Способ и устройство для гашения температурных деформаций стенок печей обжига



Способ и устройство для гашения температурных деформаций стенок печей обжига
Способ и устройство для гашения температурных деформаций стенок печей обжига
Способ и устройство для гашения температурных деформаций стенок печей обжига
Способ и устройство для гашения температурных деформаций стенок печей обжига

 


Владельцы патента RU 2558018:

Силантьев Владимир Семенович (RU)
Соболев Василий Васильевич (RU)
Животов Леонид Николаевич (RU)

Изобретение относится к способу и устройству для гашения температурных деформаций стенок печи обжига. Способ включает равномерную передачу деформаций стенки печи с помощью металлической решетчато-стержневой конструкции X-образной формы, расположенной по всей длине стенки печи, жестко закрепленной на ней с опорой на железобетонные стойки, при этом гашение деформаций в железобетонной стойке производят установкой ее с нулевой деформацией, измеряют диапазон величины упругой деформации в горизонтальной плоскости стенки печи вследствие теплового расширения и при превышении заданной величины упомянутой деформации регулируют упомянутый диапазон с последующим возвратом стенки в проектное положение при измерении деформации ≤20 мм. Устройство содержит металлическую решетчато-стержневую конструкцию X-образной формы, закрепленную на железобетонной стойке, расположенную по всей длине стенки печи, жестко соединенную с верхней частью стенки печи в точках равномерно-распределенной нагрузки через равномерные расстояния, и подвижную штангу, жестко закрепленную с металлической конструкцией в проушинах с возможностью возврата и перемещения ее в горизонтальном направлении на величину деформации стенки печи. Устройство включает мерную линейку для отображения величины деформации, жестко закрепленную на железобетонной стойке, а металлическая конструкция выполнена съемной и закреплена на железобетонной стойке с помощью анкерных болтов. Обеспечивается контроль процесса деформации стенок ванны печи и возможность постоянного возврата стенок в исходное положение под действием сил сопротивления упругой конструкции, исключая остаточные деформации железобетонной стенки печи, повышение срока службы футеровки печи и снижение расходных коэффициентов сырья. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при управлении процессом обжига углеродсодержащих материалов (анодов) в тепловых печах камерного типа, в частности в печах обжига анодов.

Известно, что деформация огнеупорных простенков происходит по нескольким причинам. Деформация может быть вызвана ненадлежащей конструкцией или ненадлежащим обслуживанием. Среди других причин - износ огнеупорного простенка вследствие воздействия фторидов, выделяющихся из анодных огарков, или перегрев огнеупорного простенка неправильно спроектированными или неправильно установленными на лючках горелками. Задание слишком малой номинальной толщины слоя пересыпки приводит к преждевременному ремонту огнеупорных материалов или, по крайней мере, к необходимости выпрямления огнеупорного простенка специальным оборудованием. Несмотря на то что выпрямление огнеупорного простенка намного дешевле, чем реконструкция огнеупорного простенка, при слишком частом повторении выпрямление может привести к отрицательному воздействию на срок службы огнеупорного простенка. («Anode Baking», Felix Keller, Peter О. Sulger; published 2008 by R&D Carbon Ltd. ISBN 978-2-940348-19-0)

Кроме того, в процессе технологического нагрева внутри печи деформируются внешние стенки железобетонного каркаса печи (стенки печи). Существуют две основные причины возникновения деформации стенок ванны печи:

1. Температурный перепад между внутренней и внешней частями железобетонной стенки печи. Это вызывает изгиб и деформацию вовне в верхней части печи.

2. Тепловое расширение огнеупора внутри печи.

Стенки печи под действием температурного расширения футеровки выгибаются вовне. В районе огня ванна печи расширяется, и при охлаждении она движется обратно по направлению к исходному положению.

Подобные движения стенок ванны печи происходят на всех печах обжига анодов, как на продольных, так и на торцевых стенках печей.

Наряду с этим движение вовнутрь (сжатие) не полностью компенсирует движение вовне (расширение), при этом остается постоянная деформация, т.е. со временем печь расширяется. Происходит постоянный неконтролируемый процесс. Постоянная деформация обычно обнаруживается спустя несколько лет. Часто она становится заметной не на самой стенке печи, но на примыкающем корпусе либо на технологическом оборудовании. Там могут обнаруживаться деформации или разрушения, ими вызванные.

