Устройство и принцип работы холодильника «Волга 75» для печи мокрого способа 5×185 м

Холодильник состоит из корпуса, колосниковой решетки, дутьевых вентиляторов, вентилятора избыточного воздуха, транспортера уборки клинкерной просыпи и молотковой дробилки (рис. 21.). Решетка состоит из чередующихся поперечных рядов подвижных и неподвижных колосников. Подвижные колосники совершают возвратно-поступательные движения от кривошипно-шатунного привода, в результате чего осуществляется продвижение клинкера по решетке. Поступательное движение клинкера происходит вследствие того, что передняя лобовая часть колосника крутая, а задняя – пологая.

Рис. 21. Устройство и принцип работы колосникового переталкивающего холодильника

Для прохождения воздуха через слой клинкера колосники имеют щели шириной до 7 мм. Через эти щели просыпается мелкий клинкер, который перемещается к выгрузному концу скребковым транспортером.

Охлаждение клинкера производится воздухом, который нагнетается вентилятором общего дутья (или несколькими вентиляторами) в подрешеточное пространство, разделенное на несколько камер (I…IV) перегородками, что необходимо для того, чтобы в камерах поддерживать различное давление. Это обусловлено тем, что при высокой температуре вследствие увеличения объема и вязкости воздуха сопротивления слоя в начале холодильника практически в 4 раза выше, чем в конце. Поэтому в начальных камерах следует создавать более высокое давление воздуха, чем в последующих.

Следует иметь в виду, что с уменьшением расхода воздуха снижается количество сбрасываемого горячего избыточного воздуха в атмосферу и, следовательно, возрастает тепловой КПД холодильника. Поэтому для повышения эффективности работы холодильника необходимо снижать расход воздуха, что можно компенсировать увеличением времени охлаждения путем повышения высоты слоя и снижением размера клинкерных гранул.

Проведенные на модели исследования, подтвержденные затем на промышленном холодильнике «Волга 75», показали, что при увеличении слоя H выше двух высот колосника h_кол наблюдается дополнительно два положительных эффекта.

1. происходит распределение фракций клинкера по высоте слоя – мелкий клинкер проваливается вниз, а крупный – вытесняется вверх.

2. при этом одновременно снижается скорость продвижения верхнего крупного клинкера, увеличивается время его охлаждения, следовательно, снижается температура и повышается КПД холодильника. Мелкий же клинкер нижних слоев продвигается быстрее, и в связи с малым размером и обдуванием холодным воздухом быстро охлаждается до низких температур.

При оптимизации работы холодильника целесообразно увеличивать слой клинкера на холодной камере. Это обусловлено следующими обстоятельствами. Теплообмен конвекцией, согласно уравнению

значительно снижается в холодной части вследствие уменьшения разности между температурой клинкера и воздуха . Теплопроводность также уменьшается со снижением температуры клинкера.

Кроме того, как было отмечено ранее, с повышением температуры воздуха увеличивается сопротивление слоя и поэтому, чтобы частично выровнять эти значения в горячей и холодной частях следует увеличить слой на второй колосниковой решетке. На горячей решетке целесообразно поддерживать небольшой слой клинкера, так как вследствие повышенной теплопроводности и конвективного теплообмена при высоких температурах клинкер быстро охлаждается. Одновременно при этом снижается сопротивление слоя ΔР, что, согласно уравнению

приводит к снижению потребляемой электрической энергии N, а резкое охлаждение клинкера повышает его качество.

В соответствие с рекомендациями многих машиностроительных фирм необходимо при проектировании холодильников заложить следующие параметры:

1. ширина решетки должна составлять 0,6 внутреннего диаметра печи, В_реш = 0,6·D_п^в, чтобы обеспечить равномерное распределение клинкера по ширине решетки;

2. равномерное распределение клинкера по ширине решетки обеспечивает равномерное прохождение воздуха через слой;

3. поддерживать высоту слоя клинкера на колосниковой решетке на уровне 600…800 мм;

4. дутьевые вентиляторы должны обладать достаточно высоким напором, чтобы преодолеть сопротивление вышеуказанного слоя;

5. скорость восходящего воздушного потока в шахте холодильника должна быть не более 5 м/с для снижения возврата в печь клинкерной пыли и обеспечения устойчивого факела;

6. осуществить тщательное уплотнение межкамерных перегородок, чтобы обеспечить необходимое продувание воздуха через горячий клинкер в начале холодильника;

7. иметь независимую от холодильника систему аспирации клинкерных течек.

Холодильник типа «Волга», особенно первых модификаций, по основным показателям не отвечает этим требованиям и поэтому подлежит модернизации вследствие следующих недостатков по приведенным параметрам.

1. ширина решетки равна 5,4 м при внутреннем диаметре печи 4,5 м, следовательно, В_реш = 5,4/4,5 =1,2·D_п^в, т.е. в два раза выше нормы;

2. для равномерного распределения клинкера по ширине решетки (помимо уменьшения её ширины) предназначено острое дутье, которое путем создания взвешенного слоя должно обеспечить растекание клинкера по ширине холодильника; однако вследствие завышенного положения первого ряда колосников клинкер сдувается воздухом вдоль, а не поперек холодильника;

3. сечение шахты несколько заужено, скорость восходящего воздушного потока составляет не 5, а около 8 м/с;

4. из-за того, что скребковый транспортер проходит через все межкамерные перегородки, не обеспечивается достаточное их уплотнение, и происходит переток воздуха из горячих камер в холодные, вследствие чего недостаточно быстро охлаждается клинкер в начале холодильника, снижается его КПД, и ухудшается активность клинкера;

5. как правило, аспирация клинкерных течек осуществляется вентилятором избыточного воздуха через дробилку, а так как сопротивление этого тракта значительно выше, чем свободное пространство над колосниковой решеткой, поэтому значительное количество горячего воздуха отсасывается аспирационным вентилятором, при этом снижается КПД холодильника.

Модернизация колосникового холодильника типа «Волга»

Для равномерного заполнения клинкером по всей ширине горячей решетки необходимо уменьшить её ширину на 800…1200 мм, исключив 2…4 продольных ряда колосников. Кроме того, следует отказаться от острого дутья и обеспечить расстояние от первого ряда колосников до обреза печи на уровне 1,5…2,5 м путем демонтажа двух поперечных рядов колосников (рис. 22).

В связи с тем, что при этом уменьшается поверхность решетки необходимо увеличить давление воздуха в первой камере и повысить частоту её колебаний, поддерживая высоту слоя клинкера на уровне 200…250 мм. Расширение шахты холодильника можно осуществить путем поднятия свода холодильника в горячей части печи и уменьшением длины печи на 1 м. Для рационального распределения воздуха в области прохождения скребковых перегородок его целесообразно подавать только в первые две камеры, причем в первую камеру около 70%.

Важнейшим направлением повышения КПД холодильника является разделение технологического горячего воздуха и аспирационного от клинкерных течек путем установки индивидуальной системы аспирации с циклоном и вентилятором.

Наиболее эффективным решением повышения эффективности работы холодильника является повышение слоя клинкера на второй решетке. Учитывая, что конструкция привода холодильника «Волга» рассчитана на высоту слоя до 400 мм, целесообразно на двух тележках холодной камеры установить индивидуальные приводы. Промышленные испытания на «Осколцементе» показали, что при увеличении слоя клинкера на холодной решетке до 650 мм был достигнут КПД холодильника 96%, и температура клинкера на выходе снизилась до 40ºС.

Рис. 22. Способ равномерного распределения клинкера по ширине решетки