Типы вращающихся печей

Наиболее распространены следующие типы вращающихся печей (рис. 20.2); а — постояннного диаметра; б — с с расши­ренной зоной спекания; в — с расширенной зоной кальцинирова­ния; г — с расширенными зонами кальцинирования и спекания; д — с расширенными зонами сушки, кальцинирования и спека­ния (печи мокрого способа производства); е — с расширенной

Зоной подогрева (длинные печи сухого способа или печи мок­рого способа производства).

Цель расширения зон — удлинение срока пребывания в них материала при одновременном снижении скорости движения газов, что улучшает их теплообмен с материалом. Однако в связи с этим возникает неравномерное движение материала, в результате чего ухудшаются условия работы печи. В участках перехода от расширенного сечения к узкому возникают скоп­ления материала, усиливающие его истирание и пылеобразо — вание. Изготовление переходных участков обечайки намного

Дороже, чем цилиндрических звеньев. Футеровка переходных зон сложна, трудоемка и требует применения огнеупорных кирпичей и бетонных блоков специальной формы. Особенно не­благоприятна форма обечайки печи — с сужением в разгрузоч­ной части. Такая форма способствует частичному охлаждению клинкера в печи и быстрому износу футеровки в переходном участке.

Практический опыт и теоретические рассуждения в настоя­щее время приводят к заключению, что наиболее эффективной конструкцией является вращающаяся печь без сужений и расши­рений. Поэтому обечайки современных печей с запечными теп­лообменниками имеют постоянное сечение по всей длине. В це­ментной промышленности СССР в настоящее время строят печи только постоянного диаметра

20.1.1. Степень заполнения печи. Обжигаемый материал формирует сегмент в поперечном сечении печи. Отношение площади этого сегмента к общей площади поперечного сече­ния печи в процентах называется степенью заполнения печи / (рис. 20.3).

Степень заполнения печи колеблется в пределах 5—17%. Независимо от диаметра печи степень заполнения в зависимо­сти от центрального угла а изменяется следующим образом:

Центральный угол а, град

На рис. 20.4 показано влияние степени заполнения на произ­водительность вращающейся печи. Три кривые соответствуют степени заполнения 7, 10 и 13% и позволяют определить произ­водительность вращающихся печей диаметром от 2 до 3,5 м.

20.1.2. Уклон печи. Для выбора наилучшего уклона вращаю­щихся печей нет общего правила. Обычно уклон составляет от 2 до 6%, наиболее часто — в пределах 2—4%. Первоначально вращающиеся печи имели больший уклон при пониженной ча­стоте вращения (0,5—0,75 об/мин). Меньший уклон требует большей частоты вращения; при этом материал в печи лучше перемешивается и интенсифицируется теплообмен. При малом уклоне достигается также большая степень заполнения печи, что повышает ее производительность. В табл. 20.1 приведены данные из опыта практической эксплуатации печей о связи

1 Это не исключает возможности их реконструкции с расширением ка­кой-либо зоны при надежном технологическом обосновании. (Прим. ред.)

Таблица 20.1. Уклон печи и наиболее выгодная степень

Заполнения ее материалом

Уклон, %

Степень заполнения, %

4,5

9

4,0

10

3,5

II

3,0

12

2,5

13

Типы вращающихся печей

Рис. 20.3. Схема за­полнения печи мате­риалом

Типы вращающихся печей

D, m

3,0

2,5

4-10%

13 "А

’10

20

30 0,т/ч

— 20

Рис. 20.4. Зависи­мость производитель­ности печи Q от внут­реннего диаметра О и степени заполне­ния ф

Между уклоном и оптимальной степенью заполнения материа­лом.

С другой стороны, известно, что степень заполнения печи зависит от отношения длины L к диаметру D печи. Степень заполнения вращающихся печей мокрого способа производства при L/D^40 достигает 17% [176]. Но в любом случае именно уклон печи определяет степень ее заполнения; увеличение отно­шения L/D — лишь дополнительный фактор, способствующий повышению степени заполнения.

Практика эксплуатации печей показывает, что степень их заполнения не должна превышать 13%, так как при большей степени заполнения ухудшается теплообмен.

