ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Роторно-винтовые системы для приготовления цементного клинкера

  • Серга Георгий Васильевич - Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина (Кубанский ГАУ)
  • Белокур Кирилл Алексеевич - Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина (Кубанский ГАУ)
  • Хвостик Эдуард Андреевич - Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина (Кубанский ГАУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2018.11.1367-1385
Страницы: 1367-1385
Введение. Представлен подход к исследованию роторно-винтовых систем для производства клинкера цемента. Основные задачи в производстве цементного клинкера во вращающейся печи, корпус которой имеет горизонтальное положение, - уменьшение габаритов печи, повышение производительности, упрощение эксплуатации, уменьшение энергоемкости. Рассмотрены конструкции оборудования, позволяющие решить данные задачи. Материалы и метод. Применялся комплексный метод исследований. Аналитические методы позволили создать методику расчета винтового корпуса вращающейся печи для приготовления цементного клинкера. Поиск конструкций винтовых корпусов выполнялся методами начертательной геометрии и инженерной графики с помощью программного комплекса «Компас-٣D». Проведены аналитические исследования физических явлений, происходящих в зоне контакта гранул цементного клинкера. Применялся аппарат безразмерных кинематических функций (инвариантов подобия) и анализа размерностей. Применение инвариантов подобия дало возможность исследовать не один какой-либо случай, а бесчисленное множество различных случаев, объединенных некоторой общностью свойств. Экспериментальные исследования проводились на моделях, с целью подтверждения достоверности теоретических положений и аналитических зависимостей. Результаты. Представлены результаты исследования роторно-винтовых систем для производства клинкера цемента. Предложены конструкции винтовых корпусов вращающихся печей, которые в сравнении с известными конструкциями аналогичного назначения, существенно повышают производительность, сокращают габариты, массу печей и энергозатраты, за счет выполнения их с винтовыми канавками. Выводы. Предложены технические решения, защищенные ١٧ патентами РФ. Представлены технологии и конструктивные схемы оборудования, предназначенные для повышения скорости вращения винтообразного корпуса у вращающей печи в несколько раз, что дает повышение производительности и уменьшение габаритов вращающейся печи. Новизна проведенных исследований заключается в получении зависимостей для вычисления скорости продольного перемещения гранул цементного клинкера в винтовом корпусе вращающихся печей, а также в создании новой классификации роторно-винтовых систем для приготовления цементного клинкера.
  • винтовой корпус;
  • винтовые линии;
  • винтовые поверхности;
  • роторно-винтовые системы;
  • гранулы цементного клинкера;
  • инварианты подобия;
Литература
  1. Mokoena T.F., Madyira M.D., Babarinde T.O., Akinlabi S.A. Thermal investigation of an indirectly heated rotary kiln // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 413. P. 012071. DOI: 10.1088/1757-899X/413/1/012071
  2. Yin Qian, Qun Chen, Wen-Jing Du, Xing-Lin Ji, Lin Cheng. Design requirements and performance optimization of waste heat recovery systems for rotary kilns // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 93. Pp. 1-8. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.08.078
  3. Vijayan S.N., Sendhilkumar S. Industrial applications of rotary kiln in various sectors - a review // International Journal of Engineering Innovation & Research. 2014. Vol. 3. Issue 3. Pp. 342-345.
  4. Титов О.В. Математическое моделирование обжига известково-нефелиновой и цементной шихты в трубчатых вращающихся // Записки Горного института. 2013. Т. 202. С. 246-250.
  5. Соломина В.К. Модель процесса обжига клинкера // Вестник ИрГТУ. 2011. № 10 (57). С. 18-23.
  6. Шмырин А.М., Седых И.А., Щербаков А.П., Ярцев А.Г., Аникеев Е.С. Параметрическое окрестностное моделирование печи обжига клинкера // Вестник Тамбовского университета. Сер. : Естественные и технические науки. 2014. Т. 19. № 3. С. 927-930.
  7. Теляшев Э.Г., Хайрудинов И.Р., Жирнов Б.С., Арпишкин И.М., Арпишкин М.И. Пульсирующий режим во вращающихся печах // НефтеГазоХимия. 2016. № 2. С. 47-52.
  8. Шоломицкий А.А., Ковалев П.С., Медведская Т.М., Мартынов А.В. Влияние нагрева печи на прямолинейность ее оси вращения // Вестник СГУГиТ. 2017. Т. 22. № 4. С. 18-26.
  9. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М. : Высшая школа, 1988. С. 147-148.
  10. Таратута В.Д., Белокур К.А., Серга Г.В. Роторно-винтовые системы в области производства цемента // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 115 (01). С. 1023-1038. URL: http://ej.kubagro.ru/2016/01/pdf/64.pdf
  11. Таратута В.Д., Серга Г.В. Применение ударно-волновых винтовых систем в строительной отрасли // Механика ударно-волновых процессов в технологических системах : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф., г. Ростов-на-Дону 9-12 октября 2012. Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2012. С. 214-231.
  12. Серга Г.В., Таратута В.Д. Инновационная технология получения клинкера для производства цемента с использованием технологии и оборудования ударно-волновых процессов // Вопросы вибрационной технологии : межвуз. сб. науч. ст. ДГТУ. Ростов-на-Дону, 2012. С. 134-211.
  13. Таратута В.Д., Серга В.Д. Инновационные технологии с большой амплитудой движения масс загрузки в производстве растворов и бетонных смесей // Инновации в машиностроении : сб. тр. 2-й Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово : Кузбасский государственный технический университет, 2011. С. 196-201.
