Вращающаяся печь: особенности строения, принцип работы

Пояснительная записка к курсовому проекту

Вращающаяся печь для обжига портландцемента по мокрому способу.

Введение

В силикатной промышленности, охватывающей цементное, керамическое, стекольное и другие виды производств, основными технологическими процессами являются обжиг, сушка или плавление шихтовых материалов. Промышленные печи относятся к очень важному производственному оборудованию, отличающемуся сложностью тепловых, аэродинамических и химических процессов, происходящих в них.

В современных условиях значительно возросла мощность заводов силикатной промышленности, а вместе с этим мощность, размеры и производительность печей, оснащенных средствами автоматизации. Значительно усовершенствовались конструкции печей и сушил за счет применения новых теплообменных, топливосжигающих и других устройств и печных элементов. Более сложной стала и эксплуатация таких печей, требующих точного регулирования тепловых процессов, высококвалифицированного обслуживания.

В печах и сушилах силикатной промышленности осуществляются весьма сложные технологические процессы, связанные с сушкой и обжигом материалов и изделий, а также с расплавлением шихтовых материалов, например для получения цементного клинкера.

Промышленная печь как тепловой аппарат отличается тем, что в ней получают тепловую энергию за счет сжигания топлива (или за счет электрической энергии электропечей) и передают ее материалам или изделиям, подвергаемым тепловой обработке. Основными теплотехническими процессами являются процессы сжигания топлива и теплопередачи, происходящие часто одновременно в рабочем пространстве печи. При этом большую роль играет создание необходимых условий для движения газов (аэродинамика).

Основным принципом проектирования современных печей служит непрерывность производственных процессов тепловой обработки материалов или изделий и высокая производительность.

При проектировании печей необходимо учитывать, что к ним предъявляются определенные теплотехнические и технологические требования:

достаточно высокая тепловая мощность, обеспечивающая данную производительность;

в рабочем пространстве печи должны быть достигнуты необходимые температуры, соответствующие технологическому режиму производства;

наиболее эффективное сжигание подаваемого в печь топлива, высокий коэффициент использования топлива, минимальный удельный расход тепла на обжиг или другой тепловой процесс;

высокая удельная производительность, высокое качество выпускаемой продукции при заданной производительности;

наибольшая экономичность в эксплуатации, легкость и простота в обслуживании;

наибольшая продолжительность работы без ремонтов, т.е. высокая стойкость огнеупорной кладки при воздействии высоких температур;

печь должна быть автоматизированным тепловым агрегатом.

При проектировании всегда стремятся к тому, чтобы печь наиболее полно удовлетворяла этим требованиям. Однако существующие типы печей почти всегда имеют какие-либо конструктивные и эксплуатационные недостатки. Поэтому непрерывно происходит совершенствование существующих типов печей и разработка принципиально новых конструкций на базе научных исследований и практики работы действующих печных установок.

В производствах спекаемых материалов - цементного клинкера, шамота, металлургических магнезита и доломита - ведущую роль играют вращающиеся печи. В цементной промышленности наиболее распространены вращающиеся печи с внутренними теплообменными устройствами для мокрого способа производства. Современные вращающиеся печи имеют колосниковые холодильники для охлаждения обожженного продукта.

Вращающаяся печь: особенности строения, принцип работы

вращающийся печь топливо тепловой

Вращающиеся печи, используемые для получения цементного клинкера, работают по принципу противотока. При мокром способе производства шлам подаётся в печь со стороны её верхнего (холодного) конца, а топливно-воздушная смесь, сгорающая на протяжении 20 - 30 м длины печи, вдувается со стороны нижнего (горячего) конца. Горячие газы движутся навстречу материалу, нагревая его до требуемой температуры.

Вращающаяся печь (трубчатая печь, барабанная печь), промышленная печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагрева сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки. Вращающиеся печи различают: по принципу теплообмена - с противотоком и с параллельным током газов и материала; по способу передачи энергии - с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревом обрабатываемого материала. По назначению различают вращающиеся печи для спекания шихт в производстве глинозёма, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного, хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, сульфатов и др., обезвоживания материалов, извлечения цинка и свинца (вельц-печи), получения железа или сплавов цветных металлов их прямым восстановлением из руд в твёрдой фазе (кричные печи), обжига огнеупорного сырья и др.

Основными являются вращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу. Металлический барабан, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом к горизонту на опорные ролики. В ряде случаев диаметр барабана делают переменным по длине. Барабан приводят во вращение (1-2 об/мин) электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу. Шихту загружают со стороны головки. Сухую шихту подают механическими питателями, а шихту в виде пульпы - наливом или через форсунки. Топливо (10-30% от массы шихты) вводят через горелки (форсунки), помещённые в горячей головке. Здесь же выгружают готовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из вращающиеся печи очищают от пыли (возгонов) в системе. Для улучшения условий теплопередачи во вращающиеся печи встраивают различные теплообменные устройства- перегребающие лопасти, полки, цепные завесы, насадки и т.д. С этой же целью в ряде случаев футеровку печей выполняют сложной формы, например ячейковой. Основные размеры вращающиеся печи варьируются в значительных пределах: длина от 50 до 230 м, а диаметр от 3 до 7,5 м. Производительность вращающейся печи достигает 150 т/ч (готового продукта). Наблюдается тенденция к соединению вращающиеся печи с различными теплообменными аппаратами, что позволяет при повышении технико-экономических показателей работы печей уменьшать их размеры.

Рисунок 1 - Схема вращающейся печи

Вращающаяся печь (рис. 1), состоит из цилиндрического корпуса1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус имеет уклон 3,5-4% и вращается со скоростью 0,5-1,2 об/мин. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса 6.

В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх).

Вспомогательный привод включается в работу при ремонтах печи, в период

розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Сырьевая мука

подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся у холодного конца печи. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух; в результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному - навстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогреватель 9. Пыль, уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 10 направляется в полую часть печи, со стороны горячего конца. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 11. На печах корпус оборудован центральной системой смазки 12.

Таблица 1 - Техническая характеристика вращающейся печи

Предлагаемая вращающаяся печь с рекуператорным холодильником предназначена для получения цементного клинкера по «мокрому» способу производства.

В печи применены опоры на подшипниках качения, что снижает расход электроэнергии, предусмотрены эффективные цепная завеса и ячейковый теплообменник, позволяющие снизить расход тепла на обжиг материала.

Плавное регулирование частоты вращения печи обеспечивает оптимальный для технологического процесса режим обжига, в результате увеличивается срок службы футеровок и снижается расход топлива.