Для спрощення розрахунків визначаємо Рб , Рп , Рс , вважаючи, що бандажі й

опорні ролики, у тому числі їхні елементи по всіх опорах печі, уніфіковані й ма­ють однакові розміри. Тоді потужність, кВт, що витрачається на подолання сил тертя при перекочуванні бандажів по опорних роликах:

Р_б=0,105G_пn_п(D₆ + D_р)f(D_рcosj), (6.2)

де G_п — сумарна вага обертових частин печі, враховуючи корпус, футерівку, обмаз­ку, оброблюваний матеріал, бандажі, зуб­частий вінець, кН; n_п — частота обертан­ня печі, об/хв; D₆ — зовнішній діаметр бандажів, м; D_р — зовнішній діаметр опорних роликів, м; f =5*10^-4 — ко­ефіцієнт тертя кочення бандажів по опор­них роликах, м; j = 30...33 — кут уста­новлення опорних роликів, град (див. рис. 6.43).

Якщо у формулу (6.2) підставити зна­чення j і m, то дістанемо

Р_б=0.625G_пn_п(D₆ + D_р)D^-1_р*10^-4, (6.3)

Значення Р₆ порівняно із загальною потужністю, що витрачається на привід печі, відносно невеликі, тому часто при розрахунках цю складову не враховують.

Витрати потужності для подолання сил тертя в радіальних підшипниках опорних роликів

Р_п=0.625(G_п+G_p)D_бd_пn_пf_пD_p*10^-1 (6.4)

де G_p — сумарна вага опорних роликів з осями, кН; d_п — діаметр цапфи під

радіальний підшипник опорного ролика, м; f_п — коефіцієнт тертя в радіальному підшипнику опорного ролика (для підшип­ників кочення беруть f_п = 0,008...0,01, для підшипників ковзання f_п=0,02. ...0,04).

У рівнянні (6.4) взято арифметичну суму ваги обертових частин печі й опор­них роликів. Було б правильніше взяти геометричну суму, проте похибка, що ви­никає при цьому, є неістотною.

Витрати потужності на подолання сил тертя в упорних осьових підшипниках кочення опорних роликів

P_c=0.625G_пD_бd_cn_п(f_б+y_п)f_cD^-1_p*10^-1 (6.5)

де d_c — діаметр упорного осьового під­шипника опорного ролика, м (для підшип­ників ковзання беруть по середній час­тині упорних буртів вкладишів, для під­шипників кочення — по осі тіл кочення); f_б = 0,2...0,3_— коефіцієнт тертя ковзан­ня бандажа по опорному ролику при осьо­вому переміщенні печі по опорних роли­ках; у_п = 0,025...0,045 — уклон печі; f_{c —} коефіцієнт тертя в осьовому упорному під­шипнику опорного ролика (для підшип­ників ковзання f_c = 0,03...0,05, для під­шипників кочення f_c = 0,002...0,004).

Значення Р_с для обертових печей, об­ладнаних підшипниками кочення, як пра­вило, невеликі й ними можна знехтувати. Ці значення можуть бути значними тоді, коли під дією гідроупорів або при темпе­ратурних подовженнях піч разом із бан­дажами проковзує в осьовому напрямі по опорних роликах, захоплює їх за собою. Внаслідок сил тертя в парі бандажі— опорні ролики ці зусилля сприймаються упорними осьовими підшипниками. Формули для розрахунку Р_б, Р_п, Р_с визначені з умов, що бандажі, опорні ро­лики, осі роликів, підшипники печі, що розраховується, уніфіковані. В протилеж­ному разі під час розрахунку слід роз­глядати споживану потужність як суму потужностей за окремими опорами з підстановкою у формули (6.3) —(6.5) за­мість G_n реакції опори R_i , кН, замість G_p вага конкретного ролика з віссю G_pi, кН, замість d₆ діаметр конкретного бандажа D_6i, м, тощо. Отже,

Р_б=0.625n_п*10^-4 (D_6i + D_рi)D^-1_рi, (6.6)

Р_б=0.625n_п*10^-4 (R_i + G_рi)D_6id_піD^-1_рi, (6.7)

Р_б=0.625n_п(f_б+y_п) D_6id_ciD^-1_рi, (6.8)

де і = 1, 2, ..., m (m — кількість опор).

Витрати потужності Р_м на перемішу­вання матеріалу найбільш значні порівня­
но з Р_б, Р_п і Р_с. Від точки її значення залежить правильність вибору елек-
тродвигуна приводу печі.

Визначити Р_м складніше. Ця потуж­ність витрачається на постійне підтриман­ня сегмента матеріалу при обертанні в печі (рис. 6.53). Вона залежить від щіль­ності матеріалу, кута b природного укосу і площі (чи довжини хорди а_х) сегмента матеріалу. Проте ці параметри несталі, вони значною мірою змінюються по дов­жині печі й відрізняються в різних тех­нологічних зонах. Несталим є також ха­рактер перемішування, пересипання ма­теріалу в різних технологічних зонах печі при її обертанні.

Рис. 6.53. Розміщення матеріалу в обертовій

Режим перемішування залежить від фракційного складу матеріалу, а також від його коефіцієнта внутрішнього тертя та інших факторів.

При перемішуванні спостерігаються різні явища: верхні шари матеріалу ско­чуються вниз по нижніх шарах; увесь сегмент матеріалу просковзує по поверхні футерівки печі й потім піднімається вго­ру тощо. Внаслідок цього навіть у межах однієї технологічної зони кут природно­го укосу матеріалу є циклічно змінним (табл. 6.6).

Насправді між технологічними зонами печі чітких меж не спостерігається, тому наведені в табл. 6.6 дані змінюються не

ступінчасто, а з плавними переходами на межах зон.

