойвнутрь печи торцевой поверхности загрузочного борта высыхающей пульпой при поступлении элемента поверхности вгазовой поток, Кроме того, капли жидкотекучей пульпы у загрузочного конца срываются с зеркала слоя и выносятся в дополнительную обечайку, внутренняя по- верхность которой будет зарастать; т.е. данная конструкция в условиях обработки склонной к наростообразованию пульпы оказывается совершенно неработоспособной,Известна вращающаяся печь с подачей пульпы распыливанием под давлением через форсунку, введенную в полость печи за ее загрузочный борт;Недостатки известной печи состоят в недостаточно эффективном теплообмене в сушильной зоне из-за трудности обеспечения распределения пульпового факела равномерно по поперечному сечению, а также из-за необходимости поддерживать повышенную температуру отходящих газов во избежание выпадения на поверхность корпуса чрезмерно влажных капель, которые налипают и образуют наросты, ограничивающие производительность и продолжительность .кампании. Такой способ спекания применяют в основном при термообработке шихт, весьма сильно склонных к нарастообразованию в сушильной зоне, например, боксито-содо-известняковые шихты глиноземного производства.Известна вращающаяся печь, содержащая корпус, кольцевой загрузочный борт, через центральное отверстие которого введена течка для питания наливом пульпой шихты, неподвижный газоход для эвакуации печных газов, устройство для герметизации сопряжения вращающейся печи и пылевой камеры, далее неподвижным газо- ходом соединенной с газоочистными аппаратами, циклонами, электрофильтрами и отсасывающим газы дымососом,Такие вращающиеся печи применяют для спекания нефелино-известняково-содовой шихты, в цементном производстве. Для уменьшения наростообразования и интенсификации теплообмена эти печи в сушильной зоне оснащены встроенными теплообменными устройствами - цепными завесами, 55 нейодвижный газоход для вывода печныхгазов, уплотнительное устройство. Недостатками известного решения являются большие подсосы воздуха через стены пылевой камеры и разгрузочные устройства, низкая надежность работы за 5 10 15 20 25 30354050 Недостатки известного решения состоят в следующем.Ввиду радиального биения, продольного перемещения и деформации корпуса не обеспечивается достаточно эффективная герметизация сопряжения вращающейся печи с неподвижными элементами системы газоочистки (пылевой камерой), что приводит к большим подсосам атмосферного воздуха.Это обуславливает повышенный расход электроэнергии на дымосос для удаления печных газов, ухудшение очистки газов изза увеличения их скорости в электрофильтрах и пылевой камере, необходимости поддерживания повышенной температуры отходящих из печи газов во избежание ее снижения до точки росы при подсосе атмосферного воздуха и конденсации водяных паров в системе газоочистки,Происходит зарастание загрузочного борта печи в торцевом и радиальном направлениях налипающими каплями и приса-, живающейся из газового потока пыльЮ, Для очистки заднего борта применяют громоздкие конструкции различных ножей, перекрывающих поперечное сечение, обуславливающих повышенный брызгоунос. Соскребаемая с кромки загрузочного борта налипшая масса частично падает в пылевую камеру, что требует применения камер большого размера, оснащения их устройствами для выгрузки увлажненного материала,В известном решении, особенно в случае термообработки щелочесодержащих шихт глиноземного производства, э также ряда шихт цементного производства, ограничивается производительность и продолжительность кампании, дестабилизируетсярежим, возрастают затраты топлива и электроэнергии, усложняется конструкция печного агрегата.При спекании шихт глиноземного производства печные газы частично направляются на карбонизацию алюминатныхрастворов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату решениемявляется вращающаяся печь, содержащаякорпус, питательную течку, введенную через центральное отверстие кольцевого загрузочного борта, кольцевую шайбу, смещенную в сторону разгрузочного конца,5 10 20 счет необходимости частой чистки разгрузочных устройств, высокие энергетическиезатраты вследствие возникновения подсосов воздуха,Целью изобретения является уменьшение подсосов воздуха и энергетических затрат, упрощение и повышение надежностиконструкции.На фиг. 1 показан загрузочный участоквращающейся печи, продольный разрез; нафиг, 2 - то же, поперечный разрез.