КОНВЕЙЕРНАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F27B21/00 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству цементного клинкера.

Известны конвейерные машины для производства цементного клинкера, содержащие конвейерную ленту с вакуумными камерами и зажигательный горн с топливосжигающими устройствами [1].

Недостатками известных решений являются:
а) непригодность зажигательного горна для спекания гранулированных материалов. Действительно, сырые гранулы, попадая под воздействие высоких температур, разрушаются и производительность конвейерной машины существенно уменьшается;
б) отсутствие систем для защиты спекаемого слоя при резкой смене температуры поверхности спекаемого слоя от предельных (1300-1700^оС) до равных окружающей среде (10-30^оС) на выходе из зажигательного горна. Действительно, в зоне спекания для зажигания топлива шихты на средних и нижних горизонтах слоя используют атмосферный воздух, просасываемый сверху вниз, и поверхность спекаемого слоя на выходе из зажигательного горна сразу попадает под воздействие атмосферного воздуха. Термическое напряжение в частицах поверхностного слоя при этом превышает допустимое и обусловливает разрушение большой части частиц и самого спека, производительность конвейерной машины (выход годного) при этом существенно понижается;
в) отсутствие систем для рециркуляции потока отходящих газов, в особенности из зоны охлаждения, в которой температурный потенциал отходящих газов достигает величины 250-400^оС и выше. По известным способам, эти газы сбрасывают в дымовую трубу, что заметно повышает топливоэнергетические затраты на передел;
г) отсутствие систем для снижения вредных газовых выбросов (СО, NO_x) в атмосферу, что существенно осложняет экологическую обстановку как в цеховом помещении, так и окружающего его воздушного бассейна.

За прототип принимаем конвейерную машину для производства окускованных материалов, содержащую конвейерную ленту с вакуумными камерами и трехсекционный зажигательный горн с топливосжигающими устройствами [2].

Недостатками данного устройства являются перечисленные выше, а именно - понижение производительности конвейерной машины вследствие отсутствия систем для защиты сырых гранул на входе в зажигательный горн и спека на выходе из зажигательного горна, увеличение топливоэнергетических затрат на передел вследствие отсутствия систем для рециркуляции потоков отработанных газов, повышенные выбросы вредных газовых соединений в атмосферу вследствие отсутствия систем по защите окружающего воздушного бассейна (систем для дожигания СО, систем для предотвращения образования окислов азота).

Целью предлагаемого изобретения является увеличение производительности и снижение топливоэнергетических затрат.

Поставленная цель обеспечивается при использовании конвейерной машины для производства цементного клинкера, содержащей ленту с вакуумными камерами и трехсекционный зажигательный горн с топливосжигающими устройствами, в которой горн выполнен с перегородками, разделяющими секции друг от друга и отстоящими по вертикали от основания горна на расстоянии, равном 0,10-0,30 высоты горна, причем входная и выходная по ходу движения машины секции выполнены протяженностью 0,15-0,30 и 0,10-0,20 длины горна и оснащены патрубками подачи отработавших газов, рециркулируемых из вакуумных камер.

Производство на конвейерных машинах цементного клинкера требует предварительной грануляции отдельных составляющих шихты (известняков, глин и пр. ). Предохранение полученных гранул шихты от разрушения требует прежде всего щадящей сушки окатышей (при температурах, не превышающих температуру "шока" куска), затем защиты гранул при возникновении в них значительных термических напряжений. Выполнение перечисленных условий обеспечивается при выполнении зажигательного горна в трехсекционном выполнении с входной и выходной секциями (по ходу машины), предназначенными для предварительной сушки сырых гранул и предохранения поверхности спека от резких термических напряжений.

Между отдельными секциями горна должны быть установлены несплошные перегородки, открытые снизу для передачи части высокотемпературного газа из центральной секции во входную и выходную секции. Этот газ перемешивают с рециркуляционным и формируют теплоноситель требуемого температурного потенциала. Расстояние между основанием горна и нижней гранью перегородки выполняют равным 0,1-0,3 высоты горна. При меньшем расстоянии перегородки от основания горна (менее 0,1 высоты горна) снижается температура в боковых секциях горна, происходит разрушение сырых гранул, поверхности спека и, как следствие, понижение выхода годного и производительности конвейерной машины. При большем расстоянии перегородки от основания горна (более 0,3 высоты горна) в переднюю и заднюю секции горна попадает избыточное количество высокотемпературного теплоносителя, в зоне сушки происходит разрушение сырых гранул, в начальной секции зоны спекания - подача избыточного количества тепла на процесс и увеличение температуры отходящих газов. В результате уменьшается производительность машины и возрастают топливоэнергетические затраты на передел.

