Устройство для загрузки материала во вращающуюся печь

(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 23.05.80 (21) 2930396/29-33 с присоединением заявки-51)М Клз 27 В 7/34 рственнын квмнтет СССР 23 оритет -бликовано 07.02.82. Бюллетень 5 а опубликования описания 07.02.82) Авторыизобретени Абпамо А. Кулабухов, Н. С. Корнеев, Ю. В. Казанский, В, КВ. И. Шубин, Н. И. Ференс, В. В. Шелудько и А. Л. П фв т 1 й.л; , 1: 3ен ф заводс и ин 7 тйб-"ф 1 Шуровский ордена Труд и Государственный всесо цеменвого Красного Знамени цезный научно-исследователной промышленности 1) Заявите Я.Яю" рт;а) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ МАТЕРИАЛ ВО ВРАЩАЮЩУЮСЯ ПЕЧЬИзобретение относится к промышленн ти строительных материалов и может б использовано в металлургической и химической промышленности, где при тепловой обработке материалов во вращающихся печах необходимо подавать сырьевую смесь, ее компоненты, добавки или твердое топливо по длине печи через окна в ее боковой поверхности.В известных вращающихся агрегатах, печах, барабанных и планетарных холодильниках и т. д., обрабатываемое сырье и топливо подают через торцовые отверстия. Это во многих случаях удобно и целесообразно. Однако в ряде случаев возникает необходимость подавать сырьевые компоненты или топливо в одну из технологических зон по длине вращающегося агрегата, преимущественно печей. Так, например, целесообразно подавать сырьевую пыль уноса цементных печей не совместно со шлаком, а в зоны, где сырьевой материал имеет такую же степень. обработки, как,и вынесенная из печи пыль. По рижскому способу, например, пыль вводят по осевому трубопроводу через сальниковый узел, расположенный вне печи. Осевой трубопровод из центра печи выводят на поверхность корпуса и далее вводят снова в печь в зону подогрева за цепной завесой.Конструкция такого ввода сложна, ненадежна, а ввод вместе с пылью транспортирующего воздуха под давлением увеличивает объем печных газов, охлаждает газы и способствует увеличению выноса пыли. Ввод пыли через головку печи с сгорячего конца затрудняет визуальное наблюдение за про цессом спекания и снижает до недопустимыхзначений температуру факела. Кроме ввода пыли необходимо вводить в печь, например, декарбонизированный высокотемпературный материал или твердое топливо в зону декарбонизации, где температура газов достигает 1100 - 1300 С. Существук 1 щие устройства непригодны для ввода вышеуказанных материалов в высокотемпературные зоны, так как либо сложны и ненадежны, либо сильно распыляют материал или раз герметизируют печь, способствуя подсосухолодного воздуха, снижению теплообмена и повышению пылевыноса.Известно устройство для загрузки материала во вращающуюся печь, содержащее5 о 1520 25 зо 35 40 45 50 55 3окна, расположенные в боковой поверхностипечи в высокотемпературной зоне 11.Недостатками известного устройства является то, что окна не имеют никаких затворов, герметизирующих печь. Поэтомувместе с горячим материалом, подаваемымиз камеры кальцинатора в окна, имеющиезначительные размеры, засасывается большое количество воздуха через кольцевыеуплотнения кольцевой камеры, охватывающей корпус печи в месте расположения окон.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для загрузкиматериала во вращающуюся печь, содержащее вмонтированные в окна корпуса печипатрубки с приемными раструбами, кожухс уплотнениями, охватывающий корпус печив месте установки патрубков с вмонтированными в него трубопроводами для подачии разгрузки материала. Известный узелвращающейся печи представляет собой устройство для возврата пылеуноса за цепнуюзавесу вращающейся печи 2.Однако большой подсос воздуха черезокна в боковой поверхности печи приводитк снижению эффективности сушки материала в цепной завесе и повышенному пылевыносу из печи из-за увеличения скоростипечных газов, разбавленных холодным воздухом подсосов,Недостатком этого устройства такжеявляется низкая долговечность работы устройства с горячим материалом в условияхвысоких температур печи.