Вращающаяся печь содержит корпус 1,кольцевой загрузочный борт 2, питательнуютечку 3, неподвижный газоход 4, уплотнительное устройство 5, дополнительную обечайку 6, кольцевую шайбу 7 на внутреннейповерхности загрузочного участка печи,. очистной нож 8 и узел его подвижного крепления 9.На загрузочном торце корпуса вращающейся печи 1 жестко закреплен загрузочный борт 2, в центральном отверстиикоторого жестко закреплена дополнительная обечайка 6, имеющая диаметр этого отверстия, разгрузочный участок которойвведен в полость печи, а загрузочный участок, выступающий за пределы печи, входитв неподвижный газоход 4, охватывающийдополнительную обечайку с зазором; и вместе их сопряжения установлено уплотнительное устройство 5; на внутренней поверхности корпуса печи со смещением отзагрузочного сечения в сторону разгрузкиустановлена кольцевая шайба 7, питательная течка 3 проходит в печь 1 через полостьдополнительной обечайки 6, и ее разгрузочное сечение расположено на участке печимежду дополнительной обечайкой 6 и кольцевой шайбой 7, и смещено от вертикальнойоси в поперечном сечении печи на 5 - 25. всторону, противоположную ее вращению.На внутренней поверхности дополнительной обечайки 6 установлен очистной нож 8,подвижно закрепленный узлом 9 в нижнейчасти окружности неподвижного газохода 4,Кольцевая шайба 7 установлена на расстоянии от обечайки, равном 0,3 - 0,9 ее диаметра. Длина обечайки составляет 0,3-0,6ее диаметра, длина ее разгрузочного конца,введенного в полость печи (0,03 - 0,25) диаметра обечайки, а внутренний диаметркольцевой шайбы равен 1,1 - 1,8 диаметраобечайки, При этом газоход охватывает загрузочный участок обечайки с зазором, равным 0,04-0,10 ее диаметра,Вращающаяся печь работает следующим образом,Шихта в виде жидкотекучей пульпы попитательной течке 3 наливом поступает вполость печи 1 на участок между дополни 25 30 35 40 45 50 55 тельной обечайкой 6 и кольцевой шайбой 7, На этом участке образуется ванна жидкотекучей пульпы, высота слоя которой в основном определяется высотой кольцевой шайбы 7, на уровне которой располагается зеркало слоя пульпы. По мере поступления новых порций шихты она переливается через кольцевую шайбу и эа счет вращения и наклона корпуса печи 1 перемещается к разгрузочному концу, подвергаясь термообработке продуктами горения топлива, подаваемого в разгрузочный конец. Печные газы, содержащие продукты горения органического топлива, углекислый газ и водяные пары, выделяющиеся при термообработке материала, за счет тяги запечного дымососа перемещаются к загру- зочному концу печи 1 и эвакуируются через дополнительную обечайку 6 и неподвижный газоход 4, из которого поступает в аппараты газоочистки (электрофильтры).Уплотнительное устройство 5 препятствует подсосу значительного количества атмосферного воздуха в газоход 4, находящийся под разрежением, очистной нож 8 обеспечивает непрерывную очистку загрузочного участка дополнительной обечайки от капель и пыли, его подвижное крепление на неподвижном газоходе 5 с помощью шарнирного узла 9 позволяет компенсировать радиальное биение печи и деформацию обечайки, зазор между дополнительной обечайкой 6 и неподвижным газоходом 4 предусматривает возможность радиального биения обечайки при вращении.Сочленение полости вращающейся печи с неподвижными элементами системы газоочистки через дополнительную обечайку, имеющую значительно меньший диаметр, чем корпус печи, существенно упрощает герметизацию узла сопряжения, так как длина окружности и, соответственно, площадь кольцевого зазора, которую нужно уплотнить, значительно меньше,Наличие постоянного зеркала пульпы на загрузочном участке печи между загрузочным бортом и кольцевой шайбой обеспечивает постоянное смачивание торцевой поверхности разгрузочного борта, что исключает ее зарастание (обычно имеющее место при сушке шихт, склонных к нарастообразованию, в частности содержащих в жидкой фазе щелочи).