ТЕХНОЛОГІЧНІ ЛІНІЇ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЦЕМЕНТУ

Одним із головних видів будівельних матеріалів є цемент, який по праву нази­вають «хлібом будівництва». Сировиною для виробництва цементу є два основних компоненти: вапняк (чи крейда) і глина.

Залежно від хімічного чи мінералогіч­ного складу цих компонентів до них мож­на додавати інші матеріали: природні мі­нерали чи відходи — шлаки металургій­них і хімічних виробництв.

Виробництво цементу здійснюється за мокрим, сухим чи комбінованим спосо­бами.

Характерною рисою мокрого способу є введення в технологічний процес знач­ної кількості води, в основному при по­дрібнюванні й помелі вихідної сировини (вапняку, крейди, глини). При подальшій тепловій обробці в обертових печах на ви­паровування води витрачається велика кількість теплоти. Тому обертові печі виходять досить довгими. Мокрий спосіб найпоширеніший у країнах, що мають значні джерела палива.

За сухого способу виробництва вихідні сировинні матеріали надходять у тех­нологічний процес із природною воло­гістю, завдяки чому використовують ко­ротші обертові печі.

Прагнення зменшити витрати палива при тепловій обробці сировини в оберто­вих печах і водночас більш повно вико­ристовувати устаткування діючих техно­логічних ліній мокрого способу сприяло розробленню комбінованого способу ви­робництва. За цього способу вихідні сировинні матеріали подрібнюються і ме­лються на устаткуванні мокрого спосо­бу. Після цього здійснюється глибоке зне­воднювання отриманого сировинного шламу на фільтрпресах. Випалювання виконують у коротких обертових печах. За мокрим способом виробництва (рис. 6.31) вихідні сировинні матеріали, що добуваються в кар'єрах, проходять першу стадію оброблення — подрібнення у щокових, конусних, молоткових чи ро­торних, валкових дробарках, гідрофолах. М'які сировинні матеріали (глина, крей­да) попередньо подрібнюються в глинобовтанках 2 чи млинах 3 типу «Гідрофол» з додаванням води. Вибір того чи іншого устаткування для подрібнення залежить від фізико-механічних властивостей ви­хідної сировини.

Великі куски вапняку, пройшовши пер­шу стадію дроблення в дробарці 1 (що­ковій) , спрямовуються на другу стадію в молоткову дробарку 4, попередньо відсор­тувавшись на грохоті 5, і далі на склад сировини. Схема дроблення після щоко­вої дробарки дає змогу направити мате­ріал на молоткову дробарку, а потім на грохот.

Підготовлені й віддозовані матеріали надходять у трубні кульові млини 6 для розмелювання в шлам вологістю 35.. .45 % і в крайніх випадках 30...50 %. Для отри­мання такої консистенції в млини дода­ють багато води, щоб мати задовільну рух­ливість шламу для його транспортуван­ня за допомогою шламових насосів по

трубопроводах. Підвищення вологості шламу небажане, оскільки це призводить до зайвої витрати теплоти на випарову­вання води.

Із млина 6 шлам перекачується в про­міжні вмістища 7, звідки надходить у гори­зонтальні шламові басейни 10, де дово­диться до потрібного хімічного складу і безперервно перемішується крановими мішалками. Із басейнів шлам по трубо­проводу подається до дозувальних при­строїв 11 і далі — в обертову піч 12, де під дією спалюваного палива відбуваєть­ся термохімічна обробка шламу й утво­рюється цементний клінкер. Температу­ра газів у печі становить 2000...2050 К. Спалюване в печі паливо (тверде — ву­гільний порошок, рідке — мазут і газопо­дібне) подається в ніч за допомогою паль­ників відповідних конструкцій. Відпра­цьовані гази з обертової печі по трубо­проводу 9 спрямовуються на очищення в електрофільтр 8 і далі в трубу.

У колосниковий охолодник 14 цемент­ний клінкер подається конвеєром 13, охо­лоджується до 380 К і транспортується на склад. Після цього віддозований клін­кер разом із добавками 15 передається в кульовий цементний млин 17 помольного агрегату 16. Готовий цемент пневмотранспортом спрямовується до силосних скла­дів 18, а звідти — до пакувального відді­лення 19 і на транспортні засоби — мор­ські судна, в автомобільний транспорт, спеціалізовані залізничні вагони тощо.

Повітря з повітряних сепараторів по­мольного агрегату 16 після очищення в електрофільтрі викидається в атмосферу. За сухого і мокрого способів вироб­ництва цементу початкові й кінцеві пере­робки аналогічні. Вихідні матеріали, що добуваються в кар'єрах, проходять пер­шу стадію обробки: вапняки подрібню­ються в щокових, конусних, молоткових чи роторних дробарках, «Аерофолах», а глина — в молоткових чи роторних дро­барках 1, де одночасно матеріал підсу­шується (рис. 6.32). Коли вапняки мають високу природну вологість (понад 8 %), їх перед помелом у трубних млинах підсу­шують у сушильних барабанах чи в роторних дробарках 3 на другій стадії дроб­лення.

Так само, як і за мокрого способу ви­робництва, вапняк після першої стадії дроблення на щоковій дробарці 2 надхо­дить па грохот 4, після чого великі куски («верхній» клас) передаються на другу стадію дроблення в роторну (молоткову) дробарку 3 і далі на склад, куди також направляється глина (крейда), подрібне­на на дробарці 1. Як і за схемою мокрого способу виробництва, після щокової дро­барки матеріал може спрямовуватися у молоткову дробарку, а потім на грохот.

Віддозовані сировинні матеріали над­ходять у помольний агрегат, що складаєть­ся із сировинного кульового млина 7, по­вітряного сепаратора 6 і елеватора 5. По­мел здійснюється з одночасним підсушу­ванням за допомогою газів, що передають­ся по трубопроводу 8 у млин із верхнього ступеня циклонного теплообмінника 15. Продукт помелу — сировинне борош­но — має вологість 1...1,5 %, подається пневмотранспортом у проміжні силоси 10 і далі в двоповерхові силоси 1. На верх­ньому поверсі цього силосу здійснюють­ся безперервне пневматичне перемішуван­ня і гомогенізація суміші (борошна), а на нижньому поверсі воно зберігається. З нижнього поверху борошно транспор­тувальними і дозувальними пристроями передається на верхній ступінь позапіч-них циклонних теплообмінників 1 груб­ного агрегату. Сировинне борошно, потра­пивши в газоходи 1 6 циклонів верхнього ступеня теплообмінника, під впливом власної ваги рухається вниз через цикло­ни і газоходи всіх ступенів назустріч по­току гарячих димових газів, що виходять із обертової печі 17 з реактором-декарбонізатором. Під впливом теплоти, що ви­діляється при згорянні технологічного па­лива, сировинне борошно зазнає в печі термохімічної обробки, внаслідок чого утворюється цемент.