Боман [177] считает рациональным следующий уклон вра­щающихся печей; %: 5 — для печей диаметром до 2,8 м, 4 — для печей диаметром от 3 до 3,4 м и 3 — для печей диаметром бо­лее 3,4 м. Эти рекомендации приемлемы до настоящего време­ни, так как обычно вращающиеся печи диаметром более 3,4 м имеют уклон 3—3,5%.

Длинные американские вращающиеся печи сухого и мокро­го способов производства обычно имеют уклоны от 7/16 до 1/2 дюйма на 1 фут длины; это ненамного превышает 3,5%. Вот почему эти печи эксплуатируются при повышенной частоте вра­щения (1,3—1,8 об/мин).

В СССР испытывали опытную печь 3X35 м (с теплообмен­ником) при частоте вращения 19—20 об/мин. При такой частоте вращения содержимое печи приходит в ожиженное состояние; скорость продольного перемещения материала в печи состав­ляет 260 м/ч. Время нахождения в зоне обжига равно 3 мин. Установлено, что этого достаточно для образования клинкера, так как сырьевая смесь содержала минерализаторы. Произво­дительность печи составляла 575 т/сут, что соответствует удель­ной производительности около 3,1 т/(сут-м3) свободного объе­ма печи [178].

20.1.3. Обозначения уклонов вращающихся печей. Для обо­значения уклона вращающихся печей применяют четыре раз­личные системы показателей:

1) обычные угловые градусы;

2) «новые» градусы (гоны), соответствующие одной сотой квадранта или прямого угла R\ 1 новый градус = 0,9 углового градуса = 54′ = 3240"; 1 угловой градус (старый градус) равен 1,111 нового градуса;

3) уклон в дюймах и их долях на фут (12 дюймов) длины; такой уклон называют также скосом. Эта система показателей широко распространена в цементной промышленности США;

4) уклон в %; при таком обозначении тангенс угла наклона выражается в %; например, выражение tg 45°= 1 = 100% озна­чает уклон, равный 100%.

В табл. 20.2 содержатся данные для сравнения уклона вра­щающихся печей, выраженного в трех наиболее распространен­ных системах единиц. Таблицу можно, разумеется, применять и для оценки уклона сушильных барабанов и барабанных клин­керных холодильников.

В табл. 20.3 приведены данные для перевода уклона печей в дюймах/фут в угловые градусы.

20.1.4. Частота вращения печей. Если диаметр вращающей­ся печи не превышает 2—3 м, то частоту вращения печи обычно характеризуют числом оборотов в единицу времени. Однако диаметр современных вращающихся печей достигает 6 м и бо­лее; поэтому вместо числа оборотов часто задают окружную скорость корпуса печи. Для экономичной эксплуатации печей окружная скорость должна составлять около 35 см/с; в послед­нее время применяют и скорости 40—70 см/с. На рис. 20.5 по­казана зависимость частоты вращения печей от диаметра в диапазоне 2,8—6 м при окружной скорости 36 см/с. Фирма «Ин — дустрианлаген» (ФРГ) рекомендует окружную скорость около 70 см/с.

« X

As

Cm

О к 5

Мин

Да

Г—

CD

Ю СО

СО

СЧ ю

О

05

00

Со сч

Со

Со ■ф

Сч

С-

Да

00

E 3 2 о R e >> u St

>5

«

Сз a и

СЧ

СЧ

СЧ

Сч

<N

Сч

Сч

Со

Со

СО

К

Ц o — >5

О

О сі

Ю сч

СЧ

О ю

Сч

Ю СЧ

О о

Со"

Ю

Сч

Со

О

CO

Ю С-.

Со

О о

Сч

О

О о

Сч

О ю

1С Г—

Уклон, о/ /0

Сч f

Да со

Rf"

Да

Сч to"

СО

Ю

Со t—

00 да

Ю

Сч

CD

О ю

CD

Со со"

Сч о

FsT

00 сч

1С 1С

О 00

Со о

Оо"

Сч

Со

Оо"

A> o.