Подача пульпы по течке на этот участок между бортом и шайбой обеспечивает поддержание достаточно высокой влажности слоя пульпы, наиболее благоприятной для равномерного передвижения материала к разгрузочному концу без загустевания наО10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 данном участке, а также для смыва с бортаналипающей пыли и подсыхающих частицпульпы при поступлении элемента поверхности в газовый поток,Введение разгрузочного участка дополнительной обечайки в полость печи за загрузочный борт создает застойную зону длязапыленного газового потока в кольцевойполости между дополнительной обечэйкойи внутренней поверхностью печи, что способствует выпадению пыли в наиболее благоприятной области, где слой пульпы имеетнаибольшую влажность и хорошо ее улавливает, Кроме того, разгрузочное сечение дополнительной обечайки располагается надсечением печи, что уменьшает возможностьотрыва капель пульпы от слоя газовым потоком и их выбрасывания на внутреннююповерхность разрузочного участка дополнительной обечайки. Снижение выбрасываниякапель на поверхность дополнительнойобечайки уменьшает возможность ее зарастания и налипания на увлажненную поверхность пыли, выпадающей из газовогопотока,Очистной нож своевременно удаляет споверхности дополнительной обечайки налипающие капли и пыль, что препятствуетобразованию кольцевого прироста, так какв случае образования в этом месте даженароста небольшой высоты начинается интенсивное выпадение пыли из-за изменения направления потока газов, ипроисходит быстрое перекрытие поперечного сечения.Расположение очистного ножа в никней части сечения обечайки позволяет оставить. это сечение практически свободнымдля прохода газового потока, исключить зарастание боковых поверхностей нбжа,Диаметр центрального отверстия загрузочного борта печи составляет О 2 = 0,4 - 0,7диаметра печи О 1, при большей величине. ограничивается транспортная производительность, так как высота слоя в загрузочной зоне оказывается выше борта, применьшей величине чрезмерно возрастаетаэродинамическое сопротивление для прохода газа через загрузочное сечение, появляется тенденция к зарастанию торцевойповерхности борта, возрастает брызгоунос.Расстояние от дополнительной обечайки до кольцевой шайбы на корпусе печисоставляет Ь = 0,3 - 0,9 диаметра дополнительной обечайки О 2, При расстоянии более0,9 О 2 происходит чрезмерное подсыханиепульпы, она теряет текучесть, плохо проходит через кольцевую шайбу, что формируетволнообразное дестабилизирующее режимдвижение материала. При расстоянии менее О,ЗО 2 масса жидкотекучей пульпы в ваннеоказывается недостаточной для погашения естественных колебаний питания и присадки пыли, что ведет к зарастанию загрузочного борта, волнообразному движению,Внутренний диаметр кольцевой шайбы Оз = 1,1 - 1,8 диаметра дополнительной обечайки О 2, При большей величине этого диэметра не обеспечивается необходимый подпор для создания устойчивого уровня пульпы, обнажается значительная часть загрузочного борта из-под слоя, что ведет к зэрастанию его торцевой поверхности, При меньшем диаметре создается чрезмерно высокий слой пульпы, что приводит кпопаданию пульпы на внутреннюю поверхность дополнительной обечайки, увеличению брызгоуноса, зарастанию торцевой поверхности кольцевой шайбы со стороны разгрузочного конца.Длина введенного в полость печи разгрузочного участка дополнительной обечайки составляет Е 2 = 0,03 - 0,25 ее диаметра О 2. При большей длине зарастает наружная поверхность выступающей части дополнительной обечайки, что приводит к ликвидации застойной кольцевой полости в загрузочном участке печи, смещению наиболее жидко-текучей пульпы в слое к обрезу дополнительной обечайки и, как следствие, к повышенному брызгоуносу и зарастанию дополнительной обечайки, При меньшей длине разгрузочный конец дополнительной обечэйки также оказывается в области нахождения наиболее текучей пульпы в слое, что ведет к повышенному срыву капель газом, к брызгоуносу, зарастанию внутренней поверхности дополнительной обечайки,Длина дополнительной обечайки составляет Ь = 0,3 - 0,6 ее диаметра Д 2 При такой длине выноеимые из печи капли пульпы успевают достаточно подсушиться во взвешенном состоянии до выхода потока в неподвижный газоход, и их возможное выпадение в нем в виде порошка уже не приводит к его зарастанию. При меньшей длине капли не успевают подсохнуть, и, поступая в неподвижный газоход, налипают на его стенки, образуя нарост и перекрывая сечение. При большей длине не обеспечивается возможность ввода питательной течки под необходимым достаточно большим углом, что ведет к зарастанию течки, неравномерному выходу из нее пульпы, дестабилизации режима. Кроме того, при такой длине возрастает абсолютная величина радиального биения загрузочного конца дополнительной обечайки, что требует выполнения увеличенного зазора с охватывающим неподвиж1788406 10 ным газоходом, т.е, увеличение его размеров и массы.