Після охолодження в колосниковому охолоднику 18 цемент розмелюється з до­бавками в млині 19 помольного агрегату і проходить інші операції, у тому числі відвантаження в такі самі транспортні

Рис. 6.31. Технологічна схема виробництва цементу за мокрим способом

Рис. 6.32, Технологічна схема виробництва цементу за сухим способом із циклонним теплообмінником і реактором-декарбонізатором

Рис. 6.33. Пічний агрегат мокрого способу виробництва з обертовою піччю 5 х 185 м

засоби, як і за мокрого способу вироб­ництва цементу.

Відпрацьовані гази з верхнього ступе­ня циклонного теплообмінника 1 5 по тру­бопроводу 14 надходять на установку 13 випарного охолодження і на очищення в електрофільтр 12 із наступним викидан­ням в атмосферу. Гази з млина 7 по тру­бопроводу 9 також подаються в елект­рофільтр 12 і далі в атмосферу.

Як бачимо з цих технологічних схем, сухий спосіб виробництва цементу по­рівняно з мокрим складніший щодо орга­нізації матеріальних і теплових (газових) потоків, проектних і компонувальних ви­рішень, застосовуваного устаткування, впровадження систем автоматичного конт­ролю і керування роботою механізмів і технологічних процесів.

6.5. УСТАТКУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЛІНІЙ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЦЕМЕНТУ

Головною ланкою в ланцюзі агрегатів технологічних ліній є пічний агрегат, від експлуатації і надійності якого залежать техніко-економічні показники всього це­ментного заводу.

До складу пічного агрегату входять обертова піч (мокрого чи сухого способів виробництва), внутрішньопічний чи поза-пічний теплообмінник, охолодник клінке­ру, дозатори і пристрої подавання сиро­винних матеріалів, паливоспалювальні пристрої, тягодуттьове устаткування, апа­рати для очищення і викидання в атмо­сферу газів і повітря, що виходять із печі й охолодника клінкеру, а також різне до­поміжне устаткування.

У цементному машинобудуванні визна­чилася тенденція скорочення довжини обертових печей винесенням підготовчих операцій із печі в нозапічний теплооб­мінник.

На заводах мокрого способу виробни­цтва, як правило, використовують довгі обертові печі, обладнані внутрішньопічними теплообмінними пристроями (зокре­ма, ланцюговими завісами). Влаштовані всередині печі теплообмінні пристрої ви­значають її довжину (рис. 6.33).

Підготовлений шлам, що має вологість у середньому 35...45 %, насосами подаєть­ся в живильник для дозування і живлен­ня печі, розміщений у верхній частині пи­лової камери 3_- Із живильника шлам по зливній трубі надходить у завантажуваль­ну частину печі, яка у місці входу в пило­ву камеру має ущільнення 4. Крупні частинки запилених газів, що виходять із печі в пилову камеру, осаджуються, а дрібніші спрямовуються на остаточне очищення в електрофільтр 2. Іноді для кращого очи­щення між пиловою камерою та електро­фільтром додатково встановлюють бата­рейні відцентрові циклони.

Для руху пилогазового потоку на ді­лянці охолодник клінкеру 17 — оберто­ва ніч 9 — пилова камера 3 — електро­фільтр 2 — димар установлюють потуж­ний позапічний димосос 1, за допомогою якого відпрацьовані гази через димар ски­дають в атмосферу. Пил, уловлений в електрофільтрі (цілком чи частково), пневмонасосами по трубі за допомогою спеціального пристрою 6 подається в піч із завантажувального боку за ланцюгову завісу, а в деяких випадках із розванта­жувального кінця 15 (головки). Уловле­ний пил також може виводитися з техно­логічного процесу пічного агрегату і ви­користовуватися у сільському господар­стві для розкислення ґрунтів.

Усередині ніч облицьовують вогне­тривкою цеглою і з боку завантажуваль­ного кінця навішують ланцюгову заві­су 7, яка виконує функції внутрішньопічного теплообмінника. Корпус печі бан­дажами 10спирається на роликоопори 13, що змащуються станціями 1 2 рідкого мас­тила.

Піч обертається приводом 11, що роз­міщується десь посередині корпусу печі. Пдроупори 5 охороняють піч від мож­ливих осьових переміщень (сповзань).

Піч оснащено паливними форсунками і ущільненнями 14 на розвантажувальній та 4 на завантажувальній частинах.

Контрольно-вимірювальні прилади 8 і регулювальна апаратура дають змогу опе­ратору з пульта керування контролюва­ти стан пічного агрегату та перебіг техно­логічних процесів і на основі оцінюван­ня цієї оперативної діагностичної інфор­мації регулювати роботу апаратів і ме­ханізмів, інтенсивність технологічних про­цесів, вносити корективи в них, керувати роботою всього пічного агрегату.

До складу цього базового пічного аг­регату мокрого способу виробництва про­дуктивністю 1800 т/добу входять: серій­но виготовлена обертова піч 5 х 185 м і охолодник (табл. 6.2).

В агрегаті сухого способу вироб­ництва (рис. 6.34) запроектовані зат­вори і шибери, що встановлюються у різних місцях: надходження відпрацьо­ваних газів із агрегату для помелу і суш­іння сировини (кульового млина); пода­вання позапічних газів в агрегат для по­мелу і сушіння сировини; подавання си­ровинного борошна в циклонний теплообмінник; подавання палива в реактор-декарбонізатор; подавання палива в піч і в місце відведення надлишкового повіт­ря з охолодника клінкеру.

Сировина після помелу в кульовій чи іншій помельній машині у вигляді тонко­подрібненого борошна вологістю приблиз­но 1...1,5 % за допомогою дозувальних і транспортувальних пристроїв із силосів 11 (див. рис. 6.32) подається в газо­ходи верхнього ступеня циклонного теп­лообмінника.

Під дією власної ваги матеріал рухаєть­ся зверху вниз через циклони і газоходи всіх ступенів циклонного теплообмінни­ка з реактором-декарбопізатором 5 (див. рис. 6.34) назустріч потоку гарячих ди­мових газів, що виходить з обертової печі й реактора-декарбонізатора, де спалюєть­ся додаткове паливо. При цьому сиро­винне борошно зазнає інтенсивного на­грівання, дегідратації і декарбонізації. Для декарбонізації потрібні висока тем­пература і значні витрати теплоти, оскіль­ки відбувається термохімічний процес роз­кладання вапняку на вапно (оксид каль­цію) і вуглекислий газ.

Таблиця 6.2. Технічна характеристика пічних агрегатів мокрого способу виробництва різних розмірів, м

Рис. 6.34. Пічний агрегат сухого способу виробництва з обертовою піччю 4,5 х80 м із циклонним теплообмінником і реактором-декарбшізатором продуктивністю 3000 т клінкеру за добу

Реактор-декарбопізатор є додатковим ступенем циклонного теплообмінника, в якому спалюється 50...60 % загальної кількості палива, при цьому ступінь декар­бонізації досягає 80...90 % , а температура газового потоку в реакторі 1270... 1320 К.