H ч

О о

К

01 и

СО О

Сч о

Ё

Со ю

Да f

■ф

О те

Со

О со

Сч

Да

00 о

Сч о

CD 1С

Да f

4 к t* л

CJ

К >■

К £

СЧ

Со

•Ч"

Да

00 Ю

О

CD

Ю

Сч

Со

Со

Сч

О

О

Да

00 сч

CD

Со

3 g

Ffl C3 g a

U,

>>

ЕС

О. U

Сч

Сч

Сч

(N

СО

Со

Со

Со

Со

Со

■«ґ

•f

! Доля дюйма на фут длины

Сч

СО

CD

Да

Сч

Со

Да

00 ю

Сч

Со

Сч

CD

Сч со

Со сч

Со

Сч со

Сч

Со со

Сч со

T— сч

00 t—

Сч со

Да

Сч

Со

Ю

Сч

00

СО

*

>5

CD СЧ

О

Сч ю

О

00 о"

О

О со

CD in

Со

00 о

Сч

Со <м

О со

Сч"

Ю 00

Сч"

Сч со"

00 со

Со

■ф CD

Со

О да

Со"

Со

0> 2 a

К

<и и

Г^ ю

Ю

Ю

Да

CD

CO Th

О ^г

Г — со

Со со

О со

T— сч

Сч

О сч

Со

Да о

Н ч

З *

«я

L* Л

И

<D >,

Д Я

00 о

Г^

CD (М

Ю

Со

^J*

CO in

Сч о

=

О сч

Да сч

00 СО

T^

CD 1С

О

Со сч

3 а

Ю СЗ

О О.

4 и<

U,

ЕС

Та

A

И,

О

О

О

О

О

О

Сч

Сч

Сч

Доля дюйма на фут длины

Сч

Со

CD

Сч со

Со

«

СО

Ю

CO CO

Сч со

T-.

Сч

Со

Да

СО и?

Сч

Со

00 со

Сч СО

СО

Со її

Сч

Со

Сч

Таблица 20.3. Пересчет уклона в дюймах/фут в угловые градусы

Дюйм/фут

Угловые градусы

1/4

1,192

5/16

1,491

3/8

1,790

7/16

2,087

1/2

2.385

Рис. 20.5. Выбор часто­ты вращения печей и в зависимости от диамет­ра печи D при окружной скорости 36 см/с

2,50 2,25 2,00 1J5 1,50 1,25 U, O&/muh

20.1.5. Прохождение материала через вращающуюся печь. Формула для расчета времени нахождения зерен материала во вращающейся печи, разработанная «Бюро оф Майнз», США [179], уже была приведена в разд. 4.15. Ниже эта формула ис­пользуется для определения времени t прохождения материала через печь при следующих исходных данных: / = 100 м, d— =3,04 мм, 2°40’0" = 2,66°, п = 1,3 об/мин, F=1 м (постоян­ный диаметр), 0 = 40°;

1,77-100-6,325 ‘ = ~ ~ . ,Г 1 = 106 мии.

2,66-3,04-1,3

Выбор подходящего угла наклона печи и изменение часто­ты ее вращения позволяют регулировать время нахождения в ней материала.

Упомянутая выше формула широко применяется в цемент­ной промышленности США. Имеется и ряд других формул [180—187].

Во вращающихся печах протекают два процесса: термохими­ческий и процесс транспортирования материала.

— 3,0

— 3-5

— 0,0 ~ І5 — 5,0 ~ 5,5 ~ 6,0

Термохимический процесс приводит к тому, что материал проходит через вращающуюся печь с переменной скоростью. При постоянной частоте вращения материал получает в разных зонах печи различную скорость. Это установлено опытами с ра­диоактивными метками (изотопами Na24 и Мп56), например,
в печи мокрого способа производства [188]. На рис. 20.6 пока­зана вращающаяся печь с распределением скоростей прохож­дения материала по длине.

Различная скорость прохождения материала в печи явля­ется следствием физических и химических изменений, которым подвергается материал в процессе обжига. Как видно на схеме, материал имеет наименьшую скорость (24,3 см/мин), в зоне обжига, а максимальную (45,6 см/мин) — в зоне кальциниро­вания. Задача оператора печи — выравнять эту разницу при эксплуатации. Как известно, процесс обжига связан со сложным,

99м

—,——————

2^3

ZM/MUH

5,6 см/мин

33,’І см/мин

30А 27,3

См/мин\ см/мин

См/м

Ин 36,5 см/мин

Рис. 20.6. Скорость движения материала в различных зонах вращающейся печи (печь 2,85/2,65×99 м мокрого способа производства с планетарным хо­лодильником производительностью 205 т/сут, уклоном 4%, частотой вращения 0,91 об/мин)

Плохо поддающимся расчету движением материала во враща­ющейся печи.