На конвейерной машине под передней (входной) секцией зажигательного горна осуществляют сушку гранул - удаление из них внешней влаги под воздействием тепла фильтруемого через слой сверху вниз теплоносителя с температурой 200-400^оС. Протяженность входной секции должна быть выполнена равной 0,15-0,30 общей длины зажигательного горна. При меньшей протяженности входной секции разрушаются недосушенные гранулы, производительность конвейерной машины при этом снижается. При большей протяженности входной секции (более 0,30 длины горна) удаление влаги из гранул уже завершено и вследствие потери полезной площади конвейерной машины понижается ее производительность.

Под выходной секцией зажигательного горна на конвейерной машине осуществляют начальную стадию (первую ступень) спекания шихты. Для снижения термического напряжения (теплового удара) на поверхности спекаемого слоя на начальной стадии процесса спекания в слой подают теплоноситель с температурой 300^оС и выше (вместо атмосферного воздуха по известным решениям). Протяженность выходной секции горна должна быть выполнена равной 0,10-0,20 общей длины горна. При большей протяженности выходной секции (более 0,20 длины горна) эффективность защиты поверхности спека от разрушения уже не повышается, и расход внешнего топлива на зажигательный горн неоправданно возрастает. При меньшей протяженности выходной секции горна (менее 0,10 длины горна), из-за теплового удара на поверхность слоя, понижается выход годного и производительность конвейерной машины.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в оснащении на конвейерной машине зажигательного горна входной и выходной секциями для предварительного высушивания сырых гранул и предотвращения поверхности спекания слоя от теплового удара при выходе слоя из секции зажигания твердого топлива шихты.

На чертеже представлена принципиальная схема (продольный разрез) конвейерной машины для производства цементного клинкера с трехсекционным зажигательным горном. Машина состоит из непрерывной конвейерной ленты 1 с вакуумными камерами 2, трехсекционного зажигательного горна 3 с входной 4, центральной 5 и выходной 6 секциями, топливосжигающими устройствами 7, трактами подачи рециркуляционных газов 8, атмосферного воздуха 9 и топлива 10. Секции горна разделены между собой перегородками 11.

Конвейерная машина работает следующим образом.

Гранулированную шихту (известняк, глину, уголь и пр.) загружают на конвейерную ленту 1 и последовательно подвергают сушке, зажиганию и двухступенчатому спеканию. Сушку выполняют под входной секцией 4 горна 3. В этой секции теплоноситель формируют из перетекающего под перегородкой 11 из секции 5 высокотемпературного газа и рециркулируемого из вакуумных камер газа. Зажигание твердого топлива шихты выполняют традиционным способом. Спекание шихты осуществляют в две ступени (стадии) - сначала под выходной секцией 6 горна 4 под воздействием теплоносителя с температурой 300^оС и выше, затем под воздействием теплоносителя с температурой 90^оС. В секции 6 теплоноситель формируют из перетекающего под перегородкой 11 из секции 5 высокотемпературного газа и рециркуляционного газа.

Примеры реализации устройства.

П р и м е р 1. На средние конструктивные параметры.

Приемы эксплуатации устройства здесь и в последующих примерах приведены выше. Изменению подлежат только конструктивные параметры системы.

Расстояние между перегородками 11 и основанием горна выполнено равным 0,2 высоты горна. Протяженность входной и выходной секций изготовлена 0,20 и 0,15 от общей длины горна соответственно.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м^2. ч, удельный расход доменного газа 525 м³/кг клинкера, расход твердого топлива 216 кг/кг клинкера, выход годного - 0,54, содержание СО и NO_x в отходящем газе 0,08 и 0,0004% соответственно.

На конвейерной машине с трехсекционным горном без секций сушки и предварительного спекания производительность по клинкеру составляет 0,32 т/м^2. ч, расходы доменного газа и твердого топлива 570 м³/кг и 230 кг/кг соответственно, выход годного - 0,34, содержание СО и NО_х в отходящем газе 0,6 и 0,02%.

Таким образом, предлагаемое решение превосходит известное по всем показателям.

П р и м е р 2. На минимальные значения конструктивных параметров и на отклонения от них.

Расстояние между перегородками 11 и основанием горна выполнено равным 0,10 высоты горна. Протяженность входной и выходной секций изготовлена 0,15 и 0,10 от общей длины горна соответственно.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,41 т/м^2. ч, удельный расход доменного газа 520 м³/кг клинкера, твердого топлива - 220 кг/кг клинкера, выход годного 0,54, содержание СО и NOx в отходящем газе 0,09 и 0,0007% соответственно.

