Вращающаяся печь Советский патент 1985 года по МПК F27B7/28 

Изобретение относится к производству извести, цемента и может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, металлургической, а также других отраслях промышленности, применяющих вращающиеся печи.

Вращающиеся печи состоят из металлического корпуса, зафутерованного внутри высокоогнеугюрными изделиями с больщим коэффициентом теплопроводности. Вызвано это тем, что при выборе огнеуиора учитываются тяжелыеусловия работы-футеровки вращающейся печи: механические нагрузки, возникающие в результате вращения печи, сжимаюш.ие напряжения, вызванные различным тепловым расщирением корпуса и футеровки печи, и термические напряжения в результате перепада температур на холодной и горячей сторонах огнеупора. Дляуменьщения потерь тепла в окружающую среду и увеличения срока службы футеровки имеется ряд технических решений, предусматривающих установку дополнительного теплоизоляционного слоя при футеровке вращающихся печей.

Известно устройство печи, использующее фигурный огнеупорный кирпич и теплоизоляионный материал, наружная сторона огнеупора имеет выемку, заполненную огнеупорным материалом. Остальные части кирпича образуют ножки (опоры), которые удерживают кирпич на стенКе печи 1.

Недостатком этой конфигурации кирпича является то, что при использовании его во вращающихся агрегатах вызывает сомнение механическая устойчивость огнеупора при малой толщине ножек. При увеличении толщины ножек значительно уменьшается эффективная толщина изоляции. Известна конструкция огнеупорного клинчатого камня для строительства арочного свода печи, который имеет две полукруглые выемки, заполненные теплоизоляционным огнеупорным бетоном 2.

Однако данная конструкция футеровки предназначена главным образом для устройства арочных сводов печей в статическом состоянии и не приемлема для вращающихся печей. Кроме того, заполнение выемок термостойким бетоном повышает теплопроводность футеровки, понижает ее теплоизоляционную эффективность и создает дополнительные термонапряжения в связи с разным коэффициентом расширения матеркалов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вращающаяся печь, которая содержит корпус с выемками, лишь 1/3 поверхности которых укладывается на кожух печи, а пространство между остальными 2/3 пойерхности огнеупорного камня икожухом печи образует воздушную изоляцию, которая уменьшает поток тепла от. огнеупорного камня к кожуху печи 3.

Недостаток известного устройства заключается в том, что воздух служит тепловой изоляцией только в начале работы печи после замены футеровки и в зонах печи с температурой ниже 1000°С. При износе футеровки в зоне обжига печей, а также при повышении температуры холодной стороны огнеупора выше 400°С тепло с его поверхности, будет передаваться на корпус печи с помощью лучистого теплообмена. В этом случае воздушные полости не могут служить изолятором и уменьшить потери тепла в окружающую среду.

Цель изобретения - уменьшение потерь тепла в окружающую среду повышение термической устойчивости огнеупоров и уменьшение массы футеровки.

Указанная ц.ель достигается тем, что во вращаюндейся печи, содержащей металлический корпус, футерованный огнеупорами, выполненными с выемками на обращ,енном к корпусу торце, заполненными теплоизоляционным материалом, огнеупор контактирует с корпусом печи 1/5 частью торца, а плотность волок 1истого термостойкого материала в зоне .максимальных температур составляет 250-300 кг/м и постоянно уменьшается по длине печи в сторону снижения температур на 1,44-2,16 кг/м на обгонный метр футеровки печи.

На чертеже изображена вращающаяся печь с футеровкой.

Вращающаяся печь содержит металлический корпус I, огнеупор 2, который опирается на поверХность корпуса 1/5 частью торцовой поверхности, стекловолокнистый теплоизоляционный материал 3 (муллитокремнеземистая вата).

Пример 1. Вращающаяся печь футерована or неупором с выемками, которые образуют воздушную изоляцию .между огнеупором и металлическим корпусом печи. Известно, что воздущная изоляция эффективна при температурах до 200-300°С, когда передача тепла происходит конвекцией.