Високий ступінь термічної обробки си­ровини в позапічній тепловій системі (ци­клонний теплообмінник і реактор-декарбонізатор) сприяє скороченню майже вдвічі питомої витрати теплоти на випа­лювання у власне обертовій печі. В обер­товій печі 6 закінчується теплова оброб­ка матеріалу, що завершує процес утво­рення клінкеру. Гарячий цементний клін­кер із печі скидається на колосники охо­лодника 7 і па конвеєр 8для подальшого транспортування на склад.

Відхідні нічні гази мають на виході з циклонного теплообмінника температуру 570...620 К, через позапічний димосос 4 спрямовуються через шибер в агрегат помелу і сушіння сировини, а звідти через електрофільтр 2 викидаються в атмосферу.

У разі зупинення помелу в кульовій чи іншій помольній машині, якщо обертова ніч працює, потік нічних газів після охолод­ження і зволоження в установці 3 направ­ляється в електрофільтр 2 і через кінце­вий димосос 1 скидається в атмосферу.

До складу цього базового грубного агре­гату сухого способу виробництва СМЦ-20 продуктивністю 3000 т/добу входять обертова піч 4,5 х 80 м, циклонний теп­лообмінник із реактором-декарбоиізатором і охолодник (табл. 6.3).

Обертові печі мокрого і сухого способів виробництва (рис. 6.35) складаються зі зварного корпусу, бан­дажів, роликоопор, зубчастого вінця, при­воду, гідравлічних упорів, завантажуваль­ного і розвантажувального вузлів (кінців) паливних пристроїв, пристроїв для конт­ролю температури корпусу і його охоло­дження повітрям, ущільнювальних при­строїв місць контакту обертового корпу­су печі з нерухомими завантажувальни­ми і розвантажувальними вузлами.

Таблиця 6.3. Технічна характеристика пічних агрегатів сухого способу виробництва

Рис. 6.35. Обертові печі:

а — мокрого способу виробництва 5 х 185 м; б — сухого способу виробництва 4,5 х 80 м; 1 — завантажувальний кінець; 2 - бандаж; 3 — термопари зі струмознімачем; 4 - роликоопори: 5 - зубчастий вінець; 6 — привід; 7 — гідравлічний упор; 8 — розвантажувальна головка; 9 – паливна форсунка; 10 - пристрій для охолодження корпусу повітря; 11 - пристрій для автоматичного вимірювання температури корпусу; 12 – пристрій для охолодження розвантажу вальної горловини; 13 — мазутна форсунка; 14 — станція рідкого змащення приводу

В обертових довгих печах мокрого спо­собу виробництва, оснащених внутрішньо-грубними пристроями, всі теплові проце­си відбуваються від подачі шламу і його сушіння до виходу готової продукції — цементного клінкеру. Залежно від руху сировини ці печі мають кілька техноло­гічних зон: сушіння, підігрівання, декар­бонізації, екзотермічних реакцій, спікан­ня й охолодження. Для інтенсифікації процесу теплової підготовки сировини всередині печі встановлюють різні кон­струкції теплообмінних пристроїв, зокре­ма завіси з якірних ланцюгів, чарункові чи лопатеві теплообмінники.

В обертових коротких печах сухого способу виробництва попередня теплова обробка сировинного борошна відбуваєть­ся поза піччю — у позапічних циклон­них теплообмінниках, які можуть осна­щуватися також реактором-декарбоніза-тором. Завершальні термохімічні опера­ції — декарбонізація і клінкероутворен-ня — відбуваються в печі.

Корпус печі — циліндрична труба, яка своїми бандажами спирається на ро-ликоопори. Корпус зварюють на місці мон­тажу з окремих обичайок різної товщини залежно від місцевих навантажень. Товщина прогінних обичайок корпусу залежить від діаметра і довжини печі, довжини про­гонів, температури нагрівання, розподіле­них навантажень і становить 20...40 мм.

Рис. 6.36. Схема корпусів обертових печей

Для забезпечення потрібної жорсткості корпусу в опорних вузлах підбандажні обичайки мають товщину 40... 100 мм.

Корпуси обертових печей виконують постійного чи змінного перерізу за дов­жиною. Найпоширеніші такі корпуси обертових печей: корпус 1 (рис. 6.36) по­стійного діаметра; корпус 2 із розшире­ною зоною спікання; корпус 3 із розши­реною зоною кальцинування; корпус 4 із розширеними зонами кальцинування і спікання; корпус 5 із розширеними зона­ми сушіння, кальцинування і спікання (печі мокрого способу виробництва); кор­пус 6 із розширеною зоною сушіння (піді­гріву).

Збільшення діаметрів окремих зон печі сприяє забезпеченню оптимальних умов перебігу термохімічних процесів. У разі розширення зон подовжується термін перебування в них оброблюваного мате­ріалу при одночасному зниженні швидко­сті руху газів, що поліпшує їхній теплооб­мін з матеріалом. Однак при цьому ви­никає нерівномірний рух матеріалу, внас­лідок чого погіршуються умови роботи печі. У місцях переходу від розширеного перерізу до меншого матеріал скупчуєть­ся, підсилюється його стирання.

При виробництві печей змінного пере­різу виникає потреба у виготовленні бан­дажів, роликоопор, обичайок, конусних переходів різних діаметрів, застосуванні вогнетривких виробів спеціальної форми, порушується уніфікація, погіршується забезпечення запасними частинами, а отже, експлуатація і ремонт обертових печей.

Вітчизняне цементне машинобудуван­ня виготовляє обертові печі постійного перерізу по довжині.

Матеріал корпусів обертових печей — листовий прокат із низьколегованої ви­сокоміцної сталі 09Г2С, що має досить високу ударну в'язкість і порівняно ви­соку міцність за низьких температур (до 233 К). При експлуатації печей на відкри­тих майданчиках допускається виготов­лення корпусів зі сталей 16Д, ВСтЗсп5 і ВСтЗГпс5.

У печах мокрого способу виробництва завантажувальний вузол (рис. 6.37)

виконаний із шайбою, що пе­решкоджає переливанню шламу із корпусу 5, а в печах сухого способу у вигляді конусної оби­чайки 4 з торцевою шайбою 3. До шайби прикріплений елева­тор 2 з ущільненням 1.

Розвантажувальний вузол (рис. 6.38) корпусів печей мокрого і сухого способів виробництва має захисні торцеві плити 4 із жароміцної сталі. Для оберігання розвантажувального вузла від перегрівання в порож­нину між внутрішньою поверх­нею кожуха 5 печі та захисною обичайкою 1 подається вентиля­тором охолодне повітря. Герме­тизацію вузла забезпечують лабі­ринтове З і пелюсткове 2 ущіль­нення.

Бандажі (рис. 6.39) — це тверді сталеві литі кільця вели­кого перерізу. Внутрішній діаметр бан­дажів трохи більший від зовнішнього діа­метра посадкової поверхні підбандажних обичайок печі (з урахуванням товщини регулювальних накладок).

При нагріванні корпусу печі внаслідок теплового розширення в радіальному на­прямі зазор стає мінімальним і бандаж щільно з'єднується з корпусом печі — плаваючий бандаж, або плаваюча посад­ка (рис. 6.39, а). Для оберігання банда­жа від осьового зсуву передбачені упорні башмаки, закріплені на корпусі печі.

