Предполагаемое изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении цемента преимущественно мокрым способом во вращающейся печи с охлаждением клинкера на колосниковых холодильниках.

Известен способ охлаждения цементного клинкера в двухкамерных колосниковых холодильниках путем принудительного продувания холодного воздуха через слой горячего клинкера. Воздух из первой камеры, пройдя через слой горячего клинкера, направляется в печь. Воздух из второй камеры, пройдя через слой частично охлажденного клинкера, направляется на обеспыливание в циклонах и выбрасывается в атмосферу. (1) Недостатками этого способа являются выброс тепла и пыли в атмосферу.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению, по технической сущности и достигаемому результату, является способ охлаждения цементного клинкера с утилизацией тепла избыточных отходящих газов, включающий подачу нагретого воздуха из холодильника цементного клинкера во вращающуюся печь и камеру сжигания топлива, а избыточный нагретый воздух подают в "холодный" конец вращающейся печи. (3)

Недостатками указанного способа являются: сложность и большой объем строительно-монтажных работ по реконструкции вращающейся печи и прокладке газоходов от холодильников до "холодного" конца печи, создаются дополнительные неудобства при проведении ремонтных работ; низкое теплосодержание воздуха, подаваемого от холодильника. Температура этого воздуха не превышает 100⁰С в рабочем режиме работы холодильника, хотя в некоторых случаях может повышаться до 4500С. Рабочая температура газов на выходе из "холодного" конца печи равна 160 -1800С. Фактически подача воздуха от холодильника в "холодный" конец печи приведет к ее захолаживанию и, как следствие, к перерасходу топлива. Атмосферный воздух, используемый для охлаждения клинкера, содержит 21% кислорода. Подача такого количества кислорода в "холодный" конец печи, где содержится значительное количество СО и возможен избыток природного газа, может создать в этой зоне взрывоопасную смесь.

Целью предполагаемого изобретения является наиболее полное использование тепла избыточного воздуха от холодильников клинкера, сохранение существующих режимов работы обжиговых печей, упрощение конструкции отвода воздуха и интенсификации процесса сушки. Это тепло предлагается использовать в сушильных аппаратах сырья /например граншлака/, что позволит экономить топливо и интенсифицировать процесс сушки.

Поставленная цель достигается тем, что весь избыточный воздух от холодильников обжиговых печей направляют в общий газоход. Проходя через пылеулавливающую установку, этот воздух очищается от пыли и поступает в камеру сгорания сушильной установки, которая оборудуется газовой горелкой с широким диапазоном регулирования.

На фиг.1 показана возможная схема размещения оборудования для реализации предполагаемого изобретения (в качестве примера взята компоновка обжигового цеха Краматорского цементного завода "Пушка").

Вращающиеся печи 1 горячей стороной соединены с холодильниками 2, из которых излишний подогретый воздух поступает на обеспыливание в газоочистительные аппараты 3 и далее с помощью дымососов 4 по газопроводу 5 на сушильную установку граншлака 6, оборудованную горелкой с большим диапазоном регулирования 7. Дымовые газы из сушильной установки 6 очищаются от пыли в газоочистительном аппарате 8 и далее дымососом 9 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 10. Зона обжига обслуживается электромостовым краном 11.

Пунктиром на фиг.1 показаны варианты прокладки воздуховодов в "холодный" конец печи предлагаемые в прототипе (3).

Из приведенного плана видно, что воздуховоды от холодильников к "холодному" концу печи, предлагаемые в прототипе, проходят вдоль всей печи, максимальная длина которой может достигать 230 м. Конструктивно их невозможно подвесить к металлоконструкциям кровли над печами, так как они попадут в зону движения и работы электромостового крана. Располагать воздуховоды вдоль печей можно только на специальных опорах, установленных на фундаментах, но это отрицательно скажется при ремонтах и обслуживании печей из-за стесненных габаритов и приведет к повышенному расходу металлоконструкций при монтаже такого воздуховода и демонтаже при ремонтах печей.