20.1.6. Расчет мощности, потребляемой вращающейся печью. Расчет мощности привода вращающихся печей основан на уче­те двух величин [189]: энергозатрат на преодоление трения и энергозатрат, обусловленных обжигаемым материалом.

Формула для определения мощности сопротивления сил тре­ния вращению печи в л. с. (1 л. с. в системе единиц США рав­на 746 Вт в отличие от обычной л. е., равной 735,5 Вт):

WbtNF ■ 0,0000092

Е =——————————————————— ,

Г

Где W — общая вертикальная нагрузка иа подшипники роликоопор, фунты; b—диаметр подшипника роликовой опоры, дюйм; г — диаметр ролика, дюй­мы; t — диаметр бандажа, дюймы; N — частота вращения печи, об/мин; F — коэффициент трения в подшипниках роликоопор, принимается равным 0,018 для нефтяных смазочных масел и 0,06 — для жировой смазки.

Формула для определения мощности, затрачиваемой на пе­ремещение обжигаемого материала, л. е.:

G = (D sin 8)3 NLK,

Где D — диаметр печи по футеровке (в свету), фут; sin 6 — принимается по диаграмме на рис. 20. 7 в зависимости от степени заполнения печи; N — ча­стота вращения печи, об/мин; L — длина печи, фут; К — принимается равным 0,00076 для цементного клинкера при мокром или сухом способе производст­ва исходя из угла естественного откоса 35°; 0,00092 для известняка с углом естественного откоса 40° и 0,0018 для печей с подъемными полками на футе­ровке или лопастями (барабанный холодильник, сушильный барабан) п при угле естественного откоса материала 40°.

Для печей с переменным диаметром значения G рассчиты­вают отдельно для каждого диаметра, затем суммируют их.

Пример 20.1. Рассчитать привод печи с подогревателем при следую­щих технических характеристиках: диаметр 13’6" (4,10 м), L—190’0" (57,75 м), общая нагрузка 1 600 000 фунтов (726,4 т). Толщина футеровки 9 дюймов (22,8 см), диаметр подшипников роликоопор 16 дюймов (40 см), диаметр бандажа 174 дюйма (4,42 м), частота вращения печи 1,7 об/мин, F=0,018. Диаметр ролика 42 дюйма (106,7 см), степень заполнения печи 12%, sin 9 = 0,77, £ = 0,00076.

Типы вращающихся печей

Sin в

Рис. 20.7. Диаграмма для определения значения sin 8 при различной степеня заполнения печи ф

Мощность сопротивления сил трения вращению печи „ 1 600000-16-174-1,7-0,018-0,0000092

Е =————————- ^—1———- :———- =30л. с. (22,35кВт),

А мощность, расходуемая на перемещение обжигаемого материала,

G = (11,5-0.77)3 1,7-190-0,00076 = 170л. с. (126,65кВт).

Всего 200 л. с. «150 кВт. И действительно, вращающиеся печи такого раз­мера имеют приводные двигатели номинальной мощностью 150 кВт.

Аналогичная формула для расчета мощности, потребляемой вращающимися печами, разработана Вейлантом [190].

Отношение объема вращающейся печи к потребной мощ­ности. Если отнести объем печи к найденной в предыдущем при­мере мощности, то получим следующую величину: 762 м3/150 кВт = 5,1 м3/кВт.

Как видно из табл. 20.4, удельный объем печи на 1 кВт мощности находится в пределах от 4,5 до 4,8 м3/кВт в зависи­мости от типа декарбонизаторов.

Во вращающихся печах мокрого способа производства от­ношение объема печи к мощности привода находится в преде­лах 5,0—6,3 м3/кВт (табл. 20.5).

