Барботажна плавильна піч

Реферат: Барботажна плавильна піч для безперервного приготування гомогенізованих розплавів силікатовмісних матеріалів містить порожнистий корпус, перегородку, відсіки, вікно для завантаження сипучої шихти, газові пальники, димохід, заспокоювальну форкамеру, камеру гомогенізації та проміжну підпірну стінку. UA 73943 U (12) UA 73943 U UA 73943 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до конструкції барботажних плавильних печей для безперервного приготування гомогенізованих розплавів природних або техногенних силікатовмісних матеріалів з метою їх подальшої також безперервної переробки переважно в волокнисті матеріали, зокрема, в скляну, мінеральну чи шлакову вату. Типовий спосіб отримання розплаву силікатовмісної сировини в барботажних плавильних печах передбачає її дроблення на куски, максимальний розмір яких не перевищує розміри завантажувального отвору в склепінні або передній стінці печі, змішування - за необхідністю подрібненої сировини з присадками, завантаження отриманої шихти в піч, попереднє розплавлення шихти в барботажному режимі теплом продуктів згоряння газоподібного палива, які утворюються при роботі заглибних пальників, і гомогенізацію отриманого розплаву й доведення його до температури й в'язкості, які достатні для формування потрібного цільового продукту. Періодичний процес такого типу може бути здійснений в оснащеній заглибними пальниками однокамерній барботажній плавильній печі, наприклад з метою отримання гранульованого скла або шлаку (див. "Химическая технология", 1976. - № 4. - С. 3-5). Дійсно, в таких печах кожну чергову порцію шихти нагрівають до повного розплавлення, отриманий розплав перегрівають до досягнення в'язкості, яка - після вимкнення заглибних пальників - достатня для видалення з нього більшої частини газоподібних продуктів згоряння, а потім порцію гомогенізованого розплаву переробляють в потрібний продукт і далі цикл повторюють. Але засоби формування волокнистих цільових продуктів, з точки зору стабільності їх якості, доцільно експлуатувати в безперервному режимі. Відповідно, існує потреба в узгодженні процесів безперервного завантаження й попереднього розплавлення шихти та гомогенізації розплаву з його також безперервною витратою на формування продукту. Для цього треба конструктивно відділити зону попереднього розплавлення шихти від зони гомогенізації отриманого розплаву та його видалення з печі на подальшу переробку таким чином, щоб можна було гарантувати відсутність в розплаві, що відбирається, нерозплавлених частинок шихтових матеріалів. Відома спроба такого відділення (див. авторське свідоцтво SU 501258, видане на "Агрегат для получения силикатного расплава"). Барботажна піч такого типу має: перший відсік у вигляді порожнистого охолоджуваного корпусу, який оснащений завантажувальним вікном, донними заглибними газовими пальниками й розташованою в середній частині вищезазначених пальників також охолоджуваною вертикальною перегородкою, у якої верхня кромка знаходиться щонайменше на рівні нижньої кромки завантажувального вікна, і яка почасти поділяє об'єм корпусу на плавильну й гомогенізаційну камери; футерований усередині вогнетривким матеріалом димохід (іменований в оригіналі "шахта") для відведення відпрацьованих продуктів згоряння в атмосферу та футерований усередині вогнетривким матеріалом другий відсік, який слугує заспокоювальним каналом, оснащений зверху щонайменше одним додатковим газовим пальником і донним випускним отвором та має дно, що спільне з дном димоходу й розташоване суттєво вище дна першого відсіку але нижче верхньої кромки зазначеної вертикальної перегородки. Обидва зазначені відсіки підключені до зазначеного димоходу. Як можна бачити на кресленні до SU 501258, зазначена вертикальна перегородка не забезпечує надійне розділення плавильної й гомогенізаційної камер, оскільки не виключає перетікання створюваного розплаву під напором продуктів згоряння як під її нижньою кромкою, так і над її верхньою кромкою. Внаслідок такого перетікання досить великі нерозплавлені частки шихти нерідко потрапляють в заспокоювальний канал, де блокують випускний отвір. Мало того, розташування випускного отвору в дні заспокоювального каналу й додаткового газового пальника практично над таким отвором (див. знову згадане креслення) суттєво обмежує можливість розплавлення навіть невеличких твердих частинок шихти. Останній недолік усунутий в конструкції барботажної плавильної печі, яка відома з патенту US 7,273,583. Ця піч-прототип для приготування гомогенізованих розплавів силікатовмісних матеріалів (див. фіг. 4 до зазначеного патенту) має порожнистий корпус, що поділений двостінною вертикальною перегородкою на послідовно розташовані й гідравлічно сполучені крізь щілиноподібний придонний отвір в цій перегородці відсіки. Перший охолоджуваний та оснащений