В предполагаемом изобретении воздуховод имеет значительно меньшую длину, уводится от печей обжига, выполняется общим для всех холодильников. В этом варианте воздухопровод легко вписывается в планировку цеха, крепится к существующим металлоконструкциям и стенам, не требует строительства дополнительных опор, что позволяет существенно снизить материалоемкость при реализации способа.

В процессе работы обжиговых печей возможно изменение технологического режима, например, снижение загрузки сырья в печь. В этом случае одновременно изменяется тепловой, газовый и воздушный баланс печи и холодильника. Количество избыточного воздуха от холодильника составляет 7 - 10% от объема газов на выходе из печи. Добавление в печь избыточного воздуха от холодильников по схеме прототипа неизбежно приведет к нарушению теплового, газового и воздушного баланса печи.

В предлагаемом способе тепло избыточного воздуха от холодильников используется в существующей установке сушки сырья (в рассматриваемом примере - граншлака), т.е. этот способ не требует реконструкции обжиговой печи и не оказывает влияния на ее температурный. газовый и воздушный баланс. Не требуется и строительство установки для утилизации тепла.

Проведенные замеры температуры избыточного, отходящего воздуха от холодильников вращающихся печей обжига клинкера Краматорского цементного завода "Пушка" показывают, что основная рабочая температура находится в интервале 80 - 100⁰. В отдельные небольшие периоды она может опускаться до 60⁰ и возрастать до 450⁰С. Объем избыточного воздуха составляет до 35000 м³/ч на одну печь. Избыточный воздух с этими параметрами направляется в установку для сушки граншлака и проходит частично через горелку, частично в сушку.

В сушильной установке происходит процесс удаления влаги испарением. Влажность среды должна быть меньше влажности материала. Чем больше будет эта разность, тем выше окажется скорость испарения влаги. С повышением температуры газа или воздуха возрастает степень предельного содержания в нем влаги. Таким образом, основными параметрами сушильного процесса являются температура и влажность теплоносителя. (4).

В существующих сушильных установках воздух поступает с улицы и подогревается газовой горелкой. Уличный воздух характеризуется низкой температурой и высоким влагосодержанием.

Влагосодержание воздуха. прошедшего холодильник, уменьшается за счет нагрева и перевода части влаги в клинкер при гидратации.

Предлагаемым способом весь избыточный воздух от холодильников поступает на сушильную установку, при этом подача воздуха с улицы исключается.

Например, от трех холодильников обжиговых печей Краматорского цементного завода "Пушка" поступает 35000 х 3 = 105000 м³/г. Такое же количество газа требуется для работы сушильной установки граншлака. Номинальная температура воздуха от холодильников при нормальном режиме работы обжиговой печи составляет 80 - 90⁰С. Такой воздух наиболее применим для сушки материалов. Этот воздух направляется на горение и догрев в топочном пространстве сушильной установки. Количество теплоты, с поступающим от холодильников воздухом, определяется по формуле: Q = сVt

При минимальной t = 60⁰: Qmin = 0,31 х 35000 х 60⁰ = 651000 ккал/час

При максимальной температуре от холодильников - 450⁰: Qmax = 0,31 х 35000 х 450⁰ = 4882500 ккал/час

Определяем диапазон регулирования расхода природного газа (Кр) на горелке сушки Кр = Qmax / Qmin = 4882500/ 651000 = 7,5

Таким образом для обеспечения экономии природного газа на сушке граншлака необходима горелка с диапазоном регулирования расхода газа 1: 8.

При поступлении в сушильную установку воздуха от холодильников с низкой температурой происходит автоматическое увеличение расхода природного газа на нагрев и наоборот при работе на высоких температурах на горелку поступает меньший объем природного газа. Таким образом достигается полная утилизация тепла воздуха холодильников с одновременной экономией топлива.