Нині розроблені й впроваджуються уварені бандажі (рис. 6.39, б), що не по-

Рис. 6.37. Завантажувальний вузол печі сухого способу виробництва

требують для свого кріплення додатко­вих деталей, а значно збільшують жорст­кість корпусу печі й, отже, підвищують стійкість футерівки. Перехідну частину ввареного бандажа відливають як одне ціле з бандажем із плавним переходом до тіла бандажа товщиною, що дорівнює товщині прилеглої до неї обичайки печі. Вварені бандажі виготовляють із двох півкілець, механічно обробляють при зби­ранні на заводі-виготівнику, а зварюють їх на місці монтажу.

Усередині корпус печі облицьовують вогнетривкою цеглою. Залежно від тем­ператури газів і матеріалу в тій чи іншій

Рис. 6.38. Розвантажувальний вузол печі

Рис. 6.39. Бандажі;

а — плаваючий; б - уварені; І - для печей діаметром 5 м; ІІ - для печей діаметром 3,6 м

зоні змінюють тип вогнетривів і конст­рукцію кладки.

Для вимірювання температури в окре­мих зонах печі застосовують термопари (див. рис. 6.33), які встановлюють у са­моочисних кишенях, закріплених у кор­пусі печі.

Привід обертової печі залеж­но від загальної споживаної потужності може бути одно- або двобічним і мати два чи три режими роботи. Дворежимний привід забезпечує головне робоче і допо­міжне обертання, а трирежимний — го­ловне, допоміжне і повільніше обертання (мікропривід) для автоматичного зварю­вання кільцевих швів під час монтажу чи ремонту корпусу печі.

Двобічний привід печі (рис. 6.40) забезпечує три режими робо­ти і складається із зубчастого вінця 2, за-

Рис. 6.40. Загальний вигляд двобічного

кріпленого до корпусу печі 1 шарнірною плосколанцюговою підвіскою 4, підвінцевої шестірні 3, проміжного з'єднання 7, головного і допоміжного електродвигунів 5 і 9, а також головного і допоміжного редукторів 6 і 8. Для отримання повільно­го обертання (третій режим) у привід вми­кають третю передачу (мікропривід) у складі електродвигуна 10 малої потуж­ності та клинопасової передачі 11.

Однобічний привід (рис. 6.41) обертової печі 4,5 х 80 м забезпечує три режими роботи. Кожен режим роботи здійснюється від свого електродвигуна. Привід печі складається із зубчастої пере­дачі /, що включає зубчастий вінець (г = = 150) і підвінцеву шестірню (г - 22), го­ловного двоступінчастого редуктора З, головного регульованого електродвигун 5 постійного струму, еластичної муф­ти 6, допоміжного приводу з редукто­ром 8, гальмом 9 і електродвигуном 10, мікроприводу електродвигуном 12 і кли­нопасової передачі 13 для обертання кор­пусу печі під час монтажу (зварювання) чи ремонту і сполучних муфт 11. Привід обладнаний тахогенератором 4.

Шарнірно-важільний компенсаційний пристрій 14 забезпечує з'єднання валів головного редуктора 3 і підвінцевої шес­тірні зубчастої передачі 1. На кінцях цьо­го пристрою встановлені шарнірно-важільні муфти 2, що забезпечують компен­сацію різних похибок виготовлення, скла­дання і монтажу приводу.

Допоміжний привід призначений для повільного обертання печі під час монтаж­них і ремонтних робіт і складається з електродвигуна 10, двоступінчастого до­поміжного редуктора 8 і колодкового галь­ма 9. Тихохідний вал допоміжного редук­тора 8 з'єднаний із головним редуктором З через храпову муфту 7 вільного ходу, що забезпечує повільне зупинення печі.

Найповільніше обертання (мікропри­від) здійснюється електродвигуном 12 і клинопасовою передачею 13, що передає обертання на вхідний вал допоміжного редуктора 8. Під час експлуатації печі мікропривід від'єднують від допоміжного приводу.

Рис. 6.41. Кінематична схема однобічного приводу оберто­вої печі 4,5 х 80 м

Конструкція цього приводу забезпе­чує робочу частоту обертання печі 0,6... ...3,5 об/хв за допомогою допоміжно­го приводу 0,2 об/хв і мікроприводу 0,0236 об/хв.

Нині у приводах печей застосовують планетарні редуктори, що мають підви­щену навантажувальну здатність, надій­ність і довговічність.

Для компенсації теплових радіальних розширень корпусу печі існує кілька ва­ріантів кріплення зубчастого вінця до ньо­го (рис. 6.42). Найпоширеніше кріплен­ня зубчастого вінця за допомогою шар­нірних плосколанцюгових тангенціальних підвісок 2. Підвіски встановлюють попар­но з обох боків зубчастого вінця 3 і при­варюють до корпусу печі 1.

Роликоопори через бандажі сприй­мають навантаження від маси корпусу печі з вогнетривкою футерівкою і гарто­ваного матеріалу. їх установлюють на за­лізобетонних фундаментах.

Роликоопора (рис. 6.43) складається з фундаментної рами 3, двох опорних блоків 4 із двома роликами 2, які наса­джені на вісь 5 і спираються на раму че­рез корпуси підшипників 6. Ролики 2 ма­ють захисні огородження 1. На фунда­ментній рамі є пристрій 7 для регулюван­ня положення опорних блоків у горизон­тальній площині.

Рис. 6.42. Варіанти кріплення зубчас­того вінця до корпусу печі:

а — за допомогою шарнірних плосколанцюгових тангенціальних підвісок: 6 — за допомогою тангенціально розміщених плос­ких підвісок; в — за допомогою пружин, розміщених уздовж твірних корпусу печі

Рис. 6.43. Роликоопора обертової печі

Осі 5 роликів цапфами розміщені в підшипниках кочення. Корпуси підшип­ників одного опорного ролика конструк­тивно виконують роздільними чи в одно­му монолітному блоці. Для компенсації неточностей виготовлення окремих дета­лей і монтажу їх на фундаментній плиті 3 при роздільному виконанні корпусів за­стосовують сферичні вкладиші, в яких монтують радіальні підшипники. При цьому опорний ролик має чотирирядні ко­нічні роликопідшипники 4 (рис. 6.44), що сприймають радіальне навантаження. Зовнішні кільця підшипників закріплені в спеціальних сферичних вкладишах 9, установлених у сферичних гніздах кор­пусів 10. Одна із цапф осі 3 опорного ролика 2 в осьовому напрямі зафіксова­на у корпусі підшипника упорних підшип­ників 1.

Підшипники кочення роликоопор зма­щуються двома способами. За першим способом кожна роликоопора має індиві­дуальну станцію циркуляційного змащен­ня чи картерну, коли мастило заливаєть­ся в спеціальні кишені (картери) ролико­опор.

За другим способом підшипники кочен­ня змащуються у такий спосіб. Кожен опорний блок має два вмістища (карте­ри) 5, усередині яких установлені ков­ші 8, прикріплені до осі ролика. При обер­танні осі ковші забирають рідке мастило з нижньої частини картера, а у верхній скидають мастило в мастилоприймач 6. Мастило через систему трубок і отворів у сферичних вкладишах, пройшовши під­шипники, стікає в картер. Картери мають зливні отвори 7.

