ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2007 года по МПК F27D1/08 

Изобретение относится к промышленной печи с оборотной изогнутой многослойной внутренней стенкой, при этом, по меньшей мере, один выпуклый изогнутый огнеупорный слой имеет соединенные друг с другом в зуб жаростойкие фасонные кирпичи.

Промышленная печь такого типа, предназначенная для изготовления стекла, известна из US 5163831 A, F27D 1/00, 17.11.1992. Многослойная стенка этой печи имеет выпукло-изогнутый огнеупорный слой, выполненный из соединенных друг с другом в зуб фасонных кирпичей, в котором непосредственно между пограничными фасонными кирпичами предусмотрен, по меньшей мере, один деформационный шов, с которым зацепляется кронштейн, прикрепленный к металлической внутренней стенке.

Различные конструкции печей, например, круглая шахтная печь или регенеративные печи с параллельными шахтами конструкции «Maerz», имеют кольцевые зоны печи, которые ограничены внутри с помощью опорной или висящей внутренней стенки. При нагревании в контакте с горючими газами изогнутая многослойная внутренняя стенка увеличивается таким образом, что внешние фасонные кирпичи, оказывая давление друг на друга, сдвигаются наружу. Так как процесс движения кирпичей происходит неравномерно, то возникают напряжения, разрушающие структуру фасонных кирпичей, что может приводить к разлому некоторых из них. При охлаждении печи во время приостановки производственного процесса вследствие усадки возникают щели, которые впоследствии заполняются пылью. Таким образом, при последующем нагревании печи вышеназванные явления проявляются с еще большей силой и, соответственно, увеличиваются повреждения структуры фасонных кирпичей. После небольшого количества циклов нагрева и охлаждения печи повреждения структуры фасонных кирпичей могут достигнуть такого размера, что возникнет необходимость в срочном обновлении выпуклого внешнего слоя внутренней стенки. При использовании вогнутого огнеупорного слоя внутренней стенки тепловые расширения, напротив, оказывают стабилизирующее защемление воздействие на структуру фасонных кирпичей.

В основе изобретения лежит задача по устранению вышеназванных недостатков и, таким образом, создания промышленной печи с повышенной устойчивостью жаропрочной облицовки и, следовательно, с повышенной надежностью при эксплуатации. Согласно изобретению, решение этой задачи заключается в том, что внешний выпуклый огнеупорный слой, образованный фасонными кирпичами, разрывается по периметру как минимум одной зоной выравнивания, состоящей из жаропрочных бетонных элементов и имеющей деформационный шов. При этом жаропрочные бетонные элементы приливаются к пограничным фасонным кирпичам таким образом, что бетонные элементы входят в зацепление с профилем соединения в зуб и с помощью бетонного анкера закрепляются на внутреннем слое внутренней стенки.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания и чертежей. На чертежах показано:

фиг.1 - осевое сечение части регенеративной печи с параллельными шахтами по цилиндрической внутренней стенке,

фиг.2 - радиальное сечение части печи вдоль линии II-II, показанной на фиг.1, по цилиндрической внутренней стенке,

фиг.3. - увеличенное сечение части печи в соответствии с фиг.1,

фиг.4 - вид сбоку части внутренней стенки в направлении стрелки IV фиг.3,

фиг.5 - часть поперечного разреза по внутренней стенке вдоль линии V-V фиг.3 и

фиг.6 и 7 - радиальные сечения в соответствии с фиг.5 с двумя другими примерами исполнения зоны выравнивания.

Как известно из многочисленных описаний шахтных печей конструкции «Maerz», приводимых в литературе, две и несколько параллельных друг другу печные шахты 1 в каждом случае имеют один кольцевой канал 2, в который поступают горючие газы в направлении, показанном стрелкой 3, для того чтобы попасть в не изображенную шахту печи и эксплуатируемую регенеративным способом. Таким образом, топочные газы проходят вокруг внутренней цилиндрической стенки 4, ограничивающей внутреннее сечение кольцевого канала 2. При этом температура внутренней стенки при сгорании извести составляет около 1000°С.

