Рис. 1.11. Принципиальная схема декарбо-низатора

Циклонный теплообменник печи размером 4,5X80 м показан на рис. 1.10.

Рис. 1.12. Декарбонизатор печи размером 4,5X80 м:
1 — вращающаяся печь; 2 — уплотнение загрузочной части печи; 3 — пережимное устройство; 4 — смесительная камера; б — наклонный газоход; 6 — вихревая камера; 7 — вихревая горелка; 8 — газоход от охладителя клинкера; 9 — коллектор; 10 — течка циклона второй ступени (подача материала в декарбонизатор); 11 — течка циклона первой ступени (подача материала в печь); 12 — загрузочная головка; 13 — опорная металлоконструкция

Вихревая горелка, расположенная на вихревой камере, выполняет роль запального устройства, б нее в небольших количествах вводится топливо через горелку, а также нагретый воздух от охладителя клинкера. В периоды розжига и пуска в первую очередь вводится в действие форсунка вихревой горелки.

Горячая пылегазовая смесь с температурой около 1000 °С из вихревой камеры по наклонному газоходу поступает в смесительную камеру, где смешивается с газами, выходящими из вращающейся печи. Образовавшаяся смесь с температурой 800…900 °С подается по газоходу в циклон первой ступени. В нижней части смесительной камеры имеется приводное пере-жимное устройство, с помощью подвижных шиберов которого регулируется сечение пережима для обеспечения оптимальных условий работы системы в различных режимах.

Горячие дымовые газы из печи проходят в смесительную камеру через загрузочную головку. Сырьевая мука, уловленная в циклоне первой ступени, по течке 1 ссыпается в загрузочную головку и затем по загрузочному лотку поступает во вращающуюся печь. Газы из циклона удаляются через патрубок.

Для предохранения металлических стенок от перегрева и сведения к минимуму потерь теплоты в окружающую среду все элементы декарбонизатора изнутри отфутерованы; для этого может применяться жаростойкий бетон, кладка из огнеупорного кирпича или сочетание этих футеровочных материалов.

Узлы декарбонизатора оснащают опорными кронштейнами, которыми они опираются на перекрытии строительной «этажерки».

Основные параметры печей. Для определения основных параметров вращающихся печей ниже приведены эмпирические соотношения, полученные на основе обработки статистических эксплуатационных данных оборудования.

Предложенными формулами можно пользоваться для предварительных, оценочных расчетов с уточнением их в подробном тепловом расчете.

При поверочных расчетах эксплуатируемых печей в случае отличия фактических длин печей от вычисленных по приведенным формулам определение тепловой мощности и производительности следует вести по фактическим длинам.

Выпуск продукции на вращающихся печах в течение сравнительно продолжительного периода времени, например за год, определяется их надежностью или коэффициентом Ки использования печей во времени. Последний, при прочих равных условиях, зависит главным образом от стойкости футеровки.

Отсюда следует, что при разработке новых и повышении эффективности работы применяемых печей надо учитывать фактор неизбежного снижения их надежности при увеличении их размеров и соответствующем повышении затрат на ремонт и содержание оборудования.

Приведенные данные дополнительно свидетельствуют о целесообразности внедрения вращающихся печей сухого способа, оснащенных декарбонизато-рами, когда при прочих равных условиях возможно существенно уменьшить диаметр печей и улучшить их технико-экономические показатели.

Затраты мощности на первоначальный подъем материала и перемещение его вдоль печи, преодоление сил трения при обкатывании бандажей по упорным роликам, в подшипниках упорных роликов, уплотняющих устройствах и т. д. незначительны, поэтому в расчетах их обычно не учитывают.

Значительные силы трения в упорных осевых подшипниках возникают в те моменты, когда под действием гидравлических упоров или при температурных удлинениях печь вместе с бандажами проскальзывает в осевом направлении по опорным роликам, возникающие силы трения в паре бандажи — опорные ролики воспринимаются упорными осевыми подшипниками опорных роликов.

