RU2583215C1

RU2583215C1 - Cement annealing furnace

Info

Publication number: RU2583215C1
Application number: RU2014144250/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Дмитриевич Таратута; Георгий Васильевич Серга
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to devices for making cement. Furnace includes rotation drive and rotary drum, inside which along its whole length there is helical spring with flat section of turns, made to vary turn pitch by its stretching or compression. Drum is made of sections arranged with formation along internal perimeter of opposed three broken right and left helical lines, as well as three internal helical grooves with identical pitch. Sections consist of two subsections made of three series connected among themselves lateral sides of isosceles trapeziums and isosceles triangles with their bases in subsection are opposed. Sections are interconnected by larger bases of trapeziums while subsections are integrated in section so that bases of isosceles triangles of one subsection are connected to top base of isosceles trapeziums of second subsection, while isosceles triangle bases of second subsection are connected to top base of isosceles trapezoids of first subsection.

EFFECT: higher efficiency and expanded performances.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения цемента и может быть использовано в цементной промышленности, строительстве и производстве строительных материалов.The invention relates to a device for producing cement and can be used in the cement industry, construction and production of building materials.

Известна вращающаяся печь для обжига цемента - цементной сырьевой массы (а.с. №99166, кл. F27В 7/16, опубл. в БИ №10 1954 г. ), содержащая вращающийся наклонный цилиндрический барабан печи, с закрепленными на ее внутренней поверхности параллельными лопастями для переваливания цементной сырьевой массы.Known rotary kiln for cement firing - cement raw material (AS No. 99166, class F27B 7/16, published in BI No. 10 of 1954), containing a rotating inclined cylindrical drum of the furnace, with parallel mounted on its inner surface blades for handling cement raw materials.

Недостатком известной вращающейся печи является необходимость создания уклона для транспортировки цементной сырьевой массы от загрузки к выгрузке, сложность в связи с этим ее эксплуатации, недостаточная интенсивность теплообмена, отсутствие возможности влиять на характер движения материала в печи при изменении производительности из-за жесткого крепления лопастей и ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known rotary kiln is the need to create a slope for transporting cement raw material from load to unloading, the difficulty in its operation, the insufficient heat transfer rate, the inability to influence the nature of the movement of material in the furnace when productivity changes due to the rigid fastening of the blades and limited technological capabilities.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является печь для обжига цемента (патент РФ №2421671, ΜΠΚ F27B 7/14, опубл. 20.06.2011. Бюл. №17), содержащая привод вращения, вращающийся цилиндрический барабан печи, смонтированный горизонтально и собранный из одинаковых по площади равносторонних треугольников, причем внутри барабана печи смонтирована неподвижно пружина, снабженная устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.Closest to the proposed invention is a cement kiln (RF patent No. 2421671, ΜΠΚ F27B 7/14, publ. 06/20/2011. Bull. No. 17), containing a rotation drive, a rotating cylindrical drum of the furnace, mounted horizontally and assembled from the same the area of equilateral triangles, and inside the furnace drum a spring is fixedly mounted, equipped with a device for changing the pitch of the turns by stretching or compressing it.

Недостатком известного устройства является недостаточная производительность, ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known device is the lack of performance, limited technological capabilities.

Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей.The technical solution to the problem is to increase productivity and expand technological capabilities.