За такої циркуляції мастила продукти спрацювання виносяться із порожнини підшипників у картер і осідають у його нижній частині, звідки крізь зливний отвір періодично видаляються.

Підшипникові опори мають термоме­три опору, показання яких фіксуються на пульті керування машиніста печі.

Застосування підшипників кочення сприяло підвищенню надійності печі та зни­женню на 15...20 % витрати електроенер­гії на п обертання. Наприклад, для печі 5 х 185 м з опорами на підшийниках ков­зання потужність електродвигунів голов­ного приводу становить 320 х 2 = 640 кВт, а на опорах із підшипниками кочення — 250 х 2 = 500 кВт.

Під час експлуатації печей установле­но, що фактичні навантаження на опори в умовах жорсткого обпирання значно відрізняються від розрахункових і зміню­ються в досить широких межах. Причи­нами цього є похибки монтажу і вивірен­ня корпусу печі, роликоопор, температурні деформації корпусу, осідання фундамен­ту тощо. У міцнісному відношенні кор­пус печі є багатопрогоновою нерозрізною статично невизначеною балкою. Тому всі ці фактори неминуче призводять до пе­рерозподілу навантажень — зменшення на одні опори і збільшення на інші, пере­косу опорних роликів відносно робочих поверхонь бандажів. Унаслідок цих при-

Рис. 6.44. Опорний блок обертової печі з ідким мастилом, що подається із картера

Рис. 6.45. Самовстановлювальна роликоопора обертової печі

чин виникла потреба у створенні «плава­ючих» самовстановлювальних роликів, здатних компенсувати такі небажані фак­тори, тобто таких роликоопор, конструк­ція яких має забезпечувати «спостережен­ня» за бандажами, які випробовують при обертанні разом із корпусом печі раді­альні й торцеві биття.

На рис. 6.45 подано одну з конструкцій самовстановлювальної роликоопори з механічним вирівнюванням навантажень на ролики. Опора містить два опорних блоки, встановлені у підшипниках кочен­ня на рамі З, яка одним кінцем спираєть­ся на сферичний шарнір 6, а іншим — на фіксатор 4. Під рамою є амортизаційний пристрій 5, що спирається на пакети таріл­частих пружин. Завдяки пружинам і шарнірному закріпленню ролики 2 самовстановлюються паралельно твірній бандажа корпусу 1 печі.

Переміщення опори вниз у верти­кальній площині обмежено жорсткими регульованими упорами.

Обертову піч зазвичай встановлюють з уклоном у бік розвантаження. При цьо­му виникає складова маси печі, напрям­лена вздовж її похилої осі. Під дією цієї складової піч при обертанні намагається зміститися в нижнє положення.

Для сприйняття осьових зусиль, що передаються від печі на опори, а також для її періодичних осьових переміщень із метою забезпечення рівномірного спра­цювання робочих поверхонь роликів і бандажів по всій їхній довжині передба­чено систему гідравлічних упо­рів (рис. 6.46). Ця система складаєть­ся з власне гідравлічних упорів, загаль­ної насосної станції, пульта керування і системи трубопроводів. Кількість гідро-упорів у пічному агрегаті залежить від кількості роликоопор печі. Гідроупор складається з упорного ролика 3, напре­сованого на вісь корпусу 4, двох напрям­них 2, штока гідроциліндра 5 і станини 1.

У середній частині корпус 4 має роз­ширення, симетрично розташовані віднос­но поздовжньої осі печі. У цих розши­реннях корпусу є наскрізні горизонталь­но розміщені отвори, в яких з обох боків

Рис. 6.46. Гідравлічний упор обертової печі

запресовані бронзові втулки. Крізь ці от­вори проходять циліндричні напрямні 2, закріплені в стояках станини 1. Цими на­прямними упорний ролик може переміща­тися паралельно осі печі.

Упорні ролики 3 гідроупорів контак­тують із нижніми скошеними торцями бандажів (див. рис. 6.39). Ці скошені торці бандажів повернуті у бік розванта­жувального кінця печі. Встановлені на осі радіально-сферичні підшипники ма­ють за будь-якого несприятливого взаєм­ного розміщення бандажа й упорного ро­лика забезпечувати напрям радіального навантаження через центр верхнього під­шипника чи близько від нього.

Однією з головних умов надійної ро­боти гідроуиорів є правильне встановлен­ня їх відносно бандажів. Під час розігрі­вання корпус печі подовжується, бандажі при цьому зміщуються по опорних роли­ках праворуч і ліворуч від нейтрально­го положення, а гідроупори монтуються точно у визначених місцях. Тому для за­безпечення постійного контакту упорних роликів із бандажами гідроупори встанов­люють на рамі з урахуванням теплового подовження корпусу печі.

Піч мокрого способу виробництва за­вантажувальним кінцем входить у пило-осаджувальну камеру 3 (див. рис. 6.33). Внаслідок різниці температур у місцях з'єднання підсмоктується холодне повіт­ря. Щоб уникнути цього, у таких місцях установлюють ущільнювальні пристрої. Ці пристрої призначені для зведення до мінімуму підсмоктування зовнішнього холодного повітря і запобігання вики­дам запиленого повітря із печі назовні, що порушує нормальний режим теплової обробки і призводить до перевитрати па­лива.

Ущільнення (рис. 6.47) складаєть­ся з корпусу 1 печі, торця 2 пилоосаджувальиої камери, фланця 3, прогумованої стрічки 4, троса 5 і обичайки 6. При обер­танні печі трос 5 охоплює кільце з про­гумованої стрічки 4 і притискує до оби­чайки 6 корпусу обертової печі 1, запобі­гаючи таким чином підсмоктуванню хо­лодного повітря.

Рис. 6.47. Ущільнення завантажувального кінця мокрого способу виробництва

Печі сухого способу виробництва при­єднуються до циклонного теплообмінни­ка через патрубок завантажувального вузла (див. рис. 6.37). Завантажувальна частина печі має конусну обичайку 4, при­варену до обичайки корпусу 5 печі, пли­ту з жароміцної сталі, торцеву шайбу З, елеватор (кільцевий) 2, закріплений на торцевій шайбі, й ущільнення 1. Елемен­ти ущільнення підтягують спеціальним пристроєм.

Зазор А між передньою стінкою па­трубка завантажувальної головки і тор­цем печі встановлюють мінімальним, проте таким, що забезпечує свободу теплових подовжень корпусу печі, а також компен­сує допустимі відхилення при виготов­ленні й монтажі цих вузлів. Кільцевий елеватор 2 призначений для піднімання сировинного борошна, що частково про­сипається в зазор між передньою стінкою патрубка і торцем печі, та скидання на логік, по якому вона повертається назад У піч.

Розвантажувальні вузли печей мокро­го і сухого виробництва ідентичні й при­значені для з'єднання обертового корпусу печі з нерухомою розвантажувальною го­ловкою і шахтою охолодника клінкеру.

