Печь расположена с уклоном 4% от загрузочного конца к разгрузочному; в этом направлении движется обжигаемая сырьевая смесь. Разгрузочный конец вращающейся части печи входит в неподвижную конструкцию (так называемую горячую или разгрузочную головку печи), соединяющую печь с холодильником.

В пылеосадительной камере за счет значительного увеличения поперечного сечения потока газов по сравнению с сечением загрузочного конца печи, из которого они поступают в

камеру, резко уменьшается скорость газов. Поэтому из сильно запыленного потока газов здесь выпадают крупные частицы пыли. Далее газы проходят через электрофильтры и мощным дымососом выбрасываются в атмосферу; Газы должны очищаться от пыли так, чтобы в соответствии с санитарными нормами в 1 м3 газа, выбрасываемого в атмосферу, содержалось не более 0,1 г пыли. Уловленная пыль собирается в нижних бункерах пылеулавливающих устройств и через затворы (мигалки) винтовым конвейером подается в установку для возврата пыли и оттуда возвращается снова в печь.

Вводы концов вращающейся части печп в неподвижные конструкции — пылеосадительную камеру и разгрузочную головку — имеют уплотнения, препятствующие попаданию во внутреннюю полость печи наружного воздуха. Дымосос создает разрежение по всему газовому тракту, которое уменьшается к разгрузочному концу. Без специальных уплотнительных устройств возможны нежелательные подсосы наружного воздуха в рабочую полость печи, снижающие предусмотренную проектом температуру. С другой стороны, в печи, в частности в ее разгрузочной части, может внезапно кратковременно повыситься давление (образуются так называемые «хлопки»). Это является следствием нарушения режима топливоподачи. Без специальных уплотнительных устройств возможны выбросы газов и пыли наружу, а также недопустимые запыление и загазованность цеха.

Топливо в печь поступает через топливопроводы, проходящие через разгрузочную головку и заканчивающиеся во вращающейся части печи одной или несколькими распылительными форсунками. Топливо может быть газообразное, жидкое и пылевидное (угольная пыль).

Печной агрегат оборудован колосниковым холодильником «Волга-С» переталкивающего типа.

Вращающаяся печь представляет собой сложный аппарат для обжига сырьевых смесей. Сырьевой материал, движущийся от загрузочного конца печи к разгрузочному, подвергается тепловому воздействию продуктов горения, перемещаемых навстречу ему. Теплообмен происходит как непосредственно между газами и материалом, так и через футеровку, нагреваемую газами и передающую тепло материалу, соприкасающемуся с ней при вращении печи. При этом происходят физико-химические процессы клинкерообразо-вания: подогрев сырья, подсушка, дегидратация, декарбонизация, спекание.

Образовавшийся клинкер с температурой 1250—1300 °С разгружается в холодильник, где охлаждается до 50—80 °С, после чего конвейерами подается на клинкерный склад.

Изнутри печь футеруется огнеупорным кирпичом. Толщина футеровки и состав кирпича изменяются по длине печи в зависимости от температурного режима и физико-химических процессов, происходящих в разных ее зонах.

Управление процессом обжига и контроль за ним в новейших печных агрегатах автоматизированы.

В зависимости от процессов, происходящих в печи, она разделяется на технологические (или температурные) зоны.

Первой по ходу движения сырья является цепная зона — зона испарения. В ней для ускорения теплообмена между поступающим сырьем и отходящими газами навешены цепи. Цепная завеса начинается обычно на некотором расстоянии от обреза печи и служит как бы накопителем шлама, создающим необходимый подпор для его дальнейшего продвижения. Материал здесь нагревается примерно до 150—200 °С, а газы на выходе из печи имеют температуру 200— 300 °С.

За зоной испарения следует зона подогрева (или дегидратации), где из шлама удаляются остатки влаги и температура материала поднимается до 500—650 °С. Эта зона оборудована внутренними теплообменными устройствами разнообразной конструкции: гирляндами из закрепленных винтообразно коротких цепей или изогнутыми лопастями, которые также закреплены винтообразно. Лопасти захватывают сырье и продвигают его вдоль печи. Во время непрерывного пересыпания сырье интенсивно подогревается от непосредственного контакта с горячими лопастями и с проходящими газами.

Зоны испарения и подогрева, имеющиеся только у печей, работающих по мокрому способу, занимают обычно 50—60% длины печи. За этими подготовительными зонами следует зона декарбонизации (кальцинирования). Температура обрабатываемого материала поднимается здесь до 900—1000 °С.

В указанных зонах реакции протекают с поглощением тепла, в следующей по ходу материала температурной зоне реакции становятся экзотермическими, т. е. проходят с выделением тепла. Температура материала в этой зоне резко повышается (до 1350 °С). Все реакции протекают в твердой фазе и с большой скоростью. Зоны декарбонизации и экзотермии занимают 25—30% длины печи.

