Документ описывает инновационную установку для сушки цементного шлама, предназначенную для повышения эффективности процесса на цементных заводах мокрого метода производства. Установка использует горячий воздух от корпуса вращающейся печи и отходящие газы для улучшения процесса сушки, что позволяет снижать расход топлива и уменьшать вредные выбросы в атмосферу. Предложенное решение отличается конструктивной простотой и высокой производительностью, позволяя улучшить общий технологический цикл производства цемента.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28481
(51) F27B 7/00 (2006.01)
F27B 7/32 (2006.01)
F27B 3/14 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1023.1
(22) 31.07.2013
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(72) Унасбеков Берикбай Акибаевич (KZ);
Сиваченко Леонид Александрович (KZ); Сиваченко
Константин Леонидович (BY)
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Евразийский
национальный университет имени Л.Н. Гумилева"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) RU 2128151 C1, кл.F27B 7/00, 27.03.1999
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ
ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМА
(57) Предлагаемое изобретение относится к
цементной промышленности и может быть
использовано на цементных заводах мокрого
способа производства для сушки и подогрева
цементного шлама перед вводом его во
вращающуюся печь.
Задачей изобретения является повышение
эффективности сушки цементного шлама на основе
использования горячего воздуха от корпуса печи и
отходящих газов. Для этого вращающуюся печь
оснащают устройствами для отбора горячего
воздуха, газохода, вентилятора и сушильной камеры
смонтированной в зоне ввода шлама в печь.
Технический результат предлагаемой установки
заключается в экономии топлива и уменьшении
вредных выбросов в атмосферу.
(19)KZ(13)A4(11)28481

2. 28481
2
Предлагаемое изобретение относится к области
производства цемента и может быть использовано
на цементных заводах, работающих по мокрому
способу, в частности для сушки и подогрева
цементного шлама перед вводом его во
вращающуюся печь.
В цементной промышленности при изготовлении
цемента по мокрому способу существует проблема
потребления большого количества топлива и потери
около 40% тепла в атмосферу. В действующих в
настоящее время промышленных агрегатах
экономия тепла в горячей части печи сводится к
снижению теплопотерь клинкера и корпуса печи,
изменению компонентного состава сырья, а также
сохранению теплоты в печи за счет изоляции
внешней части корпуса. Наиболее рациональный
способ снижения теплопотерь через корпус
сводится к обеспечению защитной обмазки на
огнеупорной футеровке, три этом стойкость
футеровки увеличивается. Однако подобные
мероприятия являются малоэффективными и
позволяют сэкономить малое количество тепла.
[Воробейчиков Л.Т. Вторичные тепловые ресурсы
вращающихся печных агрегатов - Киев.
Будивельник, 1991, с.184]
Известны башенные распылительные сушилки,
содержащие круглый корпус (камеру) в верхней
части которого расположены шарнирно связанные
со шликеропроводом форсунки, а в стенках камеры
и в крышке установлены каналы для впуска
теплоносителя, а для удаления высушенного
продукта в нижней конической части камеры
расположено устройство для его сбора и удаления
[Богданов B.C., Ильин А.С, Несмеянов Н.П. Мини -
комплексы и мини -заводы по производству
керамических материалов и изделий /Справочное
пособие. М.: - Белгород, Изд-во БелГТАСМ, 2000,
с.167 - 169].
Рабочий процесс башенных сушилок
характеризуется низкой эффективностью, что
связано с невозможностью образования большой
поверхности взаимодействия исходного продукта и
сушильного агента, отсутствием механизма
диспергирования объемов шликера или шлама,
низкой турбулентностью потоков материала в
рабочей камере и, в итоге, недостаточной
интенсивностью протекания теплопередачи.
