УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЖИГА УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 1994 года по МПК F27D3/12 

Изобретение относится к производству углеродных заготовок, в частности к устройствам печей обжига.

Известно устройство для обжига углеродных заготовок, включающее камеру с дымоходом, щелевую подину с установленной на ней разборной решеткой с защитным (от потерь тепла) слоем из муллитокремнеземистого материала (МКМ) и установленными над защитным слоем контейнерами, состоящими из открытого корпуса с днищем. Заготовки в контейнерах засыпаются углеродистой пересыпкой для защиты от окисления.

Недостатком данного устройства является значительные трудозатраты, связанные с приготовлением углеродистой пересыпки, ее загрузкой в контейнеры и затем выгрузкой, при этом возрастает вес контейнеров, что влияет на срок их службы (до разрушения) при ярусной установке их (один на другой), снижается полезный объем загрузки печи из-за возрастания габаритов контейнеров. В начальной стадии нагрева при недостаточном прогреве защитного слоя возможно засмоление его, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления слоя и требует увеличения мощности дымососа, а также снижает степень очистки отходящих газов (ОТГ).

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для обжига углеродных заготовок, содержащее установленный на подине печи контейнер, состоящий из корпуса и крышки с отверстиями и смонтированными внутри нее перфорированными перегородками с размещенными на них слоями защитного материала из МКМ.

Углеродные заготовки перед обжигом загружают в контейнер, пересыпая их коксовой крупкой. Контейнер накрывают крышкой с защитными слоями МКМ на перфорированных перегородках внутри ее и помещают в камеру на подину печи. Горячий газ поступает под свод камеры. При обжиге заготовок и подъеме температуры более 350^оС выделяются токсичные летучие соединения - возгоны летучих веществ из углеродных заготовок, которые фильтруются через слои МКМ в крышке, в результате каталитического окисления превращаясь в углекислый газ и воду.

Недостатком этого устройства также являются значительные трудозатраты, связанные с использованием углеродистой пересыпки, а также возможный проскок токсичных веществ через неплотность сочленения корпуса и крышки, что снижает степень очистки ОТГ при отсутствии защитного слоя на подине.

В предлагаемом устройстве поставлена задача проводить обжиг заготовок без засыпки в каждый контейнер углеродистой пересыпки (беспересыпочный обжиг) без ущерба для других параметров обжига, а именно снижения выхода годного и степени очистки ОТГ. Этим может быть обеспечено значительное снижение трудозатрат (на приготовление пересыпки - дробление кокса, рассев, сушка; загрузку и выгрузку, изготовление дополнительных емкостей для хранения пересыпки, проверку грансостава, дополнение свежей пересыпки вместо выгоревшей в процессе обжига).

Проведение обжига без пересыпки при обеспечении высоких выходов годного и степени очистки ОТГ достигается за счет того, что крышки контейнеров с отверстиями снабжены выступающими над их внешней поверхностью элементами, между которыми размещен слой из муллитокремнеземистого материала, а также за счет того, что крышки с корпусами контейнеров сочленены посредством лабиринтных уплотнений с набивкой из муллитокремнеземистого материала, а также укладкой на подине камеры слоя из МКМ.

Элементы, выступающие над внешней поверхностью крышки, выполнены в виде радиальных ребер, хотя могут иметь и иную конфигурацию.

Выполнения на внешней поверхности крышки элементов, возвышающихся над ней, способствует закреплению МКМ на поверхности крышек, препятствует его смещению под воздействием потока ОТГ. Внешнее расположение МКМ снижает трудозатраты по установке слоя, его замене, облегчает контроль его целостности. Ребра могут служить и как упрочняющие элементы, что при ярусной загрузке контейнеров увеличивает срок их службы.

Размещение муллитокремнеземистого материала на внешней поверхности крышки позволяет осуществить первую стадию термокаталитического окисления смолистых веществ в верхней более нагретой дымовыми газами части камеры и тем самым предотвратить осмоление слоя МКМ на подине камеры и увеличение его гидравлического сопротивления, а также осуществить более высокую степень очистки.

Нужно подчеркнуть, что использование только всех трех указанных признаков дает возможность достичь обжига заготовок в контейнерах без пересыпки (беспересыпочный обжиг) при обеспечении высоких выхода и степени очистки.

