КАМЕРНАЯ КОЛЬЦЕВАЯ ПЕЧЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБЖИГА ДИНАСА И Т. П. ИЗДЕЛИЙ Советский патент 1929 года по МПК F27B13/02 

Для получения динасового кирпича из сырой смеси, состоящей из размолотого кварцита (или кварца) надлежащего качества и небольших добавок известкового молока и глины, отформованный вручную кирпич, после просушки на сушилах до содержания 2% воды, устанавливается в кирпичеобжигательные печи, в которых он после заделки окна печи сначала досушивается путем медленного нагрева до полного испарения механически связанной воды, на что требуется около суток, после чего температуру печи начинают весьма медленно поднимать, доводя ее в конце обжига до 1.500°. Быстро высушенный кирпич (5 часов сушки) дает такие же результаты при испытании на раздавливание, как и медленно высушенный кирпич (15 суток); в обоих случаях кирпич разрушается при давлении 3,5-4,0 кг., на 1 кв. см. Однако, из боязни перегрева ближнего к пламени кирпича и порчи печи сушку следует в печи производить осторожно растягивая ее на сутки. Поднятие температуры до 1.500° должно производиться по опытам автора не меньше 8 суток, и при этой температуре кирпич выдерживается еще сутки, после чего печь подвергается медленному остуживанию. При этом время обжига зависит от свойств сырого исходного материала и для каждого случая должно быть определено опытным путем.

После обжига втечение 9 суток до темпер. 1.500° удается получить при медленном охлаждении втечение 7 суток хороший динасовый кирпич с истинным удельным весом 2,35-2,38, между тем как пятидневный обжиг дает кирпич уже с ист. удельным весом 2,43-2,48 и выше. Продолжительность обжига, следовательно, влияет на удельный вес динаса, что является существенно важным, так как динас с низким удельным весом, приближающимся насколько возможно ближе к теоретическому удельному весу тридимита (2,28), не будет уже заметно расти в кладке мартеновской печи, т.-е. даст свод и другие части печи механически прочные при равных прочих условиях.

Как показывают опыты исследователя динасового кирпича Маc Dovell, наибольший процент содержания в динасовом кирпиче тридимита, а следовательно, и наименьший истинный удельный вес хорошего динаса, достигается повторными обжигами кирпича. Mac Do-vell, однако, добавляет, что по его мнению результаты одного обжига, при котором кирпич выдерживается при максимальной температуре обжига (лучше всего 14 или 15 конус) всего недели, будут такие же, как 10 повторных обжигов с выдерживанием кирпича при той же, максимальной температуре по 40 часов каждый раз. По данным того же исследователя повторные обжиги уменьшают способность к растрескиванию динасового кирпича при резких изменениях температуры.

Температура, при которой скорее всего образуется тридимит, точно не определена, так же как и скорость этого перерождения, на что указывает и Mac Dovell. Несомненно, однако, что существует для каждой разновидности кварца своя особая критическая точка, при которой образование тридимита достигает своего максимума, а поэтому протекание процесса перерождения близкое около этой точки даст большие результаты, чем выдерживание обжигаемого кирпича при совершенно случайной температуре (по Mac Dovell 14 и 15 конус), весьма долгое время, исчисляемое неделями, или при весьма значительной температуре (17-19 конус), но с меньшей затратой времени.

В основу устройства и действия предлагаемой печи положено следующее:

1) Роль регенераторов играет насадка обжигаемого кирпича в камерах.

2) Для того, чтобы нагрев воздуха увеличивался в соответствии с повышением температуры камеры большого огня, направление воздуха и продуктов горения изменяется одновременно на обратное, а именно: некоторое время, воздух и продукты горения идут в камерной печи по направлению движения часовой стрелки, а затем тот и другой направляются назад, т.- е. против движения стрелки.

3) Воздух, просасываемый то через еще не обожженный кирпич, то через обожженный, заставляет насадку камер несколько охлаждаться; продукты горения, направленные в сторону камер с сырцом, а затем обратно на уже готовый кирпич, заставляют динасовый кирпич нагреваться снова. Температура массы кирпича таким образом в некоторых камерах должна несколько раз пройти через ту критическую точку, при которой скорость образования тридимита будет наибольшей, т.е. кирпич при обжиге в предлагаемой печи подвергается повторному обжигу. В такой печи температура воздуха, вступающего в камеру большого огня, вследствие перемены направления продуктов горения, будет втечение всего обжига поддерживаться на значительной высоте и изменение температуры воздуха будет ограничиваться известными пределами, зависящими от величины промежутка времени между двумя переменами направления движения пламени и воздуха.