На практике известен способ контроля деформации стенок печи, применяемый в конструкциях тепловых печей, с использованием железобетонной плиты. На фиг. 1 изображена конструкция печи, где 1 - вертикальная стенка печи, 2 - газоход, 3 - каркас здания, 4 - железобетонная плита рабочей отметки. Данная конструкция работает следующим образом: на вертикальную стенку печи обжига (1) и на каркас здания (3) свободно размещена железобетонная плита (4), которая конструктивно закреплена на опорах. Данная конструкция никак не может влиять на температурные деформации стенки, а может только смещаться в горизонтальном направлении в сторону каркаса здания на неконтролируемую величину А, показанную на фигуре 1. Отсутствие какого-либо влияния данной конструкции на температурные деформации вертикальных стенок печи в процессе эксплуатации оказывает пагубное влияние на железобетонные конструкции каркаса печи и целостность футеровки, что влечет за собой снижение срока службы печи, увеличение расходных коэффициентов основных видов сырья и топлива, используемых для обеспечения технологического процесса. Данный способ не позволяет контролировать передаваемые деформации от нагрузок и возвращать стенки печи в проектное положение.

Таким образом, к основным недостаткам этого известного способа следует отнести:

1. Отсутствие возможности контроля деформации стенок печи и, как следствие, разрушение футеровки, увеличение расходных коэффициентов сырья.

2. Передача упругих деформаций на каркас здания.

3. Гашение упругих деформаций горизонтальной железобетонной плитой, с течением времени на которой появляются собственные остаточные деформации.

4. Большой вес самой плиты, влияющий на деформацию стенок печи.

Ближайшими аналогами заявляемой группы изобретений, содержащими наибольшее количество совпадающих признаков, являются способ и устройство для измерения деформации стенки печи, раскрытые в патенте JPH 07103727 A1, F27D 21/00, опубл. 18.04.1995.

Задачей изобретения является увеличение срока службы футеровки печи и снижение расходных коэффициентов на топливо и пересылочных материалов.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является равномерная передача и гашение упругих деформаций путем постоянного возврата стенок печи в проектное положение.

Технический результат достигается благодаря тому, что в способе гашения температурных деформаций стенок печи обжига, включающем равномерную передачу деформаций стенки печи с помощью металлической решетчато-стержневой конструкции Х-образной формы, расположенной по всей длине стенки печи, жестко закрепленной на ней с опорой на железобетонные стойки, гашение деформаций в железобетонной стойке производят установкой ее с нулевой деформацией, измеряют диапазон величины упругой деформации в горизонтальной плоскости стенки печи вследствие теплового расширения и при повышении заданной величины упомянутой деформации регулируют упомянутый диапазон с последующим возвратом стенки в проектное положение.

Возврат стенок печи в проектное положение осуществляют при измерении деформации ≤ 20 мм, диапазон которой зависит от размеров печи.

Заявляемый технический результат достигается благодаря тому, что устройство для гашения температурных деформаций стенок печи обжига содержит металлическую решетчато-стержневую конструкцию Х-образной формы, закрепленную на железобетонной стойке, расположенную по всей длине стенки печи, жестко соединенную с верхней частью стенки печи в точках равномерно-распределенной нагрузки через равномерные расстояния, и подвижную штангу, жестко закрепленную с металлической конструкцией в проушинах с возможностью возврата и перемещения ее в горизонтальном направлении на величину деформации стенки печи.

Для отображения величины деформации устройство содержит мерную линейку, жестко закрепленную на железобетонной стойке.

Металлическая конструкция может быть выполнена съемной и закреплена на железобетонной стойке с помощью анкерных болтов.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Гашение температурных деформаций стенок печи достигается за счет работы подвижной штанги, проходящей через проушины (скользящие подвески) на нижней стороне металлической решетчато-стержневой конструкции и жестко закрепленной на стенке печи. Железобетонная стенка печи, деформируясь, смещает подвижную штангу, указывая уровень отклонения на мерной линейке, жестко закрепленной на железобетонной стойке (упоре).

Равномерная передача и гашение упругих деформаций возможна за счет того, что температурные деформации стенки печи воспринимаются равномерно-распределенным усилием q (kH/m) металлической решетчато-стержневой конструкцией и передаются на железобетонную стойку (упор). Железобетонная стойка (упор) рассчитывается на отсутствие горизонтальных и вертикальных деформаций. Смонтированная металлическая решетчато-стержневая конструкция жестко соединена с верхней частью стенки печи и рассчитывается на возможность горизонтальных деформаций от печи обжига ≤ 20 мм (данный диапазон может быть изменен расчетом и зависит от размеров печи). В точках реакции Р/2 на равномерно-распределенную нагрузку (q) предусмотрена возможность регулировки усилия через анкерные болты на стенку печи в ее верхней отметке.

