4.1. Гидрофол.
Рисунок 8. Мельница самоизмельчения “Гидрофол”.
1 – горловина; 2 – загрузочная цапфа; 3 – барабан; 4 – броневые плиты; 5 – разгрузочная цапфа; 6 – венцовая шестерня; 7 – бутара; 8 – электродвигатель; 9 – редуктор; 10 – разгрузочная горловина; 11 – подшипник; 12 – решетка; 13 – лифтеры; 14 – загрузочная втулка.
В настоящее время при производстве цемента по мокрому способу широко применяют мельницы “Гидрофол”. В этих мельницах при бесшаровом измельчении куски сырья действуют как измельчающие тела. Измельчение мягких пород в мельнице “Гидрофол” осуществляется в результате удара, раздавливания и трения.
Таким образом, в мельнице “Гидрофол” происходит одновременный процесс дробления и помола. Время пребывания размалываемого материала в мельнице 3 – 5 мин.
Преимущества мельницы “Гидрофол” – высокая производительность, простота конструкции и обслуживания, небольшая частота вращения органов, низкая удельная затрата электроэнергии.
Мельница “Гидрофол” представляет собой короткий полый барабан 3, который опирается на два цапфовых подшипника 11. Внутренняя полость барабана футерована броневыми плитами 4 из износоустойчивого материала. Броневые плиты отливаются с подъемными ребрами (лифтерами 13), которые служат подъемниками для измельчаемых материалов.
Торцовые стенки барабана снабжены двумя рядами кольцевых плит конического сечения. К фланцам торцовых стенок барабана присоединены загрузочная 2 и разгрузочная 5 опорные цапфы. Со стороны разгрузки расположена выходная классифицирующая решетка 12, через которую проходит готовый шлам. Готовый шлам ковшами подается в разгрузочную горловину 10. Для выделения крупных частиц из шлама разгрузочное устройство оснащено двойным коническим ситом с отверстиями размером 10 и 40 мм, называемой бутарой 7.
Мельница вращается с помощью зубчатой венцовой шестерни 6 от редуктора 9 и электродвигателя 8. Мельница кроме главного привода снабжена вспомогательным, для медленного вращения барабана при ремонте. Материал загружается в мельницу через горловину 1 и втулку 14 полой цапфы. В барабане материал с помощью подъемных ребер (лифтеров) поднимается, и затем падает с большой высоты, измельчаясь при ударах кусков один о другой и о броневые плиты.
Производительность мельниц “Гидрофол” можно повысить путем под-бора оптимального живого сечения разгрузочной решетки (бутары 7), необходимого количества лифтеров на внутренней поверхности барабана и их оптимальной конструкции в зависимости от свойств сырьевых материалов. Раз-мольная способность мельницы значительно повышается при применении классификаторов (гидроциклонов, вибросит и др.) в замкнутом цикле ее работы.
4.2 Вращающаяся печь.
Обжиг сырьевого шлама и получение клинкера на предприятии осуществляется в пяти вращающихся печах Ø 4,0Х150 м, оснащенных рекуператорными холодильниками, и двух вращающихся печах размером Ø 4,5Х170 м, оснащенных колосниковыми холодильниками.
Основной частью вращающейся печи является облицованный изнутри огнеупорным кирпичом барабан, расположенный наклонно (3 – 4 %) к горизонту и вращающиеся вокруг продольной оси с частотой вращения 0,9 – 2 об/мин, в зависимости от диаметра печи. Внутрь барабана с верхнего (холодного) конца непрерывно подается сырьевая смесь (шлам). В нижнем (горячем) конце печи горит топливо. Горячие газы, движущиеся навстречу сырьевой смеси, испаряют содержащуюся в ней влагу и нагревают ее до температуры обжига.
Обожженный продукт (клинкер) при дальнейшем перемещении вниз из корпуса печи попадает в устройство для охлаждения – холодильник, а газы, отдавшие большую часть своего тепла сырьевой смеси, выбрасываются в атмосферу через пылеуловитель.
По характеру процессов, протекающих в печи, ее разделяют на зоны испарения (сушки), подогрева, кальцинирования, экзотермических реакций, спекания и охлаждения. В зоне испарения, начинающиеся у загрузочного конца, испаряется вода из шлама (или из сырьевых гранул) и подогревается материал до 1500С. Из зоны испарения материал переходит в зону подогрева, где температура его повышается до 500 – 6000 С. Здесь начинаются реакции: изменяется химический состав и физические свойства сырьевой смеси, разлагаются органические вещества и выделяется химически связанные вода (происходит дегидратация глины) при 4500 С.
В зоне кальцинирования температура обжигаемого материала поднимается до 900 – 12000 С. Здесь углекислый кальций и магний декарбонизируются. При этом выделяется большое количество свободной извести, находящейся в тонкодисперсном состоянии. Свободная известь, взаимодействуя с кремнеземом и полуторными окислами, образуя клинкерные минералы. Эта реакция протекает в твердом состоянии медленно и сопровождается превращением порошкообразной массы в крупные гранулы.
В зоне экзотермических реакций, где температура материала достигает 13000 С начинает образовываться большая часть двухкальциевого силиката, а также алюминатов и алюмоферритов. Количество свободной извести в сырьевом материале быстро уменьшается. В этой зоне завершаются все реакции в твердом состоянии. В зоне спекания температура материала повышается до 1400 – 14500 С, материал частично плавится с образованием жидкой фазы, взаимодействующей с продуктами реакций в твердом состоянии, то есть начинается процесс спекания. Взаимодействуя в расплаве с CaO, двухкальциевый силикат образует основой клинкерный минерал – трехкальциевый силикат, выделяющийся из жидкой фазы в кристаллическом виде. при понижении температуры до 13000 С жидкая фаза застывает и процесс спекания заканчивается.
Рисунок 9. Вращающаяся печь.
1 – течка для подачи шлама; 2 – фильтр – подогреватель; 3 – цепная завеса; 4 – теплообменник; 5 – бандаж; 6 – венцовая шестерня; 7 – огнеупорная футеровка; 8 – головка печи; 9 – холодильник; 10 – привод печи; 11 – роликоопоры с контрольными роликами.
Корпус печи сваривают из стальных листовых обечаек длиной 2 – 6 м, толщиной 32 – 120 мм, внутреннюю поверхность футеруют огнеупорным кирпичом. Корпус печи имеет бандаж 6, изготавливают из более толстого стального листа, через которые вся масса печи с материалом передается через роликоопоры на фундаменты. Количество бандажей и их размеры определяются диаметром и длиной печи. Ширина бандажа должна быть на 40 – 80 мм меньше ширины опорных роликов. Бандажи применяют опорные и опорно – упорные. Они насаживаются на корпус печи плотно и крепятся с помощью прокладок или методом посадки с тепловым натягом. В последнее время применяют вварные бандажи. роликовые опоры для бандажей устанавливают на металлической раме, которая крепится на массивном железобетон-ном или металлическом фундаменте.
Смазочная система опор скольжения – черпаковая из масляных ванн корпусов подшипников, опор качения – жидкая циркуляционная или густая набивная.
Печь также оснащена системой гидроупоров. Гидроупоры, восприни-мая осевое усилие, автоматически поддерживают печь в заданном промежут-ке между крайним верхним и нижнем положениями.
Корпус печи приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 10, подвенцовую и венцовую зубчатые шестерни. Для проворачивания печи во время ремонта или проведения футеровочных работ на необходимый угол устанавливают вспомогательный привод. В случае остановки основного электродвигателя включают вспомогательный, медленно вращая печь и предупреждая этим возникновение нежелательных деформаций корпуса печи.
Смазочная система редуктора главного привода, подшипников подвенцовой шестерни и подшипников гидроупоров – циркуляционная жидкая. Смазочный материал в узлы трения нагнетается с помощью смазочной станции. Смазочная система зацепления – венца и подвенцовой шестерни, редуктора вспомогательного привода, соединений промежуточного вала – жидкая заливная.
Горячий конец печи закрыт откатной головкой 8, через которую проходят форсунки для питания печи топливовоздушной смесью. Холодный конец печи входит в пыльную камеру.
Печной агрегат включает в себя:
Корпус вращающейся печи со встроенными теплообменными устройствами, в котором происходят физико – химические процессы превращения сырьевых материалов в клинкер;
Питатель шлама, с помощью которого непрерывно подается смесь в печь;
Дутьевой вентилятор и топливную форсунку, по которой углевоздушная смесь непрерывно поступает в горячий конец печи;
Холодильник, в котором охлаждается раскаленный клинкер при выходе из печи и подогревается воздух для горения топлива;
Дымосос, преодолевающий аэродинамическое сопротивление всего газового тракта и обеспечивающий надежность скорости газов в печи (тягу), при которой процессы испарения, подогрева и обжига материала протекает с необходимой интенсивностью;
Пылеулавливающие устройства – пылеосадительную камеру и электрофильтр, которые обеспечивают требуемую степень обеспыливания газов перед выбросом в атмосферу;
устройство для возврата а печь пыли, уловленной в пылеосадителях;
Уплотнительные устройства;
Контрольно – измерительные и регулирующие приборы и аппаратуру, которые позволяют с одного пункта контролировать процессы, протекающие в отдельных механизмах, устройствах, частях и зонах печи, а также регулировать интенсивность этих процессов и управлять всей установкой из указанного пункта.
Печь имеет главный и вспомогательный приводы (рисунок 3). Первый - обеспечивает рабочий режим печи (при n = 0,5 / 1,5 мин-1) и содержит электродвигатель, редуктор, соединительные муфты, промежуточный вал, венцовую и подвенцовую шестерни. Вспомогательный привод используется при пусках и остановках печи, при ремонтных работах. Привод вращающейся печи, начиная с печи размером 4,5*150 м обычно выполняют в виде двух нитей, расположенных справа и слева от ее корпуса. Венцовая шестерня устанавливается на корпусе печи, примерно на одинаковом расстоянии от" холодного" и "горячего" концов.
"Горячий " конец печи закрыт откатной головкой, через которую проходит форсунка для питания печи топливно-воздушной смесью.
Рисунок 10. Кинематическая схема привода печи.
1 - Электродвигатель главного привода; 2 - Муфта упругая; 3 - Редуктор; 4 - Муфта кулачковая; 5 - Редуктор вспомогательного привода; 6 - Муфта; 7 - Электродвигатель вспомогательного привода; 8 - Рычаг управления муфтой; 9 - Промежуточный вал; 10 - Подвенцовая шестерня; 11 - Венцовая шестерня.
"Холодный" конец входит в пылевую камеру. Для предотвращения подсоса воздуха на концах печи установлены специальные уплотнительные устройства (с прорезиненной лентой; лабиринтное; лепестковое и др.)
Выбор уплотнительного устройства производится с учётом величины смещения печи и температуры. Для увеличения теплообмена между горячими газами и материалом печи снабжены внутренними теплообменными устройствами. Чаще всего они выполняются в виде цепных в корпусе печи со стороны "холодного " конца по длине 30...40 м.