ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ Российский патент 1995 года по МПК F27B7/28 

Изобретение относится к огнеупорным футеровкам вращающихся печей в промышленности строительных материалов, а также в металлургической и химической промышленности.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из расположенных на внутренней поверхности корпуса огнеупорных кирпичей, образующих теплозащитный слой с гладкой внутренней поверхностью [1]
Такая футеровка обладает удовлетворительной стойкостью. Однако имеет ограниченную поверхность контакта с обжигаемым материалом, что снижает интенсивность теплопередачи, ограничивает производительность, увеличивает расход топлива на термообработку обжигаемого материала.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из огнеупорных кирпичей, чередующихся с металлическими плитками, имеющими высоту кирпичей футеровки [2]
Металлические плитки уменьшают абразивный износ огнеупорных кирпичей футеровки. Однако ввиду гладкой внутренней поверхности футеровки имеет место недостаточная интенсивность теплопередачи обжигаемому материалу.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких огнеупорных элементов, расположенных таким образом, что образуют продольные каналы [3]
Наличие каналов интенсифицирует теплопередачу за счет увеличения внутренней поверхности футеровки и улучшения пересыпания обжигаемого материала в слое. Однако на стенках продольных каналов происходит подъем полидисперсного материала в газовый поток, что приводит к увеличению пылеуноса с отходящими газами. Кроме того, при выполнении вышеуказанных элементов в виде металлических полок ограничена температурная область их установки и в более высокотемпературных зонах они практически лопаются и выходят из строя, при выполнении каналов из разновысоких кирпичей происходят интенсивный абразивный износ выступающих кирпичей и их скалывание под действием термических напряжений, возникающих из-за резкого перепада температур по высоте выступающего кирпича в сечении на границе открытой выступающей в газовый поток части и нижней закрытой меньшим по высоте кирпичом.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких кирпичей, расположенных таким образом, что образуют винтовые каналы [4] Такая футеровка интенсифицирует теплообмен, способствует перемешиванию материала в слое при минимальном его подъеме на выступающей части высоких кирпичей под действием термических напряжений ввиду резкого изменения температуры в сечении на границе выступающей и закрытой части кирпича.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитию поверхность теплообмена за счет поверхности выступающей части высоких кирпичей. Эти кирпичи расположены таким образом, что образуют теплообменные элементы, например ячейки, коробы, рифленую футеровку [5]
Недостаток известной футеровки состоит в абразивном износе и скалывании под действием термических напряжений на границе закрытой и открытой частей высоких кирпичей, что по мере износа уменьшает высоту выступающей части кирпичей и соответственно интенсивность теплопередачи и срок службы футеровки.

Технический результат изобретения состоит в интенсификации теплопередачи и увеличении срока службы огнеупорной футеровки вращающейся печи, выполненной из разновысоких кирпичей.

Технический результат достигается тем, что в футеровке вращающейся печи, выполненной из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена, на стыках разновысоких кирпичей установлены металлические плитки, выступающие над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5-1,5 разности высот кирпичей. При расположении разновысоких кирпичей с образованием каналов на внутренней поверхности металлические плитки установлены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающей каналы.

При расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов металлические плитки установлены по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи. В этом случае металлические плитки могут быть дополнительно установлены по обращенной внутрь канала поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи.

Металлические плитки могут быть дополнительно установлены между высокими кирпичами и имеют равную высоту.

На фиг.1 показан поперечный разрез футеровки вращающейся печи из разновысоких кирпичей; на фиг.2-4 развертки футеровки при расположении разновысоких кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена; на фиг.2 в форме ячеек; на фиг.3 продольных каналов; на фиг.4 винтовых каналов; на фиг.5 показано сопряжение разновысоких кирпичей и металлических плиток.

На внутренней поверхности корпуса барабанной вращающейся печи 1 выполнена футеровка из низких 2 и высоких 3 огнеупорных кирпичей, на стыке которых установлены металлические плитки 4, выступающие над поверхностью низких кирпичей 2. Между высокими кирпичами 3 установлены металлические плитки 5 равной им высоты. Разновысокие кирпичи 2 и 3 размещены таким образом, что
образуют ячейки 6 (фиг.2) с расположением металлических плиток 4 по боковым стенкам, ограничивающим впадины;
образуют продольные каналы 7 с расположением металлических плиток 4 вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающих продольные каналы (фиг.3);
образуют винтовые каналы 8 с расположением металлических плиток 4 по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи; дополнительно металлические плитки 4 установлены по обращенной внутрь винтовых каналов поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи (фиг.4).

Металлические плитки 5 дополнительно установлены между высокими кирпичами 3 и имеют равную с ними высоту.

Металлические плитки 4, установленные на стыках низких 2 и высоких 3 кирпичей выступают над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5-1,5 разности их высот: h (0,5:1,5)*(Н1-Н2) (см. фиг.5).

