Спосіб виготовлення футерівки шахтної печі для відпалу вапнякового каменю, який забезпечує її тривале збереження

Спосіб виготовлення футерівки шахтної печі для відпалу вапнякового каменю, що забезпечує її тривале збереження, яку виготовляють з доменної шамотної жаростійкої цегли, розрахованої на робочу температуру 1690 °С, який відрізняється тим, що футерівку печі з робочої сторони двічі просочують водяним розчином рідкого скла і після його висихання покривають жаростійкою замазкою товщиною 15 мм. Винахід належить до галузі металургії, а саме - способу виготовлення футерівки шахтної печі для відпалу вапнякового каменю і може бути використаний в цукровій, будівельній і хімічній промисловості. В даний час використовують різні схеми і методики випалювання вапнякового каменю і виготовлення футерівки шахтних печей, але всі вони технічно і економічно недосконалі і потребують великих витрат на ремонт і експлуатацію. Найбільш близьким з рівня техніки, є описаний спосіб виготовлення футерівки шахтної печі для випалу вапнякового каменю, за яким виготовляють футерівку з шамотної жаростійкої цегли довжиною 345 мм з швами товщиною до 2 мм. За нею йде температурний шов і легковагова ізоляційна цегла довжиною 240 мм з шаром листового азбесту і сталевим кожухом (Табунщиков Н.П., Аксенов Э.Т., Гуревич Р.Я., Шевцов Л.Д. Производство извести и сатурационного газа на сахарных заводах. - М.: Изд. Легкой и пищевой промышленности, 1981. - С. 88-89). Вказана футерівка в роботі сильно пошкоджується, що призводить до великих порушень в роботі шахтної печі та негативно впливає на роботу всього цукрового заводу, ремонт футерівки проводять в даний час з допомогою бетонування її жаростійким бетоном, що коштує дуже дорого і така відремонтована футерівка має стійкість в роботі впродовж одного-двох сезонів цукроваріння. Вказані недоліки виникають тому, що існуючі завантажувальний і розвантажувальний пристрої (19) UA (11) 97308 (13) C2 (21) a201009610 (22) 02.08.2010 (24) 25.01.2012 (46) 25.01.2012, Бюл.№ 2, 2012 р. (72) САВЧУК КОСТЯНТИН МИКОЛАЙОВИЧ (73) САВЧУК КОСТЯНТИН МИКОЛАЙОВИЧ (56) SU 665 194 A, 30.05.1979 SU 1 483 223 A1, 30.05.1989 SU 1 822 490 A3, 15.06.1993 UA 40 995 A, 15.08.2001 WO 03/100336 A1, 04.12.2003 US 5 130 184 A, 14.07.1992 JP 03-070986 A, 26.03.1991 JP 07-033513 A, 03.02.1995 Шевцов Л.Д. и др. Реконструкция известковогазовых печей //Цукор України, № 5, 2002. - С. 2431 3 не забезпечують рівномірного розподілення палива у вапняковому камені при завантаженні шихти у піч, відсутня також рівномірна безперервна швидкість вивантаження вапна та розподілення газів по всьому перерізу печі. Невірно визначаються розміри фракцій вапнякового каменю і твердого палива для шихти, що завантажують у піч, відсутня спеціальна технологія по відпалу вапнякового каменю та ще цілий ряд інших причин. Це призводить до того, що при експлуатації шахтної печі і зоні відпалу вапнякового каменю фракцій 30 - 70 мм без пересівання, температура в ній складає 790 - 830 °С при робочій температурі жаростійкої фасонної шамотної цегли футерівки печі - 1690 °С. Не дивлячись на це, футерівка печі за короткий час роботи (два-три сезони цукроваріння) сильно пошкоджується і потребує ремонту. Це виникає тому, що в одних місцях зони відпалу шахти печі температура піднімається значно вище необхідної і виникає перепал шихти, пошкодження футерівки та сплавлення шихти в «козли», а в інших місцях - значного нижче необхідної нормативної, що викликає недопал шихти. В обох випадках зменшується якість випалюваного вапна і його активність. Крім того, збільшуються витрати тепла в навколишню атмосферу. Тому загальна товщина обмурівки і футерівки шахтної печі повинна складати 650 мм. Всі інші недоліки підтверджені проведеними випробуваннями заявлюваного способу. Крім того, різко знижуються технологічні показники вапняково-випалювального