Вращающаяся печь Советский патент 1979 года по МПК F27B7/36 

(54) ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ

ной головки, и холодильник, снабжена коллекторами вторичного воздуха, смонтированными на внешней стороне задней торцовой стенки неиодвижной головки нечи и соединенными посредством трубопровода с холодильником, а неподвижная головка печи выполнена с отверстиями на задней торцовой стенке, по крайней мере одно из которых кольцевое, при этом выходное сечение горелочиого устройства размещено внутри вращающегося барабана.

На чертеже показан разгрузочный конец вращающейся печи, поперечный разрез.

Вращающийся барабан 1 с окнами 2 входит своим разгрузочным концом в пеподвижную головку 3 печи так, что обрез барабана 1, располагается макспмальпо близко к задней торцовой стенке неиодвижной головки 3 печи. Минимальный зазор между обрезом вращающегося барабана 1 и указанной стенкой определяется условием вращения его без задевания последней при температурных расщирениях вращающегося барабана 1. Головка 3 печи установлена на щахте холодильника 4. На задней торцовой стенке неподвижной головки 3 печи выполнены отверстия 5 и 6, из которых отверстие 5 кольцевое. Отверстия 6 ироизвольной формы выполнены в количестве, обеспечивающем ровное поле скоростей сносящего потока воздуха па входе в обрез вращающегося барабана 1. Из разгрузочного конца холодильника 4 воздух забирают вентилятором 7 аспирации и подают по трубопроводу 8 в коллекторы 9 и 10, а избыточный воздух отводят по трубопроводу 11. Коллекторы 9 и 10 обеспечивают распределение и равномерную подачу воздуха по всей длине кольцевого отверстия 5 и по всем отверстиям 6. На трубопроводе 8 установлено регулировочное устройство 12 для распределения воздуха в коллекторы 9 и 10.

Горелочное устройство 13 смонтировано на неподвижной головке 3 печи, причем его выходное сечение входит внутрь вращающегося барабана 1 и расположено до плоскости окон 2.

Работает вращающаяся печь следующим образом.

Топливо в, количестве, необходимом для обеспечения.процесса обжига сырьевой смеси, подают в рабочее пространство печп при помощи горел очного устройства 13. Воздух на горение, для обеспечения процесса регулирования характеристик факела, поступает двумя раздельными потоками: в виде поперечных струй через окна 2 и в виде сносящего потока через обрез вращающегося барабана 1. Для формирования указанных потоков поступает более нагретый воздух по щахте холодильника 4 и мепее нагретый от вентилятора 7 аспирации. При этом от вентилятора 7 необходимое количество воздуха поступает в трубопровод 8, оставшуюся часть, которая является избыточпым воздухом, пе используют для горения топлива и отводят по трубопроводу 11. Из трубопровода 8 воздух распределяют регулировочным устройством 12 в коллекторы 9 и 10. Из коллектора 10 воздух через отверстия 6 идет внутрь вращающегося барабана 1 через его обрез, охлаждает его изнутри, сам прп этом нагревается до более высокой температуры и поступает на горение в виде сносящего потока с ровным полем скоростей. Из коллектора 9 через кольцевое отверстие 5 воздух истекает в виде кольцевой струи в неподвижную головку 3 печи, где смешивается с более нагретым воздухом из щахты холодильника 4, и идет на горение через окна 2 в виде поперечных струй.

Для исключения неконтролируемых перетоков воздуха через имеющийся зазор между обрезом вращающегося барабана 1 и задней торцовой стенкой неподвижной головки 3 печи кольцевое отверстие 5 выполнено таким образом, чтобы истекающая из него кольцевая струя образовала перегородку, препятствующую взаимному проникновению воздущных потоков, формирующих поперечпые струи и сносящий поток. Вместе с тем кольцевая струя исключает указанные неконтролируемые перетоки тем эффективнее, чем меньше зазор между обрезом барабана 1 и задней торцовой стенкой неподвижной головки 3 печи. Кроме того, омывая разгрузочный конец барабана 1 снаружи по всему периметру, кольцевая струя охлаждает его и предохраняет от обгорания, а сама нагревается до более высокой температуры.

Поперечные струи воздуха, истекающие из окон 2, взаимодействуя со сносящим потоком и сталкиваясь в рабочем пространстве печи, образуют область высокой интенсивности турбулентности, куда посредством горелочного устройства 13 подают топливо со скоростью не больщей, чем максимальная скорость поперечных струй воздуха. Изменение величины расхода на сносящий поток посредством регулировочного устройства 12 вызывает соответствующее изменение расхода кольцевой струи, а значит и расхода воздуха иа поперечные струи при неизменном суммарном количестве воздуха, поступающего на горение. Все это приводит к изменению глубины проникновения поперечных струй в сносящий поток. Таким образом, область интенсивности взаимодействия струй в рабочем пространстве печи и интенсивность турбулентности регулируются изменением воздуха, идущего на сносящий поток и поперечные струи при неизменном суммарном количестве поступающего на горение воздуха, т. е. при постоянном коэффициенте избытка воздуха. Иначе говоря, если устройством 12 полностью перекрыть расход воздуха в коллектор 10, который идет на создание сносящего потока, то весь

воздух, идущий по трубопроводу 8, поступает в коллектор 9, далее через кольцевое отверстие 5 в неподвижную головку 3 печи, откуда вместе с более нагретым воздухом из шахты холодильника поступает на горение через окна 2 в виде поперечных струй с максимальной скоростью (сносящий поток отсутствует). При этом генерируется наибольшая интенсивность турбулентности потока в канале и достигается максимальная интенсивность его смешения с топливом. Факел короткий и имеет высокое объемное тепловое напряжение. Если же весь воздух, идущий по трубопроводу 8, направить регулировочным устройством 12 в коллектор 10, то расход через кольцевое отверстие 5 будет нулевым. Из-за отсутствия кольцевой струи некоторое количество более нагретого воздуха из шахты холодильника 4 вместе с менее нагретым воздухом, истекающим из отверстий 6, образует максимальный сносящий поток.Ф

Оставшаяся часть более нагретого воздуха из шахты холодильника 4 поступает на горение в виде поперечных струй с минимальной скоростью, глубина проникновения их минимальна. В этом случае затягивается процесс смешения воздуха с топливом, что позволяет получать длинный факел. Для получения факела максимальной длины, необходимой по технологическим условиям обжига сырьевой смеси, требуется незначительное увеличение расхода воздуха на сносящий поток.

Небольшая часть менее нагретого воздуха до начала процесса взаимодействия с топливом (горения) успевает нагреться до более высокой температуры вследствие снятия некоторого количества тепла разгрузочного конца вращающегося барабана 1 и смешения с более нагретым воздухом из шахты холодильника 4.

Указанное перераспределение воздушных потоков, поступающих на горение, не снижает средней температуры воздуха и практически не сказывается отрицательно на общем снижении удельного расхода топлива, достигаемого за счет точного регулирования процесса обжига в широком диапазоне при неизменном коэффициенте избытка воздуха.

Для обеспечения процесса регулирования факела при такой подаче воздуха на горение горелочное устройство 13 может быть , выполнено в виде прямоточного канала, например цилиндрической трубы, так как процесс регулирования характеристик факела осуществляется только благодаря перераспределению потоков воздуха на поперечные струи и сносящий поток.

С целью достижения регулирования факела и надежной стабилизации факела на поперечных воздушных струях, выходное сечение цилиндрической трубы расположено на расстоянии не менее 0,5 эквивалентного

диаметра окон 2 до их плоскости расположения. Для подачи всего количества топлива в активную зону взаимодействия воздушных потоков, выходное сечение цилиндрической трубы расположено на расстоянии не более десяти эквивалентных диаметров окон

2от их плоскости расположения. При этом диаметр цилиндрической трубы, определенный с одной стороны из условия подачи газа со скоростью, не большей максимальной скорости поперечных струй, а с другой стороны из условия исключения проскока пламени и минимального загромождения сечения вращающегося барабана 1, составил

0,1-0,2 диаметра печи.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить надежность эксплуатации печи путем повышения термической стойкости разгрузочного конца вращающегося барабана 1 печи, который охлаждается как изнутри, так и снаружи воздухом сравнительно низкой температуры благодаря специальным отверстием на задней торцовой стенке ненодвижной головки 3 печи и

близкому расположению обреза барабана 1 к указанной стенке.

Точное регулирование расходов воздуха на сносящий поток и поперечные струи, обеспечиваемое выполнением специальных отверстий на задней торцовой стенке головки

3печи, установкой коллекторов 9 и 10 с наружной ее стороны, регулировочного устройства 12, расположенного в условиях низкой температуры вне печи, и расположением обреза вращающегося барабана 1 с максимально допустимым приближением к задней торцовой стенке неподвижной головки 3 печи, позволяет получать факел с различными геометрическими и тепловыми характеристиками, необходимыми по технологическим условиям обжига, без изменения ,расхода топлива и суммарного количества воздуха, поступающего на горение. Подача топлива в область высокой интенсивности

турбулентности, создаваемой в зоне взаимодействия воздушных потоков, позволяет существенно интенсифицировать процесс горения. Возможность замены горелочного устройства сложной конструкции на прямоточный канал, например цилиндрическую трубу, также повышает надежность эксплуатации и упрощает конструкцию.

Формула изобретения

Вращающаяся печь для обжига сыпучего материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащая вращающийся барабан с разгрузочными окнами, охватывающую разгрузочный конец барабана неподвижную головку, горелочное устройство, смонтированное на задней торцовой стенке неподвижной головки, и холодильник, о тличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса обжига, снижения удельHQro расхода топлива и повышения надежности эксплуатации, она снабжепа коллекторами вторичного воздуха, смонтированными на внешней -стороне задней торцовой стенки неподвижной головки печи и соедиНеннымц посредством трубопровода с холодильником, а неподвижная головка печи выполнена с отверстиями на задней торцовой, стенке, по крайней мере одно из которых кольцевое, при этом выходное сеченИс горелочного устройства размещено внутри вращающегося барабана., .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2859955, кл. 263-33, опублик. 1958.

2.Патент СССР № 50188, кл. F 27В 7/38, 1934 (прототип).