ОГНЕУПОРНАЯ ФУТЕРОВКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1995 года по МПК C10B29/02 F27D1/04 

Изобретение относится к промышленным печам с с огнеупорной футеровкой, в частности к конструкциям стен камер коксовых печей.

Изобретение может быть использовано в коксохимическом, металлургическом, доменном и других производствах.

Известна печь, содержащая огнеупорные блоки, формирующие свод печи и выполненные с внутренней полостью шаровой формы, соединенной с рабочим пространством печи коническим каналом. (Авторское свидетельство СССР N 1227926, кл. F 27 D 1/04, 1986).

Наличие внутренней полости повышает эффективность использования огнеупора и усиливает конвекционный теплообмен.

Недостатком такой конструкции свода является снижение его прочностных характеристик.

Известна коксовая печь, стенки камеры которой выполнены из огнеупорного фасонного динасового кирпича, взятая за прототип (см. Кайнарский И.С., Дегтярев Э.В., Шварцман И.Я. и Г.М.Вольфовский. Огнеупоры для коксовых печей. Металлургия, 1966, с. 47-71).

Коэффициент теплопроводности динаса составляет при 1000^оС λ = 1,8 ккал/м˙ ч ˙град.

Относительно невысокая теплопроводность динаса ограничивает производительность коксовых печей. Длительность периода коксования составляет 14-16 ч.

Имеется предложение по увеличению производительности коксовых печей путем замены динасовой кладки более теплопроводной, например корундовой, теплопроводностью λ= 3,8 кКал/м˙ ч˙ град. В опытном порядке такие печи были построены и опробованы. Было установлено, что производительность печей может быть существенно увеличена, однако прочность стен оказывается недостаточной. В стенах печи при эксплуатации образовались трещины, из-за чего печь была остановлена.

Исследования коксовой печи с корундовыми стенками не завершены и, по-видимому, будут продолжены (см. там же стр. 175-185).

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить указанные недостатки, снизить тепловое сопротивление стенки камеры коксования, что приведет к снижению времени коксования и, соответственно, к увеличению производительности.

Это достигается тем, что в стенке коксовой печи, выполненной из огнеупорного фасонного динасового кирпича, огнеупорные фасонные динасовые кирпичи выполнены с глухим отверстием в форме усеченного конуса и снабжены размещенными в отверстиях стержнями, при этом стержни размещены перпендикулярно стенке печи.

Целесообразно стенки отверстий в динасовых кирпичах выполнить с наклоном к горизонтальной оси от 1:100 до 1:30, между стенкой отверстия и теплопроводным стержнем разместить раствор огнеупорной глины, а теплопроводные стержни выполнить круглого сечения, при этом площадь каждого стержня составляет 5-15% от площади динасового кирпича.

На чертеже изображен огнеупорный динасовый кирпич с теплопроводным корундовым стержнем. Огнеупорный кирпич 1 выполнен с отверстием 2, стенки которого 3 выполнены с уклоном к горизонту, а глухое дно 4 размещено перпендикулярно стороне 5 кирпича, составляющей сторону отопительного простенка. Теплопроводный карборундовый стержень 6 посажен в отверстии 2 на огнеупорной глине 7.

Работа устройства.

Для армирования огнеупорных стенок коксовых печей применены динасовые кирпичи с теплопроводными вставками (арматурой), которые могут при термических деформациях кирпичей кладки перемещаться перпендикулярно кладке, не увеличивая термические напряжения в кирпиче.

Для того, чтобы обеспечить свободное перемещение теплопроводных стержней перпендикулярно стенке печи, эти стержни должны быть расположены перпендикулярно стенке и размещаться в специальных отверстиях в кирпичах. Отверстия должны иметь коническую форму для удобства установки теплопроводных стержней. Стержни устанавливаются на огнеупорной пасте.

Конусность отверстия для стержня обеспечивает перемещение его в кирпиче при изменении температуры стенки.

Рекомендуется теплопроводные стержни выполнять из карборунда, теплопроводность которого изменяется в пределах 10-13 Вт/м˙ град/. Карборунд имеет высокую жаростойкость (1500^оС), термостойкость (выдерживает 100-300 теплосмен) и высокую температуру деформации под нагрузкой (1530^оС). Карборунд хорошо работает в восстановительной атмосфере, поэтому со стороны рабочего пространства печи, заполненного коксующейся шахтой, обеспечивается высокая стойкость стержней. Со стороны отопительных простенков атмосфера слабо окислительная, так как топливо сжигается с избытком воздуха. Стойкость карборунда в этих условиях может оказать- ся недостаточной. Поэтому целесообразно отверстия в динасовых кирпичах для установки в них карборундовых стержней выполнять не сквозными, а оставлять с одной стороны "донышко" толщиной 20-40 мм и кладку производить таким образом, чтобы сплошная поверхность кирпичей была обращена к отопительным простенкам, а поверхность с отверстиями обращена к камере коксования (см. чертеж).

Масса карборундовых стержней, потребных для оборудования одной коксовой печи, составляет примерно 6 т.

Увеличение теплопроводности стен камеры коксования достигается выкладкой из специальных динасовых кирпичей с теплопроводными стержнями, которые размещаются в кирпичах. Уменьшение теплового сопротивления стен камеры коксования зависит от доли сечения кирпича, занятого теплопроводными стержнями.

Ниже приведено снижение теплового сопротивления стен при теплопроводности стержней λ= 13 Вт/м˙ град.

Таким образом, при выкладке стен камер коксовых печей армированным динасовым кирпичом время коксования существенно снижается.

Даже при незначительном армировании (5% сечения занято теплопроводными стержнями) тепловое сопротивление стенки камеры коксования снижается на 30% , что приведет к снижению времени коксования на 18-25% и соответственно к тому же увеличению производительности.

Использование: огнеупорная футеровка промышленной печи предназначена для использования в печах коксохимической, металлургической промышленности и других производств. Сущность изобретения: огнеупорная футеровка промышленной печи выполнена из огнеупорного фасонного динасового кирпича и содержит кирпичи с глухим отверстием в форме усеченного конуса, снабженные размешенными в этих отверстиях карборундовыми стержнями. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ОГНЕУПОРНАЯ ФУТЕРОВКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая огнеупорный фасонный динасовый кирпич, отличающаяся тем, что огнеупорные фасонные динасовые кирпичи выполнены с глухими отверстиями в форме усеченного конуса и снабжены размещенными в отверстиях теплопроводными стержнями, при этом стержни расположены перпендикулярно к стенке печи. 2. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что стенки глухих отверстий выполнены с наклоном к горизонтальной оси от 1 : 100 до 1 : 30. 3. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что огнеупорные фасонные динасовые кирпичи снабжены раствором огнеупорной глины, размещенным между стенкой отверстия и теплопроводным стержнем. 4. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что теплопроводные стержни выполнены круглого сечения, при этом площадь каждого стержня составляет 5 - 15% от площади огнеупорного кирпича.