На чертеже фиг. 1 изображает горизонтальный разрез предлагаемой печи, фиг. 2 - разрез по линии CD на фиг. 1; фиг. 5 - горизонтальный разрез по нижним открытым каналам и боровкам; фиг. 3 - разрез по линии MN на фиг. 5; фиг. 4 - разрез по линии ОР на фиг. 5; фиг. 6 - вид сверху; фиг. 7 - схему действия печи.

Устройство печи следующее:

Печь состоит из 14 камер одинакового размера, расположенных в замыкающийся ряд или вернее, в кольцо.

Камеры поставлены боком и соприкасаются боковыми стенками (фиг. 1 и 5); входные концы последовательно расположены то в одну, то в другую сторону. Во входных концах имеется по два отверстия для ввода в камеру нагретого воздуха и над ними четыре отверстия для более тяжелого чем нагретый воздух газа, который при входе в камеру воспламеняется и сгорает под сводом. Под камеры канализован следующим образом: посредине камеры идет по направлению от входной к выходной стенке общий боров, а обе боковые площади разделены каждая на 5 частей, образующих собирательные боровки (фиг. 5). Эти собирательные боровки отделяются один от другого сплошными стенками в кирпича и имеют по одному выходному отверстию в общий боров в нижней части продольных стенок последнего. Высота общего борова рассчитана так, чтобы в нем образовался свободный газослив. Как общий боров, так и собирательные боровки перекрыты арочками, отстоящими одна от другой на кирпича (фиг. 1 и 2 слева), которые выравнены забуткой и одним рядом кирпича под одну высоту, а выше с арки на арку поставленные на ребро, с промежутками между рядами в 60-70 м/м., перекинуты кирпичи, которые и составляют под печи (фиг. 2 средние камеры). Полученных между кирпичами прямоугольной формы отверстий достаточно для прохода продуктов горения. Сырец устанавливается стоймя в ряды с небольшими промежутками, шириной которых регулируется количество продуктов горения, проходящих через насадку сверху вниз.

Продукты горения общего борова попадают в нижнее окно а (фиг. 3 и 5) и затем поднимаются наверх до высоты входных воздушных окон одним вертикальным каналом d (фиг. 1 и 3). Для соединения выходных концов камер и их вертикальных каналов d с входными концами устроены два замыкающихся канала: наружный b и внутренний с; газы пройдя под печи, окно а и канал d, попадают по каналу b или с через воздушные окна в соседнюю камеру. Обратно - воздух подведенный к поду, пройдя через отверстия в поду и нагревшись от насадки камеры, через два воздушных окна попадает теми же каналами b или с к вертикальному каналу d, по которому попадает в подовое пространство соседней камеры. С обеих сторон каждой камеры на уровне указанных выше каналов имеются еще соединительные каналы е. Движение пламени и воздуху дается работой эксгаустора, а направление - шиберами из огнеупорной массы. Таких шиберов для каждой камеры имеется по шести, при чем два установлены по обе стороны от входных воздушных отверстий, два по обе стороны вертикального канала d и по одному в каждом из двух соединительных каналов е (фиг. 1 и 6). Для направления продуктов горения или нагретого воздуха в тот или иной канал соответствующий шибер поднимается вверх; щели для шиберов, во избежание засасывания наружного воздуха, имеют вверху крышки с песочницами (фиг. 2). Газ каменноугольных генераторов подводится по газопроводу, расположенному над печью и имеющему отдельные патрубки для каждой камеры. Каждая камера через боровок о, являющийся продолжением общего борова, имеет сообщение с дымовым боровом k, через люк m и с наружным воздухом через люк n; оба последних люка имеют крышки с песочными затворами (фиг. 3, 4 и 5). Дымовой боров k идет вокруг всей печи и выводит продукты горения к дымососу, имеющему эксгаустор для создания в борове разрежения, необходимого для протягивания через камеры продуктов горения и нагретого воздуха.

Работа печи видна из схемы, изображенной на фиг. 7.

Из 14 камер одновременно в работе будут:

Общее направление хода обжига от камеры к камере показано большой стрелкой. Условные знаки на схеме изображают:

закрытый воздушный люк или закрытый люк в боров.

то же открытые.

открытый шибер горизонтальных каналов.

то же закрытый.

продукты горения,

воздух,

генераторный газ.

Направление газов и воздуха в камере показано стрелками.

