Печь для получения силикатного расплава

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>996338

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1409.81 (21) 3335719/29-33

Р М К з

С 03 В 5/027

F 27 В 3/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1502,83. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 15Л283 (53) УДК 666.1.031, .5(088.8) Г.Б. Соэаев, A.Ë. Виницкий, Б.К. Болбат, В.Л. Иванов и Г.В, Димаки (72) Авторы изобретения

1 .1

Норильский ордена Ленина и ордена Трудово

Знамени горно-металлургическйй комбинат им. A.Ï.Завенягина (71) Заявитель (54). ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО РАСПЛАВА

Изобретение относится к промпаленности строительных материалов, а именно к плавильным агрегатам для получения силикатного расплава в минераловатном производстве.

Известен плавильный агрегат для получения силикатвого расплава, включающий водоохлаждаемую ванну, разделенную перегородкой на плавильную и гомогениэационную камеры. Ванна имеет загрузочное окно и отверстие для выпуска расплава, а также горелки с нижней части ванны и отвод продуктов горения (1).

Недостатки известного агрегата заключаются в следующем. Невысокая производительность агрегата иэ-за отсутствия дополнительного подогрева. Расплав. подогревается только горелками, погруженными в расплав.

Повысить производительность можно . увеличением площади зеркала печи, но она и так достигает больших размеров (62,5 м ), или увеличением температуры огненного пространства, но это приведет к увеличению расхода топлива и ухудшению работы огнеупорной кладки. Сокращение срока службы плавильного агрегата вслед- . ствие того, что горелки, размещенные в расплаве, повышают его темпе. ратуру в зоне вокруг горелок, что значительно ухудшает условия работы блиэколежащих огнеупоров, т.е. они могут разрушаться, уменьшая тем самым срок межремонтной эксплуатации печи. Кроме того, сам корпус горелки работает в условиях очень высокихтемператур и часто прогорает. Замена же горелок в этом случае является трудоемкой операцией °

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является печь для получения силикатного расплава, включающая ванну-прямоугольного. сечения, состоящую из пода и окружки, а также распределительную и фидерную части. В задней торцовой стенке ванны имеются каналы для поцачи подогретого воздуха к горелкам, расположенным ниже каналов. В ванне выполнены также загрузочные окна, отверстие для выпуска расплава. По . периметру ванны попарно установлены электроды для дополнительного подо-. грева расппава. Электроды, смонтированные в задней торцовой стенке, расположены ниже каналов для подачи воздуха, рядом с зоной загрузки шихты. По высоте электроды установ996338 лены н расстоянии от верха окружки равном 0,53 ее высоты. Электроды

А, Г и E подсоединены к одному. трансформатору, а электроды Б, В и Д к другому. При пересечении линий силовых полей между электродами каждого трансформатора образуются треуголь. ники, при пересечении которых в свою очередь формируется площадь силового многоугольника (ЖЗИК), который активизирует плавление шихты t2). >Q

Недостатки этой печи заключаются в следующем. Нерациональное расположение электродов на задней торцовой стенке, вследствие чего силовой многоугольник получается небольшой по площади, т.е. уменьшается активная зона плавления шихты и тем самым снижается производительность печи.

Кроме того, из-за такого расположения электродов вдоль задней торцовой стенки образуется застойная зона

АВЗ, которая практически не участ.— вует в процессе плавления шихты, так как от загрузочных окон шихта в виде слоев, погруженных в расплав, движется к центру печи в основном в пределах силовых полей, Таким образом, полезная площадь зеркала печи уменьшается на 15-20%, а так как она влияет на производительность, то, следовательно, снижает ее. 06 ЗО разование застойной зоны АВЗ возле задней торцовой стенки, в которой почти отсутствует движение расплава о и температура на 50-70 С выше температуры расплава в других точках 35 печи, резко ухудшает условия работы огнеупоров. Кроме теплового воздействия, происходит усиленный . электроунос частичек огнеупора изза того, что при увеличении темпе- 4g ратуры расплава уменьшается электрическое сопротивление его, увеличивается электропроводность и, как следствие, увеличивается мощность электрического поля, которое, контактнруя с поверхностью огнеупоров окружки, производит более быстрое их разрушение, снижая срок службы печи. Расположение электродов A u

Б ниже каналов для подачи воздуха . также отрицательно влияет на .огнеупоры задней торцовой стенки печи.

При подаче воздуха под углом по отношению к зеркалу расплава возникает эжекция, и участки под каналами оказываются под разрежением.