Існує кілька методик визначення ви­трат потужності на перемішування мате­ріалу в печі.

Методика визначення Р_м полягає в тому, що розрахунок здійснюється за окре­мими зонами печі й виражається такою формулою:

Р_м =0,87n_п*10^-2 (6.9)

де L_yi — довжина технологічної зони печі, м; а_xi — довжина хорди сегмента мате­ріалу в технологічній зоні, м; р_мi, — щільність матеріалу в технологічній зоні, кг/м³; b_i — кут природного укосу матеріалу в зоні, град; і = 1,2 . . . n (n — кількість зон).

В отриману усталену потужність, кВт, електродвигунів печі (формула (6.1)) з урахуванням прийнятих допущень і ви­трат варто ввести такі поправкові коефі­цієнти:

• одномоторний привід

Р’_еп=1.1(Р_б +Р_п +Р_с +Р_м )/h, (6.10)

• двомоторний привід

Р’_еп=1.2(Р_б +Р_п +Р_с +Р_м )/h, (6.11)

Таблиця 6.6. Технічна характеристика матеріалів за зонами різних печей

Вибираючи електродвигун приводу, крім визначення потужності двигуна по­трібно знайти також маховий момент обер­тових мас печі. Цей момент є сумою та­ких складових, зведених до осі обертан­ня печі: махового моменту власне печі; махового моменту ланцюгової завіси (печі мокрого способу виробництва); махового моменту матеріалу, що є в печі; махового моменту опорних роликів з їхніми осями.

Приклад розрахунку потужності приводу печі 4,5 х 80. Вихідні дані: G_n =15693 кН; G_p = 176,58кН; D_б = 5,47 м -бандаж із «плаваючою» посадкою на корпус печі; D_p = 1,7 м —зовнішній діаметр опорного ролика; d_n = 0,56 м;

d_c = 0,34 м; a_хі - див. табл. 6.5; n_п = 3,44 об/хв (максимальна); f= 0,0005 — коефіцієнт тертя кочення, м; j = 32°30'; f_п =0,008; f_б =0,2; f_c = 0,002; у_п=0,04; значення L_yi, b_і i р_м наведено в табл. 6.7; n = 3 — кількість зон.

1 . Витрати потужності на подолання сил тертя при перекочуванні бандажів по опорних роли­ках визначаємо за формулою (6.2). Підставив­ши потрібні дані, дістанемо

Р₆ =0,105*15*693*3,44(5,47 + 1,7)*0,0005/(1,7 сos 32°30') = 14,17 кВт.

2. Витрати потужності на подолання сил тертя в радіальних підшипниках опорних роликів визначаємо за формулою (6.4). Підставивши потрібні дані, матимемо

Р_п =0,625(15693 + 176,58)5,47*0,56*3,44*0,008*1,7^-1 = 49,18 кBт.

3. Витрати потужності на подолання сил тертя в упорних осьових підшипниках кочення ви­значаємо за формулою (6.5). Підставивши по­трібні дані, отримаємо

P_с = 0,0625*15693*5,47*0,34*3,44 (0,2+0,04)0,002*1,7^-1 = 1,77 кВт.

Таблиця 6. 7. Дані для розрахунку обертової печі 4,5 х 80 м

4. Витрати потужності на перемішування матеріалу розраховуємо за формулою (6.7). Під­ставивши у формулу потрібні значення, діста­немо

Р_м =0,87*3,44*10^-2(23*2.473³ *1,23sin 27°+ 45*2.28³1,42sin30° + 12 - 2.499³ *1,57sin48°) 9,81 = 230 кВт.

Потужність однодвигунового приводу обер­тової печі 4,5 х 80 м

кВт

Потужність електродвигуна головного при­воду печі (див. табл. 6.5) 400 кВт.

Циклонні теплообмінники. Позапічні теплообмінні пристрої застосовують пе­реважно у пічних агрегатах сухого спо­собу виробництва цементу. Ці пристрої поділяють на циклонні і шахтно-циклонні, причому в тих й інших можуть викорис­товуватися установки для попередньої декарбонізації сировинної суміші — реактори-декарбонізатори, а також конвеєрні кальцинатори.

Циклонні теплообмінники (див. рис. 6.32 і 6.34) призначені для забезпечення по­передньої теплової обробки сировинного борошна теплотою димових газів, що утво­рюються в печі при спалюванні палива. Залежно від продуктивності пічного аг­регату циклонні теплообмінники викону­ють одно- чи двогілковими (дві рівнобіжні гілки). Кожна гілка має три чи чотири ступеня, з'єднані між собою газоходами.

У циклонному теплообміннику (рис. 6.54) теплова обробка сировинного борошна відбувається за такою схемою. Сировинне борошно, підготовлене в по­мольному агрегаті, подається в газохід (за стрілкою А), що з'єднує циклон ІІІ з цик­лоном IV, і захоплюється гарячим газо­вим потоком. Матеріал при цьому на­грівається, а гази трохи охолоджуються. Нагріте сировинне борошно в циклоні IV

Рис. 6.54. Схема циклонного теплообмінника

з пилогазоповітряного потоку виділяєть­ся і по перепускних лотоках зсипається в газохід, що з'єднує циклон ІІ з цикло­ном ІІІ. Далі процес осадження сировин­ного борошна в циклонах і подачі його в газоходи повторюється. Пройшовши всі чотири циклони (чотири ступеня), сиро­винне борошно нагрівається до 1100 К і надходить у завантажувальний вузол обертової печі.