Мощность Л/ш затрачивается на постоянное поддержание сегмента материала в верхнем боковом положении. Она зависит от насыпной массы, угла естественного откоса и площади (или длины хорды) сегмента материала, а эти параметры непостоянны и значительно изменяются по длине печи, различны в разных технологических зонах. Непостоянен и характер перемешивания, пересыпания материала в различных технологических зонах печи при ее вращении. Режим пересыпания зависит и от фракционного состава материала, коэффициента его внутрен-неготрения и других факторов. В одних случаях верхние слои материала скатываются вниз по нижним слоям, в Других — весь сегмент материала проскальзывает по внутренней поверхности футеровки печи и затем поднимается вверх, наблюдаются и промежуточные режимы. Таким образом, даже в пределах одной технологической зоны угол естественного откоса материала является переменным, циклически изменяющимся.

Значения этих параметров определяются на основе данных теплового расчета печи.

Принимая во внимание приведенные выше допущения и неучтенные потери, установочную мощность электродвигателей рассчитывают по формулам:

Охладители клинкера

Конструкции охладителей. Для охлаждения обожженного цементного клинкера и максимального использования содержащейся в нем теплоты преимущественно применяют слоевые колосниковые охладители (холодильники). Охлаждение осуществляется в перекрестном потоке при действии воздуха, продуваемого через слой раскаленного материала, перемещающегося по воздухопроницаемой колосниковой решетке, которая является основным рабочим органом машины. При этом воздух нагревается и затем поступает в печь для поддержания горения топлива; излишки воздуха через обеспыливающую установку сбрасываются в атмосферу. Отечественные колосниковые охладители переталкивающего типа, получившие название «Волга», разработаны ВНИИцеммашем; их изготовляет По «Волгоцеммаш».

Охладители типа «Волга» производительностью 35… 125 т/ч по конструкции в основном аналогичны; большинство деталей и узлов — колосники, подколосниковые балки, приводы колосниковой решетки, конвейеры для уборки просыпи, блоки основания и другие — унифицированы по всем или нескольким типоразмерам машин. Это позволило значительно упростить их изготовление и эксплуатацию, а также обеспечение запасными частями. Охладители поставляются в виде укрупненных узлов, прошедших на заводе сборку и обкатку, за счет чего существенно сокращаются сроки монтажа и повышается их качество.

Принцип работы и основные конструктивные решения охладителей типа «Волга» соответствуют общепринятой схеме слоевых колосниковых охладителей переталкивающего типа (рис. 1.13). Обожженный материал из печи поступает в загрузочную шахту охладителя и затем на колосниковую решетку, настил которой состоит из набора подвижных и неподвижных колосников, чередующихся между собой. Колосники закрепляют на несущей системе подвижных и неподвижных под-колосниковых балок. Материал перемещается по решетке под действием поступательно движущихся колосников, приводимых от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шату.нно-рычажный механизм. Для прохода охлаждающего воздуха в колосниках имеются щелевые отверстия шириной 5…6 мм. Мелкие куски материала, проваливающиеся через эти отверстия и зазоры между колосниками в под-колосниковое пространство, убираются с помощью скребковых конвейеров, имеющих приводную и натяжную станции .

Рис. 1.13. Принципиальная схема колосникового охладителя клинкера переталкивающего типа

Охлаждающий воздух подается вентиляторами в подколосниковое пространство дифференцированно по камерам, образованным межкамерными перегородками. Надколосниковое пространство охладителя ограничено кожухом 6, отфутерованным изнутри теплоизоляционной кладкой. Пройдя через колосниковую решетку и слой обожженного материала, воздух нагревается и затем поступает в печь по шахте; избыточный воздух через отверстие в кожухе подается на очистку в пылеулавливающую установку, затем сбрасывается в окружающую среду. В качестве пылеулавливающего устройства можно использовать электрофильтр; для повышения эффективности его действия предусматривают увлажнение поступающего в него запыленного воздуха путем разбрызгивания воды в надколосниковом пространстве «холодной» зоны охладителя. Вода подается через форсунки, при этом происходит и дополнительное охлаждение материала. Крупные куски измельчаются в молотковой дробилке, установленной на выходе материала с колосниковой решетки в верхней части разгрузочного устройства.