Усиление жесткости конструкций, воспринимающих упругие деформации, достигается тем, что металлическая конструкция выполнена быстросъемной на анкерах, позволяющих замену на конструкцию с другим сортаментом металла.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 2 представлен основной вид конструкции, на фиг. 3 показан разрез по А-А на фиг. 2, на фиг. 4 представлен увеличенный вид узла измерения деформации, где показаны: стенка печи обжига (1), газоход (2), каркас здания (3), металлическая решетчато-стержневая конструкция (5), железобетонная стойка (упор) (6), подвижная штанга (7), мерная линейка (8), проушина (скользящая подвеска) (9), опора газохода (10), анкерный болт (11), гайка (12), контргайка (13), точки приложения равномерно-распределенной нагрузки от деформации (q) и точки реакции опоры (Р/2).

Способ для гашения температурных деформаций стенок печи обжига осуществляется следующим образом. В результате теплового расширения футеровки печи происходит деформация стенки печи (1). В верхней части стенки печи жестко закреплена подвижная штанга (7), которая перемещается в горизонтальном направлении на величину деформации верхней части стенки печи. Для исключения криволинейных движений подвижная штанга (7) закреплена в проушинах (скользящих подвесках) (9). На железобетонной стойке (упоре) (6) также жестко закреплена мерная линейка (8) таким образом, что незакрепленный конец подвижной штанги соприкасается с плоскостью мерной линейки и перемещается по касательной к плоскости мерной линейки. Железобетонная стойка (упор) расположена между колоннами каркаса здания и рассчитана с нулевой деформацией, поэтому перемещение штанги, получаемое от деформаций стенки печи имеет отображение на мерной линейке, которую можно изготовить с обеспечением настройки нулевого положения. Упругие деформации в горизонтальной плоскости допустимы в пределах 20 мм (данная величина может быть другой в зависимости от габаритов печи и свойств используемого огнеупора). При превышении данного параметра (определяется по мерной линейке) производится регулировка при помощи контргайки (12).

Устройство для гашения температурных деформаций стенки печи обжига представляет собой металлическую решетчато-стержневую конструкцию (5), которая жестко соединена в точках (q) на стенке печи (1) шагом в 1 метр и на железобетонной стойке (упоре) (4) в точках (Р/2) через анкерные болты (11). Особенность конструкции (5) заключается в том, что при жестком закреплении в точках (Р/2) она работает как пружина на жестком основании и позволяет возвратить стенку печи (2) в проектное положение при любой деформации. Точки реакции Р/2 и их количество определены конструктивным решением решетчато-стержневой конструкции с учетом проектного расположения горловин газохода и каркаса здания.

Предлагаемые способ и устройство позволяют обеспечить гашение температурных деформаций стенок печи и под действием сил сопротивления упругой конструкции обеспечивать постоянный возврат стенок в исходное положение, исключая остаточные деформации железобетонной стенки печи, повышая тем самым срок службы футеровки печи (за счет снижения количества трещин) и снижая расходные коэффициенты сырья (за счет исключения утечки пересылочного материала через трещины).

1. Способ гашения температурных деформаций стенок печи обжига, включающий равномерную передачу деформаций стенки печи с помощью металлической решетчато-стержневой конструкции X-образной формы, расположенной по всей длине стенки печи, жестко закрепленной на ней с опорой на железобетонные стойки, при этом гашение деформаций в железобетонной стойке производят установкой ее с нулевой деформацией, измеряют диапазон величины упругой деформации в горизонтальной плоскости стенки печи вследствие теплового расширения и при превышении заданной величины упомянутой деформации регулируют упомянутый диапазон с последующим возвратом стенки в проектное положение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат стенок печи в проектное положение осуществляют при достижении измеренной величины деформации ≤20 мм, диапазон которой зависит от размеров печи.

3. Устройство для гашения температурных деформаций стенок печи обжига, содержащее металлическую решетчато-стержневую конструкцию X-образной формы, закрепленную на железобетонной стойке, расположенную по всей длине стенки печи, жестко соединенную с верхней частью стенки печи в точках равномерно-распределенной нагрузки через равномерные расстояния, и подвижную штангу, жестко закрепленную с металлической конструкцией в проушинах с возможностью возврата и перемещения ее в горизонтальном направлении на величину деформации стенки печи.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что для отображения величины деформации оно содержит мерную линейку, жестко закрепленную на железобетонной стойке.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутая металлическая конструкция выполнена съемной и закреплена на железобетонной стойке с помощью анкерных болтов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к очистке газов в установке доменной печи. Предложен способ извлечения тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья доменной печи, используемой с системой утилизационной турбины колошникового газа в виде турбодетандера (20), содержащей по меньшей мере один компрессор (12) сжатого холодного воздушного дутья, соединенный по меньшей мере с одним подогревателем (14) воздушного дутья, и при этом поток сжатого колошникового газа, выделенный доменной печью (10), проходит через устройство (24) очистки колошникового газа и подается в турбодетандер (20), сочлененный с устройством потребления энергии (34).

