Піч електрокальцинації сипучого вуглецевого матеріалу

1. Піч електрокальцинації сипучого вуглецевого матеріалу, що містить циліндричну шахту, футерівку кожуха, розташований у верхній частині шахти печі дросель, що утворює наскрізний внутрішній отвір, верхній і нижній електроди, пристрої завантаження і вивантаження, яка відрізняється тим, що дросель вбудований у футерівку кожуха таким чином, що поділяє її на верхню і нижню частини, він виконаний у вигляді верхнього, середнього і нижнього поясів, сполучених один з одним горизонтальними поверхнями, причому горизонтальна поверхня нижнього пояса, обернена до нижнього електрода, спирається на нижню C2 2 (11) 1 3 89263 4 футерівка виконана з перемінними кільцевими тричного струму, що перетікає від верхнього елеквиступами, відстань між якими залежить від кута трода до нижнього, у зоні циліндричного отвору природного укосу сипучого вуглецевого матеріалу. дроселя. Однак, відома конструкція не може заОднак, відома конструкція не забезпечує рівномірбезпечити рівномірного протікання силових ліній ного прожарювання вуглецевого матеріалу. У зоні, струму уздовж вертикальної осі печі. Утворення близькій до осі електрокальцинатора, температура застійних зон нерухомого матеріалу, що накопичунайбільш висока, однак вуглецевий матеріал, що ється на горизонтальних поверхнях ділянок дропрожарюється, переміщається зверху вниз без селя, обернених до верхнього електрода, приведе перемішування, частково зависає на кільцевих до того, що з часом цей матеріал буде мати більш виступах і не досягає високотемпературної зони. низький питомий електроопір, ніж матеріал, що Це призводить до нерівномірності властивостей рухається в нижню частину печі по внутрішньому матеріалу, що прожарюється, а також до локальотвору. У результаті струм змінить напрямок у бік ного перегріву і розплавлення футерівки в місцях матеріалу з більш низьким питомим електроопіром розташування виступів. і утворить так званий самочинний канал струму, Відоме «Устройство для прокаливания углещо сприяє підвищенню щільності струму в застійродистых материалов» із патенту Росії №2311599 них зонах і приводить до руйнування футерівки і від 19.05.04р., опуб. 27.11.07p., відповідно до якодроселя і до зупинки печі для ремонту. го вертикальний футерований кожух виконаний у Відома конструкція не може забезпечити ріввигляді гантелевидної фігури з перемінним переріномірного нагрівання усього вуглецевого матеріазом по висоті. Футерівка кожуха виконана двошалу, що завантажується в піч електрокальцинації. ровою і складається з робочого вогнетривкого і Порушення рівномірності протікання електричного зовнішнього теплоізоляційного шарів. Вогнетривструму по вуглецевому матеріалу, що прожарюкий шар у вузькій частині кожуха, яка розташована ється, погіршує його якість. по висоті між електродами, виконаний з електропУ результаті закупорювання газовідвідних каровідного матеріалу, що витримує температуру до налів дроселя пилоподібними фракціями вуглеце2500°С. Однак, виготовлення суцільнофутерованвого матеріалу евакуація газів по них припиняєтьного кожуха гантелевидної форми є дуже складся і під горизонтальною поверхнею дроселя, ним. Відсутність інформації про вогнетривкий маоберненою до нижнього електрода, будуть скупчутеріал, використаній для футерівки вузької ватися гази сухої перегонки вуглецевого матеріалу частини кожуха, не дає можливості оцінити дійсну і залишковий кисень, що проникнув у піч через ефективність його застосування у відомому технімеханізм вивантаження. Відбудеться окислювання чному рішенні, але, безумовно, ускладнює реальі руйнування матеріалу нижньої поверхні дроселя, не використання даного пристрою в зв'язку з уніщо приведе до зупинки печі для ремонту. кальністю заявлених теплофізичних властивостей В основу винаходу поставлена задача розробвогнетривкого футеровочного матеріалу. ки такої конструкції печі електрокальцинації, яка