При подвешенном расположении внутренней стенки 4, приводимом в качестве одного из примеров исполнения, стенка имеет металлический внутренний слой-подложку 5 с каналами 6 воздушного охлаждения. На своем нижнем конце канал переходит в крепежное устройство 7 для нижнего опорного кольца 8, отлитого из жаропрочного бетона. Металлический внутренний слой-подложка 5 с двух сторон защищен изолирующими слоями 9, 10. Внешняя изоляция внутренней стенки 4 образует соответственно защитную обкладку из жаропрочных кирпичей 11, 12, образующих внешний выпуклый и внутренний вогнутый огнеупорный слой 13, 14.

Подобное висячее исполнение внутренней стенки 4 до настоящего времени использовалось редко, так как в связи с ее традиционным изготовлением существовала опасность того, что в результате повреждения внешнего выпуклого огнеупорного слоя 13 топочные газы достигнут металлического внутреннего слоя-подложки 5 и он будет разрушен. С помощью предлагаемого изобретения висящее исполнение внутренней стенки, обладающее определенными преимуществами по отношению к конструкции с нижними подпорками, может быть реализовано при отсутствии прежней опасности.

При вводе печи в эксплуатацию увеличивающийся нагрев вызывает тепловые

расширения, которые приводят к стабилизирующему сжатию фасонных кирпичей 12, расположенных на внутреннем вогнутом огнеупорном слое 14, в то время как тепловые расширения вызывают расширение внешнего выпуклого огнеупорного слоя 13, что позволяет не использовать нижеследующие меры, предлагаемые в данном изобретении, для предотвращения разрушения структуры жаропрочных фасонных кирпичей 11, описанного выше.

Для предотвращения повреждений структуры фасонных кирпичей 11 во внешнем выпуклом огнеупорном слое 13, возникающих вследствие расширений, сопутствующих разогреву печи, необходимо разорвать внешний выпуклый огнеупорный слой 13 с помощью, по меньшей мере, одной зоны 15-18 выравнивания, которая в соответствии с изображенным на фиг.2 в примере исполнении должна быть симметрично расположена по периметру в четырех местах.

В соответствии с фиг.4 и 5 каждая зона выравнивания 15-18 имеет два бетонных элемента 20, 21, соединенных между собой деформационным швом 19. Эти бетонные элементы с геометрическим замыканием плотно соединены по периметру с соседними выполненными «приталенными» фасонными кирпичами 11. Кроме того, бетонные элементы закрепляются на металлическом внутреннем слое-подложке 5 при помощи большого количества, например, раздваивающихся бетонных анкеров 22, 23. Бетонные анкеры имеют плоское поперечное сечение, так что они обладают упругостью только в одном направлении, в вертикальной плоскости они обладают жесткостью и блокируют бетонные элементы 20, 21 в вертикальном положении. Благодаря соединению также с геометрическим замыканием с «приталенными», зубообразно проникающими друг в друга фасонными кирпичами 11 бетонные элементы 20, 21 четырех зон выравнивания 15-18, удерживают таким образом проходящие между ними по дуге в 90° выпуклые или дугообразные огнеупорные секторы 24-27 по типу упругой опоры на внутреннем металлическом слое-подложке 5 так, что предотвращаются отслаивание и локальные перегрузки обкладки.

Величина упругости зон выравнивания 15-18 определяется по ширине деформационного шва 19. Предпочтительно эта ширина деформационного шва 19 рассчитывается таким образом, что при достижении рабочей температуры печи шов, по меньшей мере, полностью закрывается или, сверх того, обеспечивается рост давления в огнеупорных секторах 24-27, так что при охлаждении печи первоначально происходит снижение этого давления, прежде чем появляется возможность возникновения усадок и относительных движений в структуре фасонных кирпичей 11.

В соответствии с примером исполнения, изображенным на фиг.6, по периметру предусматривается создание двух эксцентричных деформационных швов 28, 29 так, что оба бетонных элемента 30, 31 входят друг в друга с помощью соединения в зуб и обеспечивают лабиринтное очертание деформационного шва.