Цель изобретения - повышение производительности печи и снижение удельныхэнергозатрат на обжиг.Указанная цель достигается тем, чтоустройство для загрузки материала во вращающуюся печь, содержащее установленныев окнах корпуса печи патрубки с приемнымираструбами и охватывающий корпус печив месте установки патрубков кожух с уплотнениями и соединенными с ним трубопроводами для подачи и разгрузки материала,снабжено закрепленными между патрубкамии раструбами соосно с ними барабаннымизатворами с гравитационным приводом валабарабана, дополнительным затвором, установленным на конце трубопровода для подачи материала, и редуктором с)2, где 1 -передаточное отношение редуктора в четныхчислах.Раструбы выполнены в видс бункеров.Кроме того, на корпусе печи закрепленстопор в виде подпружиненного ролика,контактирующего с грузом привода.Затвор, установленный на трубопроводедля подачи материала, снабжен роликом,ширина которого составляет В + К где В -ширина бункера по образующей печи, а Ь -осевое перемещение корпуса печи, верхняякромка бункера выполнена в виде копирнойдорожки. 4На фиг. 1 изображена печь с устройством для загрузки в нее материала, поперечный разрез; на фиг. 2 - устройство, продольный разрез (положение барабанного затвора Открыто, затвор расположен над печью под затвором, установленным на трубопроводе для подачи материала); на фиг. 3 устройство, общий вид (один из барабанных затворов находится над печью; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2,Устройство для загрузки содержит вырезанные на корпусе 1 печи и ее футеровке 2 в технологической зоне, в которую необходимо вводить материал (преимущественно сыпучий), окна 3. В окнах 3 закреплены патрубки 4. Длина патрубков 4 внутри печи больше высоты слоя материала в данной зоне. Внутри печи патрубки футерова ны. На концах патрубков (вне печи) закреплены кожухи 5 барабанных затворов, снабженных барабанами 6 с диаметральным каналом 7 и полуосями 8, установленными в подшипниках 9. Подшипники закреплены в торцовых крышках 10 кожухов 5. К кожухам 5 соосно с патрубками 4 и диаметральными каналами 7 закреплены раструбы в виде бункеров 11, преимущественно прямоугольного поперечного сечения. Верхние кромки бункеров 11 могут быть выполнены в виде копирной дорожки 12. На одной из крышек 10 кожуха 5 барабанного затвора закреплен корпус редуктора 13.Редуктор содержит ведомое зубчатое колесо 14 и ведущую шестерню 15. В данном примере диаметр ведомого колеса 14 в два раза больше диаметра шестерни 15, т. е. передаточное отношение редуктора 1 = 2. На валу6 шестерни 15 за пределами корпуса редуктора установлена полумуфта 17, соединенная пальцами с полумуфтой 18, закрепленной на валу 19 гравитационного привода, Вал 19 установлен в подшипнике 20, корпус которого закреплен на арматуре 21. Арматура 21 жестко закреплена к корпусу 1 вращающеся печи. На валу 19 закреплен массивный груз 22, создающий крутящий момент валу 19. Груз 22 установлен так, что ось, проходящая через центр вала 19 и центр тяжести груза параллельна продольной оси диаметрального канала 7. Под грузом 22 в плоскости его вращения на корпусе печи закреплен стопор 23, выполненный в виде ролика 24, установленного на пружине 25 таким образом, что при нахождении торца груза над обечайкой, он контактирует с торцом груза 22. Вокруг корпуса 1 печи установлен кожух 26 с уплотнениями 27. В верхнюю часть кожуха 26 вмонтирован подающий трубопровод 28. На конце трубопровода 28 установлен затвор 29, выполненный в виде бункера накопителя 30 и шибера 31 секторного типа, закрепленного на оси 32. К оси 32 закреплен рычаг 33, снабженный роликом 34. Длина ролика должна быть больше ширины бун5105 20 25 30 40 45 50 55 кера с учетом осевого перемещения корпуса 1 печи. Трубопровод 28 и затвор 29 устанавливаются в кожухе 26 так, что их вертикальная ось совпадает (в среднем положении корпуса печи) с вертикальными осями патрубков 4, находящихся под затвором 29. Затвор 29 может быть выполнен в виде клапана, открывающегося под действием электропривода, включающегося от концевого выключателя, установленного на затворе 29 при контакте выключателя с копирными дорожками 12 бункеров 11. Кроме того, на фиг.