Дополнительно следует отметить сложность
конструкции башенных сушилок, их низкую
производительность, а также значительные
габаритные размеры и массу.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату к предлагаемому
изобретению является способ термообработки
цементной смеси и установка для его
осуществления, в котором в части устройства
установка содержит распылительную сушилку с
капельным шлампитателем, декарбонизатор,
вращающаяся печь, снабженную газоходом для
подачи горячего воздуха от корпуса печи в зоне
спекания и из холодильника в сушилку и
декарбонизатор, а шлампитатель выполнен с
вращающимися дугообразными лопастями и
решеткой с коническими отверстиями [Патент на
изобретение РФ №2128151, Способ термообработки
цементной сырьевой смеси и установка для его
осуществления. МКЛ6 С04В 7/44, Опубл.
27.03.1999].
Практическая реализация этого изобретения
требуемую эффективность процесса в принципе
обеспечить, не в состоянии. Это обусловлено
изначально тем, что реализованный механизм
распыления цементного шлама не обеспечивает
формирования капли оптимальных, а ещё лучше
минимальных, размеров и равномерное
ориентированное распределение потоков
цементного шлама в сушилке. Теплопередача такого
рода осуществляется в условиях её низкой
интенсивности и малой поверхности
взаимодействия частиц твердой фазы, воды и
горячего воздуха с невысокими линейными
скоростями их движения друг относительно друга,
способствующего эффективному
тепломассообмену.
Серьезным недостатком оцениваемой установки
является её конструктивная сложность, связанная с
наличием в её составе большого количества
сложных и находящихся в функциональном
взаимодействии между собой элементов. Кроме
того, такое ведение процесса приведет к
замазыванию стенок декарбонатора и газоходов
шламом, что значительно ухудшает условия
эксплуатации всего комплекса.
Задачей предлагаемого изобретения является
повышение эффективности процесса сушки
цементного шлам на основе использования горячего
воздуха от корпуса печи и отходящих газов.
Поставленная задача решается тем, что в установке
для сушки цементного шлама, содержащей
вращающуюся печь, устройство для отбора горячего
воздуха от корпуса печи в зоне спекания, газохода
для подачи этого горячего воздуха напорным
вентилятором и устройство для ввода горячего
воздуха в шлам, согласно изобретению, устройство
для ввода горячего воздуха расположено в зоне
холодного конца печи и выполнено в виде
сушильной камеры с распылительной сушилкой.
В дополнительных вариантах выполнения
изобретения предусмотрено, что сушильная камера
выполнена из эластичного материла, например,
ткани в виде шторки, охватывающей зону выхода
отходящих газов из печи, а в сушильной камере
установлено распылительное устройство сушилки,
выполненное в виде пружинных элементов,
совершающих осевые колебания, в полости которых
под избыточным давлением подается цементный
шлам, а горячие газы перпендикулярно параллельно
движению потока шлама и равномерно его
охватывают.
Кроме того, важной составной частью
предлагаемой установки для сушки цементного
шлама является то, что устройство для отбора
горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания
выполнено в виде камеры, охватывающей корпус
печи и имеющей воздухосборник в верхней части.
При этом воздухосборник образован плавно

3. 28481
3
сходящейся вверх со всех сторон камерой с
выходным люком над которым установлен
напорный вентилятор.
Схемное решение, связывающее по
минимальному транспортному пути горячий воздух,
отбираемый от корпус печи, и зону ввода его в
цементный шлам посредством распылительного
смешивания с диспергированным шламом
обеспечивает минимальные потери тепла при
транспортировке его по газоходу и максимально
возможную передачу в сырьевой материал т.е.
шлам, который теряет значительную часть влаги и
дополнительно нагревается и подсушивания.
Выполнение сушильной камеры в виде шторки
из эластичного материала, охватывающей зону
выхода отходящих газов из печи, создает
пространственно ориентированный рабочий объем
для активного динамического смешения газовых
потоков и шлама и протекающего при этом
процесса тепломассообмена.
Заслуживает быть отмеченным вариант
выполнения устройства для отбора горячего воздуха
от корпуса печи. Предлагаемая для этих целей
камера позволяет отбирать тепло с обечайки печи за
счет просасывания атмосферного воздуха и
равномерного его сбора в воздухосборнике с
последующим нагнетанием напорным вентилятором
в газоход.
В целом новая установка является
рекуператором и в полной мере решает задачу
экономии топлива за счет более эффективного
процесса теплопередачи и принципа
технологической независимости, т.е. автономной
работы, связывающей в единое целое все стадии и
элементы процесса обжига клинкера и систем его
обслуживания и дополнительного фактора
оперативного управления рабочим процессом.
Выполнение распылительной сушилки в виде
пружинных элементов с интенсивно
перемещающимися друг относительно друга
витками обеспечивает равномерное веерообразное
движение прошедшего интенсивное
диспергирование мелкодисперсного потока,
подаваемого под давлением от шламовой трубы и
подводящего патрубка газохода с горячим
воздухом. Подобный механизм теплопередачи
характеризуется повышенной эффективностью
процесса, так как при этом происходит
одновременное смешивание, диспергирование и
турбулизация потоков с образованием очень
больших поверхностей теплообмена в условиях
высокоскоростного движения обрабатываемой
среды. Этому в значительной степени способствует
интенсивный характер колебаний витков пружин.
С целью обеспечения требуемой
производительности распылительную сушилку
можно выполнить в виде соосного набора
параллельно установленных между собой пружин с
индивидуальной подачей в их рабочие зоны
цементного шлама и перпендикулярно горячего
воздуха. Это решает задачу повышения
производительности установки при одновременной
унификации конструкции.
Оснащение распылительной сушилки
охватывающей её по периметру шторкой,
выполненной из эластичного материала, например,
ткани, позволяет уменьшить границы разлета
потоков мелкодисперсных материалов и исключает
налипание частиц шлама на ограждающие
поверхности.
Размещение распылительной сушилки в зоне
холодного конца печи с обеспечением прохода
через внутришторковое пространство отходящих
газов делает не только всю конструкцию
компактной и надежной с эксплуатационной точки
зрения, но и дополнительно решает еще одну
важную технологическую задачу - снижает
пылеунос отходящими газами, которые, проходя
перпендикулярно движению потоков, создаваемых
пружинными активаторами процесса
теплопередачи, значительную часть пыли передают
частицам шлама и содержащейся в нем воде,
осаждается на них и далее поступает в печь.
Основной элемент распылительной сушилки -
пружина, является простым, надежным и удобным в
эксплуатации изделием, на нем отсутствует
налипание шлама, а на привод требуется
незначительная мощность.
Главной концепцией решения поставленной
задачи является рекуперация горячего воздуха,
отбираемого от поверхности горячей части печи и
непосредственное введение его в цементный шлам
без использования промежуточных
теплообменников, при этом отпадает
необходимость теплопередачи через
разделительные поверхности, а также частичный
отбор тепла от отходящих газов и грубое
пылеосаждение.
Признаки, введенные в отличительную часть
формулы изобретения, решению поставленной
задачи.
Сущность изобретения поясняется графическими
материалами. На фиг.1 представлен общий вид
установки, на фиг.2 - поперечный разрез устройства
для отбора горячего воздуха от корпус печи, на
фиг.3 - устройство для ввода горячего воздуха в
шлам с распылительной сушилкой.
Установка для сушки цементного шлама
содержит вращающуюся печь 1, смонтированную на
строительной конструкции 2, устройство 3 для
отбора горячего воздуха, напорного вентилятора
(дымососа) 4, газохода 5 и устройства 6 для ввода
горячего воздуха в шлам.
Устройство 3 для отбора горячего воздуха
содержит камеру 7, охватывающую корпус печи 1 и
имеющую воздухозаборник 8 в нижней части и
воздухосборник 9 в верхней части. Устройство 6 для
ввода горячего воздуха в шлам выполнено в виде
сушильной камеры 10, образованной шторкой 11 из
эластичного материала и снабженной
распылительной сушилкой 12. Распылительная
сушилка (устройство для распыления шлама)
содержит шламподающую трубу 13, механизм
распыления, состоящий по меньшей мере из одной
цилиндрической пружины 14 и привода возвратно-

4. 28481
4
поступательного действия, например, дебалансного
вибратора 15.