При выполнении футеровки вращающейся печи из сочетания кирпичей различной высоты нижняя часть высокого кирпича, закрытая низким, имеет значительно меньшую температуру, чем его верхняя часть, выступающая в полость печи. Это приводит к развитию термических напряжений, обуславливающих скалывание верхней части кирпича. При этом происходит частичное разрушение и закрытой нижней части высокого кирпича. В результате уменьшается поверхность теплообмена, сокращается срок службы футеровки. Согласно изобретению на стыке высоких и низких кирпичей помещены металлические плитки, имеющие высоту, близкую к высоте высокого кирпича. Ввиду высокой теплопроводности металлической плитки, в несколько раз превышающей теплопроводность огнеупорных кирпичей, происходит некоторое выравнивание температур по высоте высокого кирпича, к которому прижата металлическая плитка в кладке. В результате этого уменьшаются термические напряжения по сечению, разделяющему выступающую и закрытую нижнюю часть высокого кирпича, практически ликвидируется скалывание огнеупоров. Кроме того, наличие металлических плиток, прикрывающих выступающую часть кирпича, препятствует непосредственному контакту обжигаемого сыпучего материала с боковой поверхностью кирпича. Это в условиях работы в высоких температурах резко снижает абразивный износ высоких кирпичей, также увеличивая срок службы футеровки. Сохранение в течение эксплуатации выступающих элементов футеровки, образующих теплообменные и пересыпающие обжигаемый материал поверхности, обеспечивает поддержание достаточного интенсивной теплопередачи в течение кампании печи. В противном случае после сглаживания выступов интенсивность теплопередачи резко уменьшается.

При наличии выступающих над поверхностью низких кирпичей металлических плиток достигается интенсификация дополнительно по следующим причинам.

При вращении печи каждый элемент поверхности футеровки периодически поступает в газовый поток и нагревается, а затем входит под сегмент слоя обжигаемого сыпучего материала и охлаждается, передавая тепло материалу. В поверхностном слое футеровки возникают при вращении гармонические колебания температуры, которые угасают в тонком поверхностном слое 10-20 мм. Чем больше амплитуда колебаний температуры и глубина проникновения колебаний, тем больше аккумулируется тепла в поверхностном слое за время пребывания в газовом потоке, и соответственно больше передается тепла материалу при поступлении элемента футеровки под слой. Чем выше теплопроводность материала футеровки, тем глубже проникновения гармонических колебаний температуры, и соответственно больше аккумулированного и передаваемого обжигаемому материалу тепла, т.е. интенсивнее теплопередача. Наличие выступающих над низким кирпичом металлических плиток, обладающих теплопроводностью, в десятки раз превышающую теплопроводность кирпичей, обеспечивает существенное увеличение количества аккумулированного и переданного материалу тепла. Это обуславливает повышение теплопередачи при использовании данного изобретения.

Если металлическая плитка выступает над поверхностью низкого кирпича менее, чем 0,5 от разности высот кирпичей, то она недостаточно перекрывает выступающую часть высоких кирпичей, что усиливает их абразивный износ обжигаемым материалом, и значительную часть кампании печь работает со сглаженной футеровкой, имеющей ограниченную интенсивность теплопередачи. Кроме того, при этом ограничена масса пластины, что обуславливает недостаточно существенное количество аккумулированного в газовом потоке тепла. При высоте выступающей части металлической пластины более 1,5 разности высот кирпичей происходят захват существенного количества сыпучего материала и перенос его в газовый поток. Это приводит к возрастанию пылеуноса, что ухудшает экологическую обстановку и ограничивает производительность. Лучшие результаты достигаются при высоте выступающей части пластины, равной высоте высокого кирпича, т.е. при высоте пластины, равной высокому кирпичу.

В зависимости от свойств материала и форсировки печи футеровку выполняют в виде продольных или винтовых каналов, ячеек. Каждая из этих конструкций интенсифицируют теплопередачу в печи. Применение предлагаемой футеровки с металлическими пластинами повышает сохранность выступающих кирпичей, т.е. увеличивает в течение всей кампании интенсивность теплопередачи.

Дополнительная установка пластин при винтовых каналах перпендикулярно продольной оси печи повышает сохранность выступающих кирпичей и увеличивает массу высокотеплопроводного металла в футеровке, что интенсифицирует теплопередачу.

Установка дополнительно пластин между высокими кирпичами при их расположении, образующем ячейки, каналы, винтовые каналы и др. препятствует абразивному износу наиболее подверженной ему выступающей части футеровки.

Предлагаемая футеровка была испытана на вращающейся печи спекания нефелиноизвестняковой шихты размером 5 х 185 м на участке зоны подогрева длиной 25 м. Результаты испытаний приведены в таблице, откуда видна оптимальность заявленного диапазона высоты металлических пластин в футеровке.

Приведенные данные показывают, что при применении предлагаемой футеровки из разновысоких кирпичей с металлическими пластинами на стыках между ними достигаются увеличение срока службы футеровки на 30-50% снижение среднего в течение кампании печи удельного расхода топлива на 1,5-3% увеличение производительности на 1-2%

Изобретение относится к огнеупорным футеровкам вращающихся печей в промышленности строительных материалов, а также в металлургической и химической промышленности. Сущность изобретения: футеровка выполнена из равновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена. На стыках разновысоких кирпичей помещены металлические плитки, выступающие над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5 1,5 разности высот кирпичей. При расположении разновысоких кирпичей с образованием продольных или винтовых каналов металлические плитки расположены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающих каналы. При образовании винтовых каналов металлические плитки дополнительно помещены по поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи. Металлические плитки могут быть дополнительно помещены между высокими кирпичами и имеют с ними равную высоту. 4 з. п. ф-лы, 5 ил. 1 табл.

1. ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ, выполненная из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена, отличающаяся тем, что она выполнена с установленными на стыках разновысоких кирпичей металлическими плитками, выступающими над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5 1,5 разности высот кирпичей. 2. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием каналов на внутренней поверхности металлические плитки установлены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающей каналы. 3. Футеровка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов металлические плитки установлены по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи. 4. Футеровка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов, металлические плитки дополнительно установлены по поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи. 5. Футеровка по пп. 1 4, отличающаяся тем, что металлические плитки дополнительно помещены между высокими кирпичами и имеют равную им высоту.