условно показано устройство 35 для удаления просыпи угля из нижней части кожуха 26.При описании работы предлагаемого устройства приводится пример применения устройства для подачи твердого мелкозернистого топлива в зону декарбонизации, в том месте на корпусе печи, где установлены сопла для подачи в слой материала воздуха для создания локального псевдоожижения материала над соплами, т. е. по сути дела, устройство представлено в виде узла подачи топлива во встроенный кальцинатор, работающий на твердом топливе.Устройство работает следующим образом.Дозирующим устройством в трубопровод 28 и далее в бункер 30 затвора 29 подается порция мелкозернистого твердого топлива, например угля, кокса и сланца. В этом случае пылевые фракции из топлива предварительно удаляются, во избежание их сгорания над слоем материала в высоко- температурном газовом потоке. При вращении корпуса 1 печи вместе с ним вращается и механизм, закрепленный на нем. При подходе бункера 11 к затвору 29 копирные дорожки 12 набегают на широкий ролик 34 (вращение печи по стрелке на бункере 11) и через него воздействуют на рычаг 33. Последний разворачивается относительно своей оси 32 и смещает вправо секторный шибер 31, закрывающий выходное отверстие бункера 30. Уголь высыпается из бункера 30 в бункер 11.Выполнение ширины ролика равной В + + 1., где В - ширина бункера по образующей печи, а 1. - осевое перемещение корпуса печи, обеспечивает совме 1 цение его с обеими копирными дорожками, установленными на кромке бункера, при осевом перемещении корпуса при нагреве. Отдельные детали механизма барабанного затвора совершают различные движения относительно фундамента печи; Так, патрубки 4 в окнах 5 за один оборот изменяют положение продольной оси на 360, а продольная ось диаметрального канала при вращении печи не из- . меняет положение относительно фундамента, т. е. всегда остается перпендикулярной фундаменту. Происходит это под действием гравитационной силы земли, воздействующей на массивный груз 22 и заставляющей его за все время вращения принимать вертикальное положение относительно фундамента. Вертикальная ось, проходящая через ось вращения и центр тяжести массивного груза 22, установлена вдоль оси диаметрального канала 7, в таком положении, когда патрубок 4 и его барабанный затвор находятся строго над корпусом 1 и под подающим трубопроводом 28, В таком положении выходные отверстия бункера 11 (входное кожуха 5) и выходное отверстие кожуха 5 (входное отверстие патрубка 4) соединяются через диаметральный канал 7 в барабане 6, т. е. внутреннее пространство печи в момент прохождения патрубка 4 под затвором 29 сообщается с внутренним пространством кожуха 26. В это время, равное 3 - 6 с, все топливо, высыпающееся из бункера 30 или находящееся в бункере 11, через совмещенные каналы высыпается во внутреннее пространство печи на слой обрабатываемого материала, имеющего температуру от 750 до 1250 С в зависимости от режима обжига. Во время пересыпания материала из бункера 11 в печь торец груза несколько задерживается перед стопором 23 до тех пор, пока момент инерции не преодолеет сопротивление пружины 25, ролика 24 и стопора 23, стоящего на пути движения груза относительно корпуса 1 печи. В это время происходит полное совмещение отверстий в бункере 11, барабанном затворе и патрубке 4. Преодолев сопротивление стопора 23, груз 22 резко закрывает барабанный затвор. Наступает период