Таблица 20.4. Объем печи с предварительным кальцинированием на 1 кВт мощности, м3

Вращающаяся печь

Объем печн, м’

Мощность, кВт

Объем на I кВт

Диаметр, м

Длина, м

Мощности, м’

3,95

58

710

149

4,76

5,16

84

1760

373

4,72

5,5

85

2018

447

4,51

Таблица 20.5. Объем вращающейся печи мокрого способа производства

На 1 кВт мощности, м3

Вращающаяся печь

Мощность, кВт

Объем печи, м*

МОЩНОСТИ, м’

Диаметр, м

Длнна, м

5,92/5,32

176,3

4282

745

5,74

5,47/5,32

176,3

3984

670

5,94

6,08/5,16

176,3

3926

745

5,26

7,60/6,38/6,88

231

8754

1788

4,90

4,10/4,56

152

2086

373

5,60

5,16/4,71

155

2792

447

6,24

В длинных печах сухого способа производства отношение объема печи к мощности привода находится в пределах 6— 7,5 м3/кВт (табл. 20.6).

Таблица 20.6. Объем длинных вращающихся печей сухого способа производства на 1 кВт мощности, м3

Вращающаяся печь

Мощность, кВт

Объем печи, м*

МОЩНОСТИ, м8

Диаметр, м

Длина, м

4,8/4,56

161

2707

447

6,05

5,0/4,71

161

2861

447

6,39

4,4/5,0

167

2657

373

7,12

4,86/5,32

173

3733

522

7,16

4,86/5,32

170

3256

447

7,28

4,86/5,32

179

3870

522

7,41

Стандартные вращающиеся печи советского производства имеют такую же удельную мощность двигателей, как и амери­канские печи мокрого способа производства (табл. 20.7).

Из приведенных выше таблиц видно, что печи с декарбони — заторами требуют наибольшего удельного подвода мощности (4,5—4,8 м3/кВт), затем следуют печи мокрого способа (5,0— 6,3 м3/кВт) и длинные печи сухого способа производства (6— 7,5 м3/кВт).

Таблица 20.7. Объем советских вращающихся печей мокрого способа производства на 1 кВт мощности, м3

Вращающаяся печь

Объем печи, м1

Мощность, кВт

Объем на 1 кВт

Диаметр, м

Длина, м

Мощности, м3

4,0 4,5 5,0

150 170 185

1884 2703 3632

320 500 620

5,88 5,40 5,85

Более высокое удельное потребление мощности у вращаю­щихся печей с декарбонизаторами по сравнению с длинными вращающимися печами связано с ростом в первых отношения

Кк Вт

. N, n.c.

500

700

600

400

500

300

■ m

200

. SCO

200

100

/00

Типы вращающихся печей

60’е

Рис. 20.9. Диаграмма температуры внешней поверхности корпуса вра­щающейся печи длиной 150 м

350 W00

Длины зоны спекания к общей длине печи. Как известно, клинкер имеет больший угол естественного откоса по срав­нению с сырьевой смесью, по­этому при вращении печей с

Гт а, тісут

Рис. 20.8. Связь между потребляе­мой мощностью N и производитель­ностью Q печей с теплообменниками

Декарбонизаторами преодолевается больший крутящий момент, следовательно, они должны потреблять большую мощность. Рост потребления мощности у печей мокрого способа производ­ства по сравнению с длинными печами сухого способа связан с установленными в первых цепями, которые увеличивают массу печи.

При нормальной эксплуатации печи фактическое потребле­ние мощности составляет 40—60% мощности привода. Резервы мощности предусмотрены для покрытия возможных нарушений условий работы: выхода обмазки, срыва колец и т. д.

График на рис. 20.8 показывает рост потребления мощности печи с декарбонизатором с увеличением производительности.

20.1.7. Температурное расширение вращающихся печей. Дли­на вращающейся печи и длина окружности корпуса во время эксплуатации увеличиваются. Это необходимо учитывать при установке бандажей на роликовые опоры и уплотнений по кон­
цам печи. Для расчета линейного расширения за начало отсче­та принимают поперечное сечение печи, в котором температура корпуса максимальна. Кроме того, принимают, что к обоим концам печи температура монотонно снижается, как показано’ на рис. 20.9. Эта диаграмма построена для печи длиной 150 м; поперечное сечение, в котором температура корпуса максималь­на, расположено на расстоянии 25 м от нижнего конца печи.