відділення, які дуже негативно відображаються на роботі цукрового заводу. На основі багаторічного періоду проведених заявником наукових досліджень на цукрових заводах Вінницького і інших трестів та накопичуваного досвіду експлуатації футерівки печей були зібрані дані по стиранню футерівки печей шихтою при робочій температурі для заявленого «способу виготовлення футерівки шахтної печі для відпалу вапнякового каменю». На печах були установлені вивантажувальні механізми типу «Улита» і каретки системи Антонова з установкою в центрі п'ятої каретки і завантажувального механізму (деклараційний патент України на корисну модель № 376 від 05.10.1998), робота яких в даний час наближається до потрібного розподілення палива у вапняковому камені. Основною технологічною задачею винаходу є різке підвищення техніко-економічних показників роботи вапняково-випалювального відділення і цукрового заводу в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення футерівки шахтної печі для випалу вапнякового каменю, що забезпечує її тривале збереження, яку виготовляють з доменної шамотної жаростійкої цегли, розрахованої на робочу температуру 1690 °С, причому футерівку з робочої сторони двічі просочують розчином рідкого скла, а після його висихання покривають жаростійкою замазкою товщиною 15 мм. При випробуваннях футерівка з робочої сторони печі не мала ніякого захисту. Випробування проводились на вапняковому камені Нєгінського 97308 4 кар'єроуправління і антрациті фракції 30-70 без пересівання. Швидкість руху шихти при випалюванні складала від 0,59 - 0,65 м/год. при середній потужності 2 печей по вапну від 5,6 до 8,0 т/м на добу. При випробуваннях було встановлено, що футерівка печей при експлуатації на цеглі марки ШИ32 (ТУ-14-8-240-77) жаростійкістю 1690 °С стиралася від 0,08 мм до 0,10 мм за добу, не дивлячись на те, що в роботі печей виникав цілий ряд порушень. Для їх подолання заявником була розроблена спеціальна технологія по відпалу вапнякового каменю в шахтних печах для цукрових заводів, яка полягає в наступному: - потужність печі по вапну повинна бути 10 - 12 2 т/м на добу і швидкість руху шихти при відпалі 0,85 - 1,0 м/год.; - в пічному газі повинно бути СО2 - 39 об. %, СО - 0,2 об.%, О2 - 0,4 об.%, забрудненість сере3 довища в печі на більше 10 мг/м та коефіцієнт використання його на станції сатурації - 95 %; - встановлення вентилятора для подавання газів після газоочищення на газові насоси з тиском +300 мм вод. ст., а також для видалення в атмосферу; - вихідні фракції вапнякового каменю і твердого палива повинні бути крупністю 20 - 70 мм та відпалюватися без пересівання сторонніх домішок з витратою умовного палива не більше 7 мас. % до ваги каменю та надлишком повітря не більше  = 1,05 %; - активність вапнякового молока повинна бути 95 % з температурою 100 °С і відсутністю перепалу та залишками шлаків і піску не більше 0,5 мас. % до маси цього молока; - пристрої завантаження і розвантаження повинні забезпечувати при їх роботі коефіцієнт розподілення твердого палива в камені до 95 % з нахилом шихти до центру печі на 5° і рівномірне безперервне вивантаження з всього перерізу печі; - завантажувальний отвір у завантажувальному пристрої повинен бути виконаний зі збільшенням діаметра печі в завантажувальній головці так, щоб забезпечити коефіцієнт розподілення палива в вапняковому камені 95 %; - для підтримання постійного тиску газів в завантажувальній головці печі + 10-15 мм вод. ст. необхідно частину повітря подавати під тиском в зону вивантаження через дуттьові фурми і частину невикористаного газу - в зону завантаження для однакової швидкості газів по всьому перерізу шахти печі; - жаростійка замазка на робочу сторону футерівки печі може наноситися торкрет-фурмою або вручну. Піч повинна працювати в автоматичному режимі по «Режимній карті». Це дає можливість жаростійку замазку наносити