раскачивания груза, т. е. маятникообразное движение, которое в данной конструкции играет положительную роль,так как при знакопеременном повороте барабана 6 способствует очистке его поверхности от налипшего топлива или частичек, З 5, расклинивающих зазор между кожухом 5 и барабаном 6. Зерна угля разрушаются также ребрами, размещенными на поверхности барабана 6 вдоль ее образующей. Длительное раскачивание груза нежелательно для последующего совмещения вышеупомянутых отверстий, Роль демпфера, гасящего колебания груза 22, выполняет тот же стопор 23, который кратковременно останавливал груз во время загрузки топлива. При колебаниях груза его торцовая поверхность вступает в контакт с роликом 24 стопора. В это время сжатая пружина 25 стопора 23 прижимает ролик 24 к торцовой поверхности груза, чем и замедляет перемещение груза. Груз окончательно останавливается при соприкосновении с роликом 24 стопора 23 при полном обороте груза,т. е. полном обороте печи.Уголь, поданный в печь, падая, пересекан Р ет высокотемпературныи газовыи поток и частично нагревается в нем при падении. Газовый поток частично рассеивает уголь по поверхности слоя. Дальнейший разогрев до воспламенения угля происходит за короткий промежуток времени, так как обраба 9036805 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 тываемый материал в месте падения угля имеет температуру от 750 (в период розжига встроенного кальцинатора) до 1 00 - 1250 С в период работы, Температура газового потока в печи в этой зоне равна 1200 в 1300 С. По системе трубопроводов через сальниковое осевое передающее устройство к зоне, куда вводится топливо, подается сжатый воздух. Через специальные сопла с помощью распределительных устройств воздух подается только под слой материала, на поверхность которого было полано топливо (система подачи воздуха под слой не показана). Воздух, поступающий из сопел в печь, приволит обрабатываемый материал, а вместе с ним и уголь, в состояние локального псевдоожижения. При этом происходит активный подвод кислорода-воздуха к поверхности угольных зерен и интенсивное рассредоточение последних в обрабатываемом материале. При прохождении зоны, где установлены воздушные сопла, частицы угля постепенно выгорают. При этом происходит интенсивный теплообмен между раскаленными частицами угля, продуктами его сгорания и обрабатываемым материалом. Интенсивность теилообмена в 10 - 15 раз выше, чем ири сжигании топлива над слоем мате и а, а.В зависимости от количества подаваемого то 1 Лина или материала, а также допустимой периодичности его ввода В печь, число патрубков 4 с затворами может быть отло Б и бол е. Нижнее основание бункера Вь 1 иолняется и Вилс квадрата, В который Вигс:.Н нару)кный диаметр иатрубка 4. Последним достигается практически полная разгрузка буиксря 11. Если в бункере все же Остается топливо, то ири повороте печи Нс) 1 80 Оис) ВЫСЬИс 1 ЕТСЯ В бЪНКЕР, ЪСТЯНОВ лепный в нижней части кожуха 26. В этот жс бункер Оседает и пыль, образуюш,аяся и)с)и с1)ъ зке ъ гл и. 1 Ри помощи инжектоРЯ или и(:б(игиО гневмОВинтОВОГО насоса 35 Ост:.ги .Оглг)1 могут Возврагцаться в топбъикер, ъстаиовленный перед доза(" с. дс)Ни гоиливо в бункер 30 за;, 2 1 р ОсЯИОВках печи дозатор авн скс тклюцяется и не иерегружаетс 1,1 рг лихих ходах печи, с уве 1( р)и)да Вряцения, уменьшается:,)1 З ВОЛИТЕЛ ЬНОС ГЬ ДОЗЯТОРЯ.Ц Я 1 ОВ ЗЯ Г)ЪЗК 1 Мс 1 ТЕРИЯ IЯ ВЫ 1; Нги.)опонии с учетом увс я: т1 сл:1 В до 3040"/).и:;И сЛЯВЯЛОМ барабана С ПЕрсигО.1 сииеь 12, обссгечиваетЦЪС 1( И . . СГ)с.