Эти участки, как указывалось выше, подвержены разрушительному действйю мощного электрического поля - электроуносу частичек огнеупора-, из-за которого сечение стенки уменьшает- 60 ся, и при наличии большого перепада температур внутри печи и снаружи в стенках могут образовываться микротрещины. При возникновении же разрежения через эти микротрещины начи- Я н ает прони кать холодный воздух, огнеупоры подвергаются тепловым микроударам, покрываются се кой быстрораскрывающихся трещин и разрушаются. Расположение электродов на расстоянии от верха окружки равном

0,53 ее высоты также является нерациональным, так как на поду печи образовывается жидкая фаза. Это приводит к перегреву огнеупоров пода, температура достигает 1200-1220 С, а также к быстрому их разрушению, в результате уменьшается срок службы печи.

„ Целью изобретения является увеличение срока службы и производитель.-. ности печи.

Цель достигается тем, что в печи для получения силикатного расплава, включающей ванну прямоугольного сечения, содержащую под и окружку, стенки, свод, каналы для подачи воздуха, выполненные в торцовой стенке над горелками, загрузочные окна и электроды, попарно расположенные по периметру ванны, соединенной с распределительной частью печи и фидером с отверстием для выпуска расплава, электроды расположены на расстоянии от верхней границы окружки равнрм 0,24-0,28 ее высоты, причем две пары из них размещены в зоне между каналами для подачи воздуха.

Чтобы предохранить под печи от перегрева, необходимо обеспечить на нем слой гарнисажа, т.е. образование на поду кристаллической фазы, для чего надо уменьшить температуру расплава в нижней части печи. Для этого необходимо поднять выше электроды. Действительно, при поднятии их на высоту, равную расстоянию от верха окружки 0,32 ее величины, температура пода печи уменьшается до

1130-1150 С, и он покрывается слоем гарнисажа. Однако при таком расположении электродов на поверхности расплава появляется слой пены, которая играет роль теплоизоляции и ухудшает условия передачи тепловой энергии в расплав. Производительность печи снижается.

Установлено, что оптимальное расстояние установки электродов от верха окружки равно 0,24-0,28 ее высоты. При таком размещении, вопервых, предохраняется под печи бт перегрева и разрушения слоем образовавшегося гарнисажа, во-вторых, увеличивается прьизводительность печи, так как при расстоянии от верха окружки равном 0,28 ее высоты пена исчезает - дегазация происходит настолько быстро, что она не успевает образоваться. При этом температура расплава повышается и производительность увеличивается. Однако — 996338 расстояние от верха окружки нецелесообразно брать менее 0,24 ее величины ввиду явного перегрева распла-ва, температуру которого придется по технологическим условиям понижать в распределительной ванне и фидере.

Кроме этого, нагрузка на электродах в результате снижения сопротивления и повышения электропроводности приближается к критической, что может привести к выводу из строя трансформаторов.

Увеличение срока службы печи и увеличение ее производительности достигается также размещением двух пар электродов в зоне между канаЛами для подачи воздуха. Учитывая, что огнеупоры вблизи электродов рабо тают в наиболее неблагоприятных условиях из-за воздействия на них высоких температур и мощного электрического поля, смещение их из зоны разрежения, которое образуется под. каналами для подачи воздуха, позволяет избежать возможного подсоса холодного воздуха — микротеплоудаpos и тем самым исключить суммирование всех этих отрицательных факторов,,приводящих огнеупоры к разрушению. Важно, что при смещении электродов A и Б к центральной оси значительно уменьшается размер застойной зоны АВЗ, следовательно снижается ее вредное воздействие на огнеупоры задней торцовой стен- ки, что увеличивает срок службы печи. При этом производительность печи увеличивается за счет уменьшения . площади застойной зоны и увеличения активной эоны плавления — площади силового многоугольника ЖЗИК в цент- . ре печи.

На фиг. 1 показана предлагаемая печь, продольный разрез, на фиг. 2 то же, разрез в плане.

Печь для получения силикатного расплава содержит ванну 1 прямоугольного, сечения, состоящую из пода 2 и окружки 3, выполненных из высокоглиноземистого огнеупора. K ванне

1 примыкают распределительная 4 и фидерная 5 -части печи. Ванна 1 имеет загрузочные окна б и порог 7, соединяющий ее с распределительной частью печи. На задней торцовой стенке ванны 1 выполнены наклонные каналы 8 для подачи воздуха, расположенные над горелками 9. По пери- .

ЗО

Показатели известной (2) печи1преилвгаемоа печи

42

0,375

О, 09-0, 1Г

0,375

0,2,з

Технологические и технические параметры з

2.