Гарячі димові гази, що утворилися внас­лідок згоряння палива в розвантажуваль­ному вузлі печі (див. рис. 6.34), про­йшовши всю довжину печі з сировинним борошном, що вільно рухається в ній, за­хопленим під час руху, надходять у цик­лон І (див. рис. 6.54), де гарячі гази відок­ремлюються від борошна і просочуються по газоходу в циклон ІІ. На цій ділянці гази збагачуються сировинним борошном, що надходить із циклона 17. Далі процес відокремлення газів від борошна в циклонах і розпилення в газах борошна в газоходах повторюється по інших цик­лонах (ступенях). Після виходу із циклона IV (четвертого ступеня) димові гази мають температуру близько 600 К.

Із газоходів четвертого ступеня гази по газоходу (див. рис. 6.32) надходять у сировинний кульовий млин 7 чи в елект­рофільтр 12, попередньо пройшовши че­рез установку 18 для охолодження і зво­ложення.

Конструктивну схему двогілкового чо­тириступінчастого циклонного теплооб­мінника з реактором-декарбонізатором 4 наведено на рис. 6.55. Теплообмінники змонтовані на металевих чи залізобетон­них конструкціях («етажерках»). Усі цик­лони, газоходи і пропускні лотоки викона­ні зварними з листової сталі. Внутрішнє облицювання — вогнетривка цегла, жаро­міцний бетон або поєднання цегли і бето­ну. Сировинне борошно подається в цик­лонний теплообмінник через патрубок ІІ.

Рис. 6.55. Циклонний теплообмінник із реактором-декарбонізатором:

1 - обертова піч; 2 - циклон першого ступеня; 3 - газохід першого ступеня; 4 - реактор-декарбоніза­тор; 5 - лотік циклона другого ступеня; 6 - циклон другого ступеня; 7 - футерівка; 8 - гиаохід третього ступеня; 9 - циклон третього ступеня; 10 - газохід четвертого ступеня; 11 - патрубок пода­вання сировинного борошна в циклонний теплообмінник; 12 - патрубок подавання відхідних газів у позапічний димосос; 13 - розпальний клапан; 14 - колектор; 15 - циклон четвертого ступеня; 16 - лотік циклона четвертого ступеня; 17 - лотік циклона третього ступеня; 18 - газохід другого ступеня; 19 – лотік циклона першого ступеня

Циклони і газоходи мають ремонтні люки, люки для очищення стінок від мож­ливих налипань, а також для установлен­ня контрольно-вимірювальних приладів.

Конуси циклонів і вхідних частин лотока циклонних теплообмінників очища­ють від відкладень матеріалу за допомо­гою стисненого повітря, що подається си­стемою колекторів із соплами до поверхні футерівки.

Шахтно-циклонні теплообмінники. У шахтно-циклонних теплообмінниках нижні ступені циклонів замінені шахтою, що значно спрощує будівельну конструк­цію. Така заміна знижує аеродинамічний опір, що дає змогу зменшити витрату елек­троенергії на просочування газів через систему, а також знизити підсмоктування зовнішнього повітря через різні нещіль­ності. Внаслідок цього знижується кіль­кість відхідних газів, зменшується витра­та теплоти на нагрівання засмоктаного в систему повітря.

При використанні шахтно-циклонних теплообмінників питома витрата теплоти на випалювання клінкеру порівняно зі звичайними циклонними теплообмінника­ми збільшується приблизно на 5...8 %, а питома витрата електроенергії на просо­чування газів через систему зменшується на 20...25%.

У шахтно-циклонному теплооб­міннику (рис. 6.56) із самонесівною кон­струкцією з перетисками в шахті та дво­ма ступенями циклонів нижній циклон 2 розміщений центрально над шахтою 1, верхні циклони 3 виконують роль пилов­ловлювачів.

Шахтно-циклонні теплообмінники особ­ливо доцільно застосовувати при. вико­ристанні сировинних матеріалів із підви­щеним вмістом лугів і хлоридів, здатних намазуватися, налипати за високих тем­ператур у газоходах, лотоках і циклонах, що призводить до забивання системи і потребує її очищення.

Реактори-декарбонізатори. Реактор-декарбонізатор є складовою пічного агре­гату і призначений для забезпечення ви­сокого ступеня декарбонізації сировинної суміші перед надходженням її в піч.

Рис. 6.56. Шахтно-циклонний теплообмінник

Рис. 6.57. Принципова схема реактора-декарбонізатора

Декарбонізація відбувається за темпе­ратури 1200... 1300 К інтенсивним нагрі­ванням сировинного борошна у зависло­му стані у вихровій камері 11 (рис. 6.57), куди вона, попередньо нагріта приблизно до 1000 К, надходить по лотоках 5 із цик­лонів другого ступеня циклонного тепло­обмінника. У вихрову камеру 11 через форсунки чи пальники 7 також подаєть­ся паливо — мазут або газ. Із охолодни­ка клінкеру по тангенціально розташова­них патрубках 12 підводиться нагріте по­вітря.

Змонтований на вихровій камері вих­ровий пальник 13 є запальним пристроєм. У нього через вертикально розміщену форсунку чи пальник 6 у невеликих кіль­костях вводиться паливо, а із охолодника клінкеру — нагріте повітря.

Підготовлена гаряча пилогазова суміш температурою 1200... 1300 К із вихрової камери по похилому газоходу 10 спрямо­вується в змішувальну камеру 8, де змі­шується з гарячими газами, що виходять по газоходу 9 із обертової печі. Суміш, що утворилася, температурою 1150... 1200 К подається по газоходу 4 у циклон 2 пер­шого ступеня. У нижній частині змішу­вальної камери 8 є привідний перетискний пристрій, який за допомогою рухомих шиберів регулює площу перерізу пере-тиску для забезпечення оптимальних умов роботи системи в різних умовах.

Сировинне борошно температурою при­близно 1100... 1130 К, уловлене в цикло­нах 2 першого ступеня, по лотоках зси­пається в завантажувальну головку і по­тім по лотоку 1 спрямовується в піч. Очи­щені гази виходять через патрубок 3. Реактор-декарбонізатор, як і елементи циклонного теплообмінника, всередині об­лицьований жаростійким бетоном, вогне­тривкою цеглою або поєднанням цих ма­теріалів.

