Способ наладки работы вращающейся печи Советский патент 1982 года по МПК F27B7/00 C04B7/44 

(54) СПОСОБ НАЛАДКИ РАБОТЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

Изобретение относится к производству строительных материалов,где используются вращающиеся печи,-и . может быть применено, например, в цементной промышленности,

Известен способ наладки работы вращающейся печи по угловой скорости вращения, которую выбирают по обеспечиваемой ею максимальной частоте выхода, частиц материала из толщи слоя на поверхность откоса, по измеренным углу дуги сегмента поперечного сечения слоя материал, размещенного в печи, и величине угловой скорости скольжения слоя материала по внутренней поверхности последней 1.

Недостатком этого способа является то, что он обладает большой погрешностью и малой точностью, поскольку в ее основу заложен эффект скольжения слоя материала по внутренней поверхности печи, который имеет место только по длине дуги, .ограничивающей верхнюю часть падающего слоя, в то время как частицы материала поднимающегося слоя движутся по круговым траекториям со скоростью, равной угловой скорости ,вращения самой печи. Указанный эффект

скольжения характерен не для всех режимов движения сыпучего материала, а только для режимов, при которых барабаны и цилиндры вращаются с относительно малой угловой скоростью, практикой эксплуатации вращающихся печей достоверно установлено, что скорость движения материала по длине печи различна, а значит и эффект

10 скольжения материала по ее внутренней поверхности в поперечных сечениях тракта, а следовательно, vf частота выхода частиц материала из толщи слоя на поверхность откоса

15 тоже будут различными. Изложенное говорит о том, что данный способ обладает большой погрешностью и ма:лой точностью И Не позволяет вывести вращающуюся печь на оптималь20ный режим обжига,,

Цель изобретения - обеспечение оптимального режима обжига.

Достигается цель тем, что в способе наладки работы вращающейся печи

25 по угловой скорости вращения во время остановки печи отбирают пробы -.материала по ее длине, определяют удельную плотность насыпной массы и |по зависимости изменения удельной ;плотности насыпной массы материала

о длине печи находят сечение, хаактеризуемое минимальным значением зменения энтропии, измеряют угол уги сегмента поперечного сечения лоя материала, размещенного в зтом сечении, измеряют режимный угол отоса материала, определяют угол скаывания по формуле: ,

т - (oи7 5 43tgф/4) . . Оопт 2

где .j - оптимальный угол скалывания,

в радианах

ф - угол-дуги сегмента поперечного .сечения слояматериала, в радианах, и соответствующую ему оптимальную скорость вращения печи, обеспечивающую постоянство плотности насыпной массы в поперечных сечениях вращающейся печи. На фиг,1 приведено одно из возможных устройств, реализующих способ, например, вращающаяся печь; на фиг,2 - графики изменения удельной плотности насыпной массы сыпучего материала по тракту вращающейся печи для бывшего до остановки последней и оптимального режимов обжига; на фиг.З - динамическая характеристика сыпучего материала, построенная по значениям измеренного режимного угла откоса материала и бывшей во время остановки угловой скорости вращения печи; на фиг.4 - эквивалентная схема физической модели движения сыпучего материала в поперечном сечении вращающейся печи, .

Вращающаяся печь (фиг;1), выполнена в виде полого цилиндра I, внутренняя поверхность которого имеет футеровку 2 -из огнеупорного кирпича. Рабочее пространство 3, имеющее внутренний радиус R, частично заполнено по, поперечному сечению сыпучим материалом 4, Заполнение вращающейся печи по поперечному сечению характеризуется углом.Ф дуги сегмента. Угол Н , -полученный во время остановки вращающейся печи, является режимным углом откоса материала.

Способ можно уяснить, рассмотрев работу вращающейся печи (фиг,). В процессе работы цилиндр 1 вместе с футеровкой 2 вращаются приводом с УГЛОВОЙ скоростью U) , за. счет чего в рабочем пространстве 3 перейещается сыпучий материал 4, поверхность откоса которого во время остановки печи, занимает положение относительно линии горизонта под углом М , который является режимным параметром, поскольку зависит от величины бывшей до этого угловой скорости вращения, Дуга сегмента поперечного сечения, занимаемого сыпучим материалом, характеризуется.

углом ф . в процессе обжига в материале, проходящем по тракту вращающейся печи, происходят физико-химические превращения. Это влечет за собой изменение энтропии обрабатываемого материала, плотности его насыпной массы, а также его реологических свойств. Причем, все эти явления тесно взаимосвязаны между собой и с большой степенью точности

характеризуют друг друга. Так, например, если скорость протекания физико-химических реакций в материале по длине печи увеличивается, то пропорционально этому изменяется

5 энтропия обрабатыв.аемого материала, . увеличиваются релогичаские свойства последнего, а следовательно, и его подвижность, в то время как плотность его насыпной массы в любом

Q рассматриваемом на этом участке длины печи поперечном сечении уменьшается. При равномерном же протекании физико-химических реакций в сыпучем материале по длине вращающей г ся печи, что соответствует оптималь-, ному режиму обжига, изменение энтропии обрабатываемого материала на этом участке минимально. При этом

реологические свойства, а следовательно, и подвижность сыпучего материала по длине постоянны, а изменение плотности его насыпной массы по длине носит линейный характер, в то время какв любом рассматриваемом поперечном сёчении печи изменение этого параметра близко к нулю. Тесная взаимосвязь этих явлений позволяет решить достоверно и точно обратную задачу, т,е. по характеру изменения плотности насыпной массы

0 сыпучего материала по длине вращающейся печи судить об изменении энтропии обрабатываемого материала и его реологических свойств, а следовательно, и подвижности сыпучего материала, а значит и о характере протекания физико-химических реакций в материале и, в итоге, о ходе процесса обжига в целом.

Практикой установлено, что в -проCQ цессе движения и термической обработки сьпхучего материала по тракту печи в нем протекают физико-химические реакции, сопровождающиеся поглощением тепла, а затем его вьщелением. Из термодинамики известно, что в обратимых процессах изменение энтропии характеризует, направление теплообмена. Если теплота подводится к телу, т,е. dq О, то его энтропия возрастае (ds 0), При отводе йО теплоты (dg 0) энтропия тела должна уменьшаться (ds 0), Поскольку во вращающейся печи в обрабатываемом материале имеет место как тот, так и другой процесс, следовательно, 65 можно утверждать, что имеет место и поперечное сечение, характеризуемое нулевым значением изменения энт ропии материала. Это говорит о том, что в данном сечении процесс теплообмена между потоками газовоздушных масс и материала происходит без потерь и равномерно. Однако в реальны условиях процесс термической обработки материала сам по себе является необратимым, поэтому, в этом случае, можно говорить только о существующем минимуме изменения энтро пии Обрабатываемого материала, кото характеризуется это сечение, реально определяющее оптимальный процесс теплообмена между газовым потоком и потоком материала. В связи с чем встает задача определения места нахождения этого сечения. Для этого вращающуюся печь останавливают и после ее охлаждения берут пробы материала по длине печи, определяют удельную плотность р насыпной массы материала каждой пробы и определяют зависимость р f(L), соответствующую режиму обжига, кото .рый был до. остановки печи, (ломаная abed фиг.2), Затем определяют завис мость Ро f(L), соответств у10ЩУК оптимальному режиму обжига (максимальному теплообмену между газовым потоком и потоком материала), выполняя условия равенства площадей. Seb Sfcd Площадь S. характеризует изменение энтропии материала при протекании в нем физико-хими- ческих реакций с поглощением тепла, а Sgtj - изменение энтропии материала при протекании в нем экзотермических реакций. Таким образом лини aefd характеризует оптима.пьный режим обжига, а отрезок efd характеризуется минимальным значением изме нения энтропии материала, а следова тельно, и заданной величиной плот-, ности насыпной массы материала в выбранном для контроля на участке efd поперечном сечении печи. Из полученных путем построения зависимостей определяют место расположения во вращающейся.печи сечен равновесного состояния как для бывшего до остановки, так и для оптимального режимов обжига, характеризуемое минимальным значением изменения энтропии материала (на фиг.2 точка f). Замеряют в этом сечении угол Ф ДУГИ сегмента поперечного сечения слоя материала и режим ный угол f откоса, по величине которого определяют подвижность материала, характеризуемую углом 7 скалывания, соответствующим режиму об,жига до остановки печи, по формуле: .. f-7.:.v,; Ing WYRCosf j где g - ускорениё земного притяжения, Ui} - угловая скорость вращения печи во время ее остановки, рад/с; tf - угол откоса материала, рад; R - внутренний радиус печи, м. Затем определяют динамическую характерист п у СИ (4,Yf5-) (Фиг,3) сыпучего материала для сечения рав.новесного состояния. Полученная динамическая характеристика одинакова для любой точки прямой efd (фиг.2), соответствующей оптимальному режиму обжига, поскольку в этом случае реологические свойства, а следовательно, и подвижность сыпучего материала по длине печи, определяемой точками е и d, идентичны. Для обеспечения оптимального режима обжига материала необходимо создать такие условия, при которых обрабатываемый материал прогревался бы равномерно по всему поперечному сечению на-любом участке длины вращающейся печи. Эти требования выполняются при условии равенства средних скоростей движения частиц материала ,в поднимающемся и падающем слоях поперечного сечения (фиг,4) . Поднимающийся слой материала располаг.ается в сегменте, ограниченном дугой DE и соответствующей хордой. Падаю- . щий слой г атериала ограничивается лучами DE и DG угла скальшанияЗ и дугой СЕ. В процессе теплообмена пддающий слой материала получает тепло от газового потока, а .поднимающийся слой - от футеровки. Следует заметить, что количество тепла, отданного футеровкой материалу, восполняется равным количеством тепла от газового потока. Если средние скорости частиц материала в падающем и поднимающемся слоях равны между собой, то равны между собой за одинаковый промежуток времени и количества тепла, переданные этим слоям соответственно газовым потоком и футеровкой. При смещении скоростного равновесия в поперечном сечении материала в ту или|другую сторону эффект теплообмена уменьшается, а следовательно, увеличиваются потери тепла с отходящими газами, нарушается равномерность протекания физикохимических реакций, увеличивается пылеунос из вращающейся печи, Необходимым и достаточнвм условием обеспечения максимальной теплопередачи материалу является равенство г J-, . .Ф-4Qrct(0,7f574ЬtйФ 14) : О опт где ф - угол дуги сегмента, измеренный в поперечном сечении равновесного состояния,рад; оптимальный угол скалывания, соответствующий максимальной теплопередаче, рад. По полученному значению Гопт ° лученной ранее динамической характе ристике сыпучего материала определяют соответствующую этому значению оптимальную угловую скорость вращения ОУопт печи, обеспечивающую постоянство плотности насьшной массы в поперечных сечениях вращающейся печи. Выполнение перечисленных операций дает возможность обеспечить рав номерное протекание фиэико-химичес ких реакций в материале по длине пе чи, сопровождаемое снижением пылеунЪса и теплоэнергозатрат на обжиг, повышением качества готовой продукции, что говорит об оптимальности режима обжига. Формула изобретения Способ наладки работы вращающейс печи по угловой скорости вращения, отличающийся тем, что,с целью обеспечения.оптимального режи ма обжига, во время остановки печи отбирают пробы материала по ее длин

1

HanpaS/tenue дВи кения материала

/иниЯ гйризонта

им ui.2 определяют удельную плотность насыпной массы и по зависимости изменения удельной плотности насыпной массы материала по длине печи находят сечение, характеризуемое мин имальным значением изменения энтропии, измеряют угол дуги сегмента поперечного сечения слоя материала, размещенного в этом сечении, измеряют режимный угол откоса материала, определяют угол скалывания по форму , I-4arctQrC0.1 - g74HS-(l)i4) в опт ---t -- I где of - оптимальный угол скалыва° ния, рад; ф - угол дуги сегмента попе- речного сечения слоя материала, рад. и соответствующую ему оптимальную скорость вращения печи, обеспечивающую постоянство насыпной массы в поперечных сечениях вращающейся печи. Источники инфррмации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 617664, кл. F 27 В 7/00, 1976.

yjjV;

/у г/-/И

tif ufonm Фиг.3