щонайменше одним вікном для завантаження зверху сипучої шихти й щонайменше одним донним заглибним газовим пальником відсік має отвір для підключення до димоходу й в більшій частині свого об'єму слугує плавильною ванною. Другий відсік призначений для гомогенізації розплаву, футерований усередині вогнетривким матеріалом й оснащений 1 UA 73943 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (зокрема, в склепінні) щонайменше одним додатковим газовим пальником і має щонайменше один отвір для підключення до димоходу та щонайменше один отвір для випуску гомогенізованого розплаву. Переливна кромка цього отвору піднята над дном другого відсіку, що створює умови для досить тривалої обробки розплаву полум'ям від додаткового газового пальника, що суттєво зменшує імовірність блокування випуску гомогенізованого розплаву нерозплавленими частками шихти. Але практично однаковий рівень дна плавильної ванни й ванни розплаву, що гомогенізується (див знову фіг.4 до зазначеного патенту), створює умови й для вирівнювання рівня розплаву в обох ваннах. Це практично виключає прогрівання на всю глибину непрозорого для інфрачервоного випромінювання товстого шару розплаву, що потребує гомогенізації, полум'ям навіть від багатьох додаткових пальників, хоча відомо, що для надійного безперервного формування волокнистих силікатовмісних матеріалів бажано мати рівномірно нагрітий розплав. В основу корисної моделі поставлено задачу, шляхом удосконалення конструкції барботажної плавильної печі створити умови для вирівнювання температурного поля в розплаві, що безперервно відбирається на формування цільового продукту. Поставлена задача вирішена тим, що в барботажній плавильній печі для безперервного приготування гомогенізованих розплавів силікатовмісних матеріалів, яка має порожнистий корпус, що поділений перегородкою на послідовно розташовані й гідравлічно сполучені крізь щілиноподібний придонний отвір в цій перегородці відсіки, з яких перший охолоджуваний й оснащений щонайменше одним вікном для завантаження зверху сипучої шихти й щонайменше одним донним заглибним газовим пальником відсік має отвір для підключення до димоходу й в більшій частині свого об'єму слугує плавильною ванною, а другий відсік призначений для гомогенізації розплаву, футерований усередині вогнетривким матеріалом, оснащений щонайменше одним додатковим газовим пальником і має щонайменше один отвір для підключення до димоходу та щонайменше один отвір для випуску гомогенізованого розплаву, переливна кромка якого піднята над дном цього відсіку, згідно з корисною моделлю, другий відсік має проміжну підпірну стінку, верхня кромка якої розташована вище верхньої кромки придонного отвору в зазначеній перегородці, і яка поділяє цей другий відсік на відносно коротку заспокоювальну форкамеру, розташовану слідом за перегородкою, й відносно довгу камеру гомогенізації, при цьому зазначені перший відсік, придонний отвір та форкамера мають практично горизонтальне спільне дно, а дно камери гомогенізації в другому відсіку підняте над рівнем згаданого спільного дна. В такій конструкції гомогенізаційна ванна у порівнянні з плавильною ванною має суттєво меншу глибину, що сприяє вирівнюванню температурного поля в усій масі розплаву, що безперервно відбирається на формування цільового продукту. Мало того, заспокоєння розплаву в форкамері другого відсіку сприяє вирівнюванню можливих нетривалих розбіжностей між масовою витратою шихти, що завантажується, і витратою розплаву на переробку в бажаний цільовий продукт. Додаткова відмінність полягає в тому, що підпірна стінка щонайменше частково виконана як змінний брус зі щільного вогнетривкого матеріалу. Це збільшує термін його експлуатації й спрощує заміну після зносу під час ремонтних робіт. Далі суть корисної моделі пояснюється детальним описом конструкції й роботи запропонованої барботажної плавильної печі з посиланнями на додане креслення, де ця піч схематично зображена в поздовжньому перерізі вертикальною площиною. Барботажна плавильна піч для безперервного приготування гомогенізованих розплавів силікатовмісних матеріалів має порожнистий корпус 1, переважно вертикальну перегородку 2, що поділяє корпус 1 на послідовно розташовані й гідравлічно сполучені крізь щілиноподібний придонний отвір 3 в перегородці 2 перший відсік 4 та другий відсік 5. Перший відсік 4, який в більшій частині свого об'єму слугує плавильною ванною, має не позначений особливо охолоджуваний (зазвичай водою) сталевий корпус з внутрішніми шипами для утримування технологічної обмазки перед пуском печі та гарнісажу під час кампанії печі, щонайменше одне вікно 6 для завантаження зверху сипучої шихти, щонайменше один донний заглибний газовий пальник 7 (але зазвичай декілька таких пальників) і також не позначений особливо отвір для підключення до димоходу 8. Другий відсік 5 призначений для