Охолодники клінкеру. Вартість пали­ва, що витрачається на випалювання, у цементній промисловості становить близь­ко 35 % собівартості 1 т клінкеру. Важ­ливе значення має економія палива, зок­рема, завдяки максимальному використан­ню теплоти гарячого клінкеру, що вихо­дить із печі.

Для охолодження клінкеру і макси­мального використання його теплоти широко застосовуються шарові колосни­кові охолодники, які мають високу про-

Рис. 6.58. Принципова схема охолодників клінкеру перештовху вального типу

дуктивність, ефективний теплообмін між охолоджуваним клінкером і охолодним повітрям, високий теплотехнічний ККД, що дає змогу значно зменшити витрату теплоти на випалювання і знизити собі­вартість продукції.

В охолоднику клінкеру перештовхувального типу (рис. 6.58) гарячий клінкер з обертової печі скида­ється на рухому колосникову решітку 4, що є головним робочим органом охолод­ника. Під решітку вентиляторами 1 підво­диться охолодне повітря. Проходячи че­рез шар розпеченого клінкеру, повітря на­грівається і надходить у піч для підтри­мання горіння палива, а надлишки гаря­чого повітря після очищення в аспіраційній установці 3 викидаються в ат­мосферу. Для подрібнення крупних кус­ків клінкеру в кінці решітки встановлено молоткову дробарку 2.

За такою схемою створені колосникові охолодники всіх типів, відрізняються вони лише способом переміщення охолоджува­ного клінкеру на колосниковій решітці. Саме цим і визначаються їхні різні конст­руктивні виконання: перештовхувального типу, інерційні, обертові, з конвеєрною ре­шіткою, ланцюгові, гравітаційні та ін. У це­ментній промисловості застосовують також барабанні й рекуператорні охолодники.

Колосникові охолодники «Волга» перештовхувального типу з горизонталь­ним зворотно-поступальним рухом колос­ників аналогічні за принципом дії і роз­різняються лише конструктивним оформ­ленням окремих вузлів і деталей. Технічні характеристики охолодників типу «Вол­га» продуктивністю 25... 125 т/год наве­дено в табл. 6.8.

Охолодник працює за такою схемою: випалений клінкер з обертової печі ски-

Таблиця 6.8. Технічна характеристика охолодників клінкеру типу «Волга»

дається в завантажувальну шахту 1 охо­лодника і потім на колосникову решітку 5 (рис. 6.59), настил якої складається з набору рухомих і нерухомих колосників, що чергуються між собою, із жароміцної сталі 12Х18Н12Т.

Колосники закріплені на несівній сис­темі рухомих і нерухомих підколоснико-вих балок. Охолоджуваний клінкер унас­лідок зворотно-поступального руху рухо­мих колосників, що отримують рух від електродвигуна через редуктор і кривошипно-шатунний механізм 4, переміщуєть­ся по решітці. Для проходження охолод­ного повітря колосники мають щілинні отвори завширшки 5...6 мм. Дрібні кус­ки клінкеру, що провалилися крізь ці отвори і в зазори між колосниками вниз у підколосниковий простір, прибираються за допомогою двох паралельно розміще­них скребкових конвеєрів 7, що мають привідну 12 і натяжну 3 маятникові стан­ції.

Охолодне повітря подається в підко­лосниковий простір вентиляторами по камерах, утворених міжкамерними пере­городками 9. Надколосниковий простір охолодника обмежений кожухом із футерівкою 2 у вигляді теплоізоляційної клад­ки з жаростійкого бетону. Повітря, про­йшовши колосникову решітку і шар гаря­чого клінкеру, нагрівається і далі по шах­ті 1 надходить у ніч. Надлишкове повітря через патрубок у холодній зоні кожуха спрямовується на очищення в пиловловлювальну установку — електрофільтр чи циклон і потім викидається в атмосферу.

Для підвищення ефективності електро­фільтра передбачений пристрій 14 для охолодження і зволоження надлишково­го повітря водою за допомогою форсу­нок. При випаровуванні води знижується температура повітряного потоку, він зво­ложується і різко зменшується електрич­ний опір частинок клінкерного пилу, зав­дяки чому підвищується ефективність ро­боти електрофільтра, збільшується термін використання аспіраційного димососу, довговічність повітроводів тощо.

Колосникова решітка 5 складається з двох горизонтальних секцій, розташованих уступом одна відносно іншої. Рухомі підколосникові балки встановлені на візках, які безпосередньо зв'язані з приводом, що скла­дається з редуктора і кривошипно-шатунного механізму 4, і спираються на опорні котки 6 (див. рис. 6.59 і 6.60). Рухомі ко­лосникові балки, що здійснюють зворотно-поступальні рухи, мають хід 150 мм; неру­хомі підколосникові балки закріплені на основі 8 (див. рис. 6.59) металоконструкції охолодника.

Основа охолодника сприймає статич­ні навантаження від колосникової решіт­ки 5, кожуха і футерівки 2, а також ди­намічні навантаження, що виникають при зворотно-поступальному русі колоснико­вої решітки.

Основу становлять дві рівнобіжні вер­тикально встановлені рами, набрані з окре­мих металевих блоків, що спираються на бетонний фундамент. Блоки мають вік­на, через які повітря підводиться в під­колосниковий простір, і ремонтні люки, а також вікна для проходження привід­ного вала. На внутрішній поверхні бло­ків приварені кронштейни з плитами для установлення опорних котків 6. Рівно­біжні блоки зв'язані між собою міжка­мериими перегородками 9, що утворюють камери, і поперечними балками, які є опо­рами для нерухомих иідколосникових балок. У кінці колосникової решітки змонтовано молоткову дробарку 10 для подрібнення крупних кусків клінкеру. По­дрібнені куски розвантажуються в ло-тік 11.

Внутрішня частина кожуха в розван­тажувальній частині облицьована метале­вими плитами. Для оберігання футерів­ки від руйнування кусками матеріалу, що вилітають із молоткових дробарок, підві­шена дворядна ланцюгова завіса 13.

На рис. 6.61 показано колосникові ре­шітки в гарячій і холодній зонах. Охо­лодник має два приводи, кожна секція — гаряча і холодна — приєднана до окре­мого приводу. Привід складається з ра­ми 1 (рис. 6.62), електродвигуна 2 постій­ного струму, пальцевої муфти, маховика 3, редуктора 4, двох мембранних муфт 5, кривошипного вала 6 і шатуна 7, шарнір-

Рис. 6.59. Охолодник клінкеру СМЦ-46

Рис. 6.60. Опорний коток: 1- опора; 2 - рейка; 3 - зубчастий коток; 4 – кожух

Рис. 6.61. Колосникові решітки:

а - у гарячій зоні; 1 - поздовжня балка; 2 — поперечна балка; 3 — кронштейн; 4 - колосник; б — у холодній зоні; 1 - рухомий ко­лосник; 2 — нерухомий колосник; 3- підколосникова рухома балка;4- підколосникова нерухома балка

Рис. 6.62. Привід колосникової решітки охолодників клінкеру “Волга”

Рис. 6.63. Привідний вал охолодників клінкеру «Волга»

но з'єднаного з важелем 5 (рис. 6.63) привідного вала охолодника.

Застосування електродвигуна постійно­го струму дає змогу безступінчасто регу­лювати частоту обертання його ротора і, отже, частоти зворотно-поступального руху візків у межах 1:3.

Привідний вал 1 спирається на дві опо­ри 4 (підшипники). На валу закріплені два важеля 3 із шатунами, шарнірно зв'я­заними з кожухами опорних котків. Зав­дяки такій схемі тертя ковзання між ру­хомими і нерухомими частинами колос­никових решіток і підтримувальної кон­струкції замінено тертям кочення.

Охолодник має два паралельно вста­новлених скребкових конвеєри з окреми­ми приводами і ланцюгами з ланками зі зносостійкої сталі 35ХМЛ. Конструктив­не вирішення ланок різне. Одне з таких вирішень показано на рис. 6.64.

Верхня гілка у холодній зоні підрешітчастого простору підтримується ролика­ми на підшипниках кочення, встановле­ними на стояках, у середній і гарячій зо­нах — напрямними рейками. Нижня робоча гілка сковзає по настилу, набраному з рейок.

Для компенсації подовжень ланцюга скребкових конвеєрів збирання просипу, що виникають при його нагріванні й спра­цюванні, застосована маятникова натяж­на станція (рис. 6.65). Станція складаєть­ся з маятникової підвіски 2 на осі 5 і на­тяжного барабана З, через який переки­нуто скребковий ланцюг 4. Поворотом рукоятки 1 домкрата змінюється положен­ня осі натяжного барабана 3, і таким чи­ном регулюється натяг ланцюга.

Рис. 6.64. Ланцюг скребкового конвеєра збирання просипу з вильчастими ланками

Рис. 6.65. Маятникова натяжка станція скребкового конвеєра збирання просипу

Установлені в кінці колосникових ре­шіток дві молоткові дробарки мають індивідуальні приводи. Ротор дробарки складається з вала з насадженими на ньо­му дисками із шарнірно підвішеними молотками (билами). Перед дробаркою встановлена решітка для відбирання кусків клінкеру менш як 30 мм. Обер­тання ротора кожної дробарки відрегу­льовано так, щоб клінкер під ударами молотків ротора подрібнювався і відки­дався на колосникову решітку і ланцю­гову завісу.

Розжарений клінкер скидається з печі на колосникову решітку в «одній точці», що призводить до нерівномірного розпо­ділу його по ширині решітки і висоті шару. Внаслідок цього збільшуються ви­трати енергії на просочування повітря і знижується ефект охолодження.

У деяких конструкціях охолодників передбачений пристрій, що забезпечує інтенсивне охолодження і рівномірний розподіл клінкеру по ширині колоснико­вої решітки. Цей пристрій монтують у завантажувальній шахті. Пристрій скла­дається з трьох похилих колосникових збудників 3 (рис. 6.66), установлених па­ралельно осі охолодника під кутом 15° до горизонту. Конструкцією передбаче­но можливість індивідуального регулю­вання ходу кожного збудника, а також ча­стоти їхнього руху.

Привід 1 розміщений унизу на фунда­менті й через важіль 2 із шатуном надає зворотно-поступального руху колоснико­вим збудникам 3. Охолодне повітря, що надходить через патрубок 4, інтенсивно продувається крізь шар клінкеру, що міс­титься на колосниках.

Деталі охолодника, що працюють у зо­нах високих температур (колосники, де­талі бортового ущільнення тощо), виго­товлені з високолегованих жароміцних сталей. Скребки ланцюга конвеєрів зби­рання просипу, молотки (била) молотко­вих дробарок та інші деталі, що зазнають абразивного спрацювання, виконані зі зно­состійких сталей.

Колосникові охолодники (СМЦ-33 і СМЦ-2 8 ) перештовхувального типу з похилим зворотно-поступальним рухом колосників призначені для установлення в грубних агрегатах продуктивністю 3000 і 5000 т клінкеру за добу із застосуван­ням реакторів-декарбонізаторів. На відміну від звичайних охолодників тут розжарений клінкер із печі надходить без­посередньо на завантажувальну ділянку колосникової решітки, розташованої в шахті. Внаслідок інтенсивного продуван­ня охолодного повітря через підвищений шар клінкеру в цьому місці воно різко охолоджується.