Технический результат достигается тем, что в печи для обжига цемента, содержащей привод вращения и вращающийся барабан, внутри которого по всей его длине смонтирована пружина с плоским сечением витков, выполненная с возможностью изменения шага витков за счет ее растяжения или сжатия, барабан изготовлен из секций, смонтированных с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу по меньшей мере трех ломанных правых и левых винтовых линий, а также по меньшей мере трех внутренних винтовых канавок с одинаковым шагом, причем секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из по меньшей мере трех поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции, при этом упомянутая пружина выполнена конической.The technical result is achieved in that in a cement kiln containing a rotation drive and a rotating drum, inside of which a spring with a flat section of coils is mounted along its entire length, configured to change the pitch of the coils due to its tension or compression, the drum is made of sections, mounted with the formation along the inner perimeter directed towards each other at least three broken right and left helical lines, as well as at least three internal helical grooves with the same pitch, moreover, the sections are mounted from two subsections made of at least three isosceles trapezoid and isosceles triangles alternately connected to each other, the bases of which are located in opposite directions in the subsection, while the sections are interconnected by large trapezium bases, and the subsections are connected in such a way that the bases of the isosceles triangles of one subsection are attached to the upper base of the isosceles trapezoids of the second subsection, and the bases of the isosceles triangles of the second A swarm of subsection is attached to the upper base of the isosceles trapezoid of the first subsection, wherein said spring is conical.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемых конструкций печи для обжига цемента.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows to judge about the inventive step of the proposed designs of the furnace for firing cement.

Новизна заключается в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности из плоских элементов различной формы и размеров равнобедренных треугольников и равнобедренных трапеций, что обеспечивает нарушение стационарности потоков цементной сырьевой массы, повышает производительность и расширяет технологические возможности.The novelty lies in the fact that along the perimeter of the drum helical surfaces are formed of flat elements of various shapes and sizes of isosceles triangles and isosceles trapezoids, which violates the stationary flow of cement raw material, increases productivity and expands technological capabilities.

Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равнобедренные трапеции, из которых собраны подсекции секций барабана, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что изменяет частоту и энергоемкость взаимодействия частиц цементной сырьевой массы друг с другом и со стенками барабана, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.The novelty is also due to the fact that not only isosceles triangles and isosceles trapezoid, from which subsections of drum sections are assembled, but the sections themselves are mounted at certain angles to each other with the formation of broken helical lines, which changes the frequency and energy intensity of the interaction of particles of cement raw material with each other friend and with the walls of the drum, which extends technological capabilities and improves productivity.

Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение барабана имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие частиц цементной сырьевой массы, что изменяет частоту и энергоемкость соударений, повышает производительность и расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that the cross-sectional cross section of the drum has the shape of a polygon, the area of which varies many times in length from loading to unloading, providing periodic compression of particles of cement raw material, which changes the frequency and energy intensity of collisions, increases productivity and expands technological capabilities.

Новизна обусловлена тем, что барабан снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми ломаными линиями равного шага, направленными навстречу друг к другу по периметру барабана и, соответственно, тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри барабана, направленными тоже навстречу друг другу, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков частиц цементной сырьевой массы, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом, со стенками барабана, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.The novelty is due to the fact that the drum is equipped with three, four, five, six, etc. broken spiral lines of equal pitch directed towards each other along the perimeter of the drum and, accordingly, three, four, five, six, etc. screw grooves inside the drum, also directed towards each other, which ensures the creation of directed towards each other flows of particles of cement raw material, increases the frequency of their interaction with each other, with the walls of the drum, increases productivity and expands technological capabilities.

Новизна заключается в том, что внутри по всей длине барабана печи смонтирована коническая пружина, которая обеспечивает не только перемещение цементной сырьевой массы от загрузки к выгрузке в радиальном направлении, но и способствует интенсификации осуществления перемешивания и теплообменных процессов.The novelty lies in the fact that a conical spring is mounted inside the entire length of the kiln drum, which provides not only the movement of the cement raw material from loading to unloading in the radial direction, but also contributes to the intensification of mixing and heat transfer processes.

Новизна заключается и в том, что смонтирована внутри по всей длине барабана печи коническая пружина, смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки. Поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.The novelty lies in the fact that a conical spring mounted inside the entire length of the drum of the furnace is mounted, mounted with a large diameter in the direction of unloading. The surface of the turns of the conical spring located at the top is heated by hot gases and when immersed in the material - in contact with the flows of particles of the material gives it heat, providing heating of the material and increasing the efficiency of heat transfer by increasing the larger contact surface between the material and the turns of the conical spring.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен продольный разрез части барабана печи; на фиг. 2 - часть барабана печи, вид спереди; фиг. 3 - барабан печи, общий вид, вид спереди; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; фиг. 5 - барабан печи, наглядное изображение.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a portion of a furnace drum; in FIG. 2 - part of the furnace drum, front view; FIG. 3 - furnace drum, general view, front view; in FIG. 4 is a view A in FIG. 3; FIG. 5 - furnace drum, visual image.