Понижение расстояния между перегородками 11 и основанием горна возможно только до величины 0,10 высоты горна. Уже при расстоянии между перегородками и основанием горна, равном 0,08 высоты горна, из-за разрушения сырых гранул и спека, производительность машины снижается с 0,41 до 0,37 т/м^2. ч.

Понижение протяженности входной секции горна возможно только до величины 0,15 общей длины горна. Например, при протяженности входной секции 0,12 длины горна, из-за попадания недосушенных гранул под воздействие высоких температур, производительность конвейерной машины понижается на 0,03 т/м^2. ч.

Понижение протяженности выходной секции горна возможно только до величины 0,10 общей длины горна. Так, при протяженности выходной секции 0,08 длины горна, из-за повышенных термических напряжений в верхней части слоя, производительность конвейерной машины снижается до 0,35 т/м^2. ч.

П р и м е р 3. На максимальные значения конструктивных параметров и на отклонения от них.

Расстояние между перегородками 11 и основанием горна выполнено равным 0,30 высоты горна. Протяженность входной и выходной секций изготовлена 0,30 и 0,20 общей длины горна соответственно.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м² ч, удельный расход доменного газа 520 м³/кг клинкера, твердого топлива - 215 кг/кг клинкера, выход годного 0,55, содержание СО и NO_x в отходящих газах 0,08 и 0,0005% соответственно.

Повышение расстояния между перегородками 11 и основанием горна возможно только до величины 0,30 высоты горна. Например, при расстоянии между перегородками и основанием горна, равном 0,35 высоты горна, из-за чрезмерного оттока высокотемпературных газов из центральной секции горна, расход доменного газа в горн повышается с 520 до 590 м³/кг клинкера.

Повышение протяженности входной секции горна возможно только до величины 0,30 общей длины горна. Уже при протяженности входной секции 0,35 длины горна, из-за задалживания полезной площади конвейерной машины на "холостой" ход, ее производительность понижается на 0,04 т/м^2. ч.

Повышение протяженности выходной секции горна возможно только до величины 0,20 общей длины горна. Так, при протяженности выходной секции 0,24 длины горна, из-за неоправданной потребности первой секции спекания в тепле, расход топлива на передел возрастает на 8,7%.

Конвейерная машина с трехсекционным горном без секций сушки и предварительного спекания (прототип) имеет производительность по клинкеру 0,32 т/м² ч, расходы доменного газа и твердого топлива 570 м³/кг и 230 кг/кг клинкера соответственно, выход годного 0,34.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает повышение производительности конвейерной машины на 20-25%, снижение расхода топлива на передел на 8-11% , увеличение выхода годного на 0,06 и улучшение качества готовой продукции. При таком улучшении показателей процесса себестоимость цементного клинкера понижается.

Изобретение относится к производству строительных материалов. В конвейерной машине горн выполнен с перегородками, разделяющими секции друг от друга и отстоящими по вертикали от основания горна на расстоянии, равном 0,1 - 0,3 высоты горна. Входная и выходная по ходу движения машина секции выполнены протяженностью 0,15 - 0,30 и 0,10 - 0,20 длины горна и оснащены патрубками подачи отработанных газов, рециркулируемых из вакуумных камер. Гранулированную шихту загружают на конвейерную ленту 1 и последовательно подвергают сушке, зажиганию и двухступенчатому спеканию. Сушку выполняют под входной секцией 4 горна 3. Спекание шихты осуществляют в две ступени (стадии) - сначала под выходной секцией горна 4 под воздействием теплоносителя с температурой 300°С и выше, затем под воздействием теплоносителя с температурой 90°С. В секции 6 теплоноситель формируют из перетекающего под перегородкой 11 из секции 5 высокотемпературного газа и рециркуляционного газа. 1 ил.

КОНВЕЙЕРНАЯ МАШИНА для производства преимущественно цементного клинкера, содержащая конвейерную ленту с вакуумными камерами и трехсекционный зажигательный горн с топливосжигающими устройствами, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности и снижения топливоэнергетических затрат, горн выполнен с перегородками, разделяющими секции друг от друга и отстоящими по вертикали от основания горна на расстояние, равное 0,1 - 0,3 его высоты, причем входная и выходная по ходу движения машины секции выполнены протяженностью 0,15 - 0,30 и 0,10 - 0,20 длины горна и оснащены патрубками подачи отработанных газов, рециркулируемых из вакуумных камер.