3.1. Устройство и принцип работы клинкерного холодильника

Клинкерные холодильники при производстве цемента, предназначены для выполнения следующих задач:

– рекуперации тепла клинкера и нагрев воздуха для горения, обеспечивающие экономию топлива;

– охлаждения клинкера до низкой температуры для того, чтобы при его дальнейшей транспортировке и переработке не происходил перегрев оборудования и обеспечивался эффективный помол цемента высокого качества;

– повышения качества клинкера с фиксацией активных модификаций клинкерных фаз путём резкого его охлаждения.

В настоящее время в основном используются следующие клинкерные холодильники: рекуператорные, барабанные и колосниковые.

3.2. Рекуператорный (планетарный) холодильник

Рекуператорные (многобарабанные или планетарные) холодильники состоят из нескольких (10 или 11) сварных металлических цилиндров, установленных в виде венца по окружности горячего конца печи и вращающихся вместе с печью. Каждый цилиндр на четверть длины от патрубка входа клинкера футерован огнеупорами или чугунными бронеплитами. Остальная часть снабжена пересыпающими полками и короткими цепями для интенсификации теплообмена. Соотношение длины к диаметру отдельного цилиндра составляет в старых конструкциях 5 – 6, в новых удлиненных рекуператорах – до 12. Температура охлажденного клинкера в старых конструкциях составляет около 250 – 400 °C, в новых удлиненных рекуператорах – до 100 – 150 °C. Вторичный воздух нагревается соответственно до 200 – 400 °C и 350 – 550 °C.

Рекуператорные холодильники представляют собой барабаны, расположенные вокруг выгрузочного конца печи. Применяются холодильники двух типов: - традиционные короткие, когда 8…12 барабанов диаметром ~ 1,5 м и длиной до 7 м подвешены консольно на корпусе печи, и модернизированные удлиненные рекуператоры размером до 2×20 м, которые из-за большой массы устанавливаются на продленном корпусе печи с выносной роликоопорой (рис.18.).

Принцип работы холодильника показан на рис.19.

Клинкер через периферийные отверстия в конце печи по загрузочным лейкам поступает в рекуператоры. Навстречу клинкеру движется воздух, так что холодильник работает по принципу противотока. Для интенсификации теплообмена внутри барабана устанавливаются пересыпные элементы. Форма элементов выполняется таким образом, чтобы клинкер пересыпался по всему сечению рекуператора (рис. 20). В зависимости от температуры клинкера по длине рекуператора устанавливаются пересыпные элементы различной формы.

Рис. 18. Удлиненный рекуператорный холодильник с выносной опорой

Рис. 19. Схема рекуператорного (планетарного) холодильника

Рис. 20. Пересыпка клинкера по сечению барабана

В высокотемпературной области выполняется футеровка из огнеупорного шамотного кирпича переменной высоты. Далее устанавливаются полки из жаропрочной стали, а затем – жаростойкие ковши. Для снижения теплопотерь через корпус необходимо высокотемпературную часть барабана (примерно 65%) теплоизолировать.

Тепловой КПД традиционного короткого рекуператорного холодильника составляет обычно ~ 65%, при этом клинкер охлаждается от ~ 1100 до ~ 300^оС, а вторичный воздух объемом ~ 1,8 нм³/кг клинкера нагревается при мокром способе до ~ 300ºС. КПД удлиненных рекуператоров достигает ~75%, клинкер в них охлаждается до ~ 130ºС и вторичный воздух нагревается до ~350ºС.

Преимуществом рекуператорного холодильника является простота конструкции, отсутствие привода и избыточного аспирационного воздуха.

Недостатки холодильника заключаются в невысоком тепловом КПД, в повышенной температуре охлажденного клинкера.