Удельные расходы воздуха и электроэнергии на охлаждение клинкера зависят от многих переменных параметров: начальной температуры клинкера и охлаждающего воздуха, гранулометрического состава клинкера, толщины и равномерности насыпного слоя на колосниковой решетке, количества просыпи мелких кусков, степени изношенности колосников и др. и поэтому при эксплуатации могут изменяться в широких пределах.

Охлаждение клинкера до температуры не выше 90—100 °С обеспечивается лишь в том случае, если в общей массе материала количество кусков крупностью до 35 мм составляет не менее 80%, а крупностью до 5 мм — не более 40% . Вследствие низкой теплопроводности клинкера внутренние массивы наиболее крупных кусков (размером 100… 150 мм и выше) за время продвижения по колосниковой решетке охлаждаются недостаточно, поэтому средняя температура крупных кусков всегда выше регламентируемой технической характеристикой.

Колосниковая решетка (рис. 1.14) является основным рабочим органом охладителя и состоит из горизонтальных секций. Подвижные подколосни-ковые балки установлены на тележках, которые непосредственно связаны с приводом и опираются на катки.

Неподвижные подколосниковые балки закреплены на основании охладителя. Цепь скребкового конвейера для уборки просыпи состоит из тяговых звеньев, соединенных между собой шарнирно при помощи пальцев. На балках закреплены колосники: подвижные и неподвижные.

Опорным узлом охладителя является основание. Оно воспринимает статические нагрузки от кожуха, футеровки и колосниковой решетки, а также динамические нагрузки, возникающие во время работы механизмов. Основание представляет собой две предельно вертикально установленные рамы, набранные из отдельных металлических блоков. Блоки опираются на бетонный фундамент и крепятся к нему анкерными болтами. Между собой блоки сваривают при монтаже. Блоки имеют окна для подвода воздуха в подколос-никовое пространство и ремонтные люки, а также окна для прохода приводного вала. К внутренней поверхности блоков приваривают кронштейны с плитами для установки опорных катков. Параллельные блоки связаны между собой поперечными перегородками, образующими подрешеточные камеры, и поперечными балками, служащими опорами для неподвижных под-колосниковых балок.

Привод и приводной вал предназначены для осуществления возвратно-поступательного перемещения подвижных тележек решетки с балками и колосниками.

Электродвигатели привода постоянного тока позволяют регулировать скорость движения тележек в диапазоне 1:3.

Разгрузочное устройство предназначено для приема охлажденного материала, дробления крупных кусков и подачи материала в распределительный бункер. Оно содержит молотковые дробилки, течки, затворы-мигалки. Опорная рама разгрузочного устройства с площадкой обслуживания закреплена на колоннах.

Дробилка приводится от электродвигателя через клиноременную передачу. Основным рабочим органом дробилки является ротор, состоящий из вала, насаженных на него дисков с шарнирно подвешенными молотками.

Перед дробилками устанавливают сортирующую решетку, через которую материал крупностью менее 30 мм просыпается в разгрузочную течку, а более крупные куски поступают в дробилки. Направление вращения роторов дробилок устанавливают таким, чтобы материал под действием ударов бил роторов измельчался и отбрасывался на колосниковую решетку.

Рис. 1.14. Колосниковая решетка охладителей клинкера типа «Волга»

Все детали охладителя, подвергающиеся действию высоких температур (колосники и другие детали колосниковой решетки), выполняют из жаропрочной высоколегированной стали. Детали, подвергающиеся абразивному изнашиванию (звенья-скребки цепей конвейеров для уборки просыпи, молотки молотковых дробилок и т. п.) выполняют из износостойких сталей.

Охладители оснащают системой контроля за состоянием механизмов. Система для автоматического контроля и регулирования технологического процесса охлаждения клинкера входит в состав системы автоматизации печного агрегата.

Колосниковые охладители клинкера типа СМЦ-33 (рис. 1.15) предназначены для установки в печных агрегатах для производства цемента сухим способом производительностью 1000, 2000, 3000 и 5000т клинкера в сутки.

Принцип действия охладителей аналогичен принципу действия охладителей клинкера типа «Волга».