Питательная тецка в полости пеци смещена от ее вертикальной оси в сторону противоположную вращению, на угол,В = 5-25. В таком положении достигается наиболее плавное поступление пульпы из тецки в слой беэ разбрызгивания и брызгоуноса. При большем угле возникает возможность подхватывания капель на выходе из тецки и увлечения их в дополнительную обецайку, При меньшем угле выходное сечение тецки оказывается чрезмерно заглублено в слой пульпы, цто нарушает равномерность истечения из пульпы, может приводить к ее эарастанию,Радиальный зазор между неподвижным газоходом и дополнительной обецайкой составляет и = 0,04-0,10 диаметра обецайки 02. При большем зазоре увеличивается диаметр и, соответственно, масса неподвижного газохода, диаметр окружности, по которой устанавливается уплотнительное устройство, цто увеличивает количество подсосов. При этом скорость подсасываемого воздуха в кольцевом зазоре очень мала и не обеспечивает отдувки пыли, попадающей в уплотнение из печным газов при имеющих место на практике колебаниях давления, При меньшем зазоре усложняется монтаж, возрастают требования к центровке газохода и дополнительной обецайке, появляется возможность ударов обецайки при радиальном биении по неподвижному газоходу.Из приведенных данных видно, цто предлагаемая конструкция. обеспечивает увеличение производительности печи на 3- 8;ь, снижение подсосов и соответственно затрат электроэнергии на перекачку печных Параметр Устройство Предлагаемое Прото"тип 2 3 ч 5 6 Номер опыта 1 2 Оэ" Ою 57 0,7 0,77 О, 57 0,3.5 0,40 0,57 0,70 0,77 0,30 0,25 0,68 0,60 О,Й 7 Отношение диаметра центрального отверстия загрузочного борта к диаметру печи 0 . /О Отношение диаметра дополнительной обецайки к диаметрупечи 0 /ООтношение длины к диаметрудополнительной обечайки,1., /В,газов на 20-30, увеличение концентрации С 02 в печных газах, направляемых на карбонизацию алюминатного раствора на б% (абс), увеличение срока службы 5 конструкции загрузочного конца в 6-8 раз. Формула изобретения 1, Вращающаяся печь преимущественно для спекания глиноземсодержащих 10 шихт, содержащая корпус, питательную течку, введенную через центральное отверстие кольцевого загрузочного борта, кольцевую шайбу, смещенную в сторону разгрузочного конца, неподвижный газоход для вывода 15 печных газов, уплотнительное устройство,о т л и ц а ю щ а я с я тем, цто, с целью уменьшения подсосов воздуха и энергетических затрат, упрощения и повышения надежности конструкции, она снабжена 20 жестко закрепленной на загрузочном бортуобецайкой, разгрузочный конец которой входит в полость печи и имеет очистной нож на внутренней поверхности, кольцевая шайба установлена на расстоянии от обецайки, 25 равном 0,3-0,9 ее диаметра, разгрузочноесечение питательной тецки расположено на участке между ними и смещено от вертикальной оси в поперечном сечении печи на 5-25, уплотнительное устройство уста новлено в сопряжении неподвижного гаэохода и обецайки, при этом длина обецайки составляет 0,3-0,6 длины ее разгрузочного конца, введенного в полость печи, 0;03-0,25 ее диаметра, а внутренний диаметр кольце вой шайбы равен 1,1-1,8 диаметра обецайки.2, Печь по п.1, о тл и ц а ю ща я ся тем,цто гаэоход охватывает загрузочный участок обецайки с зазором, равным 0,04 - 0,10 ее 40 диаметра.1788406 12 Продолжение таблицы 0,03 0,06 0,25 0,30 0,02 1,8 . 1,4 1,9 1,0 0,03 0,10 0,14 0,04 0,07 25 8 30 0,3 0,6 18,5 19,0 183 180 0,9 1,0 18,6 17,9 184 189 17,5 . 17,8193 189 95 19 80 78 70 100 90 20 18 16 18 12 10 18 20 20 480 430 370 420 360 320 24 20 20 20 20 Отношение длины входящегов печь разгрузочного участка дополнительной обечай"ки к ее диаметру 1. /ООтношение внутреннего диа"метра кольцевой шайбы к ди-аметру дополнительной обе"чайки П /ЭОтношение высоты кольцевого зазора между дополнительной обечайкой и охва"тывающего ее неподвижногогаэохода к диаметру допол-.нительной обечайки, Ь/ОУгол смещения разгрузочного сечения питательнойтечки от вертикальной осипечи, 9 градОтношение расстояния коль"цевой шайбы от дополни"тельной обечайки к ее диаметру 1 /РПроизводительность печи,мз пульпы/ч Удельный расход топливакг,у.т./т спека Удельный расход электроэнергии, Ф Пылевыброс в атмосФеру,кгч Содержание СО в газах,направляемых на карбонизацию алюминатного раствора,Ф Подсос атмосФерного воздуха в уплотнении загрузочногоконца печи,Температура отходящих изпечи газов,"С Срок службы уплотнительного устройства в разгру"зочном конце без ремонта,мес 2 3 4 5 6 7.Лис водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгооод, ул.Гагарина,аказ 68 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5