Розвантажувальна головка печі є ста­ціонарно встановленою камерою, звареною із листової сталі. У місці з'єднання з кор­пусом печі головка має розширену час­тину з отвором для входу розвантажу­вального кінця печі. На протилежній тор­цевій стінці головки розміщені відкатні двері з отвором для введення в піч фор­сунки чи газового пальника, а також з оглядовими і ремонтними люками. У ниж­ній частині головки є прямокутний отвір, яким головка примикає до завантажуваль­ної шахти охолодника. Головка печі й відкатні двері з внутрішнього боку мають футерівку.

Щоб уберегти піч від підсмоктування зовнішнього холодного повітря, змонтова­но лабіринтове З (див. рис. 6.38) і пелюст­кове 2 ущільнення. Лабіринтове ущіль­нення виконане у вигляді двох стаканів, що частково входять один в один. Один зі стаканів закріплений на обертовій за­хисній обичайці 1, а інший — на нерухо­мій розвантажувальній головці печі.

Металеві пелюстки другого типу ущіль­нення виконані у вигляді окремих секто­рів. Одним кінцем сектори прикріплені до торцевого листа кожуха, а їхні вільні кінці лежать на захисній обичайці 1 ко­жуха повітряного охолодження. Секто­ри встановлені внапуск. На ділянках сек­торів, що стикаються з кожухом повітря­ного охолодження, закріплені прокладки з азбестової гальмівної стрічки. Для рівно­мірного і повного притиснення секторів до кожуха повітряного охолодження — захисної обичайки 1 є регульовані стяж­ки, що охоплюють вільні кінці секторів (пелюсток).

Для охолодження повітрям горловини печі, тобто розвантажувального вузла, призначена установка, яка складається з колектора, вентилятора і повітропроводу, що з'єднує їх. Охолодне повітря заби­рається із атмосфери і через сопло пода­ється у простір між корпусом печі й за­хисною обичайкою 1.

Сучасні обертові печі оснащені спе­ціальними установками для постійного автоматичного безконтактного контролю температури корпусу печі, що дає змогу забезпечувати нормальний температурний режим корпусу печі і збільшувати термін використання футерівки.

Установка містить оптичний пірометр 7 (рис. 6.48, а), що пересувається вздовж корпусу печі 1 на візку 6, закріпленому на привідному тросі. Візок пересуваєть­ся по напрямній рейці 5, встановленій на стояках 4 уздовж усієї контрольованої ділянки печі. Сталевий трос приводить­ся в рух в обох напрямах електромеханіч­ним реверсивним двошвидкісним приво­дом.

Оптичний пірометр 7 установлений на каретці з таким розрахунком, що його оптична вісь лежить у площині, перпен­дикулярній до осі корпусу печі. Трос ви­користовують також для переміщення по

Рис. 6.48. Пристрій для автоматичного вимірювання температури й охолодження корпусу печі

ньому на спіральних підвісках електро­кабелю, що подає електричні сигнали від пірометра до щита контролю.

Принцип дії установки контролю тем­ператури ґрунтується на вимірюванні су­марної енергетичної яскравості корпусу печі, що залежить від температури її по­верхні. Сигнал від випромінювальної по­верхні корпусу потрапляє на чутливий елемент пірометричного перетворювача. Від нього сигнал у вигляді термоедс над­ходить на вхід вторинного вимірювально­го перетворювача і далі на прилад, що за­писує температуру корпусу печі. Вихідні контакти приладу дають змогу здійсню­вати світлову і звукову сигналізацію, що автоматично вмикається, коли температу­ра корпусу печі досягає заданого гранич­ного значення. Температура виміру стано­вить 370...670 К.

Для охолодження корпусу печі засто­совують повітряне (вентиляторами) чи водяне охолодження. При водяному охо­лодженні вздовж корпусу по довжині зони спікання встановлені два (з обох боків печі) перфорованих трубопроводи з отворами для поливу води на корпус. За цього способу охолодження можна уникнути перегрівання корпусу, а отже, подовжити термін використання футерів­ки. Щоб унеможливити утворення наки­пу на корпусі печі, потрібно застосовува­ти хімічно очищену воду. Крім того, ус­таткування, що розміщується в зоні водя­ного охолодження, зазнає дії води і пари, що утворюється, а це спричинює корозію.

Для повітряного охолодження корпусів печей установлюють пересувні (під піччю) на візках вентилятори. Уздовж зони спі­кання використовують кілька пересувних вентиляторів, що вмикаються за потреби, тобто в місцях, де спостерігається пере­грівання корпусу.

Обертові печі вітчизняного виробни­цтва обладнані пристроями для охоло­дження корпусів і бандажів на ділянці зони спікання від індивідуальних венти­ляторів.

Пристрій є стаціонарно встановленим уздовж печі повітряним колектором З (рис. 6.48, б) із багатьма соплами 2, обладнаними відкидними кришками, що пе­рекривають вихід повітря із них. Охо­лодне повітря нагнітається в колектор двома вентиляторами. Кожен вентилятор забезпечує повітрям роботу чотирьох со­пел, що вмикаються в роботу на тій ділянці зони спікання, де спостерігається перегрів. Колектор має сопла двох типів, що пода­ють охолоджене повітря на корпус печі 1 й на бічну поверхню бандажів. Сопла відкриваються і закриваються кришками вручну. Сопла, що подають повітря на бандажі, постійно відкриті.

Цей пристрій для охолодження корпу­су печі на ділянці зони спікання зблоко­ваний з установкою для контролю темпе­ратури корпусу печі (див. рис. 6.48, а). У разі перевищення допустимої темпера­тури корпусу печі на певній ділянці вми­каються вентилятори і відкриваються сопла пристрою для охолодження на цій самій ділянці.

Для охолодження корпусу печі також застосовують екран із труб, що охоплює піч, через який прокачується вода. Вона нагрівається і використовується для по­бутових цілей.

За мокрого способу виробництва це­менту осілий в електрофільтрах напівоб-палений сировинний пил, як правило, по­вертається в піч. Уловлений пил повер­тається в піч за такими схемами: вдуван­ня пилу в піч із завантажувального кінця за ланцюгову завісу під шар матеріалу (рис. 6.49, а, б); вдування пилу по спе­ціальному трубопроводу із розванта­жувального кінця печі в зону спікання (рис. 6.50, а); вдування пилу по трубо­проводу в завантажувальний кінець пе­чі безпосередньо в ланцюгову завісу (рис. 6.50, б).

Ці схеми мають недоліки. Наприклад, пил, що подається із розвантажувально­го кінця в зону спікання, підхоплюється гарячими газами і повторно виноситься з печі, а при подачі пилу в завантажу­вальний кінець — холодну частину печі (див. рис. 6.50, б) — ланцюгова завіса іноді замаслюється.

Найпростішою і надійнішою є схема подачі пилу в піч із завантажувального

Рис. 6.49. Схема установки для повернення вловленого пилу в піч із завантажувального кінця

під шар матеріалу за ланцюгову завісу (див. рис. 6.49, б). Ця установка складається з електрофільтра 6, гвинто­вого конвеєра 7, пневмогвинтового насо­са 8 і системи пилопроводів.

