ГАЗОВАЯ ВАГРАНКА Российский патент 1997 года по МПК F27B1/08 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к плавильным агрегатам минераловатного производства.

Известна газовая вагранка, содержащая шахту с встроенными газовыми горелками и водоохлаждаемые балки, делящие шахту на верхнюю камеру плавления и на нижнюю камеру перегрева. Газовая вагранка снабжена размещенной на водоохлаждаемых балках огнеупорной насадкой. Огнеупорная насадка выполнена из тугоплавких и термостойких материалов [1]
При плавке в известной газовой вагранке силикатных материалов расплав налипает и затвердевает в верхней части балок, имеющих прямоугольное сечение, а также в верхней части боковых стенок балок. Нижняя часть поверхности балок остается оголенной. В процессе плавки силикатных материалов постепенно размывается расплавом огнеупорная насадка, на водоохлаждаемых балках образуются настилы, которые перекрывают проходы между трубами, нарушается стабильность плавки, расплав протекает в проходах у стенок, в результате чего разрушается футеровка стенок камеры перегрева, а в связи с оголенной нижней частью поверхности водоохлаждаемых металлических балок наблюдаются большие потери тепла, что не позволяет стабильно проводить длительные плавки, хотя известная вагранка работоспособна при кратковременной плавке силикатных материалов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к данному изобретению является газовая вагранка, содержащая шахту, горелки и расположенные над последнимиводоохлаждаемые балки, делящие шахту на верхнюю камеру плавления и на нижнюю камеру перегрева [2]
Недостатки известной вагранки состоят в следующем: происходит постепенно разрушение верхней части балок расплавленным материалом, прочность балок снижается, необходимо увеличивать расход воды на охлаждение балок.

Техническим результатом данного изобретения является повышение прочности балок газовой вагранки, уменьшение расхода воды на охлаждение балок, устранение разрушения верхней части балок расплавленным материалом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной газовой вагранке, содержащей шахту, горелки и расположенные над последними водоохлаждаемые балки, делящие шахту на верхнюю камеру плавления и на нижнюю камеру перегрева, балки выполнены в виде сужающихся по направлению к подине желоба в желобе, при этом стенки внутреннего и наружного желобов жестко соединены в расширенной верхней части желобов, а в сужающейся их части образуют зазор. Внутренний желоб газовой балки может быть выполнен в поперечном сечении в виде угла; в виде ломаной линии; в виде дуги; в виде сочетания дуг; в виде сочетания прямых линий с дугой. Кроме того, внутренний желоб балки газовой вагранки может быть заполнен огнеупорным материалом.

На фиг. 1 изображена газовая вагранка, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-9 варианты выполнения водоохлаждаемых балок газовой вагранки (показаны поперечные разрезы водоохлаждаемых балок).

Газовая вагранка содержит шахту 1, горелки 2 с горелочнымитуннелями 3 у подины 4, вохоохлаждаемые балки 5, образующие решетку над горелочными туннелями 3 и делящие шахту на верхнюю камеру плавления и на нижнюю камеру перегрева. Водоохлаждаемые балки 5 выполнены в виде сужающихся по направлению к подине 4 желоба 6 в желобе 7. Стенки внутреннего и наружного желобов жестко соединены с расширенной верхней части желобов, а в сужающейся их части образуют зазор 8. При таком выполнении водоохлаждаемых балок 5 повышается прочность балок, уменьшается расход воды на охлаждение балок. Внутренний желоб 6 водоохлаждаемых балок 5 заполнен огнеупорным материалом 9, что приводит к устранению разрушения верхней части балок расплавленным материалом. Водоохлаждаемые балки 5 могут быть выполнены в различных вариантах: внутренний желоб 6 водоохлаждаемой балки 5 может быть выполнен в поперечном сечении в виде угла (фиг. 1), что рационально для газовых вагранок малой производительности; в виде ломаной линии (фиг. 3 и 4), что рационально для газовых вагранок средней производительности; в виде дуги (фиг. 5), сочетания дуг (фиг. 6 и 7), сочетания прямых линий с дугой (фиг. 8 и 9), что рационально для высокопроизводительных газовых вагранок.

Газовая вагранка работает следующим образом.