Колосникова решітка складається з кількох секцій, розміщених уступом одна відносно іншої, кожна секція має окре­мий привід 4 (рис. 6.67), що складається з електродвигуна, редуктора, муфт, махо­вика, привідного вала і кривошипно-ша-тунного механізму (див. рис. 6.62 і 6.63).

Переміщення клінкеру по колосниковій решітці з одночасним перемішуванням його відбувається внаслідок похилого зво­ротно-поступального руху рухомих колос­ників 2 (рис. 6.68). Рухомі й нерухомі колосники 1 уніфіковані, закріплені відпо­відно на рухомих і нерухомих попереч­них підколосникових балках 3_- Кожен поперечний ряд рухомих колосників пе­рекривається наступним рядом нерухо­мих колосників. Для компенсації темпе­ратурних розширень між колосниками передбачені зазори. Щоб забезпечити похилий зворотно-поступальний рух ру­хомих колосників паралельно робочій поверхні нерухомих колосників, опорні котки 10 (див. рис. 6.67) установлені на скошених напрямних.

Охолодник має два скребкових конве­єри для збирання просипу. Нижні робочі гілки (ланцюги) конвеєрів переміщають-

Рис. 6.66. Пристрій для розподілу клінкеру по ширині колосникової решітки

Рис.6.67.Охолодник клінкеру СМЦ-33:

1 — кожух; 2 — футерівка; 3 — завантажувальна шахта; 4 — привід колосникової решітки; 5 — натяжна станція конвеєра збирання просипу; 6 — вікно для підведення повітря; 7 — шлюзовий затвор; 8 — короб конвеєра збирання просипу; 9 — ущільнення нижньої робочої гілки ланцюга конвеєра збирання просипу: 10 — опорний коток; 11 — підтримувальний ролик верхньої холостої гілки конвеєра збирання просипу; 12 — ущільнення верхньої холостої гілки ланцюга конвеєра збирання просину; 13 - жалюзійний затвор для подавання повітря в останню підколосникову камеру; 14 - привідна станція конвеєра збирання просипу; 15 — розвантажувальний пристрій; їв молоткова дробарка; 17 — сортувальний пристрій перед молотковою дробаркою; 18 — футерівка кожуха; 19 - патрубок для відведення надлишкові) і сі повітря в аспіраційну установку; 20 — пристрій для охолодження і зволоження повітря, що викидається и атмосферу; 21 — колосникова решітка; 22 — патрубок для відведення гарячого повітря до реактора-дскарбонізатора

Рис. 6.68. Колосникова решітка охолодника клінкеру СМЦ-33

ся по рейках, покладених на бетонному фундаменті, а верхні холості гілки кон­веєрів спираються на підтримувальні ро­лики 11, закріплені на стояках. У місцях проходження скребкових ланцюгів кон­веєрів через камерні перегородки в них змонтовані ущільнювальні пристрої для того, щоб найбільшою мірою зменшити переміщення повітря з однієї камери в іншу. Верхня гілка ланцюга ущільнюєть­ся за допомогою довгих втулок 12 пря­мокутного перерізу, а нижня — за допо­могою послідовно встановлених шарнір­но закріплених клапанів-заслінок 9.

У першій зоні гарячої секції колосни­кової решітки скребкові конвеєри виді­лені в ізольовані короби 8, виведені з-під колосникового простору. Над ними змон­товані шлюзові затвори 7, через які ви­вантажується просип із герметизованих камер, обладнаних під «гарячою» секцією решітки. В кінці холодної секції влашто­ваний патрубок 19 для відведення надлиш­кового повітря в аспіраційну установку.

Перед цим відведенням надлишкове по­вітря охолоджується і зволожується в установці 20 так само, як і в охолоднику клінкеру СМЦ-46 (див. рис. 6.59).

У кінці охолодника є молоткова дро­барка 16 із сортувальним пристроєм 17 для подрібнення кусків розміром понад 30 мм.

Технічну характеристику охолодників клінкеру СМЦ-33 і СМЦ-28 наведено в табл. 6.9.

Охолодники клінкеру інших конст­рукцій. Крім розглянутих колосникових охолодників у пічних агрегатах застосо­вують також барабанні та рекуператорні охолодники, переважно на застарілих пе­чах невеликої продуктивності.

Барабанний охолодник має вигляд зварного барабана діаметром 2,5...3,0 м і завдовжки 15...20 м, відкритого з «хо­лодного» торця. У барабані є два банда­жа, що спираються на дві пари роликів, вінцева шестірня і привід, який забезпечує частоту обертання 3...6 об/хв. Як пра-

Таблиця 6.9. Технічна характеристика

вило, барабанні охолодники монтують під розвантажувальним кінцем печі з нахи­лом під кутом 5... 6° до горизонту.

Гаряча частина обертової печі з'єд­нується з охолодником за допомогою пат­рубків, що відливаються з жароміцної сталі або чавуну. Барабан усередині гаря­чої зони облицьований приблизно па по­ловину довжини. Для облицювання засто­совують чавунні плити, а також шамотну цеглу.

У середній і холодній зонах охолодни­ка є пересипні пристрої у вигляді шве­лерів, установлених у шаховому поряд­ку. Ці пересипні пристрої піднімають випалений клінкер на певну висоту і ски­дають, таким чином створюється завіса із кусків клінкеру, крізь яку просочується холодне повітря. Нагріте повітря надхо­дить у ніч, де використовується для горін­ня палива.

Барабанні охолодники малоефективні, оскільки клінкер у них охолоджується лише до 500...600 К, замість 370...420 К, як на колосникових охолодниках.

