2.4. Оборудование для сушки, спекания и прокалки
Для сушки дисперсных материалов, кальцинации гидроксида алюминия, охлаждение глинозема и спекания шихты широко применяют трубчатые вращающиеся агрегаты. Классические схемы кальцинации и спекания в трубчатых печах громоздки, требуют больших капитальных затрат, характеризуются низким термическим к.п.д. (для кальцинации < 45 %, для спекания < 30 %), при переработке влажных материалов в головной части печи создаются неблагоприятные условия теплопередачи между газами и плотным слоем, что приводит к необходимости увеличения длины печи.
В последние годы на предприятиях по производству глинозема появились более совершенные в теплотехническом отношении установки с кипящим слоем (КС).
2.4.1. Трубчатые вращающиеся печи
2.4.1.1. Общая характеристика
Конструктивно трубчатая печь (рис. 97) представляет собой клепаный или сварной барабан из листовой стали толщиной 20 – 70 мм, установленный на роликовых опорах под углом 2 – 50 к горизонтальной плоскости. Для придания жесткости барабану по его длине приваривают несколько обечаек, которые толще самого корпуса. Внутри барабан футеруют огнеупорным кирпичом. Иногда, для увеличения времени пребывания материала в печи, в зоне максимальных температур барабан расширяют. С торцов к печи примыкают так называемые головки, которые обычно делают откатными. Назначение верхней головки – отвод газов и частичное их обеспыливание. Через корпус этой головки проходит труба для загрузки печи. В нижней головке установлено топливосжигающее устройство и приемный бункер, в который разгружается готовый продукт из печи.
Рис. 97. Трубчатая вращающаяся печь: 1 – топливосжигающее устройство; 2 – нижняя головка; 3 – башмак; 4 – обечайка; 5 – корпус барабана; 6 – футеровка; 7 – загрузочная течка; 8 – верхняя головка; 9 – бандаж; 10 – приводная шестерня; 11 – венцовая шестерня; 12 – роликоопора
Наиболее ответственной частью установки являются опорные устройства (бандажи и опорные ролики), назначение которых – воспринимать нагрузки и обеспечивать плавное вращение печи. Нагрузка от барабана на ролики передается с помощью бандажей. При небольших диаметрах бандажей они крепятся на барабане способом горячей посадки. В барабанах большого диаметра во избежание осевого смещения бандажей их устанавливают на чугунные башмаки с головками, повернутыми в разные стороны (рис. 98). Изготавливают бандажи литыми из сталей марок 35ХГСА, 2ХГСЛ, ЗОГСЛ.
Рис. 98. Посадка прямоугольного бандажа на корпус печи: 1 – регулирующая прокладка; 2 – бандаж; 3 – стальной башмак; 4 – обечайка |
Рис. 99. Способы крепления зубчатого венца: 1 – барабан; 2 – ступица; 3 – венцовая шестерня; 4 – продольные пружины; 5 – стальной сегмент; 6 – шарнир; 7 – плоская пружина |
Трубчатые вращающиеся печи небольших размеров имеют две опоры, а печи большой длины делают многоопорными. Расстояние между опорами принимают до 20 м.
Диаметр роликов составляет 0,25 – 0,33 диаметра бандажа, ширина на 40 – 80 мм превышает ширину бандажа. Материалом для роликов служат стали 20ГСЛ, 30ГСЛ. Ось роликов изготавливают из конструкционных сталей 45 и 50. Смазка всех подшипников осуществляется централизованно. Чтобы бандажи не сходили с роликов и длина контакта составляла не менее 75 % его номинальной величины, опорные ролики разворачивают в горизонтальной плоскости относительно оси печи на угол 10 – 450 так, чтобы возникающая при этом сила сопротивления не позволяла барабану соскальзывать на расстояние, превышающее температурное удлинение.
Широкое распространение получили роликоопоры на подшипниках качения и сварные бандажи, что позволило в значительной степени повысить надежность механической части печных агрегатов и снизить затраты на их содержание и ремонт.
Для восприятия осевых нагрузок устанавливают упорные ролики. Их располагают так, чтобы они касались боковой поверхности одного из бандажей. Обычно упорные ролики делают коническими, чтобы они катались по поверхности бандажа без скольжения.
В последних усовершенствованных конструкциях трубчатых печей схема опор построена по принципу неизменной параллельности осей опорных роликов и продольной оси печи. Параллельное расположение роликов обеспечивает больший срок службы бандажей и роликов при меньшей их ширине. В этом случае барабан удерживается системой гидравлических упоров, в состав которой входят гидронасосы высокого давления, горизонтальные домкраты и упорные ролики, контактирующие с торцовой поверхностью бандажей. Управление продольным перемещением печи осуществляется автоматически. При смещении печи включается гидронасос, нагнетающий масло под поршень домкрата. Домкрат толкает печь вверх до тех пор, пока бандаж не достигнет ограничителя и не выключит насос. Когда печь вновь начнет сдвигаться вниз, ограничитель смещения вновь включает насос и цикл повторяется. Продолжительность цикла перемещения 24 – 48 ч.
Привод печи обычно устанавливают на равном расстоянии от торцов барабана. Он состоит из зубчатой пары (венцовая и приводная шестерни), редуктора и электродвигателя. Венцовые шестерни изготовляют из качественной углеродистой стали. Чтобы обеспечить долговечность венцовой шестерни, замена которой требует длительной остановки печи, их делают из более твердого материала, чем малые (приводные). Шестерни больших размеров собирают из нескольких секторов.
Известны два типа крепления венцовой шестерни к барабану: жесткое и упругое. Жесткое крепление (рис. 79, а) применяют для установок, температура корпуса которых во время работы меняется незначительно и, следовательно, отсутствуют температурные напряжения. Для средних печей венец упруго крепят на продольных (рис. 99, б) или на тангенциальных пластинах. Венец крепят к продольным пружинам, которые в свою очередь жестко закреплены по краям к стальным сегментам, приваренным к барабану. При тангенциальном соединении (рис. 99, в) одни концы стальных плоских пружин жестко прикреплены к барабану, а другие – шарнирами к венцу. В крупных печах осуществляется шарнирное соединение венца и барабана с помощью тяг.