При цьому, можна припустити, що наявність дозволить створити умови для рівномірного роззначного по висоті шару футерівки з електропровіподілу силових ліній струму уздовж вертикальної дного вогнетривкого матеріалу в комбінації з верхосі печі і, тим самим, збільшити міжремонтний пенім електродом, що має плоский нижній торець, ріод експлуатації печі, знизити питомі витрати елебуде перешкоджати рівномірному розподілу силоктроенергії, а також забезпечити рівномірне нагрівих ліній електричного струму по вуглецевому мавання вуглецевого матеріалу, що прожарюється, і теріалу і сприяти збільшенню щільності струму в підвищити його якість. напрямку електропровідної футерівки, що, надалі, Поставлена задача вирішується тим, що в печі може зробити процес прожарювання практично електрокальцинації сипучого вуглецевого матеріанекерованим. лу, що містить циліндричну шахту, футерівку кожуНайбільш близькою до винаходу, що заявляха, розташований у верхній частині шахти печі ється, є «Піч електрокальцинації сипучого вугледросель, утворюючий наскрізний внутрішній отвір, цевого матеріалу» за патентом України №72633 верхній і нижній електроди, пристрої завантаження від 30.01.03p., опуб. 15.03.05p., відповідно до якоі вивантаження, новим є те, що дросель вбудоваго піч електрокальцинації має циліндричну шахту, ний у футерівку кожуха таким чином, що поділяє її футерівку кожуха з кільцевим виступом, укріплена верхню і нижню частини і виконаний у вигляді ним у верхній частині шахти і виконаним у вигляді верхнього, середнього і нижнього поясів, сполучедроселя, утворюючого наскрізний внутрішній отвір. них один з одним горизонтальними поверхнями. Дросель має канали для відводу газів сухої переГоризонтальна поверхня нижнього пояса, обернегонки вуглецевого матеріалу. Поверхня ділянки на до нижнього електрода, опирається на нижню дроселя, що обернена до верхнього електрода, частину футерівки кожуха, а горизонтальна поверскладається з прямокутної частини і частини, що хня верхнього пояса, обернена до верхнього елекмає кут нахилу до горизонталі, а поверхня ділянки трода, примикає до верхньої частини футерівки, дроселя, що обернена до нижнього електрода, при цьому частини поясів дроселя, що виступають виконана горизонтальною. У верхній частині печі за вертикальну внутрішню поверхню футерівки, у розташовані пристрій завантаження і верхній елевертикальному перерізі, мають форму трапецій, ктрод, що має плоский нижній торець, у нижній основи яких, обернені до центральної осі печі, є частині печі - пристрій вивантаження і нижній елевисотою наскрізного отвору, рівною 0,08-0,1 від ктрод. висоти шахти печі. Причому середній і нижній пояУ відомій конструкції печі розпочата спроба, за си дроселя, виконані з жароміцного електропровідопомогою дроселя, зосередити силові лінії елекдного матеріалу, верхній пояс виконаний з неелек 5 89263 6 тропровідного вогнетривкого матеріалу, нижня питомої витрати електроенергії. При цьому швидчастина верхнього електрода виконана у формі кість руху матеріалу по поверхні верхнього пояса конуса, при цьому кут між вертикальною віссю дроселя буде така, що збільшить знос його поверверхнього електрода і твірною конуса не більше за хні. кут природного укосу матеріалу, що прожарюєтьПри висоті отвору більше 0,1 від висоти шахти ся, нижній електрод установлений на водоохолопечі похилі поверхні верхнього пояса дроселя буджуваній струмопідводящій опорі і прикріплений дуть розташовані під кутом, сприяючим утворенню до неї за допомогою ніпельного з'єднання і самосзон з нерухомим матеріалом, який накопичується, пікливої вуглецевої маси, верхній електрод викощо, як відомо, приводить до руйнування дроселя і наний графітованим, нижній - з випаленого вуглефутерівки за більш короткий період експлуатації, цевого матеріалу, причому між вертикальними до погіршення якості матеріалу, що прожарюється, поверхнями нижнього і середнього поясів дроселя