КРИОГЕННЫЙ КОМПЛЕКС ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЦЕМЕНТА Российский патент 2002 года по МПК B02C21/00 

Изобретение относится к области строительства и криогенной техники, предназначено для производства высокомарочных и быстротвердеющих марок цементов на основе технологии криопомола.

Известно, что новым технологическим приемом получения высокомарочных и быстротвердеющих цементов на основе рядовых клинкеров является криоизмельчение в среде жидкого азота (Криогенная технология./Под ред. Б.И. Веркина. Киев.: "Наук. думка", 1985., стр.160).

Известно устройство механического фильтра для очистки газов от пыли и механических загрязнений (Ю.В. Захаров. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. 2-е изд. Л.: "Судостроение", 1979, - стр. 126).

Известно устройство теплоизолированных емкостей, предназначенных для хранения криогенных жидкостей, в том числе и жидкого азота (Соколов Е.Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. /Учеб пос. для вузов. - 2-е изд., М.: "Энергоиздат", 1981, стр. 202).

Известны технические решения с применением насосов высокого давления для подачи криогенных жидкостей (Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. И.П. Малкова/. Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 287-288).

Известно устройство высокоэффективной газовой холодильной машины фирмы "Филипс", работающей по циклу Стирлинга (криогенная машина Стирлинга), и ее применение для сжижения различных технических газов (например, воздуха, азота и т.д.) (Вопросы глубокого охлаждения /Сб. статей под ред. проф. И.П. Малкова/. Изд. : "Иностр. литература", М., 1961, стр.35-41). Однако данная установка ранее не применялась в строительном деле для производства высококачественных бетонов на основе криопомола.

Известно устройство установки для получения высококачественного цемента на основе криопомола в среде жидкого азота, включающее в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара азота, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем (Криогенная технология. /Под ред. Б. И. Веркина. Киев.: "Наук. думка", 1985., стр.160-163). Однако, в данном техническом решение не рассматривается вопрос получения, регенерации или доставки жидкого азота на место производства высококачественного цемента.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении себестоимости производства высококачественного цемента на основе криопомола и транспортных расходов на доставку жидкого азота.

Для достижения этого технического результата криогенный комплекс по производству высококачественного цемента, включающий в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара жидкого азота, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, снабжен теплоизолированной емкостью для хранения жидкого азота, криогенной машиной Стирлинга, в состав которой входит конденсатор, линией слива жидкого азота из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения жидкого азота, линией подачи жидкого азота из емкости в помольный криостат, с насосом высокого давления, расположенным в емкости, а также линией выпара жидкого азота, соединяющей помольный криостат с конденсатором криогенной машины и содержащей механический фильтр и дроссельный вентиль, установленный перед конденсатором, при этом на патрубках помольного криостата установлены запорные клапаны.

Введение в состав криогенного комплекса по производству высококачественного цемента теплоизолированной емкости для хранения жидкого азота, криогенной машины Стирлинга, линии слива жидкого азота из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения жидкого азота, а также периодически подсоединяемых к помольному криостату линии подачи жидкого азота из емкости в помольный криостат, с насосом высокого давления, расположенным в емкости, и линии выпара жидкого азота, соединяющей помольный криостат с конденсатором криогенной машины и содержащей механический фильтр и дроссельный вентиль, позволяет получить новое свойство, заключающееся в переконденсации большей части выпара жидкого азота на месте производства высококачественного цемента и уменьшение количества жидкого азота, необходимого для дозаправки емкости.

На чертеже изображен криогенный комплекс по производству высококачественного цемента.

В состав технологического комплекса входит криогенная машина Стирлинга 1 с конденсатором 2, емкость для хранения жидкого азота 3, линия слива жидкого азота 4 из конденсатора 2 в емкость 3, линия подачи жидкого азота 5 с насосом высокого давления 6, расположенным в емкости 3, криогенная мельница, состоящая из помольного криостата 7, расположенного между двух продольных роликов, один из которых является приводным роликом 8, связанным с электродвигателем 9, линия подачи выпара жидкого азота 10 из криостата 7, через механический фильтр 11 и дроссельный вентиль 12 подсоединена к конденсатору 2 криогенном машины 1. Помольный криостат 7 снабжен патрубком 13 для периодического подсоединения с линией подачи жидкого азота 5, патрубком 14 для периодического подсоединения с линией выпара жидкого азота 10 и съемной крышкой 15. На патрубках 13 и 14 установлены соответственно запорные клапаны 16 и 17.

Криогенный комплекс по производству высококачественного цемента работает следующим образом.

Предварительно перед началом работ в емкости 3 запасается необходимое количество жидкого азота. В процессе работы жидкий азот испаряется, а его выпар переконденсируется в конденсаторе 2 криогенной машины Стирлинга 1. Сконденсировавшийся выпар жидкого азота самотеком сливается из конденсатора 2 в емкость для хранения жидкого азота 3 по линии слива 4, откуда с помощью насоса 6, по линии подачи жидкого азота 5, через патрубок 13 и запорный клапан 16, поступает в помольный криостат 7. В криостат 7 предварительно через съемную крышку 15 загружаются измельчающиеся тела и шихта. После заправки криостата 7 жидким азотом закрывается клапан 16 и линия 5 отсоединяйся от криостата 7. Включается электродвигатель 9, который через приводной ролик 8 вращает криостат 7 необходимый промежуток времени для получения высококачественного цемента, при этом жидкий азот испаряется. После остановки криостата 7 к нему через патрубок 14 и закрытый запорный клапан 17 подсоединяется линия выпара 10. Клапан 17 открывается, и выпар жидкого азота поступает по линии 10 в конденсатор 2 криогенной машины Стирлинга 1, при этом выпар очищается от примесей в механическом фильтре 11 и дросселируется, предварительно охлаждаясь, в дроссельном вентиле 12. Работа криогенной машины Стирлинга 1 обеспечивает сжижение значительной части выпара жидкого азота, который сливается в емкость 3. Запорный клапан 17 закрывается, и линия 10 отсоединяется от помольного криостата 7. Полученный высококачественный цемент выгружается из криостата 7 через съемную крышку 15. Затем в криостат 7 загружается новый исходный материал, к патрубку 13 подсоединяется линия 5, открывается клапан 16, криостат 7 частично наполняется жидким азотом, и рабочий цикл повторяется.

Источники информации
1. Криогенная технология. / Под ред. Б.И.Веркина. Киев: "Наук.думка", 1985, стр.160.

2. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. 2-е изд. Л.: "Судостроение", 1979, стр.126.

3. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. /Учеб. Пособие для вузов. - 2-е изд., М.: "Энергоиздат", 1981. стр.202.

4. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб.статей под ред. проф.М.П.Малкова/. Изд.: "Иностр.литература", М., 1961, стр.287-288.

5. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб.статей под ред. проф.М.П.Малкова/. Изд."Иностр.литература", М., 1961, стр.35-41.

6. Криогенная технология. / Под ред. Б.И.Веркина. Киев.: Наук.думка", 1985, стр.160-163 - прототип.

Комплекс содержит емкость, из которой с помощью насоса по линии подачи через патрубок и запорный клапан жидкий азот поступает в помольный криостат, в который предварительно через съемную крышку загружаются измельчающие тела и шихта. После заправки криостата жидким азотом закрывается клапан и линия отсоединяется от криостата. Электродвигатель через приводной ролик вращает криостат необходимый промежуток времени, при этом жидкий азот испаряется. После остановки криостата к нему через патрубок и закрытый запорный клапан подсоединяется линия выпара. Клапан открывается, и выпар жидкого азота через механический фильтр и дроссельный вентиль поступает по линии в конденсатор криогенной машины Стирлинга. Работа криогенной машины Стирлинга обеспечивает сжижение значительной части выпара жидкого азота, который самотеком сливается в емкость. Запорный клапан закрывается, и линия отсоединяется от криостата. Полученный цемент выгружается из криостата через съемную крышку. Изобретение позволяет снизить себестоимость производства высококачественного цемента. 1 ил.

Криогенный комплекс по производству высококачественного цемента, включающий в себя криогенную барабанную мельницу циклического действия, выполненную в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата, имеющего съемную крышку и патрубки для заливки и выпара жидкого азота, расположенного между двух продольных роликов, один из которых, приводной, связан с электродвигателем, отличающийся тем, что снабжен теплоизолированной емкостью для хранения жидкого азота, криогенной машиной Стирлинга, в состав которой входит конденсатор, линией слива жидкого азота из конденсатора криогенной машины в емкость для хранения жидкого азота, линией подачи жидкого азота из емкости для его хранения в помольный криостат, с насосом высокого давления, расположенным в емкости, а также линией выпара жидкого азота, соединяющей помольный криостат с конденсатором криогенной машины и содержащей механический фильтр и дроссельный вентиль, установленный перед конденсатором, при этом на патрубках помольного криостата установлены запорные клапана.