При температурах свыше передача тепла осуществляется конвективньш и радиационным способом, приче.м с повышением температуры доля радиационной составляющей значительно превышает конвективную. Поэто.му в зоне печи с температурой 300-i500°C, когда на поверхности выемки огнеупора температура равна 1050-1100°С (расчетные данные для огнеупора марки МХЦ при толщине 230. мм), воздушная изоляция неэффективна, так как воздух не может являться теплоизоляцией при радиационном способе передачи тепла. Температура наружной поверхности печи составляет при температуре в зоне обжига-печи 1500°С (табл. 1).

Пример 2. Температурные условия аналогичны примеру 1. Вращающаяся печь футерована огнеупором с выемками, которые заполнены в.олокнистой теплоизоляцией с плотностью 150-200 кг/-м. Тепло с поверхности выемки огнеупора на металлический кбрпус передается через слой волокнистой теплоизоляции теплопроводностью. Известно, что теплопроводность волокнистых теплоизоляционных материалов зависит от их плотности и температуры. В обЛасти температур выше 400°С тепПлотность укладки волокнистой теплоизоляции, кг/м

Выемки в огнеупоре не заполнены

150-200 250-300 350

лопроводность растет менее интенсивно у материала с большей плотностью. Для материала с плотностью 150-200 кг/м температура на поверхности корпуса печи составляет 350°С а тепловые потери в окружающую среду 8300 Вт/м1 Приведенные данные показывают на низкую эффективность теплоизоляционного слоя с плотностью укладки до 200 кг/м.

Таблица 1

Тепловые потери поверхности печи в окружающую среду, . Вт/м

10700

8300 6190 5800

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ, содержащая металлический корпус, футерованный огнеупорами, выполненными с выемками на обращенном к корпусу торце, заполненными теплоизоляционным материалом,огличающаяся тем, что, с целью уменьщения потерь тепла в окружающую среду, повыщения термической устойчивости огнеупоров и уменьшения массы футеровки, огнеупор контактирует с корпусом печи 1/5 частью торца, а плотность волокнистого термостойкого материала в зоне максимальных температур составляет 250-300 кг/м и постоянно уменьшается по длине печи в сторону снижения температур на 1,44-2,16 кг/м на погонный метр футеровки печи.

Пример 3. Температурные условия аналогичны примерам 1 и 2. Волокнистый теплоизоляционный материал укладывают с плотностью 250-300 кг/м. Тепловые потери в окружающую среду сокращаются до 6190 Вт/м1 Пример 4.. Условия, аналогичные примерам 1-3. Волокнистый материал берут по массе в количестве, достаточном для получения плотности укладки в выемке огнеупора 350 кг/м. Опытные работы, выполненные при футеровке вращающейся печи, показывают, что при данной плотности происходит упругая деформация материала, поэтому такая плотность укладки практически трудно осуществима при футеровке вращающейся печи и нецелесообразна, так как вызывает увеличение расхода материала для теплоизоляции,а показатель теплопроводности волокнистого материала существенно не изменяется. Из примеров видно, что максимальный положительный эффект в зоне температур 1300-1500°С достигается при укладке волокнистой теплоизоляции плотностью 250- 300 кг/м1 Достижение положительного эффекта при снижении плотности укладки по длине печи волокнистого теплоизоляционного материала на 1,44-2,16 кг/м на пог. м футеровки может быть подтверждено следующими примерами. Пример 5. Температура на поверхности выемки огнеупора, уложенного по длине печи, изменяется от 1100 до 320°С, при этом плотность укладки в зоне максимальных температур составляет 250-300 кг/м. Пусть снижение плотности укладки ваты равно 0,72 кг/м на пог.м футеровки, тогда даже в конце зоны подогрева печи при 320°С, когда применение волокнистой теплоизоляции нецелесообразно, плотность укладки последней составит 184-234 кг/м. Снижение плотности укладки на 2,16 кг/м в этой зоне показывает, что при такой темпепературе выемку можно не заполнять теплоизоляцией. Расчетные данные по влиянию снижения плотности укладки на 0,72-2,88 пог.м футеровки при начальной плотности 300 кг/м и температуре на поверхности выемки 500°С на эффективность теплоизоляции приведены в табл. 2.

Т а б л

и ц а