Печной агрегат сухого способа производства клинкера
Вращающиеся печи мокрого и сухого способов производства состоят из сварного корпуса (рис. 1), бандажей, роликоопор, зубчатого венца, привода, гидравлических упоров, загрузочного и разгрузочного узлов (концов) горелочных устройств, устройств для контроля температуры корпуса и его охлаждения воздухом, уплотнительных устройств мест контакта вращающегося корпуса печи с неподвижными загрузочными и разгрузочными узлами.
Рис. 1 Вращающаяся печь:
а – мокрого способа производства 5х185 м; б – сухого способа производства 4,5х80 м; 1 – загрузочный конец; 2 – бандаж; 3 – термопары с токосъемником; 4 – роликоопора; 5 – зубчатый венец; 6 – привод; 7 – гидравлический упор; 8 – разгрузочная головка; 9 – топливная форсунка; 10-устройство для охлаждения корпуса воздухом; 11 – устройство для автоматического замера температуры корпуса; 12 — устройство для охлаждения разгрузочной горловины; 13 – мазутная форсунка; 14 – станция жидкой смазки.
Во вращающихся длинных печах мокрого способа производства, оснащенных внутрипечными устройствами, все тепловые процессы происходят от подачи шлама и его сушки до выхода готовой продукции — цементного клинкера. По ходу движения сырья эти печи имеют несколько технологических зон: сушки, подогрева, декарбонизации, экзотермических реакций, спекания и охлаждения. Для интенсификации процесса тепловой подготовки сырья внутри печи устанавливают различные конструкции теплообменных устройств: завесы из якорных цепей, ячейковые или лопастные, теплообменники и др.
Во вращающихся коротких печах сухого способа производства предварительная тепловая обработка сырьевой муки происходит вне печи — в запечных циклонных теплообменниках, которые могут быть оснащены также и реактором-декарбонизатором. Последние завершающие термохимические операции — декарбонизация и клинкерообразование происходят в печи.
Опорные, приводные и предохранительные устройства вращающихся печей.
Привод печи.
Привод вращающейся печи в зависимости от общей потребляемой мощности может быть односторонним или двусторонним и иметь два или три режима работы. двухрежимный привод обеспечивает главное рабочее вращение и вспомогательное, а трехрежимный главное, вспомогательное и более медленное вращение (микропривод) для автоматической сварки кольцевых швов во время монтажа или ремонта корпуса печи.
Двусторонний привод печи (рис. 6) обеспечивает три режима работы и включает в себя: зубчатый венец 2, закрепленный на корпусе печи 1 шарнирно-плоскозвенной подвеской 4, подвенцовую шестерню 3, промежуточное соединение 7, главный и вспомогательный электродвигатели 5 и 9, а также главный и вспомогательный редукторы 6 и 8. Для получения медленного вращения (третий режим) в привод включают третью передачу (микропривод) в составе электродвигателя 10 малой мощности и клиноременной передачи 11.
Рис. 6. Общий вид двустороннего привода
Односторонний привод (рис. 7) вращающейся печи 4,5х80 м обеспечивает три режима работы. Каждый режим работы осуществляется от своего электродвигателя. Привод печи состоит из зубчатой передачи 1, включающей зубчатый венец (z= 150) и подвенцовую шестерню (z = 22), главного двухступенчатого редуктора 3, главного регулируемого электродвигателя 5 постоянного тока, эластичной муфты 6, вспомогательного привода с редуктором 8, тормозом 9 и электродвигателем 10, микропривода с электродвигателем 12 и клиноременной передачи 13 для вращения корпуса печи во время монтажа (сварки) или ремонта и соединительных муфт 11. Привод снабжен тахогенератором 4.
Рис. 7 Кинематическая схема одностороннего вращающейся печи 4,5х80 м
Шарнирно-рычажное компенсирующее устройство 14 обеспечивает соединение валов главного редуктора 3 и подвенцовой шестерни зубчатой передачи 1. На концах этого устройства установлены шарнирно-рычажные муфты 2, обеспечивающие компенсацию различного рода погрешностей изготовления, сборки и монтажа привода.
Вспомогательный привод предназначен для медленного вращения печи при монтажных и ремонтных работах и состоит из электродвигателя 10, двухступенчатого редуктора 8 и колодочного тормоза 9. Тихоходный вал вспомогательного редуктора 8 соединен с главным редуктором 3 через храповую муфту 7 свободного хода, которая обеспечивает медленную остановку печи.