Охлаждение производится воздухом, продуваемым вентиляторами через колосниковую решетку и находящийся за ней слой клинкера. Воздух при этом нагревается и поступает частично во вращающуюся печь, частично по специальному воздуховоду в декарбонизатор, где используется для поддержания горения топлива. На охлаждение клинкера в колосниковых охладителях воздуха всегда требуется больше, чем это необходимо для сжигания топлива, расходуемого на обжиг клинкера в печном агрегате.

Избыточный воздух из охладителя сбрасывается в окружающую среду через патрубок и аспирационную установку.

Обожженный клинкер из печи поступает через приемную шахту охладителя непосредственно на загрузочный участок колосниковой решетки.

Перемещение клинкера на колосниковой решетке с одновременным перемешиванием его слоя осуществляется за счет наклонного возвратно-поступательного движения подвижных колосников под некоторым углом к горизонтали. Колосники имеют щели для прохода охлаждающего воздуха, поэтому при транспортировании клинкера по колосниковой решетке мелкие куски просыпаются через эти щели в подколосниковое пространство и убираются с помощью двух скребковых конвейеров.

Подколосниковое пространство разделено перегородками на отдельные камеры, в которые от вентиляторов подается охлаждающий воздух.

Для измельчения крупных кусков клинкера предусмотрена молотковая дробилка, установленная в разгрузочной части охладителей.

В состав охладителей входят колосниковая решетка, основание, кожух, скребковые конвейеры для уборки просыпи, приводы колосниковой решетки, разгрузочное устройство с молотковой дробилкой, вентиляторы для подачи охлаждающего воздуха, установка для охлаждения и увлажнения избыточного воздуха, сбрасываемого через аспирационную установку в окружающую среду, аспирационная установка, футеровка.

На колосниковой решетке клинкер охлаждается и транспортируется от вращающейся печи на клинкерные конвейеры. Решетка состоит из нескольких секций, расположенных с уступом друг относительно друга. Подвижные колосники каждой секции оснащены отдельным кривошипно-шатунно-рычажным приводом. Подвижные и неподвижные колосники закреплены соответственно на подвижных и неподвижных поперечных подколосниковых балках. Каждый поперечный ряд подвижных колосников перекрывается последующим рядом неподвижных колосников (рис. 1.16). Между колосниками предусмотрены зазоры для компенсации их температурных расширений. Зазоры перекрываются снизу специальными кронштейнами, установленными на подколосни-ковых балках, что позволяет свести к минимуму просыпание мелких кусков клинкера через зазоры вниз в подколосниковое пространство.

Привод предназначен для обеспечения возвратно-поступательного движения тележек с размещенным на них подвижным колосником.

Каждый привод состоит из электродвигателя постоянноготока,редуктора, муфт, маховика, кривошипного вала, шатуна, от которого качающие движения передаются через рычаг на приводной вал с толкателями и затем посредством шатунов на тележки колосниковой решетки. Применение электродвигателя постоянного тока позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование скорости вращения его ротора и, следовательно, частоты возвратно-поступательного движения подвижных колосников.

Рис. 1.15. Охладитель клинкера СМЦ-33:
1 — кожух; 2 — футеровка; 3 — загрузочная шахта; 4 — привод колосниковой решетки; в подколосниковую камеру; 7 — шлюзовый затвор; 8 — короб конвейера уборки просыпи; опорный каток; 11 — поддерживающий ролик верхней холостой ветви конвейера уборки пи; 13 — жалюзийный затвор для подачи воздуха в последнюю подколосниковую камеру; 16 — молотковая дробилка; 17 — сортирующее устройство перед молотковой дробилкой; ционную установку; 20 — устройство для охлаждения и увлажнения воздуха, сбрасывае горячего воздуха к реактору-декарбонизатору

Рис. 1.16. Колосниковая решетка охладителя клинкера СМЦ-33:
5 — натяжная станция конвейера для уборки просыпи; б — окно для подвода воздуха 9 — уплотнение нижней рабочей нетви цепи конвейера для уборки просыпи; 10 — просыпи; 12 — уплотнение верхней холостой ветви цепи конвейера для уборки просы-14 — приводная станция конвейера для уборки просыпи; 15 – разгрузочное устройство; 18 — бронефутеровка кожуха