Печь для обжига цемента (фиг. 1, фиг. 2) содержит барабан 1, смонтированный горизонтально с помощью известных устройств (на чертежах не показаны). Барабан 1 получает вращение от привода (на чертежах не показан). Внутри барабана 1 для перемещения материала смонтирована коническая пружина 2, снабженная устройством растяжения или сжатия для изменения шага S ее витков (на чертеже не показано).The cement kiln (Fig. 1, Fig. 2) contains a drum 1 mounted horizontally using known devices (not shown in the drawings). Drum 1 receives rotation from the drive (not shown in the drawings). A conical spring 2 is mounted inside the drum 1 to move the material, equipped with a tension or compression device to change the pitch S of its turns (not shown in the drawing).

Смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки внутри по всей длине барабана печи коническая пружина вращается вместе с барабаном печи, при этом поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала, отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.A conical spring mounted with a large diameter in the direction of unloading inside the entire length of the furnace drum rotates together with the furnace drum, while the surface of the conical spring coils located above is heated by hot gases and, when immersed in material — in contact with material particle flows, gives off heat, providing heating the material and increasing heat transfer efficiency by increasing the larger contact surface between the material and the turns of the conical spring.

В зависимости от обрабатываемого материала (цементной сырьевой массы), требуемого времени термообработки устанавливают такой шаг S пружины 2, который отвечает оптимальным условиям термообработки.Depending on the material being processed (cement raw material), the required heat treatment time, a step S of spring 2 is set that meets the optimal heat treatment conditions.

Например, если требуется малое время термообработки, то для увеличения пропускной способности барабана увеличивают шаг S пружины 2, способствующий ускорению движения материала от загрузки к выгрузке. При термообработке материала, требующего длительного времени пребывания в барабане, шаг S витков пружины 2 уменьшают. В нужном положение пружину 2 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага S пружины может быть осуществлена и при вращении барабана 1 в процессе обжига цемента.For example, if a short heat treatment time is required, to increase the throughput of the drum, the step S of the spring 2 is increased, which accelerates the movement of the material from loading to unloading. During heat treatment of a material requiring a long residence time in the drum, the step S of the turns of the spring 2 is reduced. In the desired position, the spring 2 is fixed with known devices (not shown in the drawing). The adjustment of the step S of the spring can be carried out during the rotation of the drum 1 in the process of firing cement.

Барабан 1 (фиг. 3) изготовлен из секций 4, смонтированных из двух подсекций, например 5 и 6, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонами равнобедренных трапеций 7 и равнобедренных треугольников 8 (на фиг. 3 одна из равнобедренных трапеций 7 и один из равнобедренных треугольников 8 выделены двойными линиями), основания которых в подсекции, например подсекции 5, расположены в разные стороны, например в подсекции 5, основание 9 трапеции 7 и основание 10 треугольника 8 расположены в разные стороны подсекции, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций 11, 12, как на фиг. 3, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников, например, одной подсекции 5 основания 10 присоединены к верхнему основанию, например, 13 равнобедренных трапеций второй подсекции 6, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции, например подсекции 6 основания 14, присоединены к верхнему основанию 15 равнобедренных трапеций, например, 7 первой подсекции 5.Drum 1 (Fig. 3) is made of sections 4 mounted from two subsections, for example 5 and 6, made of three or more alternately connected by the sides of isosceles trapezoid 7 and isosceles triangles 8 (in Fig. 3 one of the isosceles trapezoid 7 and one of the isosceles triangles 8 are highlighted by double lines), the bases of which in the subsection, for example, subsections 5, are located in opposite directions, for example, in the subsections 5, the base 9 of the trapezoid 7 and the base 10 of the triangle 8 are located on opposite sides of the subsection, the sections are interconnected by large bases of the trapezoid 11, 12, as in FIG. 3a, and the subsections are connected to the section so that the bases of isosceles triangles, for example, of one subsection 5 of the base 10 are attached to the upper base, for example, 13 isosceles trapezoids of the second subsection 6, and the bases of the isosceles triangles of the second subsection, for example, subsections 6 of the base 14, are attached to the upper base 15 isosceles trapezoid, for example, 7 of the first subsection 5.