Рабочий процесс установки для сушки
цементного шлама осуществляется следующим
образом.
После розжига печи 1 и выхода ее на устойчивый
режим работы отбираемый от ее горячей части
посредством устройства 3 горячий воздух с
температурой 250-350ºС напорным вентилятором 4
на газоходу 5 подается в устройство 6 для ввода
горячей воздуха в шлам. Подаваемый под
некоторым давлением по шламподающей трубе 13
шлам интенсивно диспергируется вибрирующими
витками пружин 14 и веерообразными
пульсирующими потоками распыляется в рабочем
пространстве сушильной камеры 10, где активно
смешивается с горячим воз духом, вдуваемый
посредством газоходной трубы 5, а также с
отходящими газами, которые выходят из холодного
конца печи 1. Привод возвратно-поступательных
колебаний витков пружин 14 обеспечивается с
помощью дебалансного вибратора 15.
Принцип работы многопружинной
распылительной сушилки аналогичен ее работе с
одной пружиной и отличается только тем, что
технологический процесс осуществляется путем
разбития его на несколько потоков.
В пространстве, образованном шторкой 11,
происходит дополнительное смешивание
проходящего через сушильную камеру 10
трехфазного потока с отходящими газами. За счет
этого значительная часть наиболее крупных частиц
пыли оседает на поверхности частиц воды и шлама,
которые далее поступают в печь.
Выделяющаяся при сушке шлама вода вместе с
отходящими газами отводится на очистку и далее
удаляется в атмосферу, а осушенный и подогретый
шлам в виде мелкогранулированных влажных
частичек, после ударов их о стенки шторки 11,
ссыпается вниз и поступает в печь 1 для
последующего обжига.
Использование предлагаемого изобретения в
сравнении с известными устройствами позволяет на
4 - 6% и более уменьшить расход топлива на обжиг
корпуса печи и отходящих газов и используемым
для сушки шлама. Цементный шлам исходной
влажностью 33 - 45% при подобном методе сушки
может потерять от 5 до 12% воды.
Дополнительный эффект от использования
изобретения может быть также связан с
повышением на 4 - 7% производительности
цементных печей за счет оптимизации процесса
обжига клинкера и уменьшения затрат на
обеспыливание. Конструкция вращающейся печи
при реализации изобретения каким - либо
изменением не подвергается.
Основная область использования изобретения -
модернизация цементных печей мокрого способа
производства и повышение эффективности всего
технологического цикла.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка для сушки цементного шлама,
содержащая вращающуюся печь, устройство для
отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне
спекания, газохода для подачи этого горячего
воздуха напорным вентилятором и устройство для
ввода горячего воздуха в шлам, отличающаяся
тем, что устройство для ввода горячего воздуха в
шлам расположено в зоне холодного конца печи и
выполнено в виде сушильной камеры с
распылительной сушилкой.
2. Установка для сушки цементного шлама, по
п.1 отличающаяся тем, что сушильная камера
выполнена из эластичного материала, например,
ткани в виде шторки, охватывающей зону выхода
отходящих газов из печи.
3. Установка для сушки цементного шлама, по
п.1 отличающаяся тем, что распылительная
сушилка установлена в сушильной камере в зоне
выхода отходящих газов из печи и выполнена в виде
пружинных элементов, совершающих осевые
колебания, в полости которых под избыточным
давлением подается цементный шлам, а горячие
газы подаются перпендикулярно движению потока
шлама и равномерно его охватывают.
4. Установка для сушки цементного шлама, по
п. 1, отличающаяся тем, что устройство для отбора
горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания
выполнено в виде камеры, охватывающей корпус
печи и имеющей воздухозаборник в ее нижней
части и воздухосборник в верхней части.
5. Установка для сушки цементного шлама, по
п.п. 1,4 отличающаяся тем, что воздухосборник
образован плавно сходящейся со всех сторон вверх
камерой с выходным люком, над которым
установлен напорный вентилятор.

5. 28481
5
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч