Установка для сушки цементного шлама

(51) 27 7/00 (2006.01) 27 7/32 (2006.01) 27 3/14 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ использовано на цементных заводах мокрого способа производства для сушки и подогрева цементного шлама перед вводом его во вращающуюся печь. Задачей изобретения является повышение эффективности сушки цементного шлама на основе использования горячего воздуха от корпуса печи и отходящих газов. Для этого вращающуюся печь оснащают устройствами для отбора горячего воздуха, газохода, вентилятора и сушильной камеры смонтированной в зоне ввода шлама в печь. Технический результат предлагаемой установки заключается в экономии топлива и уменьшении вредных выбросов в атмосферу.(72) Унасбеков Берикбай АкибаевичСиваченко Леонид АлександровичСиваченко Константин Леонидович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМА(57) Предлагаемое изобретение относится к цементной промышленности и может быть Предлагаемое изобретение относится к области производства цемента и может быть использовано на цементных заводах, работающих по мокрому способу, в частности для сушки и подогрева цементного шлама перед вводом его во вращающуюся печь. В цементной промышленности при изготовлении цемента по мокрому способу существует проблема потребления большого количества топлива и потери около 40 тепла в атмосферу. В действующих в настоящее время промышленных агрегатах экономия тепла в горячей части печи сводится к снижению теплопотерь клинкера и корпуса печи,изменению компонентного состава сырья, а также сохранению теплоты в печи за счет изоляции внешней части корпуса. Наиболее рациональный способ снижения теплопотерь через корпус сводится к обеспечению защитной обмазки на огнеупорной футеровке, три этом стойкость футеровки увеличивается. Однако подобные мероприятия являются малоэффективными и позволяют сэкономить малое количество тепла. Воробейчиков Л.Т. Вторичные тепловые ресурсы вращающихся печных агрегатов Киев. Будивельник, 1991, с.184 Известны башенные распылительные сушилки,содержащие круглый корпус (камеру) в верхней части которого расположены шарнирно связанные со шликеропроводом форсунки, а в стенках камеры и в крышке установлены каналы для впуска теплоносителя, а для удаления высушенного продукта в нижней конической части камеры расположено устройство для его сбора и удаления Богданов , Ильин А.С, Несмеянов Н.П. Мини комплексы и мини -заводы по производству керамических материалов и изделий /Справочное пособие. М. - Белгород, Изд-во БелГТАСМ, 2000,с.167 - 169. Рабочий процесс башенных сушилок характеризуется низкой эффективностью, что связано с невозможностью образования большой поверхности взаимодействия исходного продукта и сушильного агента,отсутствием механизма диспергирования объемов шликера или шлама,низкой турбулентностью потоков материала в рабочей камере и, в итоге, недостаточной интенсивностью протекания теплопередачи. Дополнительно следует отметить сложность конструкции башенных сушилок, их низкую производительность,а также значительные габаритные размеры и массу. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ термообработки цементной смеси и установка для его осуществления, в котором в части устройства установка содержит распылительную сушилку с капельным шлампитателем,декарбонизатор,вращающаяся печь, снабженную газоходом для подачи горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания и из холодильника в сушилку и декарбонизатор, а шлампитатель выполнен с вращающимися дугообразными лопастями и 2 решеткой с коническими отверстиями Патент на изобретение РФ 2128151, Способ термообработки цементной сырьевой смеси и установка для его осуществления. МКЛ 6 С 04 В 7/44, Опубл. 27.03.1999. Практическая реализация этого изобретения требуемую эффективность процесса в принципе обеспечить, не в состоянии. Это обусловлено изначально тем, что реализованный механизм распыления цементного шлама не обеспечивает формирования капли оптимальных, а ещ лучше минимальных,размеров и равномерное ориентированное распределение потоков цементного шлама в сушилке. Теплопередача такого рода осуществляется в условиях е низкой интенсивности и малой поверхности взаимодействия частиц твердой фазы, воды и горячего воздуха с невысокими линейными скоростями их движения друг относительно друга,способствующего эффективному тепломассообмену. Серьезным недостатком оцениваемой установки является е конструктивная сложность, связанная с наличием в е составе большого количества сложных и находящихся в функциональном взаимодействии между собой элементов. Кроме того, такое ведение процесса приведет к замазыванию стенок декарбонатора и газоходов шламом, что значительно ухудшает условия эксплуатации всего комплекса. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса сушки цементного шлам на основе использования горячего воздуха от корпуса печи и отходящих газов. Поставленная задача решается тем, что в установке для сушки цементного шлама, содержащей вращающуюся печь, устройство для отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания, газохода для подачи этого горячего воздуха напорным вентилятором и устройство для ввода горячего воздуха в шлам, согласно изобретению, устройство для ввода горячего воздуха расположено в зоне холодного конца печи и выполнено в виде сушильной камеры с распылительной сушилкой. В дополнительных вариантах выполнения изобретения предусмотрено, что сушильная камера выполнена из эластичного материла, например,ткани в виде шторки, охватывающей зону выхода отходящих газов из печи, а в сушильной камере установлено распылительное устройство сушилки,выполненное в виде пружинных элементов,совершающих осевые колебания, в полости которых под избыточным давлением подается цементный шлам, а горячие газы перпендикулярно параллельно движению потока шлама и равномерно его охватывают. Кроме того, важной составной частью предлагаемой установки для сушки цементного шлама является то, что устройство для отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания выполнено в виде камеры, охватывающей корпус печи и имеющей воздухосборник в верхней части. При этом воздухосборник образован плавно сходящейся вверх со всех сторон камерой с выходным люком над которым установлен напорный вентилятор. Схемное решение,связывающее по минимальному транспортному пути горячий воздух,отбираемый от корпус печи, и зону ввода его в цементный шлам посредством распылительного смешивания с диспергированным шламом обеспечивает минимальные потери тепла при транспортировке его по газоходу и максимально возможную передачу в сырьевой материал т.е. шлам, который теряет значительную часть влаги и дополнительно нагревается и подсушивания. Выполнение сушильной камеры в виде шторки из эластичного материала, охватывающей зону выхода отходящих газов из печи, создает пространственно ориентированный рабочий объем для активного динамического смешения газовых потоков и шлама и протекающего при этом процесса тепломассообмена. Заслуживает быть отмеченным вариант выполнения устройства для отбора горячего воздуха от корпуса печи. Предлагаемая для этих целей камера позволяет отбирать тепло с обечайки печи за счет просасывания атмосферного воздуха и равномерного его сбора в воздухосборнике с последующим нагнетанием напорным вентилятором в газоход. В целом новая установка является рекуператором и в полной мере решает задачу экономии топлива за счет более эффективного процесса теплопередачи и принципа технологической независимости, т.е. автономной работы, связывающей в единое целое все стадии и элементы процесса обжига клинкера и систем его обслуживания и дополнительного фактора оперативного управления рабочим процессом. Выполнение распылительной сушилки в виде пружинных элементов с интенсивно перемещающимися друг относительно друга витками обеспечивает равномерное веерообразное движение прошедшего интенсивное диспергирование мелкодисперсного потока,подаваемого под давлением от шламовой трубы и подводящего патрубка газохода с горячим воздухом. Подобный механизм теплопередачи характеризуется повышенной эффективностью процесса, так как при этом происходит одновременное смешивание, диспергирование и турбулизация потоков с образованием очень больших поверхностей теплообмена в условиях высокоскоростного движения обрабатываемой среды. Этому в значительной степени способствует интенсивный характер колебаний витков пружин. С целью обеспечения требуемой производительности распылительную сушилку можно выполнить в виде соосного набора параллельно установленных между собой пружин с индивидуальной подачей в их рабочие зоны цементного шлама и перпендикулярно горячего воздуха. Это решает задачу повышения производительности установки при одновременной унификации конструкции. Оснащение распылительной сушилки охватывающей е по периметру шторкой,выполненной из эластичного материала, например,ткани, позволяет уменьшить границы разлета потоков мелкодисперсных материалов и исключает налипание частиц шлама на ограждающие поверхности. Размещение распылительной сушилки в зоне холодного конца печи с обеспечением прохода через внутришторковое пространство отходящих газов делает не только всю конструкцию компактной и надежной с эксплуатационной точки зрения, но и дополнительно решает еще одну важную технологическую задачу - снижает пылеунос отходящими газами, которые, проходя перпендикулярно движению потоков, создаваемых пружинными активаторами процесса теплопередачи, значительную часть пыли передают частицам шлама и содержащейся в нем воде,осаждается на них и далее поступает в печь. Основной элемент распылительной сушилки пружина, является простым, надежным и удобным в эксплуатации изделием, на нем отсутствует налипание шлама, а на привод требуется незначительная мощность. Главной концепцией решения поставленной задачи является рекуперация горячего воздуха,отбираемого от поверхности горячей части печи и непосредственное введение его в цементный шлам без использования промежуточных теплообменников,при этом отпадает необходимость теплопередачи через разделительные поверхности, а также частичный отбор тепла от отходящих газов и грубое пылеосаждение. Признаки, введенные в отличительную часть формулы изобретения, решению поставленной задачи. Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2 - поперечный разрез устройства для отбора горячего воздуха от корпус печи, на фиг.3 - устройство для ввода горячего воздуха в шлам с распылительной сушилкой. Установка для сушки цементного шлама содержит вращающуюся печь 1, смонтированную на строительной конструкции 2, устройство 3 для отбора горячего воздуха, напорного вентилятора(дымососа) 4, газохода 5 и устройства 6 для ввода горячего воздуха в шлам. Устройство 3 для отбора горячего воздуха содержит камеру 7, охватывающую корпус печи 1 и имеющую воздухозаборник 8 в нижней части и воздухосборник 9 в верхней части. Устройство 6 для ввода горячего воздуха в шлам выполнено в виде сушильной камеры 10, образованной шторкой 11 из эластичного материала и снабженной распылительной сушилкой 12. Распылительная сушилка (устройство для распыления шлама) содержит шламподающую трубу 13, механизм распыления, состоящий по меньшей мере из одной цилиндрической пружины 14 и привода возвратно 3 поступательного действия, например, дебалансного вибратора 15. Рабочий процесс установки для сушки цементного шлама осуществляется следующим образом. После розжига печи 1 и выхода ее на устойчивый режим работы отбираемый от ее горячей части посредством устройства 3 горячий воздух с температурой 250-350 С напорным вентилятором 4 на газоходу 5 подается в устройство 6 для ввода горячей воздуха в шлам. Подаваемый под некоторым давлением по шламподающей трубе 13 шлам интенсивно диспергируется вибрирующими витками пружин 14 и веерообразными пульсирующими потоками распыляется в рабочем пространстве сушильной камеры 10, где активно смешивается с горячим воз духом, вдуваемый посредством газоходной трубы 5, а также с отходящими газами, которые выходят из холодного конца печи 1. Привод возвратно-поступательных колебаний витков пружин 14 обеспечивается с помощью дебалансного вибратора 15. Принцип работы многопружинной распылительной сушилки аналогичен ее работе с одной пружиной и отличается только тем, что технологический процесс осуществляется путем разбития его на несколько потоков. В пространстве, образованном шторкой 11,происходит дополнительное смешивание проходящего через сушильную камеру 10 трехфазного потока с отходящими газами. За счет этого значительная часть наиболее крупных частиц пыли оседает на поверхности частиц воды и шлама,которые далее поступают в печь. Выделяющаяся при сушке шлама вода вместе с отходящими газами отводится на очистку и далее удаляется в атмосферу, а осушенный и подогретый шлам в виде мелкогранулированных влажных частичек, после ударов их о стенки шторки 11,ссыпается вниз и поступает в печь 1 для последующего обжига. Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами позволяет на 4 - 6 и более уменьшить расход топлива на обжиг корпуса печи и отходящих газов и используемым для сушки шлама. Цементный шлам исходной влажностью 33 - 45 при подобном методе сушки может потерять от 5 до 12 воды. Дополнительный эффект от использования изобретения может быть также связан с повышением на 4 - 7 производительности цементных печей за счет оптимизации процесса обжига клинкера и уменьшения затрат на обеспыливание. Конструкция вращающейся печи при реализации изобретения каким - либо изменением не подвергается. Основная область использования изобретения модернизация цементных печей мокрого способа производства и повышение эффективности всего технологического цикла. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для сушки цементного шлама,содержащая вращающуюся печь, устройство для отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания, газохода для подачи этого горячего воздуха напорным вентилятором и устройство для ввода горячего воздуха в шлам, отличающаяся тем, что устройство для ввода горячего воздуха в шлам расположено в зоне холодного конца печи и выполнено в виде сушильной камеры с распылительной сушилкой. 2. Установка для сушки цементного шлама, по п.1 отличающаяся тем, что сушильная камера выполнена из эластичного материала, например,ткани в виде шторки, охватывающей зону выхода отходящих газов из печи. 3. Установка для сушки цементного шлама, по п.1 отличающаяся тем, что распылительная сушилка установлена в сушильной камере в зоне выхода отходящих газов из печи и выполнена в виде пружинных элементов, совершающих осевые колебания, в полости которых под избыточным давлением подается цементный шлам, а горячие газы подаются перпендикулярно движению потока шлама и равномерно его охватывают. 4. Установка для сушки цементного шлама, по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания выполнено в виде камеры, охватывающей корпус печи и имеющей воздухозаборник в ее нижней части и воздухосборник в верхней части. 5. Установка для сушки цементного шлама, по п.п. 1,4 отличающаяся тем, что воздухосборник образован плавно сходящейся со всех сторон вверх камерой с выходным люком, над которым установлен напорный вентилятор.