Уловлений пил по шлангу (рис. 6.49, а) насосом спрямовується в трубу 3 (пило-провід), яка розміщена по осі печі і має одну опору — підшипник 2 (вертлюг), а другу опору — в підвісці 4. Ця опора утримується в центрі печі трьома штан­гами, розташованими під кутом 120°, яки­ми можна регулювати розміщення під­віски щодо осі печі. Підшипник 2, вико­наний у вигляді вертлюга, забезпечує не­рухомість шланга 1 і можливість обер­тання іншої частини пилопроводу разом із корпусом печі. Пилопровід після під­віски 4 виводиться назовні корпусу печі й закріплюється на ньому за допомогою спеціальних кріплень 5. На ділянці, де розміщені бандажі, пилопровід прокладе­ний усередині корпусу печі. Із пилопро­воду пил по двох патрубках 9 надходить усередину печі.

Для запобігання деформації пилопро­воду внаслідок нерівності теплових по­довжень його і корпусу печі на пилопроводі встановлені компенсатори сальнико­вого типу.

Недоліком схеми, що на рис. 6.50, б, є пил, який вводиться і викидатиметься на­зад гарячими газами.

Внутрішньопічні теплообмінні при­строї. Внутрішніми теплообмінними при­строями в обертових печах є металеві ланцюгові завіси, а також чарункові тепло­обмінники різних конструкцій. У печах мокрого способу виробництва для зневод­нювання шламу вологістю 35...45 % за­стосовують ланцюгові завіси, що мають розвинену поверхню і сприяють не тільки випаровуванню вологи, а й транспортуван­ню матеріалу і запобіганню утворенню шламових кілець усередині корпусу печі. Ланцюгові завіси застосовують також у печі сухого способу виробництва для інтенсифікації теплообміну між гаря­чими нічними газами і сировинним бо­рошном.

Ланцюгові завіси зазвичай установлю­ють у завантажувальній частині печі, в якій температура газів не перевищує 1070 К. На початку завантажувальної частини печі, де шлам, що надходить у піч, теку­чий, він налипає на поверхню теплообмін­них пристроїв і безпосередньо стикаєть­ся з гарячими газами. В міру сушіння шлам поступово втрачає здатність налипати на елементи теплообмінних пристроїв, які у цьому разі виконують функції регене­раторів, сприймаючи теплоту від газів і передаючи її матеріалу. В межах розта­шування теплообмінних пристроїв просу­вання матеріалу вздовж корпусу печі спо­вільнюється, внаслідок чого підвищується заповнення печі матеріалом, а також збіль­шується поверхня теплообміну. Водночас поліпшується перемішування матеріалу, що сприяє вирівнюванню його темпера­тури по об'єму і перерізу печі, збільшен­ню різниці й перепаду температур між газами і гартованим матеріалом, матеріа­лом і поверхнею теплообмінників, що та­кож сприяє інтенсифікації теплообміну.

Ланцюгова завіса позитивно впливає не тільки на теплообмін матеріалу з гаря­чими газами, а й на утворення пилу і його уловлювання, оскільки в тій зоні, де лан­цюги покриті шаром вологого шламу, на них осідає багато пилу, що міститься в газовому потоці. Отже, ланцюгова завіса є одночасно і пиловловлювачем.

Ланцюгові завіси обертових печей бу­вають двох типів: із вільно висячими кін­цями (рис. 6.51, а) і з гірляндною заві­сою (рис. 6.51, б).

Ланцюгові завіси збирають із ланцюгів з овальними ланками з дротика завтовшки 22 і 25 мм. Ланцюги, що підвішуються в гарячій зоні з температурою газового по­току 770... 1070 К, виготовляють із жаро­міцної сталі 12Х18Н10Т, а в холодній зоні з температурою нижче ніж 770 К — із вуг­лецевої сталі. Ланцюги в завісах із вільно висячими кінцями завдовжки 0,6.. .0,7 вну­трішнього діаметра печі підвішуються в шаховому порядку за один кінець. Гір-ляндні ланцюгові завіси підвішуються до корпусу печі за обидва кінці з провисан­ням у середній частині.

Рис. 6.50. Схема установок для повернення вловленого пилу в піч

а — із розвантажувального кінця; 6 — у завантажувальний кінець печі безпосередньо в ланцюгову завісу;

1 - електрофільтр; 2 - шнек; 3 - бункер; 4 — пневмогвинтовий насос; 5 — пилопровід; 6 — бункер; 7 — форсунка подачі пилу; 8 — обертова піч

У деяких випадках в обертових печах мокрого способу виробництва в найбільш гарячій зоні внутрішнього теплообмінни­ка (замість ланцюгової завіси) частково чи цілком встановлюють чарункові теп­лообмінники, у тому числі керамічні. Ча­рункові теплообмінники поки що широ­ко не застосовуються, тому найбільш уні­версальним і ефективним внутрішнім теп­лообмінником залишається ланцюгова за­віса.

Технічні характеристики обертових пе­чей мокрого способу виробництва наве­дено в табл. 6.4, а сухого — в табл. 6.5.

Основні параметри печей. Устаткуван­ня цементних заводів і, зокрема, обертові печі, позапічні теплообмінники й охолодники клінкеру працюють в умовах висо­ких температур і складних термохімічних процесів, що визначає методику розрахун­ку цих агрегатів. Тому розрахунок пере­важної більшості обертових печей та охо­лодників і будь-які технічні розрахунки Грунтуються на досить спрощених вихід­них даних.

Під час обертання печі матеріал транс­портується і відбувається його термо­хімічна обробка.

При цьому матеріал рухається вздовж печі зі змінною швидкістю, що встановле­но дослідженнями з радіоактивними по­значками на печах мокрого способу ви­робництва. Це пояснюється фізичними і хімічними змінами, яких зазнає матеріал у процесі випалювання. Термохімічні про­цеси, як правило, розглядають за окремими технологічними чи температурними зо­нами.

У печах мокрого способу за рухом мате­ріалу розрізняють такі зони: сушіння (ви­паровування), підігрівання (дегідратації), декарбонізації (кальцинації), екзотермічних реакцій, спікання й охолодження.

У зоні сушіння (випаровування) для збільшення ефекту теплообміну між матеріалом (шламом), що надходить, і га­рячими газами, які виходять із печі, за­стосовують внутрішньопічні теплообмін­ники, переважно ланцюгові завіси. У цій зоні вода, що міститься в шламі в хімічно незв'язаному вигляді, майже повністю із матеріалу випаровується, а висушений шлам нагрівається до 470 К.