Если на большом огне камера VII, то все люки, кроме воздушного люка n в камере II и люка m в дымовой боров камеры XII, в которой только что загружен сырец, закрыты. Дымосос вытягивает продукты горения, уже отдавшие свое тепло всем предыдущим камерам начиная с VIII, через открытый люк m в боров из камеры XII. Разрежение, полученное при этом, заставляет поступать новые объемы более нагретых продуктов горения из камеры XI в камеру XII, при чем таковые поступают с пода камеры XI, поднимаются по вертикальному каналу d, заштрихованному на схеме решоткой, проходят горизонтальный внутренний канал с с поднятыми шиберами и попадают через воздушные окна в камеру XII, в которой и опускаются до пода. Опущенные шибера этих двух камер препятствуют подвижению продуктов горения по другому какому-либо направлению. Подобное же движение газов будет и во всех остальных камерах VIII-X, всюду продукты горения направятся сверху вниз, отдавая тепло насадке. Камера VII работает на большом огне и к ней подводится газ по газопроводной трубе, короткому патрубку с открытым вентилем и четырем узким отверстиям, расположенным над воздушными окнами. Во всех последующих камерах температура продуктов горения будет постепенно убывать, при чем в камерах VIII, IX, X и XI продукты горения будут нагревать насадку, а в камере XII будут подсушивать сырец.

Воздух засасывается через открытый люк n камеры II, боровком о попадает через подовые отверстия в камеру II, проходит через остывающую насадку до воздушных окон и каналом с с открытыми шиберами доходит до вертикального канала d камеры III, попадает в камеру III через подовые отверстия и т.д. до камеры VI, пройдя которую воздух является уже сильно нагретым. Для того, чтобы воздуху попасть в камеру VII с входного конца, должны быть открыты шибера 6 и I, шибера 5 и 2 должны быть закрыты. В камеру VII введен газ, смешивающийся с нагретым воздухом при входе в камеру; для направления продуктов его горения в камере VIII должен быть открыт шибер 4 и закрыт шибер 3. При условии выдерживания камеры VII около суток при температуре 1.500°, камера VIII будет нагреваться до 1,250 продуктами горения. Когда камера VI несколько охладится, делается перекидка пламени в направлении против стрелок показанных на схеме; продукты горения должны итти теперь по тому точно направлению, по которому шел воздух, и снова нагреют камеру VI, воздух же пойдет через уже нагретые камеры, будет нагреваться сам и охлаждать насадку.

Для перемены направления пламени следует в камере II открыть люк m в боров и закрыть воздушный люк n, одновременно открыв воздушный люк n камеры XII и закрыв люк m в боров. Все остальные люка остаются по прежнему закрытыми, как показано на фиг. 7. С шиберами же камеры VII нужно сделать следующее перемещение: шибера 6, I и 4 должны быть закрыты, а шибера 3, 2 и 5 открыты, тогда воздух из камеры VIII пройдет под шиберами 3 и 2 в камеру VII; а продукты горения из последней в камеру VI. Все шибера остальных камер остаются в том же положении.

Перекидка пламени с операцией открывания и закрывания крышек люков и шиберов на короткий промежуток времени расстроит установившееся движение газов и воздуха, но последнее тотчас же установится вновь в печи, так как указываемое для воздуха и газов направление не будет противоестественным: для охлаждающихся продуктов горения дается и теперь направление сверху вниз, а для нагревающегося воздуха - снизу вверх. В таком положении печь выдерживается до того момента, пока насадка камеры VI снова не нагреется до 1.300° или несколько выше, после чего опять делается перекидка пламени и т.д. до готовности кирпича в камере VII, после чего таким же порядком начинают доводить кирпич в камере VIII.

В течение всей рассмотренной операции обжига в камере VII, соседние с ней камеры будут периодически то нагреваться, то охлаждаться; периодическое изменение температуры может быть произведено так, что в одной из камер каждой стороны масса кварцита будет проходить через температурную критическую точку, при которой скорость перерождения кварцита в тридимит будет наибольшей, о чем было сказано выше.

Так как в сырце, устанавливаемом в пустую камеру, остается от просушки около 2% воды, которую надо испарить, то следует при пропускании воздуха в камеру горения со стороны еще не обожженного кирпича открывать воздушный люк n по приведенному выше примеру не в камере XII, а в камере XI, до тех пор, пока не испарится вся вода, в противном случае пары воды будут без пользы для дела затягиваться в печь и понижать температуру продуктов горения.

Камерная газовая печь непрерывного действия для обжига динаса и т.п. изделий, отличающаяся тем, что с целью использования обжигаемых в ней изделий в качестве регенеративной насадки для подогрева вторичного воздуха, при переменах общего направления отработавших огневых газов и воздуха в подогреваемых и остуживаемых камерах, каждая из камер на уровне своих, расположенных в верхней части, окошек окружена со всех четырех сторон каналами газораспределительной сети b, с и e (фиг. 1), снабженной соответствующими задвижками и сообщающейся посредством вертикальных каналов d с подподными пространствами каждой камеры (фиг. 3, 5), сообщающимися при посредстве окон а и трубопроводов о с дымовым боровом k через люк m (фиг. 4) и с наружным воздухом через люк n.