Последней активной температурной зоной образования клинкера является зона спекания. Здесь материал нагревается до 1450 °С (или несколько выше), переходит в размягченное состояние и частично плавится. Реакции проходят с поглощением тепла. При этом образуется окончательный продукт процесса обжига сырьевой смеси — алит или трехкальциевый силикат. В этой же зоне происходит и сгорание вводимого топлива; температура газов достигает (при коэффициенте избытка воздуха а= 1,1) 1750 °С. Теплопередача происходит очень интенсивно, значительна и доля лучеиспускания от горящего факела. В конце зоны спекания в результате прохода еще недостаточно нагретого воздуха температура внутри печи становится несколько меньше, чем в средней части зоны спекания.

Последняя зона, разгрузочная, представляет собой сравнительно короткий (длиной несколько метров) участок до выходного обреза «ечи, из которого клинкер выдается в холодильник. Эта зона называется зоной охлаждения. Клинкер выходит из печи с температурой 1250—1300 °С.

Работа печи как теплового агрегата характеризуется прежде всего степенью использования топлива, т. е.:
а) эффективностью сжигания топлива (получением наибольшей температуры при отсутствии несгоревших остатков топлива);
б) эффективностью передачи тепла от сгорания топлива обжигаемому материалу; внешним показателем служит температура газов на выходе из печи: чем она ниже, тем больше тепла передано газами;
в) совершенством теплоизоляции печи, т. е. сведением к минимуму потерь тепла во внешнюю среду.

Удельный расход тепла q в ккал на 1 кг клинкера зависит от состава сырья и топлива, конструкции и размеров печи и наличия теплообменных устройств.

На рис. II-22 дан температурный график по зонам наиболее мощных печей 7 X 230 м мокрого способа производства.

Конструкция вращающейся печи

Конструкция привода печи. Вращающиеся печи имеют односторонний или двусторонний привод. В печах, потребляющих мощность до 300—400 кет, привод односторонний. Каждый привод состоит из главного и вспомогательного.

На рис. II-23 представлен двусторонний привод вращающейся печи 5 X 185 м мокрого способа производства.

Главный привод обеспечивает рабочее вращение печи (0,6— 1,24 об/мин), вспомогательный служит для медленного (около 4 об/ч) проворачивания печи при ремонтах и перед остановкой, чтобы предотвратить односторонние изгибающие деформации разогретого корпуса. Для всех печей предусматривается единая по конструктивной схеме открытая зубчатая пара: зубчатый венец на корпусе печи и подвенцовая (ведущая шестерня) на валу редуктора. Привод снабжен электродвигателем переменного тока с фазным ротором. Редуктор трехступенчатый. Зубчатый венец на корпусе печи крепится при помощи шарнирных звеньев, способных амортизировать мгновенную ударную нагрузку и обеспечивающих плавное зацепление передачи.

Рис. II-22. Температурный график печи 7 X 230 м

Рис. II-23. Общий вид двустороннего привода с кинематической схемой
1 — электродвигатель главного привода, 2 — главный редуктор; 3 — промежуточный вал; 4 — зубчатый венец на корпусе печи; 5 — ведущая шестерня; 6 — электродвигатель вспомогательного привода; 7 — тормоз; 8 — редуктор вспомогательного привода; 9 — обгонная муфта; 10 — тахогенератор; 11 — муфта; 12 — кожух; 13 — футеровка

Редуктор главного привода соединен с подвенцовой ведущей шестерней с помощью промежуточного вала с зубчатыми муфтами, а электродвигатель — с редуктором с помощью упругой муфты.

Вспомогательный привод работает от собственного электродвигателя через специальный редуктор с большим передаточным числом. Он включается при помощи центробежной храповой (роликовой) обгонной муфты, находящейся между вспомогательным и главным приводом. Для остановки и удержания печи в требуемом положении на муфте вспомогательного привода установлен тормоз с электрогидравлическим толкателем. К. п. д. указанных приводов принимают равным 0,8—0,85.

Конструкция опор печи. Опоры вращающейся печи являются одним из ее основных элементов. Они состоят из двух смонтированных на раме роликов, плотно насаженных на вращающиеся в подшипниках оси. При вращении печи бандажи приводят в движение ролики опоры. Угол между вертикальной осью печи и линией, соединяющей ось печи с осью ролика, составляет 30°. В современных конструкциях печей ролики вращаются на подшипниках качения.

Опорные устройства испытывают нагрузку не только в плоскости поперечного сечения печи, но и от осевых смещений печи при работе вследствие наклона оси, а также теплового расширения корпуса. В ранее выпускавшихся печах для фиксации определенного положения корпуса печи на одной из средних опор ставили опорные ролики с вертикальной осью. Рабочей поверхности роликов придавался небольшой скос, такой же скос делался и на соответствующем бандаже. В настоящее время такая конструкция сохраняется только у коротких печей, имеющих не более трех-четырех опор; обычно это печи сухого способа производства. Для многоопорных длинных печей вводится система подвижных гидравлических упоров. Упоры действуют следующим образом.