При беспересыпочном обжиге заготовок в контейнерах отсутствие слоя МКМ на подине приведет к снижению выхода годного, так как заготовки при таком обжиге более подвергнуты влиянию неравномерности распределения температуры по высоте камеры. При наличии же в этом случае слоя МКМ на подине такая опасность исключается, так как градиент температуры по высоте камеры снижается. Если же в этом случае (беспересыпочный обжиг и наличие слоя МКМ на подине) отсутствуют возвращающиеся над поверхностью крышки элементы и слои МКМ то будет происходить засмоление слоя МКМ на подине, так как он менее нагрет и не может достигать выносимые с потоком ОТГ смолистые вещества. Слой МКМ на крышке, благодаря тому, что он более нагрет (поскольку омывается более горячими входящими газами) обеспечивает полный дожиг смолистых веществ, выходящих из контейнеров.

При отсутствии в предыдущем случае лабиринтного уплотнения с набивкой часть смолистых веществ через щели между крышкой и корпусом будут осаждаться на подинном слое МКМ, а часть вредных веществ будет выходит в атмосферу. Часть дымовых газов, проходящих камеру, может в свою очередь попадать через щели в контейнеры, что приведет к снижению выхода годного из-за окисления не защищенных пересыпкой заготовок.

На фиг. 1-3 представлено устройство для обжига углеродных заготовок.

Устройство содержит камеру 1 с дымоходом 2, съемный свод 3, щелевую подину 4 с защитным слоем 5 муллитокремнеземистого материала, установленные на подину над защитным слоем контейнеры 6, состоящие из корпуса 7 и крышки 8 с лабиринтным уплотнением 9. В контейнерах размещены углеродные заготовки 10. Крышки контейнеров снаружи имеют углубления 11 со сквозными отверстиями 12, заполненные муллитокремнеземистым материалом 13. Углубления в крышке сделаны в виде секторов, разделенных между собой ребрами 14.

Устройство для обжига углеродных заготовок работает следующим образом.

Углеродные заготовки 10 загружают без пересыпки в контейнеры 6, которые закрывают крышкой 8, и набивают МКМ лабиринтное уплотнение 9, в углубления 11 помещают слой МКМ. Контейнеры размещают на подине над защитным слоем так, чтобы между днищем и защитным слоем было свободное пространство высотой не менее 65 мм.

После установки нижнего ряда контейнеров на крышке контейнеров устанавливают второй ряд, высота ребер должна обеспечивать высоту свободного пространства между слоем МКМ 13 и днищем контейнера не менее 20 мм. Горячие дымовые газы из газоходов 15 поступают под свод 3 камеры. При подъеме температуры происходит обжиг углеродных заготовок, который сопровождается выделением токсичных летучих соединений. Возгоны летучих соединений фильтруются через слой МКМ 13, где происходит каталитическое окисление, а затем они захватываются горячими дымовыми газами и фильтруются через слой МКМ на подине 5, где происходит их окончательное окисление до двуокиси углерода и воды.

Таким образом, каталитическое окисление смолистых веществ вначале происходит в верхней более нагретой части контейнеров в слое МКМ на крышке контейнеров, а затем в слое МКМ на подине. Лабиринтное уплотнение препятствует выходу вредных веществ контейнера и проникновению дымовых газов в контейнер благодаря уплотнению из МКМ. Слой МКМ на подине снижает градиент температуры по высоте камеры.

Проведенные испытания показали, что применение предложенного устройства значительно снижает трудозатраты благодаря отсутствию пересыпки, что позволяет в два раза сократить время загрузки и выгрузки, при этом увеличивается полезный объем контейнеров, повышается в 1,5 раза срок их службы. Выход годного соответствует выходам годного при использовании пересыпки, а степень очистки ОТГ достигает 99,9%.

Сущность изобретения: устройство для обжига углеродных заготовок содержит камеру с щелевой подиной с уложенным на ней защитным слоем из муллитокремнеземистого материала /МКМ/ и контейнеры над защитным слоем с крышками с отверстиями, ребрами на внешней поверхности их, слоем МКМ на ней, с лабиринтным уплотнением между корпусом и крышкой с набивкой его МКМ. Устройство позволяет проводить беспересыпочный обжиг углеродных заготовок при обеспечении выходов годного и степени очистки отходящих газов не менее чем при обжиге с пересыпкой. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЖИГА УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК, содержащее камеру с подводящим газоходом, дымоход, подину с щелевыми каналами и размещенными на подине защитным слоем из муллитокремнеземистого волокнистого материала, а также установленные над защитным слоем контейнеры, состоящие из корпуса и крышки с отверстиями, отличающееся тем, что крышки контейнеров имеют выступающие над их внешней поверхностью опорные элементы и размещенные между этими элементами слои муллитокремнеземистого материала, при этом крышки соединены с контейнерами посредством лабиринтных уплотнений с набивкой из муллитокремнеземистого материала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорные элементы выполнены в виде ребер.