Рекуперативний охолодник (гру­повий барабанний охолодник) склада­ється з 8—12 зварних барабанів 1 (рис. 6.69), змонтованих по колу, в роз­вантажувальній частині печі 2. Барабани патрубками 3 із жароміцної сталі чи чаву­ну з'єднані з піччю, через патрубки з печі в барабани просипається випалений клінкер. На рис. 6.69 умовно зображено тільки один барабан у нижньому положенні.

Барабани всередині гарячої зони об­лицьовані вогнетривкою цеглою, а в се­редній і холодній зонах, крім того, осна­щені різними пересипними пристроями (поличками) 4 у вигляді швелерів чи підвішених ланцюгів.

У рекуперативних охолодниках так само, як і в барабанних, клінкер охолод­жується повітрям, що просочується крізь розвантажувальні отвори 5, а також че­рез відкриті торці барабанів. Куски клінкеру скидаються через решітку роз­вантажувального отвору 5 на конвеєр із металевим настилом, а крупні куски, за­тримані решітками розвантажувальних отворів 5, видаляються крізь торцеві от­вори.

Барабанні та рекуперативні охолодни­ки застосовуються в пічних агрегатах порівняно невеликих потужностей.

Охолодник клінкеру з ланцюго­вою решіткою (рис. 6.70) складаєть­ся з металоконструкції 1, тунелю, внутрі­шня частина якого облицьована, а у нижній частині розміщена нескінченна ланцюгова решітка, що має привідний 5 і натяжний 13 вали. Ширина ланцюгової решітки дорівнює ширині тунелю.

Верхня гілка ланцюга підтримується опорними валами 2 і 3, а нижня — вала­ми 11. Для знімання клінкеру з решітки

Рис. 6.69. Рекуперативний охолодник клінкеру

Рис. 6.70. Охолодник клінкеру з ланцюговою решіткою

встановлено знімний пристрій 6 у вигляді ножа-скребка. У кінці решітки влашто­вано молоткову дробарку 7. Роздробле­ний клінкер по розвантажувальній лійці 8 надходить на конвеєр із металевим насти­лом для передачі па склад і помел.

Під верхнім полотном решітки є вікна 10 і 12 для подачі охолодного повітря під полотно (верхній ланцюг). У нижній частині охолодника під нижнім полотном решітки встановлений скребковий кон­веєр 9 для збирання просипу і скидання його в розвантажувальну лійку 8. Стріл­ками 4 показано напрями руху гарячого повітря в піч і холодного у витяжну тру­бу 14.

Розрахунок колосникових охолод­ників перештовхувального типу. Визна­чення розмірів колосникової решітки.

Процес теплового й аеромеханічного охо­лодження випаленого клінкеру в колос­никовому охолоднику складний і зале­жить від багатьох факторів, зокрема від форми кусків та їхніх розмірів, взаємно­го розташування в шарі, розмірів і кон­фігурації каналів, по яких рухається охо­лодне повітря. Ці фактори постійно змі­нюються.

Нормальна робота охолодників забез­печується тоді, коли площа колосникової решітки (у квадратних метрах) приблиз­но дорівнює продуктивності охолодника (у тоннах за годину). Це співвідношення чітко виявляється в охолодниках продук­тивністю до 75 т/год. З підвищенням їхньої потужності відповідно збільшується зні­мання клінкеру з 1 м² колосникової ре­шітки.

Практика експлуатації охолодників за­свідчила, що при падінні розжареного клін­керу з печі на завантажувальну частину решітки матеріал розподіляється по її ши­рині нерівномірно. При цьому підсилю­ється ефект грохочення (сортування) ма­теріалу крізь отвори в колосниках; збіль­шується кількість просипу дрібних фрак­цій, що призводить до перегрівання вузлів і деталей у підколосниковому просторі охолодників; перевантажуються скребкові конвеєри збирання; знижується теплотех­нічна ефективність охолодника внаслідок «проскоків» повітря через ділянки, де шар має меншу товщину або більш розпу­шений.

Потрібної транспортувальної здатності колосникової решітки за інших однако­вих умов досягають збільшенням часто­ти руху, швидкості переміщення рухомих колосників. Відповідно підвищується ступінь перемішування, рухомість шару матеріалу і, отже, поліпшується теплопе­редача і теплообмін між охолодним по­вітрям і охолоджуваним клінкером.

Охолодники великої продуктивності експлуатують з підвищеною товщиною шару клінкеру, принаймні в гарячій зоні колосникової решітки, внаслідок чого збільшується час охолодження, а також підвищується ефективність теплопередачі. Нині прийнятних теоретичних розра­хунків розмірів колосникової решітки не­має. Доцільніше і надійніше визначати розміри за емпіричними співвідношення­ми, одержаними у результаті опрацювання експериментальних і практичних даних. Аналіз засвідчив, що з підвищенням продуктивності охолодників (з 10...25до 200...250 т/год) знімання клінкеру з їм колосникової решітки збільшується з 0,85 до 1,20 т/год, тобто майже у півтора раза, а навантаження на 1 м ширини решіт­ки підвищується з 10 до 50 т/год, тобто у 5 разів.

На основі математичного опрацюван­ня цих даних виведено наближені емпі­ричні залежності розмірів колосникової решітки від продуктивності охолодників.

Звівши співвідношення до зручнішої й компактнішої степеневої форми, дістанемо

В*=0,735П₀^0,35; L*=2,635П₀^0.5; S*=1.935П₀ ^0.85,

де B* — ширина колосникової решітки, м;

П₀ — продуктивність охолодника клінке­ру, т/год; L* — довжина колосникової

решітки, м; S* — площа колосникової решітки, м^2.

Приклад розрахунку розмірів колоснико­вої решітки. Визначити розміри колосникової решітки охолодника СМЦ-409.1 продуктивністю 50 т/год (див. табл. 6.8).