  14. Серга Г.В., Белокур К.А., Иванов А.Н. Вибрационные технологии с большой амплитудой движения масс загрузки // Вибрации в технике и технологиях. 2010. № 4 (60). С. 49-65.
  15. Белокур К.А., Таратута В.Д., Серга Г.В. Роторно-винтовые технологические системы для приготовления растворов и бетона // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 118 (04). С. 794-804. URL: http://ej.kubagro.ru/2016/04/pdf/46.pdf
  16. Луценко Е.В., Серга Г.В. Теория информации и когнитивные технологии в моделировании сложных многопараметрических динамических технических систем // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 121 (07). С. 68-115. URL: http://ej.kubagro.ru/2016/07/pdf/02.pdf
  17. Луценко Е.В., Серга Г.В. Применение теории информации в моделировании сложных многопараметрических динамичных систем для финишной и виброволновой обработки деталей машин // Перспективные направления развития финишных методов обработки прецизионных поверхностей деталей наукоемких изделий; виброволновые технологии : Междунар. науч. симпоз. технологов-машиностроителей. Ростов-на-Дону, 2016. С. 83-89.
  18. Пат. РФ 2421669, МПК F27B 7/14. Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера / К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009132730/0231.08.2009; опубл. 20.06.2011. Бюл. № 17.
  19. Пат. РФ 2421670, МПК F27B 7/14. Вращающаяся печь для обжига сыпучего материала для получения цементного клинкера / К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009133068/02 02.09.2009; опубл. 20.06.2011. Бюл. № 17.
  20. Пат. РФ 2421671, МПК F27B 7/14. Печь для обжига цемента / К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009140639/02 02.11.2009; опубл. 20.06.2011. Бюл. № 17.
  21. Пат. РФ 2424482, МПК F27B 7/14. Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера (варианты) / К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009133021/02 02.09.2009; опубл. 20.07.2011. Бюл. № 20.
  22. Пат. РФ 2447130, МПК C10B 39/00 F27B 7/14. Устройство для охлаждения клинкера / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2010145398/05 08.11.2010; опубл. 10.04.2012. Бюл. № 10.
  23. Пат. РФ 2456520, МПК F27B 7/16. Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера (варианты) / В.Д. Таратута, К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009126872/03 13.07.2009; опубл. 20.01.2011. Бюл. № 20.
  24. Пат. РФ 2469250, МПК F27B 7/16. Вращающаяся печь для приготовления цементного клинкера / Г.В. Серга, В.Д. Таратута; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2011117939/00 04.05.2011; опубл. 10.12.2012. Бюл. № 34.
  25. Пат. РФ 2476793, МПК F27B 7/14. Печь вращающаяся для приготовления цементного клинкера / В.Д. Таратута, К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2011106741/02 22.02.2011; опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
  26. Пат. РФ 2476794, МПК F27B 7/16. Вращающаяся печь для обжига шлама для приготовления цементного клинкера / В.Д. Таратута, К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 201107329/02 25.02.2011; опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
  27. Пат. РФ 2476795, МПК F27B 7/16. Печь вращающаяся для обжига шлама для приготовления цементного клинкера / Г.В. Серга, В.Д. Таратута; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2011117928/02 04.05.2011; опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
  28. Пат. РФ 2476796, МПК F27B 7/16. Вращающаяся печь для обжига шлама для приготовления цементного клинкера / Г.В. Серга, В.Д. Таратута; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2011117941/02 04.05.2011; опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
  29. Пат. РФ 2479810, МПК F27B 7/16. Вращающаяся печь для обжига клинкера / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2011123070/02 07.06.2011; опубл. 20.04.2013. Бюл. № 11.
  30. Пат. РФ 2483260, МПК F27B 7/14. Печь для обжига цемента (варианты) / К.А. Белокур, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2009143193/03 23.11.2009; опубл. 27.05.2013. Бюл. № 15.
  31. Пат. РФ 2533292, МПК F27B 7/16. Печь для приготовления цементного клинкера / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2013120415/02 30.04.2013; опубл. 20.11.2014. Бюл. № 32.
  32. Пат. РФ 2536318, МПК F27B 7/16. Печь вращающаяся для приготовления цементного клинкера / Г.В. Серга, В.Д. Таратута; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2013120422/02 30.04.2013; опубл. 20.12.2014. Бюл. № 35.
  33. Пат. РФ 2561571, МПК F27B 7/14. Вращающаяся печь для обжига шлама для приготовления цементного клинкера / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2014114567/02 11.04.2014; опубл. 27.08.2015. Бюл. № 24.
  34. Пат. РФ 2583215, МПК F27B 7/14. Печь для обжига цемента / В.Д. Таратута, Г.В. Серга; патентообл. Кубанский государственный аграрный университет. Заявл. № 2014144250/02 31.10.2014; опубл. 10.05.2016. Бюл. № 13.
  35. Горячкин В.П. Принцип подобия и однородности. М. : Колос, 1965. Т. 1. 395 с.
  36. Кирпичев М.В. Теория подобия. М. : Изд-во АН СССР. 1953. 96 с.
  37. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. 8-е изд. М. : Наука, 1977. 440 с.
  38. Машиностроение. Энциклопедический справочник. М. : Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1947. Т. 1. С. 358.
  39. Машиностроение. Энциклопедический справочник. М. : Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1947. Т. 2. С. 134.
СКАЧАТЬ (RUS)