Самое медленное вращение (микропривод) осуществляется электродвигателем 12 и клиноременной передачей 13, которая передает вращение на входной вал вспомогательного редуктора 8. Во время эксплуатации печи микропривод отсоединяют от вспомогательного привода.
Конструкция описанного привода обеспечивает рабочую частоту вращения печи 0,6—3,5 об/мин с помощью вспомогательного привода 0,2 об/мин и микропривода 0,0236 об/мин.
В настоящее время в приводах печей наметилась тенденция применения планетарных редукторов, обладающих повышенной нагрузочной способностью, надежностью и долговечностью.
Роликоопоры.
Роликоопоры через бандажи воспринимают нагрузку от массы корпуса печи с огнеупорной футеровкой и обжигаемого материала. Их устанавливают на железобетонных фундаментах. Роликоопора состоит из фундаментной рамы 3 (рис. 9), двух опорных блоков 4 с двумя роликами 2, насаженными на оси 5 и опирающимися на раму через корпуса подшипников 6. Ролики 2 имеют защитные ограждения 1. На фундаментной раме имеется устройство 7 для регулирования положения опорных блоков в горизонтальной плоскости.
Оси 5 роликов цапфами размещены в подшипниках качения. Корпуса подшипников одного опорного ролика конструктивно выполняют раздельными или в одном монолитном блоке. Для компенсации неточностей изготовления отдельных деталей и монтажа их на фундаментной плите 3 при раздельном выполнении корпусов применяют сферические вкладыши, в которых монтируют радиальные подшипники.
Рис. 9. Роликоопора вращающейся печи
При этом опорный ролик имеет четырехрядные конические роликоподшипники 4 (рис. 10), воспринимающие радиальную нагрузку. Наружные кольца подшипников закреплены в специальных сферических вкладышах 9, установленных в сферических гнездах корпусов 10. Одна из цапф оси 3 опорного ролика 2 в осевом направлении зафиксирована в корпусе подшипника упорных подшипников 1.
Рис. 10 Опорный блок вращающейся печи с жидкостной смазкой, подаваемой из картера.
Подшипники качения роликоопор смазываются двумя способами. При первом способе каждая роликоопора имеет свою индивидуальную станцию циркуляционного смазывания или картерную, когда масло заливается в специальные карманы (картеры) роликоопор.
По второму способу подшипники качения смазываются следующим образом. Каждый опорный блок имеет две емкости (картеры) 5, внутри которых установлены ковши 8, прикрепленные к оси ролика. При вращении оси ковши забирают жидкий смазочный материал из нижней части картера, а в верхней сбрасывают масло в маслоприемник 6. Смазочный материал через систему трубок и отверстий в сферических вкладышах, пройдя подшипники, стекает в картер. Картеры снабжены сливными отверстиями 7.
При такой циркуляции смазочного материала продукты изнашивания выносятся из полости подшипников в картер и оседают в его нижней части, откуда через сливное отверстие периодически удаляются.
Подшипниковые опоры имеют термометры сопротивления, данные которых фиксируются на пульте управления машиниста печи.
Применение подшипников качения повысило надежность и снизило на 15—20 % расход электроэнергии на вращение печи. Например, для печи 5х185 м с опорами на подшипниках скольжения мощность электродвигателей главного привода составляла 320х2 = 640 кВт, а на опорах с подшипниками качения — 250х2 = 500 кВт.
При эксплуатации печей было установлено, что фактические нагрузки на опоры в условиях жесткого опирания значительно отличаются от расчетных и изменяются в довольно широких пределах. Причинами являются погрешности монтажа и выверки корпуса печи, роликоопор, температурные деформации корпуса, просадки фундамента и др. В прочностном отношении корпус печи представляет собой многопролетную неразрезную статически неопределимую балку. Поэтому все эти факторы неизбежно приводят к перераспределению нагрузок — уменьшению на одни опоры и увеличению на другие, перекосу опорных роликов относительно рабочих поверхностей бандажей. Вследствие этих причин возникла необходимость создания «плавающих» самоустанавливающихся роликов, способных компенсировать указанные нежелательные факторы, т. е. таких роликоопор, конструкция которых должна обеспечивать «слежение» за бандажами, испытывающими при вращении вместе с корпусом печи радиальные и торцовые биения.
Гидравлические упоры.
Вращающуюся печь обычно устанавливают с уклоном в сторону разгрузки. При этом возникает составляющая массы печи, направленная
вдоль ее наклонной оси. Под действием этой составляющей печь при вращении стремится сместиться в нижнее положение.
Для восприятия осевых усилий, передающихся от печи на опоры, а также для ее периодических осевых перемещений с целью обеспечения равномерного изнашивания рабочих поверхностей роликов и бандажей по всей их длине предусмотрена система гидравлических упоров (рис. 11). Эта система состоит из соответственно гидравлических упоров, общей насосной станции, пульт управления и системы трубопроводов. Число гидроупоров в печном агрегате зависит от числа роликоопор печи. Гидроупор состоит из упорного ролика 3, напрессованного на ось, корпуса 4, двух направляющих 2, штока гидроцилиндра 5 и станины 1.
Рис. 11. Гидравлический упор вращающейся печи
В средней части корпус 4 имеет уширения, симметрично расположенные относительно продольной оси печи. В этих уширениях корпуса имеются сквозные горизонтально расположенные отверстия, в которых с обеих сторон запрессованы бронзовые втулки. Сквозь эти отверстия проходят цилиндрические направляющие 2, закрепленные в стойках станины 1. По этим направляющим упорный ролик имеет возможность перемещаться параллельно оси печи.
Упорные ролики 3 гидроупоров контактируют с нижними скошенными торцами бандажей (см. рис. 5). Эти скошенные торцы бандажей обращены в сторону разгрузочного конца печи. Установленные на оси радиально-сферические подшипники должны при любом неблагоприятном взаимном расположении бандажа и упорного ролика обеспечивать направление радиальной нагрузки через центр верхнего подшипника или близко от него.
Одним из главных условий надежной работы гидроупоров является правильная их установка относительно бандажей. При разогреве корпус печи удлиняется, бандажи при этом смещаются по опорным роликам вправо и влево от нейтрального положения, гидроупоры же монтируются строго в определенных местах. Поэтому для обеспечения постоянного контакта упорных роликов с бандажами гидроупоры устанавливают на раме с учетом теплового удлинения корпуса печи.
Источник
Печи сухого способа производства
Печь сухого способа с циклонными теплообменниками
В циклонах – противоток;
В газоходах – газ и м-л – прямоток.
Принцип работы печей с циклонными теплообменниками заключается в том, что теплообмен в подготовительных зонах осуществляется конвекцией, при распределении тонкодисперсного м-ла в газовом потоке. Расчеты и эксперименты показывают, что частицы пыли попадая в газовый поток за одну сотую долю секунды приобретает t-ру газа. Сама система работает по противотоку, теплообмен осуществляется в газоходах при прямотоке, а циклоны служат для отделения м-ла и газа и в нем осуществляется противоток. М-л по стенкам осаждается в низ, а газ по центральной трубе отводится вверх. При норм. работе системы в каждом циклоне выравнивается t-ра м-ла и газа, поэтому t-ра газа в верху равна t-ре м-ла внизу. Время теплообмена в циклонах
20-30 с. Тогда, как во вращ. печи этот процесс длится
30-60 мин. М-л с t-й
800°С поступает в печь со степенью декарбонизации
25%. Общее сопротивление системы составляет
8 кПа (800 мм.вод.ст.). Это действующая старая система.
В настоящее время разработаны циклоны, у которых сопротивление в 2 раза ниже. В связи с этим, до разработки новых циклонов на печах не устанавливалось более 4 ступеней, т.к. до 5 или 6 ступеней, сильно возрастало сопротивление системы и увеличивался расход эл.энергии на большую величину, чем меньше расход топлива.
Печь сухого способа с выносными декарбонизаторами
Особенности печей с выносными декарбонизаторами заключаются в том что между 3 и 4 ступенью устанавливается декарбонизатор, который может быть выполнен в виде камеры или вертикального газохода.
