Установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров
Установка может быть использована при производстве строительных материалов. Установка содержит систему подготовки и сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь с жидкометаллическим теплоносителем, выполненную в виде удлиненной ванны, снабженной съемной крышкой, внутренняя поверхность которой выполнена в форме усеченного эллиптического полуконуса, высота которого равна длине удлиненной ванны, а размеры параллельных осей его оснований равны соответственно ширине торцевых стенок удлиненной ванны. Съемная крышка снабжена газосборником с дросселирующим устройством, расположенным на участке съемной крышки с наибольшей высотой или в ее средней части. Поверхность внутренней полости съемной крышки на участке 0,5-0,3 L от выходного отверстия выполнена ребристой, где L - длина съемной крышки. Технический результат: повышение качества синтезируемого материала, улучшение экологических показателей процесса, повышение КПД печи, уменьшение тепловых потерь. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к производству материалов керамического назначения, в том числе для получения керамических и цементных клинкеров, и может использоваться при изготовлении строительных материалов.
Известна установка для производства цементного клинкера, содержащая систему подготовки и предварительной сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь с жидкометаллическим теплоносителем для обжига с входным и выходным отверстиями, нагревательный элемент [авт. св. СССР №1084257].
Недостатком известной установки является ненадежное обеспечение качества клинкера за счет непрерывного разрыва ленты клинкера при прохождении по поверхности расплава, плохие экологические показатели печи за счет необходимости применения дополнительных источников тепла, например газовых горелок, для нагрева пространства печи над клинкером.
Известна также установка для получения цементного клинкера, выбранная в качестве прототипа, включающая систему подготовки и предварительной сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь с жидкометаллическим теплоносителем для обжига с входным и выходным отверстиями и нагревателем, при этом индукционная канальная печь выполнена в виде удлиненной ванны, ширина внутреннего пространства которой больше ширины входного и выходного отверстий, а нагреватель выполнен в виде, по крайней мере двух, индукционных элементов с различным уровнем транзитного течения жидкого металла, индукционный элемент с максимальным уровнем течения расположен у входного отверстия под острым углом к горизонту, а ширина внутреннего пространства ванны у входного отверстия выполнена больше соответствующей ширины у выходного отверстия [пат. RU 2011137].
Недостатками известного устройства является плохое качество синтезируемого материала из-за недостаточной скорости нагрева и его неравномерности, а также плохие экологические показатели, нестабильность параметров материала, получаемого в результате синтезирования, низкий КПД печи при высоких тепловых потерях.
Технической задачей данного изобретения является улучшение качества синтезируемого материала за счет ускорения и повышения равномерности его нагрева, улучшение экологических показателей, стабилизация параметров синтезируемого материала, повышение КПД печи и уменьшение тепловых потерь.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров, содержащей систему подготовки и сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь с жидкометаллическим теплоносителем и нагревателем, выполненную в виде удлиненной ванны, снабженной съемной крышкой, при этом в торцевых стенках удлиненной ванны выполнены входное и выходное отверстия, а ширина внутренней полости удлиненной ванны плавно уменьшается от торцевой стенки с входным отверстием к торцевой стенке с выходным отверстием, нагреватель индукционной канальной печи выполнен в виде, по крайней мере двух, индукционных элементов, обеспечивающих различные уровни транзитного течения жидкого металла, согласно изобретению внутренняя поверхность съемной крышки выполнена в форме усеченного эллиптического полуконуса, высота которого равна длине удлиненной ванны, размеры больших осей его оснований равны ширине торцевой стенки с входным отверстием и ширине торцевой стенки с выходным отверстием удлиненной ванны соответственно, плоскость сечения, проходящая через параллельные большие или малые оси оснований усеченного эллиптического полуконуса и его высоту, параллельна продольной оси удлиненной ванны, а кромки съемной крышки совпадают с кромками удлиненной ванны, при этом съемная крышка снабжена газосборником с дросселирующим устройством, расположенным на участке съемной крышки с наибольшей высотой или в ее средней части.
Кроме того, поверхность внутренней полости крышки на участке 0,5-0,3 L от выходного отверстия выполнена ребристой, где L - длина крышки.
При этом газосборник соединен с системой подготовки и сушки сырьевого материала.
На фиг.1 приведена конструкция установки для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров; на фиг.2 - конструкция индукционной канальной печи в разрезе; на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.2.
Установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров содержит систему 1 подготовки и сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь 2 с жидкометаллическим теплоносителем, выполненную в виде удлиненной ванны 3 со съемной крышкой 4 и нагревателем 5. В торцевых стенках 6, 7 удлиненной ванны 3 выполнены соответственно входное и выходное отверстия 8, 9, ширина входного отверстия 8 меньше ширины торцевой стенки 6 удлиненной ванны 3, ширина выходного отверстия 9 меньше ширины торцевой стенки 7 удлиненной ванны 3. При этом ширина внутренней полости удлиненной ванны 3 плавно уменьшается от торцевой стенки 6 к торцевой стенке 7, а ширина обжигаемого материала меньше ширины входного и выходного отверстий 8, 9. Нагреватель 5 индукционной канальной печи выполнен в виде, по крайней мере двух, индукционных элементов 10, 11, обеспечивающих различные уровни транзитного течения жидкого металла, при этом индукционный элемент 10, обеспечивающий максимальный уровень течения металла, расположен у входного отверстия 8. Внутренняя поверхность съемной крышки 4 выполнена в форме прямого усеченного эллиптического полуконуса, высота которого равна длине удлиненной ванны 3, торцевые стенки съемной крышки 4 расположены в плоскостях оснований полуконуса, при этом размеры больших осей оснований полуконуса равны соответственно ширине торцевой стенки 6 с входным отверстием и ширине торцевой стенки 7 с выходным отверстием, плоскость сечения, проходящая через параллельные, например, большие или малые, оси оснований усеченного эллиптического полуконуса и его высоту, параллельна продольной оси удлиненной ванны 3, таким образом, кромки съемной крышки 4 совпадают с кромками удлиненной ванны 3. Съемная крышка 4 снабжена газосборником 12 с дросселирующим устройством 13, расположенным на участке съемной крышки 4 с наибольшей высотой или в ее средней ее части.
Поверхность внутренней полости съемной крышки 4 на участке, расположенном в пределах 0,5-0,3 L от выходного отверстия 9, выполнена ребристой, где L - длина съемной крышки 4. Газосборник 12 соединен с системой 1 подготовки и сушки сырьевого материала.
Установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров работает следующим образом.
Подготовленный по составу и подсушенный сырьевой материал, в том числе керамический или цементный клинкер, в системе 1 подготовки и сушки сырьевого материала поступает в индукционную канальную печь 2, представляющую собой удлиненную ванну 3.В целях уменьшения времени нагрева обжигаемого материала, повышения его реакционной способности (эффект Хедвала) и совмещения процессов разложения исходных сырьевых компонентов и полиморфных переходов с основной реакцией минералообразования тепловой поток, излучаемый свободным от обжигаемого материала зеркалом расплавленного металла, благодаря форме внутреннего пространства съемной крышки 4, переотражается от ее внутренней поверхности и направляется на верхнюю поверхность обжигаемого сырьевого материала. В связи с тем, что основные процессы разложения и минералообразования происходят одновременно в начале нагрева, часть длины съемной крышки со стороны выходного отверстия 5 на длине 0,3-0,5 L, где L - длина крышки 6, выполнена ребристой с целью уменьшения теплового потока перед выходом обжигаемого материала из индукционной печи. Размещение газосборника 12 на съемной крышке 4 на участке с наибольшей высотой или в ее средней части позволяет равномерно распределить среду, состоящую из CO2, для исключения процессов окисления расплава металла. Соединение газосборника 12 с системой 1 подготовки и сушки сырьевого материала позволяет максимально утилизировать отходящие в процессе обжига газы, используя их одновременно для процесса сушки сырьевой смеси.
1. Установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров, содержащая систему подготовки и сушки сырьевого материала, индукционную канальную печь с жидкометаллическим теплоносителем и нагревателем, выполненную в виде удлиненной ванны, снабженной съемной крышкой, при этом в торцевых стенках удлиненной ванны выполнены входное и выходное отверстия, а ширина внутренней полости удлиненной ванны плавно уменьшается от торцевой стенки с входным отверстием к торцевой стенке с выходным отверстием, нагреватель индукционной канальной печи выполнен в виде, по крайней мере, двух индукционных элементов, обеспечивающих различные уровни транзитного течения жидкого металла, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность съемной крышки выполнена в форме усеченного эллиптического полуконуса, высота которого равна длине удлиненной ванны, размеры больших осей его оснований равны ширине торцевой стенки с входным отверстием и ширине торцевой стенки с выходным отверстием удлиненной ванны, соответственно, плоскость сечения, проходящая через параллельные большие или малые оси оснований усеченного эллиптического полуконуса и его высоту, параллельна продольной оси удлиненной ванны, при этом съемная крышка снабжена газосборником с дросселирующим устройством, расположенным на участке съемной крышки с наибольшей высотой или в ее средней части.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность внутренней полости съемной крышки на участке 0,5-0,3 L от выходного отверстия выполнена ребристой, где L - длина съемной крышки.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газосборник соединен с системой подготовки и сушки сырьевого материала.
