Теплообменное устройство вращающейся печи Советский патент 1981 года по МПК F27B7/28 

(54) ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

1

Изобретение относится к технике обжига материалов во вращающихся печах и может быть применено в промыщленности строительных материалов, например при обжиге цементного клинкера.

Известно теплообменное устройство вращающейся печи, содержащее установленные в футеровке печи кольцевые пороги и внутрипечные теплообменники. Пороги устроены в обмуровке печи из того же материала, выполнены одинаковой высоты и расположены равномерно с протяженностью футеровки в печи. При вращении печи поступающий в неё материал задерживается волнообразными впадинами футеровки между верщинами соседних кольцевых порогов. Пороги впадинами увеличивают количество материала, а бугорками уменьщают его количество в печи. Кольцевые пороги не меняют степень заполнения печи материалом, а развитой поверхностью способствует увеличению передачи тепла обжигаемому материалу 1.

Недостатком известного устройства является его низкая теплообменная эффективность. Это обусловлено тем, что конструкция не меняет степень заполнения печи материалом, в связи с чем уменьщается теплопередача от футеровки нагреваемому .материалу.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена в печи.

Указанная цель достигается те.м, что в теплообменном устройстве вращающейся печи, содержащем установленные в футеровке печи кольцевые пороги и внутрипечные теплообменники, кольцевые пороги по длине печи установлены волнообразными каскадными участка.ми длиной 1,1-6,0 веjQ личины диаметра печи, а по длине каскадного участка пороги выполнены переменной высоты, при это.м со стороны холодного конца печи в каскадном участке высота наименьших порогов составляет 0,01-0,03 величины диаметра печи, а со стороны горячего

15 конца печи в торце какскадного участка высота наибольщего порога составляет 0,07- 0,22 величины диа.метра печи.

Кроме того, волнообразный каскадный участок футеровки установлен на месте рас20положения внутрипечных теплообменников, при этом наибольщий порог установлен со стороны горячего конца на расстоянии 0,1 - 0,3 диаметра печи от края теплообменников.

На чертеже изображено теплообменное устройство вращающейся печи.

Устройство содержит печь 1, внутри которой волнообразными каскадными участками /( уложена огнеупорная обмуровка 2. Со стороны холодного конца печи 1 в футеровке 2 каскадного участка К устраивают ряд наименьших порогов 3, высота которых составляет от 0,01 до 0,03 величины диаметра печи 1. Со стороны горячего конца печи 1 в торце участка К устанавливают один наибольший порог 4, высотой 0,07-0,22 величины диаметра печи 1. На футеровке 2 находится обжигаемый материал 5.

В каскадном участке К высота наименьших порогов 3 определяется достижением развитой поверхности теплообмена футеровки 2 печи 1 и интенсивным нагревом поверхности порогов 3. При увеличении высоты порогов 3 более 0,03 величины диаметра печи 1, рядом стоящие пороги 3 заслоняют друг друга для нагрева газами межпороговой поверхности футеровки 2 печи 1, вследствие чего уменьшается теплообменная эффективность. При уменьшении высоты порогов 3 менее 0,01 величины диаметра печи 1 уменьшается теплообменная поверхность футеровки 2, интенсивность нагрева порогов 3 из-за низкой турбулентизации газов порогами 3.

Высота наибольшего порога 4 определяется достижением наиболее интенсивного нагрева наименьших порогов 3, расположенных (по ходу газов) за наибольшим порогом 4, при этом интенсификация нагрева достигается за счет турбулентизации газов наибольшим порогом 4. При уменьшении высоты наибольшего порога 4 менее 0,07 величины диаметра печи не достигается интенсификация нагрева наименьших порогов 3, расположенных по длине каскадного участка. При увеличении высоты наибольшего порога 4 более 0,22 величины диаметра печи 1 увеличение скоростей газов резко увеличивает пылеунос, что снижает эффективность теплообмена и работы печи. В печи 1 устанавливают не менее одного волнообразного каскадного участка К. При наличии по длине печи 1 одиночных каскадных участков К их устанавливают в следующем порядке.

В местах имеющих наименьший коэффициент заполнения печи 1 материалом. Таким местом во вращающихся клинкерообжигательных печах является зона кальцинирования, где температура материала достигает 700-1000°С. При этом одиночные каскадные участки /С устанавливают на расстоянии от разгрузочного конца печи 1, равном 13-18-кратной величины диаметра печи 1.

В местах, где начинаются физико-химические превращения компонентов материала, скорость химической реакции между компонентами обжигаемого материала максимальная. При производстве цементного клинкера интенсивная декарбонизация известняка и максимальная скорость реакции освоения извести происходит на участке печи 1 с температурой материала 1000-

1350°С. При этом одиночные каскадные

участки /С устанавливают на расстоянии

от разгрузочного конца печи 1, равном 8-

12-кратной величины диаметра печи 1.

В местах установки керамических, металлических ячейковых, пересыпающих, цепных и других теплообменных устройств, наибольший порог 4 устаиавлнвают со стороны горячего конца на расстоянии 0,1-0,3 диаметра печи 1 от края теплообменных устройств.

Длину каскадного волнообразного участка Д и высоту порогов 3, 4 определяют зависимостью

L - lP-ii O-i22ia -i Q.Plz0.03)B,

(1.1-6,0)Д,

где L - длина каскадного волнообразного участка К ,

h. - высота наибольшего порога 4, устанавливаемого в торце каскадного участка /С; hj - высота наименьших порогов 3 устанавливаемых по длине каскадного участка К., А - диаметр печи 1; ai - уклон печи 1 (в большинстве случаев «t 0,035).

Теплообменное устройство работает следующим образом.

Вдоль печи 1 по футеровке 2 проходит обжигаемый материал 5, при перемещении которого наибольший порог 4 задерживает материал 5 и увеличивает степень заполнения им печи 1. Увеличение степени заполнения печи 1 материалом обеспечивает увеличение площади соприкосновения обжигаемого материала 5 и футеровки 2, выполненной из наименьших порогов 3. Увеличенная площадь соприкосновения порогов 3 и материала 5 обеспечивает интенсификацию теплообмена в печи 1.

При установке волнообразного каскадного участка /С в местах установки керамических или металлических ячейковых, пересыпающих, цепных теплообменников (цепных завес), увеличение заполнения печи 1 материалом в районе теплообменных устройств увеличивает передачу тепла материалу, улучшает подготовку обжигаемого материала.

Предлагаемое устройство имеет преимущества, в частности, улучшается теплообмен по длине печи, ускоряется клинкерообразование, этим увеличивается производительность печи и уменьшается удельный расход топлива.

Формула изобретения

а со стороны горячего конца печи в торце каскадного участка высота наибольшего порога составляет 0,07-0,22 величины диаметра печи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 142180, кл. F 27 В 7/28, 1961 (прототип).