і збільшення питомої витрати електроенергії. При і кожухом печі, розташована теплоізоляція. цьому кут нахилу поверхні нижнього пояса дросеСукупність ознак, що заявляється, забезпечує ля буде сприяти скупченню відхідних газів, які окиумови для рівномірного розподілу силових ліній слюють і руйнують поверхню дроселя і футерівки струму уздовж вертикальної осі печі, тобто сприяє печі. збільшенню щільності струму в осьовому напрямВиконання верхнього пояса дроселя з неелекку, а саме, по матеріалу, що прожарюється, і знитропровідного вогнетривкого матеріалу, а середжує ймовірність відхилення токових ліній у бік фунього і нижнього поясів із жароміцного електроптерівки. Конструкція дроселя, завдяки надійному ровідного матеріалу, максимально збільшує закріпленню у футерівці печі, а також сполученню щільність струму в області наскрізного отвору дропоясів дроселя горизонтальними поверхнями, населя. буває достатню стійкість для того, щоб тривалий Теплоізоляція, розташована між вертикальниперіод протистояти високим температурам і мехами електропровідними поверхнями нижнього і сенічним навантаженням, при цьому трапецієвидна у реднього поясів дроселя і кожухом печі, захищає вертикальному перерізі конфігурація частин поякожух від перегріву і виходу з ладу і сприяє збільсів, що виступають за межі внутрішньої поверхні шенню міжремонтного періоду експлуатації печі. футерівки, сприяє виключенню утворення в просВиконання верхнього електрода графітованим торі печі застійних зон нерухомого вуглецевого сприяє зменшенню питомої витрати електроенерматеріалу. Верхній пояс забезпечує безперешкодгії, а виконання його нижньої частини у формі коний і рівномірний рух матеріалу в наскрізний отвір нуса, збільшує поверхню контакту між електродом дроселя, під час якого відбувається змішування і матеріалом, який прожарюється, що виключає матеріалу, а нижній виключає скупчення газів сухої виникнення електричних дуг і збільшує термін перегонки вуглецевого матеріалу. Тобто, як вислужби електрода. Максимальному збільшенню явилося, конструктивне виконання і розташування поверхні контакту сприяє виконання кута між вердроселя сприяють тому, що знижується імовірність тикальною віссю верхнього електрода і твірною утворення самочинного каналу електричного конуса розміром не більше ніж кут природного укоструму, що відхиляється від вертикальної осі у бік су матеріалу, що прожарюється. Це приводить до футерівки, у результаті чого рідше відбувається збільшення міжремонтного періоду експлуатації локальне руйнування футерівки, збільшується печі і зменшенню питомої витрати електроенергії. міжремонтний період роботи печі і зменшується Виконання нижнього електрода способом, що питома витрата електроенергії. При цьому силові заявляється, забезпечує йому високу механічну лінії струму концентруються в осьовому напрямку, міцність і щільне з'єднання з струмопідвідною опощо приводить до підвищення щільності струму в рою, що збільшує міжремонтний період експлуаобласті наскрізного внутрішнього отвору дроселя і тації печі. створенню в об'ємі отвору високих температур. З огляду на вищесказане випливає, що сукупУсе це приводить до проходження всієї маси маність ознак, що заявляється, є необхідною і достатеріалу через область високих температур і забезтньою для досягнення поставленої задачі. печує рівномірне нагрівання вуглецевого матеріаСуть винаходу пояснюється кресленням, на лу й істотне підвищення однорідності його якому зображений вертикальний переріз загальновластивостей. го виду печі електрокальцинації. Причому, висота наскрізного внутрішнього Піч електрокальцинації складається з металеотвору, що складає 0,08-0,1 від висоти шахти печі, вого кожуха 1 з вогнетривкою футерівкою у нижній визначена експериментальним шляхом в залеж2 і верхній 3 частинах. Шахта 4 печі зверху закрита ності від фракційного складу сипучого вуглецевого пробкою 5, виготовленою із жароміцного