Изобретение относится к оборудованию для обжига сыпучего материала с получением сатурационного газа, используемого для очистки диффузионного сока, и применяется в промышленности строительных материалов, химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к строительному оборудованию, а именно к печам вертикального типа, и может использоваться в строительной области для температурной обработки сыпучих мелкодисперсных (пылеобразных) материалов, например извести, цемента, метакаолина, периклаза и др.

Изобретение относится к шахтной печи для обжига керамических изделий. Шахтная печь содержит обжиговый канал для размещения садки, в нижней части которого размещено устройство выгрузки изделий со снижателем садки.

Изобретение относится к шахтной печи для термической обработки деталей. Печь содержит внешний каркас, муфель, изолированные друг от друга волокнистой теплоизоляцией, крышку, подъемный механизм, реторту, электрооборудование.

Изобретение относится к установке для загрузки шихтовых материалов в ванные плавильные печи для плавки цветных металлов. Установка содержит передвижную платформу с закрепленной на ней технологической тарой и приводом поворота передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой, при этом передвижная платформа снабжена пятью большегрузными поворотными колесами с пневматическими шинами и стальными дисками, причем каждое колесо вращается в шариковом подшипнике.

Изобретение относится к шахтно-отражательной печи для переплава металла, преимущественно алюминиевых ломов. Печь содержит шахту, плавильную камеру, накопительную ванну, ограниченные подами и стенками и имеющие два свода, сливную летку, поворотный желоб, газоход и сварной каркас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к элементам конструкции газоотводящего оборудования открытой рудовосстановительной печи для производства, преимущественно, кристаллического кремния и ферросилиция.

Изобретение относится к способу эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной печи для обжига известняка, содержащей по меньшей мере две шахты, каждая из которых имеет зону предварительного нагревания, зону обжига и зону охлаждения, а также соединяющий обе шахты перепускной канал.

Изобретение относится к способу производства чугуна с использованием кислорода и богатого водородом газа. Согласно способу осуществляют прямой перенос высокотемпературного кокса, горячего агломерата и горячих окатышей в печь для производства чугуна, вдувание кислорода и богатого водородом горючего газа заданной температуры в печь посредством расположенных в печи кислородной и газовой фурм.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности может быть использовано в производстве строительных материалов. Установка для дегидратации гипса содержит корпус, разделенный на последовательно расположенные секции предварительного обжига и дегидратации, снабженные индивидуальным подводом тепла в каждую из секций, причем тепловые трубы расположены каскадно с размещенными на них греющими площадками, чередующимися по высоте каскада в виде колец и дисков, а над каждой площадкой имеется криволинейная лопасть, изогнутая внутрь над кольцевой площадкой и наружу над диском. В каждой из секций установлены датчики температур, а разгрузочный транспортер имеет рубашку охлаждения. Образование α-гипса обеспечивается за счет регулирования зон прогрева, увеличения поверхности греющих площадок и каскадного движения гипса, а также вследствие снижения его температуры на разгрузочном транспортере. 3 ил.