Ширина колосникової решітки В* = 0 735 х50^0,35=2,9м.

Довжина колосникової решітки L* = 2 635 х50^0,5= 18,6м.

Площа колосникової решітки S*=1.935x50^0.85=53.8 м². Відношення до табл.6.8:

В= 3,36 м; L = 16,6 м і S = 56,0 м^2.

Отримані результати потрібно округ­ляти до найближчих значень, можливих за конструктивними умовами, з урахуванням кратності укладання колосників і секцій колосникової решітки по її ширині

й довжині.

На рис. 6.71 показано залежність гео­метричних параметрів колосникової ре­шітки охолодників клінкеру від продук­тивності.

Розрахунок потужності приводу ко­лосникової решітки охолодника типу “Волга”. Продуктивність охолодника П_о, т/год, задається відомою продуктивністю пічного агрегату.

Задана продуктивність П_о забезпе­чується визначеними розмірами колосни­кової решітки (її шириною) і частотою руху рухомих колосників п_к. Незважа­ючи на наявність визначеної кількості просипу крізь щілини решітки, це припу­щення цілком прийнятне для практичних розрахунків.

За один подвійний хід завдовжки а_к ру­хомих колосників заввишки h (рис. 6.72) у бік розвантаження переміститься приз­ма матеріалу об'ємом, м^3,

V₀=ha_kB

Маса, т, цієї призми з урахуванням ко­ефіцієнта розпушення матеріалу k_p = 1,2

m₀=V₀p/(k_p*10³) (6.12)

де р - щільність клінкеру, т/м^3.

Кількість подвійних ходів, хід/хв, ру­хомих колосників

n_k= (6.13)

Для таких охолодників, як «Волга», в яких h =0,13м і а_k =0,15 м, беручи для клінкеру р = 1,55 т/м³ і k_p =1,2, дістанемо

n_k= (6.14)

Рис. 6.71. Залежність геометричних параметрів колосникової решітки охолодників клінкеру від продуктивності

Рис. 6.72. Розрахункова схема колосникової решітки охолодників «Волга»:

1 — нерухомий колосник; 2 - рухомий колосник

змінюється в діапазоні 6...20 ходів/хв (див. табл. 6.8), що забезпечує потрібний режим охолодження за зміни дисперс­ності потоку, що надходить із печі клінке­ру, і його інтенсивності.

Потужність приводу колосникової ре­шітки витрачається на подолання таких

опорів: сили F_к опору переміщенню ма­теріалу по колосниковій решітці; сили опору руху візка по опорних роликах; сили F_g тертя матеріалу об бічні стінки охолодника; сили F_x інерції рухомого візка з матеріалом, що міститься на ньо­му; сили тертя в зазорах між колосника­ми і сили тертя у ланках привідного ме­ханізму.

Зазначимо, що сила F_K опору стано­вить приблизно 85 % сумарної сили опору переміщенню решітки. Звідси F_c=1.2Fk. Значення F_к силою тертя шару клінкеру заввишки h на поверхні решітки, а також складо­вої F_i.

Рис. 6.73. Залежність коефіцієнта тертя клінкеру об сталь від температури

Загальна сила F_c, кН, що долається приводом колосникової решітки охолод­ників типу «Волга»:

F_c=1.7BL_khpgf_k (6.15)

де L_k — довжина секції колосникової решітки, що припадає на один привід, м; h — висота колосників, м; р —щільність клінкеру, т/м³; f_k - коефіцієнт тертя клінкеру об сталь.

Проведеними дослідженнями вста­новлено, що коефіцієнт тертя клінкеру

сталь f_k не є величиною сталою, а за­лежить від температури і змінюється від 1,0 за температури 1270 К до 0,5 за 270 К (рис. 6.73). Коефіцієнт тертя руху f_k = = 0,7f’_k. Оскільки температура клінке­ру на самому початку решітки може до­сягати 1450 К і, отже, коефіцієнт тертя пропорційно збільшиться, то можна вва­жати, що f_k = 0,35...0,85.

Розраховуючи споживану потужність для гарячої зони колосникової решітки, рекомендується брати f_k = 0,65...0,85, для середньої f_k =0,50...0,65 і холодної f_k =0,35...0,50.

Потужність, кВт, що споживається при­водом решітки:

Р_k=F_с2a_кn_к/(60h_к), (6.16)

де h_к=0,8 — ККД приводу решітки.

Підставляючи в залежність (6.16) ви­раз для визначення F_c і n_k із (6.15) і (6.13) і враховуючи , що = 1,55т/м^3, а_к =0,15 м, дістанемо по­тужність двигуна, кВт,

Р_к=0,1ПL_кhf_к (6.17)

Потужність електродвигуна приводу слід призначати із запасом на випадок збільшеної нерівномірності подачі клінке­ру з печі, підвищення частоти руху рухо­мих колосників, тобто

Р_ек=2,5Р_к (6.18)

Приклад розрахунку частоти ходів колос­ників і потужності приводу решітки. Визначи­ти частоту ходів рухомих колосників і по­тужність приводу колосникової решітки охолод­ників типу «Волга» (див. табл. 6.8) продуктив­ністю П = 50 т/год при ширині решітки В = 3,36 м і довжині секції 8 м.

Частоту ходів рухомих колосників визначає­мо за формулою (6.14):

=10 ходів/хв.

Потужність приводу колосникової решітки визначаємо за формулою (6.17):

Р_к=0,1*50*8*0,15*0,7=4 кВт.

Для обліку енерговитрат, які не піддаються теоретичному розрахунку, на подолання опорів частинок клінкеру, що заклинилися в зазорах між колосниками, потужність Р_к збільшують у 2,5 — 3,5 раза:

Р_пд=Р_К*3 = 4*3 = 12 кВт.