тільки на футерівку 3 печі в зоні відпалу, якої потрібно до 1,5м , а в зоні завантаження та вивантаження наносити значно дешевшу замазку, виготовлену на цементі марки 500. В склад жаростійкої замазки входять: Al2O3, Fe2O3, CaO, каолін, термостійке скло, вода, рідке скло, отверджувач. Механічна міцність її на стис 5 97308 2 кання складає 200 кг/см при температурі 850 °С. Робоча температура замазки складає 1950 °С. В виразі «тривале забезпечення», що наведено у формулі винаходу, розуміється час роботи доменної шамотної жаростійкої цегли при робочій температурі 1690 °С при відсутності її прямого контакту з шихтою. В металургії цей час складає від 18 до 35 років без нанесення жаростійкої замазки на футерівку шахтної печі. На кресленні показаний повздовжній переріз шахти печі. Металевий кожух печі товщиною 8 мм - 1; листовий азбест товщиною 10 мм - 2; ізоляційна легковагова цегла 250 мм - 3; вертикальний температурний шов товщиною 50 мм - 4; шамотна вогнетривка цегла 345 мм - 5; жаростійка замазка 15 мм - 6; дуттьові фурми (8 шт.) - 7; повітропровід - 8; регулююча засувка подачі повітря - 9; оглядові стекла - 10; газозабірний короб - 11; температурний шов товщиною 250 мм - 12; завантажувальний конус - 13; газозабірні рукави (4 шт.) - 14; сепараційні пакети - 15; регулятор - 16; захисний циліндр - 17; розвантажувальні кільця - 18; ремонтні люки 19; робочий рівень шихти - 20; подача газів - 21; вивантажувальний пристрій -22. Для якісного проведення робіт відповідно заявленому способу необхідно наступне: - розбірна металева риштовка, яка б давала можливість одночасно ремонтувати як футерівку печі, так і пристрої завантаження і розвантаження; - робоча висота шахти печі при випалі каменю фракції 30 - 79 мм без пересівання повинна складати 16 м, в тому числі зона завантаження - 4,5 м, зона випалу - 7,0 м, зона вивантаження - 4,5 м (див. креслення) з мінімальною кількістю оглядових вічок; - повинна бути розроблена інструкція по завантаженню печі, щоб не допускати в цей час пошкодження жаростійкої замазки і футерівки печі; - експлуатація печей повинна проводитися при постійній потужності. А коливання режиму роботи 6 печі необхідно регулювати збірником запасу вапнякового молока і випуском газів в атмосферу; - щодекадно проводити аналізи твердого палива і вапнякового каменю; - для зниження витрат умовного палива на відпалювання вапнякового каменю і підвищення ККД роботи печей заводу товщина обмурівки і футерівки кожної печі повинна складати 650 мм (див. креслення). Завантаження шихти перед пуском печі проводити каменем фракції 80 мм до половини висоти зони відпалу, а другу половину - завантажувати шихтою з кількістю умовного палива 7,5 - 8, 0 мас. % до ваги каменю. Пуск печі проводити на штучній тязі, розкладання каменю в печі проводити вручну так, щоб паливо знаходилося на відстані 200 - 300 мм від футерівки печі з швидкістю руху шихти при розпалі 0,01 - 0,02 м/год. Факел розпалювання печі направляли при пониженій температурі відпалу. Проведений розрахунок економічної ефективності показує, що впровадження заявленого способу дає можливість досягти 200,0 тисяч гривень доходу на тонну перероблених буряків за рахунок: - підвищення потужності заводів на 10 %; - підвищення доброякісності соку; - зниження витрат енергоносіїв на 12 %; - зниження кольоровості соку; - збільшення виходу цукру; - різкого зниження витрат на ремонт футерівки печі; - збільшення об’єму СО2 в газі до 39 мас. % та цілий ряд інших технологічних показників роботи заводу. Такий же економічний ефект буде одержаний і на працюючих цукрових заводах за допомогою реконструкції в ремонтний період шахтних печей з обов’язковим впровадженням запропонованої заявником спеціальної технології по відпалу вапнякового каменю. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 97308 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601