В примерах исполнения, изображенных на фиг.5 и 6, бетонные элементы 20, 21 или 30, 31 зоны выравнивания 15 имеют такую же радиальную ширину, как и жаропрочные фасонные кирпичи 11 внешнего выпуклого огнеупорного слоя 13, так что их бетонные анкеры 22, 23 проходят через изолирующий слой, прилегающий к ним, и могут впоследствии исполнять в этом слое роль арматуры, работающей на изгиб. На примере исполнения, изображенном на фиг.7, бетонные элементы 32, 33 проходят от перемычки 34, 35, заключающей в себя часть бетонного анкера 22, 23, до металлического внутреннего слоя-подложки 5, и, таким образом, охватывают зазор 34, заполненный изоляционным материалом. Благодаря этим перемычкам 34, 35 бетонные анкеры 22, 23 приобретают жесткость, так что в огнеупорных секторах 24-27 при закрытом деформационном шве 19 могут возникать большие напряжения сжатия, чем при конструктивном исполнении, примеры которого показаны на фиг.5 и 6.

Промышленная печь содержит оборотную, изогнутую многослойную внутреннюю стенку, по меньшей мере, ее выпукло-изогнутый огнеупорный слой имеет соединенные друг с другом в зуб жаропрочные фасонные кирпичи. Выпуклый огнеупорный слой, образованный фасонными кирпичами, разрывается по периметру как минимум одной зоной выравнивания, состоящей из жаропрочных бетонных элементов и имеющей деформационный шов. Жаропрочные бетонные элементы приливаются к пограничным фасонным кирпичам таким образом, что бетонные элементы входят в зацепление с профилем соединения в зуб и с помощью бетонного анкера закрепляются на внутреннем слое внутренней стенки. Технический результат: повышение устойчивости жаропрочной облицовки и повышение надежности при эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 7ил.

1. Промышленная печь с оборотной, изогнутой многослойной внутренней стенкой (4), причем по меньшей мере ее внешний выпукло-изогнутый огнеупорный слой (13) имеет соединенные друг с другом в зуб жаропрочные фасонные кирпичи (11), отличающаяся тем, что внешний выпуклый огнеупорный слой (13), образованный фасонными кирпичами (11), разрывается по периметру, как минимум, одной зоной выравнивания (15), состоящей из жаропрочных бетонных элементов (20, 21; 30, 31) и имеющей деформационный шов (19, 28, 29), при этом жаропрочные бетонные элементы (20, 21; 30, 31) приливаются к пограничным фасонным кирпичам (11) таким образом, что бетонные элементы входят в зацепление с профилем соединения в зуб и с помощью бетонного анкера (22, 23) закрепляются на внутреннем слое-подложке (5) внутренней стенки (4).2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что деформационный шов (28, 29) имеет лабиринтные очертания.3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что деформационный шов (19; 28, 29) у холодной печи имеет ширину, рассчитанную таким образом, что шов закрывается при достижении рабочей температуры печи.4. Печь по п.3, отличающаяся тем, что деформационный шов (19; 28, 29) рассчитан таким образом, что при рабочей температуре печи он закрыт, и фасонные кирпичи (11) внешнего выпуклого огнеупорного слоя (13) находятся под сжимающим напряжением, направленным по периметру этого наружного слоя.5. Печь по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что в деформационном шве (19; 28, 29) расположен сжимаемый изоляционный материал.6. Печь по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что внутренний слой-подложка (5) стенки (4) состоит из металла, а в отлитых бетонных элементах (20, 21; 30, 31), содержащих деформационный шов (19; 28, 29), заключают бетонные анкеры (22, 23), закрепленные на металлическом внутреннем слое-подложке (5).7. Печь по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что внутренняя стенка (4) имеет в печи висячее расположение, при этом металлический слой-подложка (5) с помощью нижнего крепежного устройства (7) выполняет роль стенной опорной балки.8. Печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что радиальная ширина бетонных элементов (20, 21) как минимум соответствует зоне выравнивания соответствующих фасонных кирпичей (11) внешнего выпуклого огнеупорного слоя (13).9. Печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что бетонные элементы (32, 33) проходят от части перемычки (34, 35), запирающие бетонные анкеры (22, 23), до металлического внутреннего слоя подложки (5).10. Печь по одному из пп.6-9, отличающаяся тем, что бетонные анкеры как минимум в одной зоне, прилегающей к металлическому внутреннему слою-подложке (5) по периметру внутренней стенки (4) выполнены упругими или гибкими в то время, как в вертикальном направлении они остаются жесткими.