Под влиянием собственного веса печь при вращении движется — «сползает» вдоль оси в сторону холодильника, поэтому ролик делается несколько шире бандажа. Когда печь сползет до предела, ограничиваемого шириной ролика, автоматически включается система гидравлических цилиндров, толкающих подвижные упорные ролики, а через них весь корпус печи в сторону загрузочного ее конца. Когда верхняя кромка бандажа дойдет до соответствующей кромки ролика, действие гидроупоров прекращается. Печи, снабженные гидроупорами, отличаются равномерным износом рабочих поверхностей роликов.

Конструкция бандажа. Способ крепления бандажей на корпусе печи существенно влияет на надежность ее работы. Существует несколько видов крепления бандажей. Современный вид крепления бандажа с подбандажной обечайкой — насадка с тепловым натягом. Бандаж надевается на уже приваренные к подбандажной обечайке и обточенные по внешней поверхности прокладки с расчетным зазором (3—6 мм), изменяющимся по температурным зонам печи. Упоры от горизонтальных смещений могут быть и кольцевые, и в виде отдельных бобышек. Приваривают их после установки бандажа.

Правильная посадка бандажей на подбандажную обечайку заключается в том, чтобы при работе печи они не смещались друг относительно друга. Смещений не должно быть даже при проворачивании холодной печи. Величина монтажного зазора между бандажом и прокладками должна быть такой, чтобы в разогревшейся до постоянной рабочей температуры печи бандаж плотно охватывал опорную поверхность прокладок. При этом должно создаваться трение, препятствующее какому бы то ни было смещению бандажа. С другой стороны, в холодной печи зазор должен быть минимальным.

Так как трение скольжения на опорной поверхности бандажа и прокладок значительно превышает трение качения печи по опорным роликам, такое смещение практически может быть лишь в исключительных случаях.

Устройство для возврата пыли в печь. Унос пыли из печи зависит от способа производства, размеров и конструкций печей, наличия в них теплообменных устройств, режима обжига, свойств сырьевой смеси и вида топлива. Уловленная в циклонах и электрофильтрах пыль системой винтовых конвейеров транспортируется в бун-кер-осадитель. Из бункера пыль пневмонасосом подается по пыле-проводу к бункеру-накопителю установки возврата пыли в печь.

Существуют два способа ввода пыли в печь: в гранулированном и в негранулированном виде. Пыль может вводиться с загрузочного или разгрузочного концов печи.

На рис. II-24 изображена установка с ковшовым питателем для возврата негранулированной пыли. Установка имеет два основных узла: приемное устройство, состоящее из бункера-осадителя, шнекового питателя, рукавного фильтра, вентилятора, воздуховодов, ячейкового питателя, и загрузочное устройство.

Пневмонасос подает пыль в бункер-осадитель. Здесь она осаждается, а затем шнековым питателем перемещается в загрузочное устройство. Нижняя часть корпуса загрузочного устройства является бункером, в котором собирается пыль. Внутри корпуса вращаются ковши, жестко соединенные с обечайкой, вваренной в корпус печи. Загрузочным концом ковш зачерпывает пыль из нижней части корпуса. При повороте печи пыль попадает под слой обжигаемого материала. В результате этого пыль в момент разгрузки не соприкасается с отходящими газами и не уносится их потоком.

На бункере-осадителе приемного устройства установлены датчики нижнего и верхнего уровней пыли. При наполнении бункера до верхнего уровня подача пыли прекращается. При выработке пыли из бункера до нижнего уровня подача ее возобновляется.

Рис. II-24. Установка для возврата пыли с ковшовым питателем

Имеются установки, в которых пыль перед подачей в печь за цепную завесу предварительно гранулируется на тарельчатом гра-нуляторе. В загрузочное устройство печи гранулы подаются вертикальным элеватором. Эти установки снабжены приборами автоматизации контроля и регулирования, которые обеспечивают постоянную заданную влажность гранул и постоянный заданный объем загружаемой пыли.

Уплотнения корпусов вращающихся печей. В зазоры между концами вращающейся печи и неподвижными камерами (пылеоса-дительной и шахтой холодильника) засасывается холодный воздух, который охлаждает поток горячих газов в печи, понижая его температуру и затрудняя регулирование процесса обжига клинкера. Кроме того, при случайных резких повышениях давления внутри печи, происходящих при нарушении режима обжига через зазоры печи, наружу могут прорваться запыленные печные газы. Такие прорывы газов обычно наблюдаются у разгрузочного конца. Газы отравляют воздух в цехе и загрязняют его пылью. Для уменьшения подсосов в зазорах и защиты от прорыва печных газов устанавливают специальные уплотнения.

В современных печах используют уплотнения двух типов: механические и аэродинамические. Принцип работы всех механических уплотнений одинаков, они различаются только конструктивным оформлением. Механическое уплотнение со скользящим кольцом ставится как на загрузочном, так и на разгрузочном концах вращающихся печей.