Піч для випалу керамічних виробів

Реферат: Піч для випалу керамічних виробів включає основний канал, який заповнюється виробами, і циркуляційний канал, розташований подовж основного каналу, з пристроями переміщення газу, які забезпечують циркуляцію газу шляхом відбору газу з основного каналу і поверненням його через циркуляційний канал в основний канал з протилежного боку. Для забезпечення заданого і контрольованого режиму нагрівання, випалу та охолодження виробів всі канали печі розділені на секції поперечними перегородками з отворами. UA 103519 C2 (12) UA 103519 C2 UA 103519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі техніки, а саме, до випалювальних печей безперервної дії і може бути використаний для термічної обробки будівельних керамічних виробів, зокрема пустотної цегли та блоків. Відомий пристрій для термічної обробки керамічних пустотних виробів (патентна заявка WO2008/063538 А2, 29.05.2008), який вибраний за найближчий аналог і складається з основного каналу, заповненого виробами та циркуляційного каналу з вентиляторами, що забезпечують циркуляцію газу шляхом відбору газу з основного каналу і повернення його в основний канал з протилежного боку. Потрібно зазначити, що у відомому пристрої для термічної обробки пустотних виробів створюється система циркуляції газу, яка покращує рівномірність термічної обробки пустотних виробів, проте має наступні недоліки. При створеній циркуляції газу в основному каналі печі відбувається і активне перемішування потоків газу по всій довжині каналу, що виключає можливість нагріву, випалу та охолодження пустотних виробів в строгій відповідності з технологією. Іншим недоліком відомого пристрою є те, що разом з продуктами горіння з печі виводиться пар, який утворюється при випаровуванні води із завантажених сирих виробів, при цьому разом з паром з печі виводиться тепло, яке витрачене на пароутворення. В основу винаходу на пристрій поставлена задача шляхом удосконалення конструкції печі за рахунок введення додаткових елементів забезпечити заданий і контрольований режим нагрівання, випалу та охолодження виробів, що забезпечить строге виконання технології випалу і відповідно якості обпалених виробів. Наступною задачею винаходу на пристрій є те, що в печі шляхом максимального ступеня рекуперації тепла продуктів горіння, пари та повітря досягти максимальної економії теплової енергії, що йде на випалювання керамічних виробів. В заявленому пристрої задача вирішується тим, що у відомому пристрої печі, яка включає основний канал, заповнений виробами і циркуляційний канал, розташований подовж основного каналу, з пристроями переміщення газу, які забезпечують циркуляцію газу шляхом відбору газу з основного каналу і поверненням його через циркуляційний канал в основний канал з протилежного боку, згідно з винаходом, всі канали печі розділені на секції поперечними перегородками з отворами. Для усунення активного перемішування газу, який є теплоносієм, по довжині печі встановлені поперечні перегородки з отворами, які здатні пропускати обмежений потік газу і перешкоджати інтенсивному перемішуванню газу по довжині печі. Задача, що поставлена в основу винаходу також вирішується тим, що в поперечних перегородках між секціями печі додатково виконані напрямні елементи - заслінки для створення спрямованого потоку газу між секціями, які відсікають частину циркуляційного потоку попередньої секції та подають його в наступну секцію. Виконання заслінок з регульованим нахилом дає можливість зміни швидкості і напрямку переміщення газу між секціями. Таким чином, за рахунок удосконалення конструкції печі, в основному каналі утворюється інтенсивний циркуляційний потік газу, який забезпечує рівномірність температур в кожній секції по ширині і висоті в робочому просторі основного каналу і керований потік газу вздовж основного каналу, який скорочує тривалість випалення при одночасному підвищенні якості продукції. Пристрій печі для випалу керамічних виробів має й інше удосконалення, завдяки тому, одержується додатковий технічний результат. Наступна задача, що поставлена в основу винаходу вирішується тим, що в циркуляційному каналі печі додатково встановлений принаймні один теплообмінник. Щоб повернути тепло пароутворення в технологічний процес - в зону нагрівання виробів, необхідно цей пар або парогазову суміш пропустити через теплообмінник, який розташовується в циркуляційному каналі в зоні нагріву. У цьому теплообміннику відбувається не тільки охолодження парогазової суміші, а й конденсація пари. Таким чином, теплота конденсації і нагрітої газової суміші використовується для нагрівання виробів. Теплообмінник додатково може бути обладнаний вентилятором, для забезпечення необхідної швидкості проходження газу. Використання даної сукупності суттєвих ознак, включаючи відмітні, дозволяє в порівнянні з найближчим аналогом: - забезпечити заданий і контрольований режим нагрівання, випалу та охолодження виробів; - досягти максимальної економії теплової енергії. Опис печі для випалу керамічних виробів підтверджується кресленнями, де на: фіг. 1 - зображений поперечний розріз печі для випалу керамічних виробів, фіг. 2 - виконання поперечних перегородок з отворами в печі в розрізі фіг.1 по перерізу А-А, 1 UA 103519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіг. 3 - виконання напрямних елементів в печі в розрізі фіг. 1 по перерізу А-А, фіг. 4 - виконання теплообмінника в печі в розрізі фіг. 1 по