В декарбонизатор подается от 60 до 70 % топлива и столько же воздуха из холодильника. В результате этого в декарбонизаторе практически завершается разложение СаСО3 и в печи осуществляется спекание клинкера. Делается короткая небольшая печь. Для печи производительностью 200 т/ч ее размер 5,2х60 м. Чтобы обеспечить прохождение соответствующего количества клинкера частота вращения печи увеличивается до 3-3.5 об/мин. В печь подается всего 30-40 % топлива и столько же воздуха следовательно тепловая нагрузка печи уменьшилась в три раза. И как правило машинист печи не регулирует подачу топлива в печь, а осуществляет регулировку только в декарбонизатор.
Для того чтобы завершить процесс разложения СаСО3 в декарбонизаторе высота газохода увеличилась до 60-80 м. материал из третьего циклона попадает в декарбонизатор несколько ниже топливных форсунок, для того чтобы предварительно смешать сырьевую муку с воздухом и в последующем при горении топлива происходило одновременное декарбонизация СаСО3 с отбором тепла. В результате этого в декарбонизаторе t-ра среды не превышает 900-950°С. В результате чего предотвращается локальная высокая t-ра, которая может привести к образованию жидкой фазы и зарастанию газохода. Такое горение газа называется безпламенным горением, когда факелы и пламени не сосредоточены в одном месте. Ограничение по иону хлора – 0,12%.
Сопротивление циклонов
Модернизированные циклоны отличаются от традиционных, тем что труба для отсоса газа смещается относительно центра, т.о. чтобы постепенно уменьшалось сечение в циклоне от входного патрубка. В результате этого можно снизить входную скорость в циклон на 25-30%, обеспечить при этом более высокую степень осаждения и меньшее сопротивление.
Современные циклоны имеют сопротивление
в 2 раза меньше, чем традиционные, это позволяет увеличить количество ступеней теплообменника до 5-6, и тем самым снизить t-ру отходящих газов и уд. расход топлива. В настоящее время количество ступеней подбирается таким образом, чтобы обеспечить сушку сырья отходящими газами.
1. использование только отходящих газов при сушки сырья;
2. при одновременном использовании и отходящих газов и избыточного воздуха из холодильника.
Печи комбинированного способа производства
При комбинированном способе удаление воды из шлама производится не испарением, а с помощью фильтрации на пресс-фильтрах, где создается давление
20 атм. В результате получается полусухая масса в виде кека с W=19%. Если посчитать по энергозатратам, то процесс фильтрации требует в 30 раз меньше энергии, чем испарении воды. Правда для фильтрации требуется эл. энергия, а для испарения – тепловая. И хотя эл. энергия несколько дороже тепловой, в целом такой способ экономически оправдан.
Полученный кек направляется в дробилку-сушилку (молотковая мельница). В эту же дробилку поступает газовый поток из циклонных теплообменников с t=550°С. В дробилке-сушилке происходит дезинтеграция кека и его сушка до влажности
1% и размером частиц менее 1 мм (типа мелкой крупки). Далее высушенный материал вместе с газовым потоком поступает в осадительный циклон, где материал осаждается и поступает в циклонные теплообменники, а отходящие газы с оставшейся пылью в эл. фильтр. Данная схема может быть использована и для чисто мокрого способа производства. Такой завод работает в Англии, где шлам с добавкой топливной золы, для понижения влажности, подается в дробилку. Поэтому по данной схеме можно работать с W м-ла до 30 и более % (
Кроме того в Польше, фирмой «СМИТ» построен завод практически без сырьевого цеха, когда с усреднительного склада сырьевые компоненты мергель и мел без предварительного измельчения подаются в дробилку-сушилку с природной W
18%. В этом случае необходимо установить сепаратор, для того чтобы возвращать крупные частицы и доизмельчать их в дробилке. Такая схема может быть реализована только в том случае, если в сырьевых компонентах отсутствуют трудно-размалываемые твердые частицы.
При работе по этой схеме t отходящих газов достаточно низкая
170°С, поэтому удельный расход условного топлива составляет
130 кут. Такая схема рекомендуется только в том случае, если сырьевые компоненты имеют высокую природную влажность. Печной агрегат отличается от чисто сухого способа, только меньшим количеством ступеней циклонных теплообменников. Это необходимо для того, чтобы теплота отходящих газов обеспечивала сушку м-ла в дробилке. Поэтому, для любой схемы (печной) с циклонными теплообменниками, количество циклонов подбирается таким образом, чтобы тепла отходящих газов было достаточно для сушки материалов с природной влажностью.
15. Основные расходные статьи теплового баланса печей, способы расчета и значения.
Источник