У зоні підігрівання (дегідратації) зі шламу видаляються залишки хімічно

Рис. 6.51. Ланцюгові завіси обертових печей:

І - конструкція частини ланшптавої завіси; 1 - рядова ланка; 2 - кінцева ланка; ІІ - вузол кріплення ланцюгів до корпусу печі; 1 - кронштейн; 2, 3 - болт із гайкою: 4 - корпус печі; 5 - кінцева ланка лан­цюга; 6 — футерівка

Таблиця 6.4. Технічна характеристика обертових печей мокрого способу виробництва

Таблиця 6.5. Технічна характеристика обертових печей сухого способу виробництва із позапічними теплообмінними пристроями

незв'язаної води, відбуваються розкладан­ня органічних вкраплень і дегідратація глини, а також випаровування хімічно зв'язаної води, що починається за темпе­ратури 700...720 К. Глина втрачає свої пластичні властивості й перетворюється в порошкоподібну масу. Температура матеріалу в зоні підігрівання (дегідра­тації) підвищується до 950 К.

У зоні декарбонізації (кальцина­ції) температура матеріалу піднімається до 1300 К. Для цієї зони характерне ви­ділення великої кількості вуглекислого га­зу і вільного ванна, що переходить у тонко-дисперсиий стан. Вільне вапно, взаємодіючи з кремнеземом і оксидами алюмінію, феруму і магнію, починає утворювати мі­нерали, що входять до складу цементного клінкеру. Ці реакції відбуваються з по­глинанням теплоти пічних газів.

У зоні екзотермічних реакцій тем­пература матеріалу різко підвищується до 1650 К, починають утворюватися беліт (двокальцієвийсилікат2СаО • SiO₂),щоє головним вихідним матеріалом при утво­ренні клінкеру, а також з'єднання оксидів феруму й алюмінію з вапном — алюміна­тів і алюмоферитів. Увесь силіцій пере­ходить у беліт. Кількість вільного вапна різко зменшується.

У зоні спікання завершується утво­рення клінкеру, матеріал нагрівається до 1750 К і переходить у розм'якшений стан, а легкоплавкі мінерали — у рідку фазу. У цій зоні відбувається горіння палива, що вводиться, — температура гарячих газів досягає 2000...2050 К. Утворюєть­ся основний продукт випалу — криста­лічний аліт, або трикальцієвий силікат СаО • SіО₂, тобто головний компонент власне цементного клінкеру.

Зона охолодження — це невелика ділянка до вихідного обрізу печі, з якої цементний клінкер температурою 1450... ...1550 К скидається в охолодник.

У печах сухого способу виробництва, обладнаних циклонними теплообмінника­ми і реакторами-декарбонізаторами, термо­хімічні процеси ідентичні процесам, що відбуваються в печах мокрого способу. Слід ураховувати, що вологість сировин­ного борошна, яке надходить у піч, не пере­вищує 1,5 %, завдяки чому в пічних агре­гатах сухого способу немає зони сушіння (випаровування), а процеси підігрівання і частково декарбонізації проходять у циклонному теплообміннику і реакторі-декарбонізаторі.

На рис. 6.52 показано температурні графіки печей мокрого і сухого способів виробництва.

Розрахунок продуктивності оберто­вої печі й часу проходження частинок матеріалу корпусу печі. Теплообмін у печі дуже складний, залежить від багатьох факторів, тому розрахувати його з при­пустимою для практичних цілей точністю поки що не можна. Кожен завод (фірма), що виготовляє обертові печі й охолодни­ки, як правило, керується власними мето­дами розрахунку, накопиченим досвідом конструювання, випробування і експлуа­тації печей.

Продуктивність обертової печі:

• мокрого способу виробництва

П_м =104,4D²L/q;

• сухого способу виробництва

П_с =162D²L/q,

• сухого способу з реактором-декарбо-нізатором

П_рд=136,8D²L/q;

де D — діаметр печі, м; L — довжина пе­чі, м; q — питома витрата теплоти на випа­лювання клінкеру, кДж/кг (див. табл. 6.2 і 6.3).

Для печей із декарбонізаторами беруть ту кількість питомої теплоти, що подається безпосередньо в піч, не враховуючи теп­лоту, що подається в декарбонізатор.

Приклад розрахунку продуктивності печей.

Для печі 5 х 185 м мокрого способу виробництва

П_м = 104,4D²L/q= 104,4 -5² *185/6500 = = 74 т/год чи 1780 т/добу.

У технічній характеристиці печі (див. табл. 6.2) П_м = 1800 т/добу. Для печі сухого способу ви-

Рис:. 6.52. Температурні графіки: а — печі мокрого способу виробництва; б — печі сухого способу виробництва: 1 — температура газового потоку; 2 — температура матеріалу; L_м , L_с - поточні значення довжини печі; L^*_м , L^*_с - повна довжина печі

робництва 4,5 х 80 м (СМЦ-20) із реактором-декарбонізатором

П_р.д= = 130,4 т/годчи 3130 т/добу.

У технічній характеристиці печі (див. табл. 6.3) П_рд = 3000 т/добу.

Час проходження частинок матеріалу корпу­су печі, хв,

де L — довжина печі, м; b — кут природного уко­су сухих матеріалів, град (можна взяти b= 40°); у — уклон печі, град; D — діаметр печі, м; n — частота обертання, об/хв; f— коефіцієнт, який ураховує звуження конуса печі, пересипні та інші пристрої, що стримують матеріал і подовжують час проходження частинок матеріалу через кор­пус обертової печі (у цьому випадку f = 2).

Приклад розрахунку для печі 4,5 х 80 м сухого способу виробництва (див. табл. 6.5)

L = 80 м; b= = 6,325; у = 4° чи 2,3°; D =4,5 м; n = 0,64...3,44 об/хв.

Візьмемо F = 1 (для печі з постійним діамет­ром корпусу печі). При n = 0,6 об/хв

хв;

при n = 3,44 об/хв

хв

Як бачимо з розрахунку, час прохо­дження частинками матеріалів корпусу печі визначається переважно зміною час­тоти обертання, довжиною і кутом нахи­лу корпусу печі.

У довгих печах мокрого способу ви­робництва загальний час перебування матеріалу становить близько 3,0...3,5 год, а в печах сухого — близько 1,5...2,0 год.

Як зазначалося, завдяки складному теп­лообміну (термохімічному процесу) мате­ріал рухається в різних зонах печі з різ­ною швидкістю. Це явище підтверджуєть­ся дослідженнями, проведеними з радіо­активними позначками.

Розрахунок потужності обертової печі. Потужність Р_пр двигуна приводу

обертової печі витрачається на подолан­ня сил тертя при перекочуванні бандажів по опорних роликах — Р₆, подолання сил тертя в радіальних підшипниках опор­них роликів — Р_п, подолання сил тертя в упорних осьових підшипниках опорних роликів — Р_с, перемішування матеріалу в печі — Р_м, а також подолання сил тер­тя в приводі печі, що враховуються ККД приводу h_пр (h_пр =0-85...0,90).

Витрати потужності на початкове підні­маній матеріалу і пересування його вздовж печі, подолання сил тертя при обкатуванні бандажів по опорних роликах (гідравліч­них упорів), у підшипниках опорних ро­ликів в ущільнювальних пристроях тощо відносно невеликі, тому їх, як правило, в розрахунках не враховують.

Загальну витрату потужності можна подати як суму витрат

Р_пр=(Р_б +Р_п +Р_с +Р_м )/h_пр (6.1)