Изобретение относится к шахтным печам для нагрева кускового материала, например известняка, и может быть использовано в металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности. Шахтный подогреватель кускового материала содержит футерованный корпус, установленные соосно газораспределительную камеру и загрузочную течку, расположенный между течкой и корпусом кольцевой коллектор, выгрузочное устройство в форме вращающегося в горизонтальной плоскости футерованного плоского кольцевого стола и установленную над ним для смещения нагретого материала к периферии шахты вставку, к торцу которой прикреплены плужковые сбрасыватели, при этом ее боковые стенки выполнены с наклоном к вертикали под углом α=2-5°, а боковые стенки футерованного корпуса, расположенные на одном уровне с вставкой, наклонены к низу под углом β=70-80°. Обеспечивается равномерность нагрева и разгрузки кускового материала из шахты подогревателя путем устранения уплотнений в шахте и на кольцевом столе, что способствует повышению надежности и эффективности работы подогревателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ стволов автоматического стрелкового оружия с гальваническим хромовым покрытием включает засыпку во внутренние полости стволов сухого кварцевого песка и установку их в шахтную печь сопротивления, снабженную термоизоляционной перегородкой с двумя тепловыми зонами при температуре в нижней тепловой зоне 150-200°C, выполненной в виде диска с отверстиями для установки стволов при помощи втулок высотой 10-123 мм. При этом казенную часть ствола располагают над термоизоляционной перегородкой, а дульную часть - под ней, нагревают и выдерживают казенную часть при температуре отпуска закаленного пенька на уровень твердости 38-44HRC, а дульную часть - при температуре не выше температуры отпуска ствольной заготовки. Шахтная печь снабжена термоизоляционной перегородкой, разделяющей нагревательную камеру на две секции, имеющие индивидуальные электронагреватели и образующие две тепловые зоны, изготовленную из стальных листов и зафутерованную внутри легковесным огнеупорным материалом. В перегородке выполнены сквозные отверстия для установки стволов, а для их извлечения из печи на перегородке установлен и отцентрирован шкворнями диск с проушиной. Печь снабжена вторым шкафом управления. Технический результат заключается в обеспечении повышения износостойкости гальванического хромового покрытия стволов и отсутствии сколов покрытия на дульной части стволов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к установке для дегидратации гипса. Установка содержит корпус, источник теплоносителя, шахту для движения теплоносителя с расположенными в ней замедлителями движения теплоносителя, шахту для обжига материала, наклоненную к линии горизонта, загрузочный и разгрузочный бункеры. Установка снабжена перегородкой из теплопроводного материала, например меди, отделяющей шахты друг от друга, и кулачком, установленным на корпусе установки с возможностью вращения, оснащенным приводом и взаимодействующим с роликом, закрепленным к одной из шахт, при этом шахта для движения теплоносителя расположена ниже шахты для обжига материала, причем обе шахты выполнены прямоугольного сечения, причем закреплены с возможностью перемещения вдоль своих длинных сторон и подпружинены в направлении движения. Обеспечивается упрощение конструкции установки для дегидратации гипса. 2 ил.

Изобретение относится к противоточной шахтной печи для обжига карбонатных материалов с газовым отоплением. Печь содержит корпус с рабочим пространством, образованным огнеупорной радиальной кладкой, в котором последовательно по направлению движения материала расположены зоны подогрева и обжига карбонатного материала и зона охлаждения готового продукта, периферийные выносные топки, расположенные в два яруса, устройство для подачи продуктов сгорания в рабочее пространство печи, выполненное в виде расположенного по оси печи газораспределительного керамического цилиндрического керна, имеющего внутренний жаровой канал и 2-3 яруса радиальных отверстий для выхода продуктов сгорания в рабочее пространство печи, при этом расстояние между наружной поверхностью керна и радиальной кладкой зоны обжига печи не превышает 1,6 м, керн смонтирован таким образом, что его радиальные отверстия находятся в зоне обжига, в нижней части жарового канала керна установлена выносная топка, а верхний торец жарового канала закрыт керамической заглушкой в форме конуса-рассекателя с углом 35-45°. Обеспечивается максимальное качество обработки материала и высокая производительность. 1 з.п. ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к шахтно-отражательной печи для переплава металла, преимущественно алюминиевых ломов. Шахтно-отражательная печь содержит шахту, плавильную камеру, накопительную ванну, ограниченные подами и стенками и имеющие два свода, две сливные летки, два поворотных желоба с чашами, газоход и сварной каркас. Печь имеет граненую шахту, в верхней части которой выполнены два рабочих окна, а в плавильной камере имеется также рабочее окно, шлаковое окно на границе плавильной камеры и накопительной ванны и шлаковое окно в накопительной ванне, устройство для подъема и опускания заслонки рабочих окон, образующее Г-образный замок. В печи установлены пять газовых инжекционных 21-смесительных горелок в плавильной камере и две газовые 12-смесительные горелки в накопительной ванне. Печь выкладывается в стальном коробе, имеющем теплоизоляцию между ним и каждой стеной, состоящую из трех слоев листового асбокартона. Подины плавильной камеры и накопительной ванны выложены из подовых блоков КС-95, уложенных на четыре слоя асбокартона и подбивку из диатомого порошка, смешанного с крошкой из легковесного кирпича, что позволяет сохранять тепло, препятствуя его отводу к каркасу. Печь имеет два поворотных футерованных желоба с поворотными футерованными чашами для одновременной разливки через две летки наплавленного в печи металла в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 160°. В печи установлен быстросменный леточный кирпич в металлическом коробе. Своды над плавильной камерой и накопительной ванной имеют теплоизоляционную обмазку и поверх них уложен теплоизоляционный муллитовый марки МЛФ-260 стекловолокнистый слой. Печь может работать на естественной и искусственной тяге с двухступенчатой системой пылегазоочистки. Обеспечиваются малые потери тепла, повышение производительности и возможность переплава несортированного от инородных включений лома. 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх