Наиболее
распространёнными холодильниками клинкера являются рекуператорные
(планетарные), колосниковые и барабанные (трубные). Известны и другие виды
холодильников, но масштабы их применения в промышленности менее значительны.
В этой
работе предлагается замена барабанного холодильника на колсниковый на
Паранайском цементном заводе.
Барабанный (трубный) холодильник
представляет собой металлический барабан диаметром 2,5—6,0 м и длиной 20—100
м, вращающийся на бандажах и опорных роликах с частотой 3—6 об/мин. Кожух
холодильника обычно, имеет такой же диаметр, что и кожух печи. Привод барабана,
так же как и привод вращающейся печи, состоит из электродвигателя, редуктора,
венцовой и подвенцовой шестерен. Угол наклона барабана к горизонту равен 4— 6°.
Горячая часть барабана отфутерована шамотным кирпичом или чугунными плитами. На
остальной части корпуса барабана в шахматном порядке установлены лопасти
(швеллеры), которые пересыпают клинкер и способствуют увеличению поверхности
теплообмена. Мелкий клинкер после выхода из печи просыпается через решетку, а
крупные его куски направляются в дробилку. Загрузочное устройство холодильника
выполнено в виде керамической шахты с наклонным дном. Места соединения шахты с
головкой печи и барабаном холодильника уплотняются. В барабанном холодильнике
клинкер охлаждается с 1273—1373 до 373—573 К. Охлаждающий воздух, нагреваемый
до температуры 773—873 К, используется в качестве вторичного воздуха.
Барабанный холодильник у печи с циклонными
теплообменниками производительностью 1800 т/сут имеет диаметр 4,6 м и длину 50
м, угол его наклона 4,5°, а частота вращения 2,4 об/мин. Он эффективно
работает, если футерован огнеупорной массой на 70— 80% своей длины, а на
участке между 16 и 28 м в нем устаиовлены литые лопатки и далее до конца
холодильника —лопатки из стального листа. Вместо лопаток можно устанавливать
ковши из жаростойкого литья. Для понижения температуры клинкера до 423— 473 К
необходимо впрыскивание воды внутрь барабана при расходе ее около 3 м3/ч.
Барабанный холодильник не оборудуется дробилкой, так как крупные зерна
клинкера разбиваются при пересыпании. Преимуществами барабанных холодильников
являются простота конструкции и надежность в эксплуатации, отсутствие избыточного
воздуха, относительно низкий расход электроэнергии. К. недостаткам холодильника
относится недостаточно строго регулируемое количество вторичного воздуха,
большая его запыленность, что ухуджает видимость в печи, необходимость
установки вращающихся печей на высоких фундаментах, Недостаточно высокая
стойкость пересыпающих лопаток и полок. Возможный перегрев нефутерованного
корпуса холодильника до 523—673 К частично устраняется путем орошения его
водой. Барабанные холодильники распространены недостаточно широко.
Колосниковые холодильники
различных конструкций работают по одному и тому же принципу — охлаждение
клинкера осуществляется присасыванием воздуха сквозь его слой. Колосниковые холодильники
имеют колосниковую решетку, состоящую из отдельных колосников — палет, на
которой слоем толщиной 150—300 мм распределяется горячий клинкер. Холодный
воздух подается под решетку и проходит слой клинкера, охлаждая последний до
333— 353 К.
В промышленности применяют колосниковые
холодильники некоторых марок, отличающиеся один от другого некоторыми конструктивными
особенностями.
В холодильниках «Волга» и
«Фуллер» горизонтальные колосниковые решетки изготовлены из одинакового
количества чередующихся подвижных и неподвижных колосников Решетка заключена
в металлический кожух, верхняя часть которого отфутерована шамотным
огнеупором. Неподвижные колосники решетки прочно закреплены в кожухе, а
подвижные смонтированы на общей раме и совершают возвратно-поступательное
движение с помощью кривошипно-шатунного механизма, благодаря чему осуществляется
продвижение клинкера, лежащего на решетке слое толщиной 150—300 мм. Рамы
совершают 8-16 движений в минуту при величине хода до 100 мм. Зазор между
плитами достигает 5—8 мм, а живое сечение всей решетки—10%. Подрешеточное
пространство разделено на две, три зоны и более в зависимости от габаритов
холодильника. В секции камеры подается холодный воздух, наиболее горячая часть
которого (из 1-й секции) используется в качестве вторичного воздуха, а
остальная часть (из двух секций отводится наружу. Для резкого охлаждения
клинкера и равномерного распределения его на решетке применяют острое дутье
воздуха высокого давления или ступенчатую наклонную решетку. В разгрузочном
конце холодильника установлены решетка или грохот, отсеивающие нор малыше зерна
клинкера и направляющие крупные зерна в дробилку. Под колосниковой
решеткой установлен скребковый , транспортер для удаления мелких фракций
клинкера, просыпавшихся через зазоры между колосниками.
Одной из наиболее изученных в
настоящее время схем является совмещение колосникового холодильника с
шахтно-секционным холодильником . Клинкер охлаждается от 1623 до —673 К в
колосниковом холодильнике, при этом весь охлаждающий воздух поступает в печь.
Затем клинкер проходит дробилку предварительного дробления и подается во второй
холодильник, представляющий собой систему шахтных секций, в которые горячий
клинкер загружается сверху с помощью элеватора, скребкового конвейера и
поворотных заслонок. Клинкер движется по шахтам вниз со скоростью 2,5—3 см/мин
и проходит их за 2—3 ч. Выгрузка клинкера с температурой 343—353 К синхронизирована
с нагрузкой. Холодный воздух низкого давления., по специальным трубопроводам,
проходящим в шахтах-секциях, подается сверху вниз и нагревается до 333—373 К,
после чего направляется в колосниковый холодильник. Так как воздух не
контактирует с клинкером, то он не содержит пыли и понуждается в очистке.
Экономичен также двойной
просос охлаждающего воздуха через слой клинкера в разных камерах. В этом
случае температура подогрева вторичного воздуха может достигать 1073—1173 К.
К недостаткам колосниковых
холодильников относят то что они имеют сложную конструкцию и много движущихся
частей, часто выходящих из строя. При охлаждении мелкого клинкера значительная
часть его просеивается через отверстия между колосниками и перегружает
скребковый транспортер, что вызывает остановку агрегата. Однако они характеризуются
высокой удельной производительностью [800— 900 кг/(м2.ч)] и
глубоким (до 323—353 К) охлаждением клинкера. В связи с тем что найдены способы
уменьшения, степени влияний отмеченных недостатков, в последнее время стали
проектироваться колосниковые холодильники как средней, так и большой (3000
-10000 т/сут) производительности.
В
данном курсовом проекте требовалось рассчитать теплотехническую эффективность замены
барабанного холодильника на колосниковый. По результатам расчета удельный
расход топлива на обжиг 1 кг клинкера до замены составлял 0,108 кг/кгкл,
после замены после замены увеличился до 0,118 кг/кгкл. Увеличились
потери с избыточным воздухом на 449,86 кДж/кг). Но уменьшились потери с выходящим
из холодильника на 87,7. После замены удельный расход условного топлива увеличился
на 29 кг.Усл.т/т.Кл.. Уменьшился теплотехнический КПД печи на 4 %.