РАЗГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ Российский патент 2025 года по МПК F27B15/09 

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для выгрузки обжигаемого материала, полученного в результате высокотемпературного обжига сыпучих материалов в печах кипящего слоя.

Известно разгрузочное устройство печи кипящего слоя (патент SU №1709166, опубл. 30.01.92 г.), принятое за прототип, которое содержит полый клапан, размещенный в направляющей, выполненной в виде стакана с разгрузочным патрубком и сообщенной с газораспределительной коробкой. Устройство снабжено стопорным кольцом с отверстиями, размещенным под клапаном, и дополнительным патрубком, дополнительный и разгрузочный патрубки расположены на оси, перпендикулярной оси направляющей над клапаном. Клапан соединен через вал с поворотной ручкой, причем в клапане и стопорном кольце на одинаковом расстоянии от оси направляющей выполнены продувочные отверстия.

Недостатком данного устройства является поворотный механизм находится в непосредственном контакте с выгружаемым материалом, что приведет к скорому заклиниванию механизма ввиду налипания материала на стенки и торцы камеры.

Известно разгрузочное устройство печи кипящего слоя (патент SU №1084571, опубл. 07.04.84 г.), которое состоит из газораспределительной коробки, содержащей клапан с приводом, направляющую с патрубком для выгрузки материала, причем клапан размещен в направляющей и в нем выполнены отверстия для ввода в печь сжатого воздуха, причем направляющая выполнена в виде стакана, нижняя часть которого под клапаном соединена трубопроводом с газораспределительной коробкой.

Недостатком данного устройства является при выгрузке материала по направляющей будут образовываться наросты материала, которые приведут к нарушению цилиндричности направляющей, заклиниванию клапана. Нарушается герметичность печи кипящего слоя, так как постоянно открыты отверстия клапана.

Известно разгрузочное устройство печи кипящего слоя (патент SU №388185, опубл. 22.06.73 г.), которое состоит из направляющей рамки и шиберной заслонки, привода, причем стенки направляющей рамки и заслонка выполнены полыми с отверстиями на их боковых наружных стопках для ввода в печь сжатого воздуха, а в местах расположения отверстий в стенках рамки и заслонки выполнены впадины.

Недостатком данного устройства является отверстия, расположенные в боковых стенках, полностью не защищены ленточной впадиной от попадания в отверстия материала, что значительно усложняет обслуживание печи кипящего слоя.

Известно устройство для выгрузки крупных частиц из печей кипящего слоя (патент US №3910208, опубл. 07.10.75 г.), которое включает в себя выпускное отверстие, примыкающее к днищу печи, впускного отверстия такого размера, который позволяет проходить через него крупным частицам, а также вращающийся барабан, который установлен так, что один его конец соединяется с впускным отверстием. Барабан снабжен винтом, имеющим шаг такого размера, который позволяет крупным частицам перемещаться между лопастными элементами и перемещать их из выпускного отверстия в сборную шахту, где крупные частицы сбрасываются в приемное устройство.

Недостатком данного устройства является пазы лопастной задвижки и винт барабана в процессе эксплуатации забиваются налипшим выгружаемым материалом, что приведет к заклиниванию механизма.

Известно разгрузочное устройство печи кипящего слоя (патент SU №1732129, опубл. 07.05.92 г.), включающее разгрузочное окно, расположенное в футеровке печи и соединенное с наклонной отводной течкой, размещенный в окне уплотнительный элемент, на цилиндрической поверхности которого выполнены пазы, сообщенные с подводом сжатого воздуха. Уплотнительный элемент установлен в окне с возможностью перемещения вдоль его оси, пазы расположены по окружности элемента над верхним сечением отводной течки и в поперечном сечении выполнены трапециевидными, с расположением меньшего основания по наружной образующей цилиндра.

Недостатком данного устройства является принцип очистки стенок кожуха от налипшего материала, согласно которому налипший материал снимается торцевыми кромками пазов и попадает внутрь пазов, по которым сжатым воздухом вытесняется в отводящую течку. Материалы, получаемые в результате работы печей кипящего слоя, характеризуются высокими адгезионными свойствами, поэтому пазы будут забиты материалом через несколько циклов работы разгрузочного устройства печи кипящего слоя, что приведет к заклиниванию устройства, остановке работы печи кипящего слоя.

Техническим результатом устройства является создание конструкции разгрузочного устройства печи кипящего слоя, обладающего повышенными эксплуатационными свойствами - долговечностью, износостойкостью, термостойкостью, и обеспечивающего герметичное уплотнение разгрузки печи кипящего слоя.

Технический результат достигается тем, что разгрузочное устройство печи кипящего слоя включает разгрузочное окно, расположенное в футеровке печи, уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль своей оси, при этом уплотнительный элемент, установленный на штоке, имеет гиперболическую форму с заостренным профилем, а разгрузочное окно и окно штока выполнены с закладными, при этом уплотнительный элемент и закладные выполнены из композитного неметаллического огнеупорного материала (карбидокремниевая керамика, стекло), а перемещение уплотнительного элемента вдоль своей оси осуществляется электродвигателем, который движется по направляющим, при этом шток, изготовленный из жаропрочной легированной стали, оснащен клапанами, трубками и каналами для охлаждающей среды, а корпус штока соединен с корпусом устройства через фланцы и кожух, который обеспечивает герметичность пространства внутри кожуха, при этом внутри кожуха установлены пружины, которые опираются на корпус штока и опору, а кожух оснащен клапаном для продувки азотом с целью предотвращения попадания пыли на подвижные пружины.

Конструкция разгрузочного устройства печи кипящего слоя поясняется следующими фигурами:

Фиг. 1 - общий вид разгрузочного устройства печи кипящего слоя, где:

1 - корпус устройства;

2 - уплотнительный элемент;

3 - шток;

4 - корпус штока;

5 - кожух;

6 - электропривод;

7 - разгрузочное окно;

8 - отверстие штока;

9 - окно выгрузки;

10 - закладная печи;

11 - закладная штока;

12 - печь кипящего слоя;

13 - прокладка;

14 - направляющие;

15 - впускной клапан;

16 - выпускной клапан;

17 - трубка;

18 - каналы для охлаждающей среды;

19 - шахта печи кипящего слоя;

20 - шланг;

21 - фланец корпуса штока;

22 - фланец корпуса устройства;

23 - пружины;

24 - клапан для продувки азотом;

25 - футеровка устройства;

26 - теплоизоляция;

27 - опора.

Разгрузочное устройство печи кипящего слоя состоит из корпуса устройства 1, уплотнительного элемента 2, штока 3, корпуса штока 4, кожуха 5 и электропривода 6. Корпус устройства 1 включает в себя разгрузочное окно 7, отверстие штока 8 и окно выгрузки 9. Разгрузочное окно 7 выполнено с закладной печи 10, а отверстие штока 8 выполнено с закладной штока 11. Между корпусом устройства 1 и печью кипящего слоя 12 установлена прокладка 13. Уплотнительный элемент 2 установлен на штоке 3 с возможностью возвратно-поступательного движения вместе со штоком 3. Уплотнительный элемент 2 имеет гиперболическую форму с заостренным профилем. Уплотнительный элемент 2, закладная печи 10 и закладная штока 11 выполнены из композитного неметаллического огнеупорного материала (карбидокремниевая керамика, стекло). Закладная печи 10 и закладная штока 11 представляют собой закладные кессонированные элементы, устанавливаемые в корпус устройства 1 заподлицо с торцами корпуса устройства 1. Закладная печи 10 выполнена с профилем, повторяющим профиль уплотнительного элемента 2. Электропривод 6 располагается на одной оси со штоком 3 на направляющих 14 и осуществляет возвратно-поступательное движение штока 3. Шток 3 выполнен с двумя клапанами - впускным клапаном 15 и выпускным клапаном 16. Внутри штока 3 установлена трубка 17, которая соединена со впускным клапаном 15 и каналами для охлаждающей среды 18. Уплотнительный элемент 2 и шток 3, находящиеся в корпусе устройства 1 и обращенные к шахте печи кипящего слоя 19, подвергаются воздействию высоких температур. Подача и вывод охлаждающей среды осуществляется посредством шлангов 20, которые подведены к впускному клапану 15 и выпускному клапану 16. Шток 3 изготовлен из жаропрочной легированной стали. Шток 3 установлен в корпусе штока 4, который имеет фланец корпуса штока 21. Между фланцем корпуса штока 21 и фланцем корпуса устройства 22 установлен кожух 5, обеспечивающий герметичность пространства внутри кожуха 5. Кожух 5 предотвращает выход горячего газа и пыли в атмосферу. Внутри кожуха 5 установлены пружины 23, которые опираются на корпус штока и опору 27. Кожух 5 оснащен клапаном для продувки азотом 24 с целью предотвращения попадания пыли на подвижные пружины 23. Между футеровкой устройства 25 и корпусом устройства 1 установлена теплоизоляция 26. Все разъемные соединения выполнены болтовыми соединениями.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении уплотнительный элемент 2 полностью закрывает разгрузочное окно 7. При разгрузке печи за счет перемещения штока 3 вдоль своей оси с помощью электропривода 6 уплотнительный элемент 2 перемещают, открывая разгрузочное окно 7. Продукт печи кипящего слоя 12, попадая в разгрузочное окно 7, ссыпается во внутреннее пространство корпуса устройства 1. Количество выгружаемого продукта регулируют величиной зазора между уплотнительным элементом 2 и закладной печи 10. По окончании разгрузки уплотнительный элемент 2 перемещают в исходное положение. В течение процесса разгрузки печи кипящего слоя 12 в трубку 17 по шлангу 20 через впускной клапан 15 подается охлаждающая среда, которая перемещается по каналам для охлаждающей среды 18 к уплотнительному элементу 2, затем через выпускной клапан 16 в шланг 20. Периодически пространство внутри кожуха 5 продувают азотом через клапан для продувки азотом 24.

Разгрузочное устройство печи кипящего слоя позволяет обеспечить достаточное уплотнение при полностью закрытом разгрузочном окне за счет применения уплотнительного элемента гиперболической формы с заостренным профилем. Уплотнительный элемент и шток способны выдерживать температуру до 950°С за счет охлаждения штока и уплотнительного элемента, а также за счет выполнения корпуса устройства с огнеупорной футеровкой. Применение уплотнительного элемента гиперболической формы с заостренным профилем решает следующие проблемы: увеличивает коэффициент нагнетания, уменьшает эрозию стенок отверстия печи; уменьшает потери газа; позволяет предотвратить закупоривание отверстия печи мелкими частицами в результате работы печи кипящего слоя. Выполнение уплотнительного элемента, закладной печи и закладной штока из композитного неметаллического материала позволяет уменьшить скорость эрозии. Применение электропривода интегрируется в схему управления разгрузкой печи кипящего слоя проще, чем, например, гидравлический привод, и обеспечивает регулируемую скорость хода клапана от 0 до 150 мм/сек с точностью хода ±0,5 мм.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для выгрузки обжигаемого материала, полученного в результате высокотемпературного обжига сыпучих материалов в печах кипящего слоя. Разгрузочное устройство содержит разгрузочное окно, расположенное в футеровке печи, уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль своей оси, при этом уплотнительный элемент установлен на штоке и имеет гиперболическую форму с заостренным профилем, а разгрузочное окно и окно штока выполнены с закладными, при этом уплотнительный элемент и закладные выполнены из композитного неметаллического огнеупорного материала, а перемещение уплотнительного элемента вдоль своей оси осуществляется электродвигателем, при этом шток изготовлен из жаропрочной легированной стали и оснащен клапанами, трубками и каналами для охлаждающей среды, а корпус штока соединен с корпусом устройства через фланцы и кожух, который обеспечивает герметичность пространства внутри кожуха, при этом внутри кожуха установлены пружины, которые опираются на корпус штока и опору, а кожух оснащен клапаном для продувки азотом с целью предотвращения попадания пыли на подвижные пружины. Технический результат - создание конструкции разгрузочного устройства печи кипящего слоя, обладающего повышенными эксплуатационными свойствами - долговечностью, износостойкостью, термостойкостью, и обеспечивающего герметичное уплотнение разгрузки печи кипящего слоя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Разгрузочное устройство печи кипящего слоя, содержащее разгрузочное окно, расположенное в футеровке печи, уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль своей оси, отличающееся тем, что уплотнительный элемент установлен на штоке и имеет гиперболическую форму с заостренным профилем, а разгрузочное окно и окно штока выполнены с закладными, при этом уплотнительный элемент и закладные выполнены из композитного неметаллического огнеупорного материала, а перемещение уплотнительного элемента вдоль своей оси осуществляется электродвигателем, при этом шток изготовлен из жаропрочной легированной стали и оснащен клапанами, трубками и каналами для охлаждающей среды, а корпус штока соединен с корпусом устройства через фланцы и кожух, который обеспечивает герметичность пространства внутри кожуха, при этом внутри кожуха установлены пружины, которые опираются на корпус штока и опору, а кожух оснащен клапаном для продувки азотом с целью предотвращения попадания пыли на подвижные пружины.

2. Разгрузочное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве композитного неметаллического огнеупорного материала применяются карбидокремниевая керамика и стекло.