бетону. У матеріалу, його питомого електроопору і оптимапробці 5 передбачені отвори для видалення відхільної тривалості перебування матеріалу у високодних газів (на кресленні не показані) і отвір 6 для температурній області і є достатньою для досягрозміщення графітованого верхнього електрода 7 і нення поставленої задачі. завантажувальної лійки 8. Дросель 9 вбудований При висоті отвору, що складає менше 0,08 від між нижньою 2 і верхньою 3 частинами футерівки висоти шахти печі, тривалість перебування матешахти 4 печі і складається із верхнього 10, середріалу, що прожарюється, у високотемпературній нього 11 і нижнього 12 поясів, сполучених один з області буде недостатня для набуття матеріалом одним горизонтальними поверхнями. Пояс 10 винеобхідних властивостей. Для одержання необхідконаний з неелектропровідного вогнетривкого маних властивостей буде потрібно повторне прожатеріалу, пояси 11 і 12 виконані з електропровіднорювання матеріалу, що спричинить підвищення го жароміцного матеріалу. Горизонтальна 7 89263 8 поверхня 13 нижнього пояса 12 спирається на від джерела струму (на кресленні не показаний) верхню частину футерівки 2 шахти 4, горизонтапропускають електричний струм для нагрівання льна поверхня 14 верхнього пояса 10 примикає до вуглецевого матеріалу. Маса завантаженого матенижньої частини футерівки 3 шахти 4. Частини ріалу рівномірно перетікає з верхньої частини шапоясів 10, 11, 12 дроселя 9 , що виступають за хти 4 через наскрізний внутрішній отвір 15, у просмежі верхньої 3 і нижньої 2 частин футерівки, у торі якого створена найбільша щільність струму, вертикальному перерізі мають форму трапеції, що забезпечує область найбільшого нагрівання. бічні поверхні якої утворюють кути, відповідні куту Таким чином, вся маса завантаженого матеріалу природного укосу сипучого вуглецевого матеріалу, проходить через область високих температур, що а основи, обернені до вертикальної осі печі, є виприводить до стабілізації його питомого електроосотою (h) наскрізного внутрішнього отвору 15. Випору. Висота h наскрізного отвору дроселя 9 і його сота (h) наскрізного отвору 15 (h) складає 0,08-0,1 діаметр достатні для повноцінного прожарювання від загальної висоти (Н) шахти 4 печі. У нижній матеріалу. Надалі матеріал рухається в нижню частині печі на водоохолоджуваній опорі 16 устачастину шахти 4 і попадає в зону нижнього водооновлений нижній електрод 17, виконаний з випахолоджуваного електрода 17, де починається його леного вуглецевого матеріалу. Верхній 7 і нижній охолодження. Вивантаження прожареного матері17 електроди з'єднані з джерелом струму (на алу відбувається за допомогою пристрою для викресл. не показаний). Нижній електрод 17 закріпвантаження (на малюнку не показано). лений на водоохолоджуваній опорі 16 за допомоПристрій, що заявляється, був випробуваний в гою ніпельного з'єднання 18 і самоспікливої вуглепромислових умовах на ВАТ «Укрграфіт» і дозвоцевої маси 19. У нижній частині печі передбачений лив знизити питому витрату електроенергії на 25пристрій для вивантаження прожареного матеріа30%, збільшити в 2-3 рази міжремонтний період лу (на кресленні не показаний). Між вертикальнироботи печі і поліпшити якість прожареного матеми поверхнями нижнього 12 і середнього 11 пояріалу за рахунок стабілізації діапазону значень сів, обернених до кожуха 1 печі, розташована питомого електроопору в межах 100 200мкОм·м. теплоізоляція 20. Крім того, використання пристрою, що заявляПіч електрокальцинації працює в такий спосіб. ється, сприяє підвищенню вибухобезпечності Підлягаючий прожарюванню сипучий вуглецеконструкції за рахунок виключення скупчення газів вий матеріал самопливом надходить у шахту 4 у просторі під горизонтальною поверхнею дросепечі через завантажувальну лійку 8, розташовану ля, оберненою до нижнього електрода. у пробці 5. Між верхнім 7 і нижнім 17 електродами Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601