ВОГО КЯНЯЛЯС ОТ" и 1)сНя)1( В Оунссре и изтъбком 4 лишь Один р;з з Одни Оборот печи, т. е. в период и)(;хо)кд ни) 1 тсъбк 4 пол затвором 3 8подающего трубопровода 28. При полном обороте печи (соответственно и кожуха 5 барабанного затвора) на 360 барабан поворачивается относительно кожуха лишь на 180. Если бы редуктора не было, то совмещение каналов происходило бы дважды за один оборот, причем один раз в нижнем положении патрубка 4, что приведет к высыпанию материала из печи и к двойному подсосу воздуха в печь, а это недопустимо. Увеличивают передаточное число до 4,6 и т. л. при допустимой периодичности ввода материала в печь через 2, 4, 6 и т. д. оборотов. Нечетные значения передаточного отношения недопустимы из-за совмещения каналов в нижнем положении патрубка 4.Установка редуктора значительно снижает величину крутящего момента на валу привода. Габариты привода значительно снижаются.Разгерметизация корпуса печи лишь на короткое время (3 - 6 с вместо 50 - 60 с в известных устройствах) в 20 - 50 раз снижает количество холодного воздуха, подсасываемого в высокотемпературные зоны печи. При совпадении каналов для подачи материала в печь происходит переток материала практически по полному сечению так, что для прохода воздуха в печь останется лишь незначительное отверстие. Снижение подсоса воздуха способствует сохранению высоких температур в печи и снижает пылевы нос, что обеспечивает увеличение производительности печи и снижает энергетические затраты на создание разрежения В печи. Устройство позволяет вводить материал с высокой температурой в высокотемпературные зоны. Кроме твердого топлива в печь можно вводить пыль, шлак, другие сырьевые компоненты и добавки, а также шлам, воду и т. д. Для каждого конкретного материала к устройству добавляют соответствующие приспособления, а основа механизма остается неизменной.При Работе устройства как узла подачи твердого топлива встроенного кальцинатора возрастает производительность печи при снижении удельных энергозатрат в зависимости от количества подаваемого в зону кяльцинирования топлива и типоразмера пеци. В упрощенном виде при применении редуктора с большим передаточным числом, например червячного редуктора, предлагаемая конструкция может быть применена как устройство для отбора проб из печи. В этом случае совмешение каналов настраивают на положение затвора под печью, При передаточном отношении, равном двум, можио использовать конструкцию как разгрузочное устройствофор)11 ула изобретенияУстройство для загрузки материала во врящаюшуюся печь, содержащее уста9новленные в окнах корпуса печи патрубки с приемными раструбами и охватывающий корпус печи в месте установки патрубков кожух с уплотнениями и соединенными с ним трубопроводами для подачи и разгрузки материала, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности печи и снижения удельных энергозатрат на обжи г, оно снабжено закрепленными между патрубками и раструбами соосными барабанными затворами с гравитационным приводом вала барабана, дополнительным затвором, установленным на конце трубопровода для подачи материала и редуктором с 12, где 1 - передаточное отношение редуктора в четных числах. 2. Устройство гго п. 1, отличающееся тем, что раструбы выполнены в виде бункеров.3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью временной остановки привода вала барабана, оно снабжено закрепленным на корпусе печи стопором в виде подпружиненного ролика, контактирующего с грузом привода.4. Устройство по и, 1, отличающееся тем, что, с целью автоматического открытия затвора, установленного на трубопроводе для подачи материала, затвор снабжен роликом, ширина которого состаьляет В + гг, где В - ширина бункера по образующей печи, а Ь - осевое перемещение корпуса печи, при этом верхняя кромка бункера выполнена в виде копирной дорожки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 51. Авторское свидетельство СССР579526, кл. Г 27 В 7/34, 1976.2. Ходоров Е. И. Г 1 ечи цементной промышленности. Л., Стройиздат, 1968, с. 15 152, рис. 68.903680 А-ЯСоставитель И. Иноземцева Редактор Л. филиппова Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар Заказ 93/21 Тираж 641 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4