перерізу А-А. Винахід докладно описується з посиланнями на креслення. Піч для випалу керамічних виробів показана на фіг. 1 і складається з зовнішнього корпусу 1, основного каналу 2, який заповнюється пустотними виробами 3 та циркуляційного каналу 4, відокремленого від основного каналу 2 перегородками 5 і необхідного для створення інтенсивного циркуляційного потоку газу, що сприяє прискоренню теплообміну. У верхній частині кожної секції основного каналу 2 встановлені вентилятори 6, для відбору газу з верхньої частини основного каналу 2 і подачі його в нижню частину через циркуляційний канал 4. По всій довжині піч розділена на секції поперечними перегородками 7 (фіг. 2) з отворами 8, при цьому в разі виконання печі з механічним переміщенням пустотних виробів 3 поперечні перегородки 7 виконуються з двох частин: нерухомої частини 7, яка перегороджує циркуляційний канал 4 і рухомої частини 7а (фіг. 1), яка переміщується разом з пустотними виробами 3. Для забезпечення спрямованого переміщення газу всередині печі між секціями можуть бути встановлені припливні 9 і витяжні 10 вентилятори (фіг. 2). В поперечних перегородках 7 з отворами 8 додатково виконані напрямні елементи - заслінки 11 з регульованим нахилом, при цьому отвори 8 виконуються за розмірами заслінок 11 (фіг. 3) і в цьому випадку необхідність встановлення вентиляторів 9 і 10 відсутня. У циркуляційному каналі 4 додатково встановлено теплообмінник 12, який додатково обладнаний вентилятором 13 (фіг.4). Нагрівання виробів може проходити від будь-якого джерела тепла: шляхом спалювання палива, застосування електричного нагрівача або іншим способом. Виконання печі для випалу керамічних виробів застосовано як до печей з механічним переміщенням виробів, так і до печей з нерухомим розташуванням виробів. Піч для випалу керамічних виробів працює таким чином. Заповнення основного каналу 2 пустотними виробами 3 здійснюється або в кожну секцію окремо - для печей з нерухомим розташуванням виробів 3, або через крайні секції - для печей з механічним переміщенням виробів 3. Піч має три зони: зону нагріву, випалу та охолодження. Процеси тепломасообміну в печі подібні процесам, що відбуваються у звичайних тунельних і кільцевих печах. В запропонованій печі завдяки наявності вентиляторів 6 інтенсивність тепломасообміну значно підвищується. Теплообмін між газовим середовищем печі (теплоносієм) і пустотними виробами 3 в межах кожної секції здійснюється завдяки багатократному проходженню газу навколо та через пустотні вироби 3 шляхом відбору газу з верхньої частини основного каналу 2 вентилятором 6 і подачі його через циркуляційний канал 4 в нижню частину основного каналу (фіг. 1). Перенесення теплової енергії між секціями (вздовж основного каналу 2) здійснюється переміщенням газу (теплоносія) через отвори 8 в перегородках 7 (фіг. 2). Перший спосіб оптимізації процесу теплообміну між секціями печі виконується шляхом підбору розміру отворів 8 в перегородках 7, при цьому саме переміщення газу здійснюється шляхом створення різниці тиску між секціями, наприклад, вентиляторами 9 і 10 (фіг. 2). Другий спосіб оптимізації процесу теплообміну між секціями печі виконується шляхом регулювання нахилу заслінок 11 (фіг. 3). Утворений в печі пар, а також продукти горіння (при використанні палива) напрямними заслінками 11 (фіг. 4) подаються в секцію печі, з якої здійснюється їх відбір через теплообмінник 12, при цьому в теплообміннику 12 відбувається охолодження вхідних газів і часткова конденсація пари, що забезпечує нагрів пустотних виробів 3 (умовно не показані), які заповнюються в піч. При великому перепаді тиску в теплообміннику 12 для забезпечення проходження через нього необхідного потоку газу використовується вентилятор 13 (фіг. 4). При використанні вентилятора 13 підвід парогазової суміші до секції, з якої здійснюється її відбір в теплообмінник 12, може здійснюватися через отвори 8 без заслінок 11 за рахунок розрядження, яке створює вентилятор 13. Наведені відомості підтверджують те, що вдосконалена піч для випалу керамічних виробів є промислово придатною з використанням різних варіантів виконання. В результаті використання запропонованих рішень одержані якісно обпалені вироби за рахунок строгого виконання технології випалу при мінімальних енергетичних витратах. Дослідно-експериментальний зразок печі для випалу керамічних виробів виготовлений, експлуатаційні характеристики якої підтвердили досягнення бажаного технічного результату. 60 2 UA 103519 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 1. Піч для випалу керамічних виробів, що включає основний канал, який заповнюється виробами, і циркуляційний канал, розташований подовж основного каналу, з пристроями переміщення газу, які забезпечують циркуляцію газу шляхом відбору газу з основного каналу і поверненням його через циркуляційний канал в основний канал з протилежного боку, яка відрізняється тим, що всі канали печі розділені на секції поперечними перегородками з отворами. 2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що в поперечних перегородках між секціями додатково виконані напрямні елементи для створення потоку газу між секціями. 3. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що в циркуляційному каналі додатково встановлений принаймні один теплообмінник. 4. Піч за п. 3, яка відрізняється тим, що теплообмінник додатково обладнаний вентилятором. 3 UA 103519 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 4