Производится заполнение внутренних желобов 6 водоохлаждаемых балок 5 огнеупорным материалом (порошкообразным, кускообразным или в виде жидкоподвижной смеси). Разжигаются горелки 2 и в шахту 1 загружается шихта. После вывода на требуемый режим путем регулировки расходов горючего газа и воздуха, соотношения "газ-воздух", начинается процесс плавки загруженных материалов продуктов сгорания. Образующиеся в горящих факелах горячиепродукты сгорания проходят между водоохлаждаемыми балками 5, проникают в шихту, нагревают и плавят ее. Расплав материалов стекает в камеру перегрева (в нижнюю часть шахты), проходя как между балками 5, так и омывая поверхность этих балок. Попадая на балки 5, расплав стекает по теплоизолированной верхней поверхности внутренних желобов 6 и образует затвердевший теплоизолирующий слой на стенках наружного желоба 7. Благодаря тому, что балки 5 выполнены в виде сужающихся по направлению к подине желоба 6 в желобе 7 и внутренний желоб балки заполнен огнеупорным материалом 9, устраняется разрушение верхней части балки расплавом, снижаются тепловые потери с охлаждающей водой. уменьшается расход охлаждающей воды. Поскольку при выполнении балки в виде сужающихся по направлению к подине желоба в желобе площадь поперечного сечения зазора 8 меньше, чем в случае выполнения балки с треугольным поперечным сечением, а, следовательно, при меньшем расходе охлаждающей воды скорость ее движения можно увеличивать, что приводит к интенсификации теплопередачи от наружных стенок балки воде. Кроме того, происходит интенсивное движение воды у стенок балки, а не в центральной части потока, когда поперечное сечение балки треугольное. Это способствует уменьшению перегрева стенок балок и повышению прочности балок.

В предложенной конструкции газовой вагранки повышается термический коэффициент полезного действия вагранки (в 1,2-1,3 раза), уменьшается расход воды на охлаждение балок (в 2-3 раза), увеличивается прочность и долговечность водоохлаждаемых балок (в 1,5-2 раза), стабилизируется и становится безопаснымпроцесс плавки.

Газовые вагранки предложенной конструкции наиболее приемлемы для плавки минеральных материалов, в частности, при производстве шлаковаты, но они могут применяться при производстве каменного литья и в литейном производстве для плавки чугуна, стали, сплавов цветных металлов (при снижении окислительных свойств печных газов).

Использование: для плавки минеральных материалов. Сущность изобретения: газовая вагранка содержит шахту 1, горелки 2 с горелочными туннелями 3 у подины 4, водоохлаждаемые балки 5, образующие решетку над горелочными туннелями 3 и делящие шахту на верхнюю камеру плавления и нижнюю камеру перегрева. Водоохлаждаемые балки выполнены в виде сужающихся по направлению к подине 4 желоба 6 в желобе 7. Стенки внутреннего и наружного желобов жестко соединены в расширенной верхней части желобов и в сужающейся их части образуют зазор 8. Внутренний желоб 6 водоохлаждаемых балок 5 заполнен огнеупорным материалом 9. Внутренний желоб 6 водоохлаждаемой балки 5 выполнен в поперечном сечении в виде угла, или в виде ломаной линии, или в виде дуги, или сочетания дуг, или сочетания прямых линий с дугой. 6 з.п. ф-ды, 9 ил.

1. Газовая вагранка, содержащая шахту, горелки и расположенные над последними водоохлаждаемые балки, делящие шахту на верхнюю камеру плавления и на нижнюю камеру перегрева, отличающаяся тем, что балки выполнены в виде сужающихся по направлению к подине желоба в желобе, при этом стенки внутреннего и наружного желобов жестко соединены с расширенной верхней части желобов, а в сужающейся их части образуют зазор. 2. Вагранка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки выполнен в поперечном сечении в виде угла. 3. Вагранка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки выполнен в поперечном сечении в виде ломаной линии. 4. Вагранка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки выполнен в поперечном сечении в виде дуги. 5. Вагранка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки выполнен в поперечном сечении в виде сочетания дуг. 6. Вагранка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки выполнен в поперечном сечении в виде сочетания прямых линий с дугой. 7. Вагранка по пп.1 6, отличающаяся тем, что внутренний желоб ее балки заполнен огнеупорным материалом.