гомогенізації розплаву. Він футерований усередині придатним вогнетривким матеріалом (наприклад, бакором), оснащений в склепінні або в боковій стінці щонайменше одним додатковим газовим пальником (а переважно декількома такими пальниками) 9 і має щонайменше не позначений особливо один отвір для підключення 2 UA 73943 U 5 10 15 20 25 30 35 до димоходу 8 та щонайменше один отвір 10 для випуску гомогенізованого розплаву, переливна кромка якого піднята над дном цього відсіку 5. Крім того, другий відсік 5 має проміжну підпірну стінку 11, верхня кромка якої розташована вище верхньої кромки придонного отвору 3 в перегородці 2, і яка поділяє цей відсік 5 на відносно коротку заспокоювальну форкамеру 12, розташовану слідом за перегородкою 2, й відносно довгу камеру 13 гомогенізації. Зазначені перший відсік 4, придонний отвір 3 та форкамера 12 мають не позначене особливо практично горизонтальне спільне дно, над яким підняте також не позначене особливо дно камери 13 гомогенізації в другому відсіку 5. Підпірна стінка 11 зазвичай щонайменше частково виконана як змінний брус зі щільного вогнетривкого матеріалу (наприклад на основі муліту). Димохід 8 в частині, що стикується з корпусом першого відсіку 4, також є охолоджуваним, а в частині, що пневматично з'єднана з другим відсіком 5, має вогнетривку футерівку (наприклад з класичного шамоту). Описана барботажна плавильна піч працює таким чином. Перед запуском печі на внутрішню поверхню порожнистого корпусу 1 (за виключенням заглибних пальників 7) наносять захисний шар вогнетривкої обмазки, висушують його, а далі включають охолодження стінок корпусу 1 та заглибні й додаткові пальники 7 та 9 та крізь вікно 6 безперервно завантажують сипучу шихту на основі обраного силікатовмісного матеріалу. Ця шихта внаслідок інтенсивного теплообміну з продуктами згоряння газового палива перетворюється в розплав, незначна частина якого заміщає згадану обмазку й осідає на стінках корпусу 1 як гарнісаж, а більша частина після обробки в умовах барботажу самопливом надходить крізь щілиноподібний придонний отвір 3 в перегородці 2 в заспокоювальну форкамеру 12, накопичується в ній до рівня верхньої кромки підпірної стінки 11 і далі перетікає в камеру 13 гомогенізації. В ній газові пальники 9 додатково нагрівають розплав та, у випадках потрапляння в камеру 13 нерозплавлених частинок шихти, розплавляють їх і забезпечують практично рівномірне температурне поле у відносно тонкому шарі розплаву. Коли його рівень сягне верхньої кромки отвору (чи отворів) 10, починається відбір гомогенізованого розплаву на переробку в обраний волокнистий цільовий продукт. Під час такого відбору підтримують на практично однаковому рівні витрату шихти на завантаження й витрату розплаву. Відпрацьовані продукти згоряння крізь відповідні отвори виходять з відсіків 4 та 5 крізь димохід 8 в атмосферу. Запропоновану піч можна виготовляти серійно з використанням доступних на ринку матеріалів в різних варіантах, розрахованих на безперервне виробництво волокнистих матеріалів з різноманітної природної або техногенної силікатовмісної сировини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Барботажна плавильна піч для безперервного приготування гомогенізованих розплавів силікатовмісних матеріалів, яка має порожнистий корпус, що поділений перегородкою на послідовно розташовані й гідравлічно сполучені крізь щілиноподібний придонний отвір в цій перегородці відсіки, з яких перший охолоджуваний і оснащений щонайменше одним вікном для завантаження зверху сипучої шихти й щонайменше одним донним заглибним газовим пальником, відсік має отвір для підключення до димоходу й в більшій частині свого об'єму слугує плавильною ванною, а другий відсік призначений для гомогенізації розплаву, футерований усередині вогнетривким матеріалом, оснащений щонайменше одним додатковим газовим пальником і має щонайменше один отвір для підключення до димоходу, та щонайменше один отвір для випуску гомогенізованого розплаву, переливна кромка якого піднята над дном цього відсіку, яка відрізняється тим, що другий відсік має проміжну підпірну стінку, верхня кромка якої розташована вище верхньої кромки придонного отвору в зазначеній перегородці, і яка поділяє цей другий відсік на відносно коротку заспокоювальну форкамеру, розташовану слідом за перегородкою, й відносно довгу камеру гомогенізації, при цьому зазначені перший відсік, придонний отвір та форкамера мають практично горизонтальне спільне дно, а дно камери гомогенізації в другому відсіку підняте над рівнем згаданого спільного дна. 2. Барботажна плавильна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що підпірна стінка щонайменше частково виконана як змінний брус зі щільного вогнетривкого матеріалу. 3 UA 73943 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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