В результате такой последовательной сборки элементов стенок барабана 1 по периметру образуются, например на фиг.3, пять правых и пять левых ломанных винтовых линий с одинаковым шагом S₁ и S₂. Одна из пяти левых ломанных винтовых линий с шагом S₁ показана на фиг. 3 утолщенной линией 16-17-18-19-20, а одна из пяти правых ломанных винтовых линий с шагом S₂ показана на фиг. 3 утолщенной линией 21-22-18-23-24.As a result of such a sequential assembly of the elements of the walls of the drum 1 around the perimeter, for example, in FIG. 3, five right and five left broken helical lines with the same pitch S ₁ and S _{2 are formed} . One of the five left broken helix lines with step S _{1 is} shown in FIG. 3 with a thickened line 16-17-18-19-20, and one of the five right broken helical lines with step S _{2 is} shown in FIG. 3 thickened line 21-22-18-23-24.

Печь для обжига цемента работает следующим образом.Cement kiln works as follows.

Барабан 1 печи приводится во вращение известными устройствами и в него загружаются непрерывным потоком компоненты цементной сырьевой массы. При вращении барабана 1 плоские элементы - равносторонние трапеции 7 и равносторонние треугольники 8, смонтирована по периметру барабана 1 разнонаклоненными к оси вращения барабана 1 и друг к другу, работая как ковши (полки), захватывают различные по объему порции цементной сырьевой массы (материалы), поднимают их по направлению вращения барабана несколько выше угла естественного откоса, а затем направляют эти порции в направлениях, перпендикулярных этим полкам (ковшам), под некоторым углом не только к оси вращения барабана 1, но и к другим по массе потокам масс материала, движущихся внутри барабана 1 под другими углами и с другими скоростями, а также и виткам установленной конической пружины 2. Частота движений и соударений масс цементного сырья определяется не только частотой вращения барабана 1 и количеством плоских элементов по его периметру, но и наличием витков и шагом конической пружины 2, смонтированной внутри вращающегося барабана 1. Поэтому в предлагаемой конструкции вращающейся печи для обжига цемента обеспечивается повышение не только амплитуд движения масс цементного сырья и их частотных характеристик, но и обеспечивается активная циркуляция и перемешивание масс цементного сырья. Так как по длине барабана 1 от загрузки к выгрузке меняется многократно форма и размеры проходного сечения, имеющего форму многоугольника, то обеспечивается периодическое поджатие масс цементного сырья, что увеличивает интенсивность смешивания, энергоемкость соударения частиц масс цементного сырья, расширяет технологические возможности. Процесс обжига интенсифицируется еще и витками смонтированной внутри вращающейся печи конической пружины, которые изменяют направление движения частиц масс цементного сырья, направляя их в радиальном направлении в сторону выгрузки, что ускоряет теплообменные процессы и увеличивает интенсивность циркуляции масс цементного сырья.The drum 1 of the furnace is driven by known devices and components of the cement raw material are loaded into it in a continuous stream. When the drum 1 rotates, flat elements — equilateral trapezoid 7 and equilateral triangles 8 — are mounted along the perimeter of the drum 1 and are inclined differently to the axis of rotation of the drum 1 and to each other, working as buckets (shelves), capture portions of cement raw material (materials) of various sizes, lift them in the direction of rotation of the drum slightly higher than the angle of repose, and then send these portions in directions perpendicular to these shelves (buckets), at a certain angle not only to the axis of rotation of drum 1, but also to others mass flows of masses of material moving inside the drum 1 at different angles and with different speeds, as well as the turns of the installed conical spring 2. The frequency of movements and collisions of the masses of cement raw materials is determined not only by the frequency of rotation of the drum 1 and the number of flat elements around its perimeter, but also the presence of turns and a pitch of a conical spring 2 mounted inside the rotary drum 1. Therefore, in the proposed design of the rotary kiln for cement firing, not only the amplitudes of the movement of masses of cement increase th materials and their frequency characteristics, but also provides active circulation and mixing of the mass of cement raw material. Since the shape and dimensions of the passage section having the shape of a polygon change many times along the length of the drum 1 from loading to unloading, periodic compression of the masses of cement raw materials is ensured, which increases the intensity of mixing, the energy intensity of the collision of particles of masses of cement raw materials, and expands technological capabilities. The firing process is also intensified by turns of a conical spring mounted inside a rotary kiln, which change the direction of movement of the particles of the cement mass, directing them radially towards the discharge, which accelerates heat transfer processes and increases the intensity of circulation of the cement mass.

Длина траектории движении (амплитуда) масс материала в значительной степени зависит от диаметра барабана 1, от углов наклона плоских элементов друг к другу и к оси вращения. Частота движения и соударений частиц масс материала определяется не только частотой вращения барабана 1, но и количеством разных по форме и размерам плоских элементов по периметру барабана 1. Поэтому в предлагаемой конструкции печи для обжига цемента обеспечивается повышение частотных характеристик, расширяются технологические возможности.The length of the trajectory of motion (amplitude) of the masses of the material largely depends on the diameter of the drum 1, on the angles of inclination of the flat elements to each other and to the axis of rotation. The frequency of movement and collisions of particles of mass of material is determined not only by the frequency of rotation of the drum 1, but also by the number of flat elements of different shapes and sizes around the perimeter of the drum 1. Therefore, the proposed design of the cement kiln provides an increase in frequency characteristics, expanding technological capabilities.

Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности из плоских элементов различной формы и размеров равнобедренных треугольников и равнобедренных трапеций, что обеспечивает нарушение стационарности потоков цементной сырьевой массы, повышает производительность и расширяет технологические возможности, а также за счет того, что смонтированная большим диаметром в сторону выгрузки внутри по всей длине барабана печи коническая пружина вращается вместе с барабаном печи, при этом поверхность витков конической пружины, находящихся вверху, нагревается горячими газами и при погружении в материал - контакте с потоками частиц материала, отдает ему тепло, обеспечивая подогрев материала и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения большей поверхности соприкосновения между материалом и витками конической пружины.Technical and economic advantages arise due to the fact that along the perimeter of the drum there are formed helical surfaces of flat elements of various shapes and sizes of isosceles triangles and isosceles trapezoid, which provides a violation of the stationary flows of cement raw material, increases productivity and expands technological capabilities, and also due to that a conical spring mounted with a large diameter towards the discharge side inside the entire length of the furnace drum rotates together with the furnace drum, This surface of the conical spring coils located at the top heated by the hot gases and the material when immersed in - contact with the flow of particulate material gives up heat to it, providing heating of the material and improving the heat exchange efficiency by increasing a greater contact surface between the material and the conical spring coils.

Claims

A cement kiln containing a rotation drive and a rotating drum, inside of which a spring with a flat section of coils is mounted along its entire length, configured to change the pitch of the coils due to its tension or compression, characterized in that the drum is made of sections mounted to form along the inner perimeter of at least three broken right and left helical lines directed towards each other, as well as at least three internal helical grooves with the same pitch, and the sections are mounted Ans are made of two subsections made of at least three isosceles trapezoid and isosceles triangles alternately interconnected by lateral sides, the bases of which are located in different directions in the subsection, while the sections are interconnected by large trapezium bases, and the subsections are connected in such a way that the bases of the isosceles triangles of one subsection are attached to the upper base of the isosceles trapezoids of the second subsection, and the bases of the isosceles triangles of the second subsection are attached Nena to the upper base of the isosceles trapezoids of the first sub-section, wherein said spring is conical.