Площадь зеркала печи, м

Глубина ванны печи (высота окружки), м метру ванны 1 попарно расположены электроды 10 (А, Б, В, Г, Д и Б) на расстоянии от верха окружки 3 равном 0,24-0,28 ее высоты. Две пары электродов A и Б размещены в зоне между каналами 8 для подачи воздуха, т.е. смещены из-под горелок 9 к центральной оси, Электроды подсоединены к трансформаторам

11. Причем электроды А, Г и Е подсоединены к одному трансформатору (1), а электроды Б, В и Д вЂ” к другому трансформатору (Ii) с образованием силовых полей в виде треугольников, при пересечении которых в центре ванны 1 образуется сит ловой многоугольник (ЖЗИК), активизирующий плавление. Контроль температуры пода печи и огненного пространства осуществляется термопарамн 12. Pàñïðåäåëèråíüíàÿ 4 и фидерная 5 части печи также снабжены электродамн 10, которые подсоединены к своим трансформаторам (не показаны). Фидерная часть 5 имеет отверстия 13 для выпуска расплава".

Работа печи осуществляется следующим образом.

Шихту- завалочными машинами подают в печь через загрузочные окна,б, и она в виде слоев, *югруженных в расплав, движется к порогу 7 для перехода в распределительную часть 4.

В ванне 1 происходит ее полное плавление за счет тепла, .полученного.от сжигания газа, подаваемого -в гоЗ5 .релки 9, расположенные над зеркалом расплава, и тепла, введенного в расплав электродами 10, погруженными в расплав. К горелкам 9 через. каналы 8 подают. подогретый воздух.

4Q Плавление расплава активизируется си-. ловыми полями (A Г Е и Б В Д), образуемыми между парами электродов, и особенно формируемым в центре ванны 1 силовым многоугольником(ЖЗИК), в котором проис:.одит наложение силовых полей. На выходе из ванны 1 расплав частично гомогенизуется и через порог 7 попадает в распределительную часть печи, где происходит полная гомогенизация и дегазация расплава. В фидерйой части 5 расплав стабилизируют до темлпературы, отвечающей требованиям волокно-образования, и выпускают через отверстие.

996338

Продолжение таблицы

Показатели известной (2) печи, предлагаемой печи что составляет что составляет

0,53 высоты окруж- 0,24-0,28 высоты ки окружки

0,125

0,125

Толщина пода, м

160-180

400-600

1430-1440

1040-1060

360-400

3,6-4,2

1380-1420

Температура пода,о С

1200-1220

360/400

2,6-2,8

Расход топлива, м /ч

62-66

85-100

Срок службы, г, В таблице приведены технологические и технические параметры извест ной и предлагаемой печей.

Использование предлагаемого технического решения по сравнению с известным позволяет получить следующие преимущества: повышение производительности печи в 1,5 раза за счет увеличения площади силового многоугольника (ЖЗИК), который активизирует плавление шихты, и сниже-, ния размера застойной зоны. Увеличить срок службы печи в 1,5 раза, это обусловлено улучшением условий работы огнеупоров торцовой стенки и пода печи. Такие условия обеспечиваются уменьшением размера застойной зоны у торцовой стенки и соответственно ее вредного влияния на эту стенку, а также исключением подсоса холодного воздуха и микротеплоударов смещением электродов из зоны . разрежения. Сохранность пода достигается слоем гарнисажа, который образуется благодаря снижению температуры расплава в нижней части ванны, при этом одновременно повышается производительность печи..

Все эти условия обеспечены выбором оптимального расположения электТехнологические и технические параметры

Расстояние, на котором располагаются электроды от верха окружки, м

Количество пар электродов в ванне печи

Нагрузка на электроды, кВт

Температура расплава,о С

Производительность, т/ч

Удельный съем расплава с 1 м, т/ч родов как по высоте, так и на зад,ней торцовой стенке печи.

35 Формула изобретения

Печь для получения силикатного расплава, включающая ванну прямоугольного сечения, содержащую под и окружку, стенки, свод, каналы для подачи воздуха, выполненные в торцовой стенке над горелками, загрузочные окна и электроды, попарно расположенные по периметру ванны, соединенной с распределительной частью печи и фидером с отверстием для выпуска расплава, о т л и ч а ющ.а я с я тем, что, с целью увеличе. ния срока службы и производительности печи, электроды расположены на расстоянии от верхней границы ок50 ружки равном 0,24-0,28 ее высоты, причем две пары из них размещены в зоне между каналами для подачи воздуха.

Источники информации, Я принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 511258, кл. F 27 В 3/00, 1974.

2. Чертежи М 31574-0Р, 31576-0Р фирмы NikoIaus Song GMBH, ФРГ, переданные по лицензии фирмы Юнгерс, Швеция. — — 996338

Составитель Т. Буклей

Редактор О. Персиянцева Техред М.Тепер Корректор..Ю; — Иакаренко

Заказ 828/32 Тираж 484 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент-",. =Г. Ужвород, ул. Проектная, 4