Линейное расширение составляет [43]:

Типы вращающихся печей

Где а — коэффициент линейного расширения стали, равный 0,000012; t\ — мак­симальная температура поверхности печи, 365 °С; t2 — температура на концах печи, 155 и 60°С; U и /2 — расстояния обоих концов печи от сечения с макси­мальной температурой, 25000 и 125000 мм; t—температура окружающей сре­ды, 20 °С. Получаем:

Типы вращающихся печей

/

Jou-IUU

-41 + Аг — 72 + 288 = 360 мм, или — = 0,24% полной длины печи.

Практически учитывается вдвое меньшая деформация, так как печь может расширяться в две стороны примерно от середи­ны, т. е. от упорного ролика к обоим концам.

Нагрев корпуса печи приводит также к увеличению диамет­ра. В сечении, где температура корпуса составляет около 300° С, т. е. там, где обычно расположен второй бандаж (считая от разгрузочного конца печи), увеличение диаметра, равного в исходном состоянии 4 м, составляет: 0,000012 (300—20) 4000 = = 13 мм, т. е. в нагретом состоянии диаметр печи становится равным 4013 мм, а длина окружности «=12608 мм. Это на 42 мм= [0,000012 (300—20) 12566] превышает исходную длину окружности, равную 4000-3,1415=12566 мм.

Расширение печи следует учитывать при укладке футеров­ки и установке бандажей на ее корпусе.

20.1.8. Зоны вращающейся печи. В обычной вращающейся печи без запечных подогревателей можно выделить ряд зон (в табл. 20.8 длина зон приведена в процентах к общей длине печи).

Между зонами нет строгих границ, так как трудно устано­вить температуру газа, материала и поверхности футеровки в отдельных зонах; протекающие реакции также частично пере­крываются или идут параллельно.

Таблица 20.8. Зоны вращающейся печи

% к дли­не печи

Зона

Температура ма­териала в зоне, "С

33

Зона сушки (в печах мокрого способа)

До 120

14

Зона подогрева

100—550

25

Зона кальцинирования[22]

550—1100

20

Зона спекания нли обжига

1100—1450

8

Зона охлаждения

1450—1380

1 От латинского calx — известь; ср. также «прокаливание». Это название по существу более точно, чем широко распространившееся в последние годы в отечественной литературе «зона декарбонизации». Ведь дело не сводится только к удалению ССЬ, н, кроме того, процессы дегидроксилизации, интен­сивно протекающие выше 550° С, никак нельзя отнести к зоне подогрева, а собственно декарбонизация начинается лишь выше 780° С. Приведенные температурные границы и наименования зон за рубежом являются общепри­нятыми для печей без предварительного подогрева материала и всюду со­хранены при переводе. (Прим. ред.)

В горячем конце печи наружный воздух смещает поток го­рячего вторичного воздуха, выходящего из клинкерного холо­дильника, и нагревается до температуры печных газов, что вы­зывает дополнительный расход тепла. В примере 20.2 показаны теплопотери, вызываемые побочным воздухом в горячем конце печи.

Пример 20.2. рассмотрим вращающуюся печь диаметром 4 м; между корпусом и головкой печи имеется зазор шириной 4 см, через который в печь всасывается наружный воздух.

Площадь кольцевого зазора определим как разность между площадями кругов диаметром 4 и 3,92 м (0,4981 «0,5 м2). При обычном уровне разре­жения скорость всасывания наружного воздуха через такой зазор равна 5 м/с; его расход 0,5 м2-5 м/с = 2,5 м3/с=150 м3/мин, что соответствует 150-1,2928=194 кг/мин.

Температура печных газов в зоне спекания 2045° С. Потери тепла на на­грев воздуха от 15 до 2045° С составляют: 194 кг-0,26(2045—15) = = 102393 ккал/мин. Избыточный расход угля 102393 ккал/мин : 7000 ккал/кг= = 14,6 кг/мин, нли около 21 т/сут. Таким образом, неплотности у головки печи служат причиной ежедневных потерь топлива, в данном примере в ко­личестве 21 т.

/

Имеется много различных конструкций уплотнений вращаю­щихся печей, разработанных фирмами-изготовителями. Ниже приведены только немногие из них.

П-Л

Типы вращающихся печей

Рис. 20.10. Уплотнение * вращающейся печн гра-

Фитовыми блоками

Типы вращающихся печей

/ xx>vOvCC<XV<3 / — нажимная пружина; 2 — 2 %>hii>t/,ft распорка; 3 — графитовый

Блок; 4 — головка печи; 5 — корпус печи

Типы вращающихся печей

Воздушным охлаждением

/ \ ■ ‘ — основное кольцо; 2 — уп-

_E? L I yj^ лотиительное кольцо; 3 —

Запорное кольцо; 4 — под-

І ‘n’jC wA ГО ‘А) ^ Л AA^Vvy / л Л////А У V /// У ‘ /, nPHWMBilWinrdP К г, nuitrt — К

Держивающее кольцо; 5 — охлаждаемое упорное коль­цо, поддерживающее футе­ровку печи 6\ 7 — охлажда ющий воздух

Уплотнение из графитовых блоков (фирма «Фуллер и К0», Катасокуа, США) состоит из 94 графитовых блоков, например, размером 25x150x460 мм, установленных по окружности кор­пуса печи. Каждый блок крепится с помощью регулируемого кольца, клина и клиновой плиты, прижимается к корпусу печи двумя пружинами из нержавеющей стали, меняющими положе­ние при возможных радиальных отклонениях корпуса печи (рис. 20.10). Пружины позволяют полностью использовать объем и продлить срок службы графитовых блоков. Контакт трафитовых блоков с корпусом печи почти полностью предот-

Типы вращающихся печей

Ного конца вращающейся печи лаждения разгрузочного конца вра­

Щающихся печей в зависимости от их диаметра D

Вращает подсосы. Смазочные свойства графита позволяют бло­кам скользить как по окружности, так и в осевом направлении при расширениях и сужениях вращающейся печи.

На рис. 20.11 показано уплотнение разгрузочного конца вра­щающейся печи [191] с воздушным охлаждением упорного кольца, поддерживающего футеровку печи и подвергающегося высокотемпературным тепловым ударам. Уплотнение крепит­ся на охлаждаемом кольце, закрепленном на корпусе печи. Охлаждающий воздух нагнетается в зазор между основным кольцом и корпусом печи (рис. 20.12). По графику на рис. 20.13 можно определить количество воздуха, необходимое для охлаж­дения упорного кольца в горячем конце печи, в зависимости от ■ее диаметра.

В СССР применяется ряд конструкций, две из которых осо­бенно интересны. На рис. 20.14 показано тройное лабиринтное уплотнение горячего конца вращающейся печи мокрого спосо-
ба производства размером 5×185 м. Для уплотнения холодно­го конца такой печи была использована более простая конст­рукция (рис. 20.15).

20.1.10. Относительные перемещения бандажей. Как извест — _ но, бандажи не имеют жесткого крепления к корпусу печи. До­пускаются определенные перемещения бандажей для восприятия температурных деформаций корпуса. Это особенно важно у горячего конца печи. Если перемещения меньше требуемых или прекращаются совсем, то возникает опасность сужения корпу­са печи, повреждения футеровки на участке бандажа и обра­зования трещин в корпусе печи. Поэтому разработаны уст­

Типы вращающихся печей

Рис. 20.14. Тройное лабиринтное уплот­нение советских вра­щающихся печей

Типы вращающихся печей

Рис. 20.15. Уплотне-. ние холодного конца печи, используемое в СССР

F^t Л5Е1

| Ж _ » Ж W

Ройства, позволяющие измерять относительные перемещения и удерживать их в требуемых пределах для предотвращения заклинивания бандажа на корпусе печи. Опасное сужение кор­пуса печи под бандажом предотвращается водяным охлаждени­ем корпуса с помощью разбрызгивающего устройства. Конечно, при этом необходимо применить соответствующую смазку между бандажом и башмаком под ним, закрепленным на корпусе пе­чи, чтобы предохранить от повреждения башмак и сам бандаж. В последнее время с увеличением числа печей большого диа­метра эта проблема стала особенно актуальной.

Фирма «Смидт» разработала электронное устройство для непрерывного измерения относительных перемещений бандажа и корпуса. Принцип его действия показан на рис. 20.16. 21—394 32 J

Бесконтактный конечный выключатель закреплен на стойке сбоку от бандажа. При каждом обороте бандажа он передает импульс, управляющий счетчиком периодов в электронном преобразователе. На приводе вращающейся печи смонтирован скоростной датчик импульсов, передающий около 20000 импуль­сов при каждом обороте печи. Электронный преобразователь считает число импульсов за период одного оборота бандажа и за время одного оборота печи. Разность этих чисел пропор­циональна относительному перемещению бандажа, она может

Рис. 20.16. Схема измерения относительных перемещений бандажа и корпуса печи

І — быстродействующий датчик им­пульсов: 2 — бесконтактный конеч­ный выключатель; 3 — электронный преобразователь; 4 — самописец; 5 — диаграмма расхода охлаждаю­щей воды; 6 — регулятор подачи воды и охлаждение корпуса печи; 7 — управляющий сигнал; в —тру­бопровод фильтрованной воды; 9 — минимум, максимум относительного перемещения (сигналы тревоги)

Быть прочитана на дисплее и фиксируется самописцем. Выход­ной сигнал системы (0—10 В, постоянный ток) поступает на регулятор, управляющий устройством для разбрызгивания во­ды и сигналами тревоги, отмечающими максимальное и мини­мальное относительные перемещения бандажа.

Фильтрованная вода разбрызгивается по корпусу печи через систему сопел в виде трех блоков по 2 шт. Эта система приво­дится в действие тремя магнитными клапанами, связанными с упомянутым регулятором [191а, 87с].

Типы вращающихся печей

Бандажи массой более 100 т слишком тяжелы для транс­портирования и монтажа; поэтому их составляют из двух одина­ковых колец, которые при монтаже прижимают друг к другу. Смещение между обеими половинами бандажа при эксплуата­ции, как правило, невелико именно вследствие их идентичнос­ти, а контактная поверхность половин бандажа удобна для смазки [191 в].

20.1.11. Самоустанавливающиеся опорные ролики. Основ­ным фактором при расчете опорных роликов является давле­ние Герца[23] между бандажом и опорным роликом, измеряемое в кгс/см2. Теоретически при неизменяемых поверхностях кон­такт представляет собой прямую линию. Практически обе со­
прикасающиеся поверхности деформируются под давлением, и поверхность контакта имеет вид почти плоского прямоуголь­ника шириной несколько мм. Размеры бандажа и роликов вы­бирают так, чтобы уровень возникающих напряжений устанав­ливался намного ниже предела упругости.

Чтобы линия начала контакта постоянно была прямой, фир­ма «Смидт» разработала конструкцию самоустанавливающе­гося опорного ролика. Она основана на обеспечении линейного контакта между подшипниками и валом ролика. С этой целью

Типы вращающихся печей

Рис. 20.17. Самоустанав­ливающиеся опорные ро­лики (фирма «Смидт»)

/— опорная подвеска; 2 — гидравлический цилиндр

Подшипники снабжены опорной подвеской с шаровыми шарни­рами (рис. 20.17) и плавающими опорами.

Взаимное уравновешивание может достигаться также сле­дующими способами:

Механическим — с помощью опорной подвески мостового типа на трех опорах, выполненных с применением эластомер — ных вулканизированных шайб, расположенных между двумя стальными пластинами;

Гидравлическим — с помощью двух взаимосвязанных опор­ных цилиндров, в частности соединенных с механической опор­ной подвеской для страховки от аварий гидравлической сис­темы;

С помощью четырех цилиндров, связанных между собой. Это позволяет контролировать и при необходимости подбирать нагрузку на ролики. Такая конструкция при любых условиях эксплуатации обеспечивает 100%-ный контакт между бандажом и опорным роликом. При этом поверхностное давление (дав­ление Герца) распределяется по всей ширине бандажа. Сле­довательно, можно повысить расчетный уровень давления Гер­ца и в результате уменьшить ширину бандажа и размеры опор­ных роликов. Поэтому несмотря на большое число деталей, по данным изготовителя эта конструкция опорных роликов ока­зывается дешевле обычной.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *