CC BY
55
Трусов В.А., Вершинин Н.Н., Грузин Д.П., Безбородова О.Е.
Пензенский государственный университет
КОНСТРУКЦИЯ НАДЁЖНОЙ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ШАХТНО- ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА МЕТАЛЛА
Предлагаемая печь содержит смонтированный на каркасе печи корпус 1, образованной кирпичной кладкой из шамотного кирпича (рисунок 1). Каркас 2, имеет в верхней части теплоизоляционный слой 3 из трёх рядов листового асбокартона, толстый стальной лист 4, уложенный на два теплоизоляционных слоя из бетона с наполнителем - шамотной крошкой. Теплоизоляционный слой 3 из трёх рядов листового асбокартона и два теплоизоляционных слоя из бетона с наполнителем - шамотной крошкой позволяют снизить потери тепла. В нижней части каркаса залит первый теплоизоляционный слой 5 из бетона с наполнителем, который имеет сварную двухрядную арматуру 6 из прутка (рисунок 3). В верхней части каркаса 2 имеется второй теплоизоляционный слой 7 из бетона с наполнителем, который имеет внутри ряд из швеллеров № 14 (8). Подины плавильной камеры 9 и накопительной ванны 10 вы-
полнены из подовых блоков 11 МКРС-45 №1, уложенных на четыре слоя асбокартона 12, и
Рисунок 2. Разрез А-А печи
имеют подбивку 13 из шамотного порошка смешанного с крошкой из легковесного кирпича. Срок службы печи увеличивается из-за использования подовых блоков МКРС-45 №1, которые имеют высокую огнеупорность и стойкость (срок службы по практическим данным 6-7 лет). Применением блоков МКРС-45 №1 (толщина 300 мм, ширина 400 мм, длина 1000 мм) вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров, ускорить процесс строительства и снизить долю ручного труда.
Теплоизоляция, состоящая из четырёх слоёв асбокартона 12 и подбивки 13 из шамотного порошка смешанного с крошкой из легковесного кирпича, позволяет дополнительно сохранять температуру металла в плавильной камере 9 и накопительной ванне 10.
Плавильная камера 9 и накопительная ванна 10 ограничены подовыми блоками 11 и стенами 14. Стены 14 печи выложены в два кирпича, внутренний слой выполнен из шамотного кирпича ША-1, № 5 ГОСТ 8691-73, а наружный слой из шамотного легковеса ШЛБ-0,9, №5. Над накопительной ванной 10 собран большой свод 15, опирающийся на пятовые кирпичи 16, зафутерованных в боковых стенках 14. Малый свод 17 выполнен над плавильной камерой 9 и также опирается на пятовые кирпичи 16. Большой свод 15 и малый 17 собираются из шамотного кирпича ША - 1 № 22, 23. Существенно отметить, что большой
1
свод 15 и малый 17 печи имеют двойную огнеупорную теплоизоляционную обмазку 18 и сверху их уложен слой огнеупорных теплоизоляционных матов 19 (рисунок 5), а «заподлицо» с уровнем стен 14 засыпана шамотная крошка. Это дополнительно уменьшает теплопотери из печи.
К каркасу 2 печи приварен стальной короб 20, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стеной, состоящую из трёх слоёв листового асбокартона 21 (рисунок 3). Следует отметить, что в предлагаемой отражательной печи для переплава алюминиевого лома используется принцип противотока. Загружаемая в печь шихта движется вниз, а раскалённые дымовые газы движутся вверх, нагревая при этом шихту. Принцип противотока позволяет полнее использовать полученное при горении тепло, получить при этом высокий тепловой к.п.д. В предлагаемой авторами печи предусмотрены два рабочих окна: верхнее 22, расположенное в верхней части шахты 23 и нижнее 24 в плавильной камере 9, через которые происходит загрузка шихты с двух мест. Благодаря отмеченному выше, в регламенте технологического процесса больше времени отводится на плавку, печь проплавляет больше алюминиевого лома. В плавильной камере 9 имеется шлаковое окно 25, закрываемое дверкой 26, которое предназначено для чистки, удаления железных примесей, шлака. В накопительной ванне 10 имеется рабочее окно 27, закрываемое дверкой 28, которое предназначено для удаления железных примесей, шлака, перемешивания жидкого металла и добавки флюса. Плавильная камера 9 и накопительная ванна 10 сообщаются между собой через окно 29 в перегородке 30. Под плавильной камеры 9 выполнен с наклоном в 5° от задней стенки к фронтальной и в 2° от боковой стенки к окну 29 перегородки 30. Под накопительной ванны 10 выполнен под углом наклона 2° от задней стенки к фронтовой с выпускной лёткой 31. В стенах плавильной камеры 9 и накопительной ванны 10 размещены взрывные клапаны 32, третий взрывной клапан 33 установлен на газоходе в месте присоединения к шахте 23 печи.
Вместе с тем, шахтно-отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет в плавильной камере 9 и накопительной ванне 10 по две газовые горелки 34. Такое расположение горелок 34 позволяет добиться высокой скорости плавки, снижения угара (по практическим данным), а также делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки. Сжигание природного газа осуществляется в четырёх горелках 34 с принудительной подачей воздуха типа ГГВ-МГП. В плавильной камере 9 и накопительной ванне 10 установлены горелки ГГВ-МГП-50. Горелки устанавливаются под наклоном к горизонту. Кроме того, горелки 34 плавильной камеры 9 расположены по продольной оси плавильной камеры 9, а горелки накопительной ванны 10 - под углом 55°. Горелочные камни 35 всех горелок изготавливаются индивидуально из мертеля высокоглинозёмистого.
Отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет поворотный жёлоб 36, который имеет в конструкции поворотную чашу 37, что позволяет последовательно разливать наплавленный в печи металл в разливочное оборудование (например, разливочный ковш 38, разливочный конвейер 39), расположенное в секторе обслуживания c углом 125° (разливочное оборудование показано только на рисунке 2). Поворотный жёлоб 36 при разливки жидкого металла закрыт откидывающейся крышкой, которая снижает потери тепла и выделение газов, улучшает условия труда обслуживающего персонала [ 1 ]. Откидывающаяся крышка крепится к жёлобу 36 при помощи трёх петлей 40.
Для затекания расплавленного металла в лётку 31 и для удобства чистки лётки в процессе удаления переделок и шлака с подины накопительной ванны 10 перед лёткой 31 имеется выемка 41.
Лётка 31 высверлена в лёточном кирпиче 42 [ 2 ]. Лёточный кирпич 42 размещается в металлическом коробе лёточного кирпича и при кладке стены укладывается в нишу и фиксируется клиньями в ней (не показано).
При замене износившегося лёточного кирпича 42 металлический короб лёточного кирпича с находящимся внутри него лёточным кирпичом 42 вынимают из ниши, извлекают старый леточный кирпич 42, ставят в металлический короб лёточного кирпича новый лёточный кирпич 42 и металлический короб лёточного кирпича с установленным в него новым лёточным кирпичом 42 ставят в нишу и фиксируют клиньями (рисунок 2).
Печь имеет заслонку 43 верхнего рабочего окна 22 с двумя приваренными стальными патрубками 44 и тройным теплоизоляционным слоем листового асбокартона, футерованной легковесным огнеупорным кирпичом 45, выступающим за раму на 50-60 мм и образующим при закрытии надёжный «Г- образный замок», что способствует уменьшению угара и снижению теплопотерь (рисунок 1) . Отражательная печь для переплава металла имеет ручное устройство для подъёма и опускания заслонки 43 верхнего рабочего окона 22, которое состоит из двух копиров 46, четырёх шкивов 47, двух тросов 48, двух противовесов 49 и заслонки 43. Заслонка 43 состоит из сварной рамы и двумя патрубками 44 опирается на два копира 46 и с помощью привода заслонка 43 может перемещаться вверх - вниз открывая и закрывая рабочее окно 22. Заслонка 43 при закрытии рабочего окна 22 опирается внизу на стальной лист загрузочной площадки 50. Заслонка имеет приваренную заднюю стенку с двумя ручками. Герметичность закрытия заслонкой 43 рабочего окна 22 печи обеспечивается заходной частью копиров 46, которая имеет угол 40 градусов [ 3 ].
Подобную конструкцию, но без приваренных патрубков, копиров, противовесов и т. д. имеют и другие дверки печи. Для открытия и закрытия дверок в их конструкции предусмотрены петли. Дверки при закрытии образуют надёжный «Г- образный замок», что способствует уменьшению угара и снижению теплопотерь.
Дымовые газы, образующиеся при горении газа из шахты печи поступают в боровок 51. В боровке 51 имеется заслонка 52, которая регулирует тягу (искусственную и естественную).
В составе печи имеется установка пылегазоочистки, которая позволяет вести процесс переплава на искусственной тяге с очисткой дымовых газов от вредных веществ и пыли. При использовании установки, разработанной авторами, пылегазоочистки процесс становится экологически чистым (установка пылегазоочистки условно показана на фиг. 1 - позиция 53, а общий вид на рисунок 6) . Установка пылегазоочистки представляет собой сборный стальной цилиндрической формы корпус 54, в нижней части которого имеется поворотная загрузочная решетка 55 с отверстиями. Выше поворотной загрузочной решетки 55 расположен загрузочный патрубок 56 (рисунок 6). В верхней цилиндрической части корпуса 54 размещены вращающиеся рукавные фильтры, которые улавливают пылевидные частицы из дымовых газов. Вверху корпуса 54 имеется крышка 57, которая крепится восемью болтами и восемью гайками к верхнему фланцу корпуса 54 установки пылегазоочистки. На крышке 57 крепится кронштейн 58, на котором размещена воздуходувка 59 с электродвигателем 60. Обслуживающая площадка 61 установки пылегазоочистки опирается на четыре опоры 62 и имеет слева лестницу 63. Обработанный адсорбент и пыль собираются в конусной части корпуса 54. Очищаемые газы из печи подаются в установку пылегазоочистки через патрубок 64. До патрубка 64 установлен дымосос ДН-9у (не показан). Рукавные фильтры вращаются от привода, состоящего из электродвигателя 65, муфты 66, червячного редуктора 67, вращающейся тарелки 68. Пыль и отработанный адсорбент собираются в конусной части 69 пылегазоочистки, а их выгрузка производится через патрубок 70. При естественной тяге, когда шибер
2
71 на камере смешения 72 закрыт, шибер 73 за установкой пылегазоочистки 53 закрыт, а шибер 74 на боровке открыт, дымовые газы по боровку 51 и дымовой трубе 75 удаляются в атмосферу. На естественной тяге печь работает тогда, когда производится ремонт или профилактические работы на установке пылегазоочистки. Ветвь боровка, идущая к дымососу ( не показан), имеет камеру смешения 72, в которой установлены два шибера: один из которых 71 закрывает или открывает подачу в дымосос отходящих газов, другой 76 регулирует подачу свежего воздуха для разбавления им продуктов горения (рисунке 1).
Пройдя очистку от пыли и вредных газов продукты горения через металлический обратный короб 77 нагнетаются воздуходувкой 59 в дымовую трубу 75. При искусственной тяге разряжение создается дымососом ДН- 9у, который имеет рабочую температуру до 250 °С, тогда как дымовые газы на входе в боровок имеют температуру 650-750 °С. Чтобы снизить температуру дымовых газов, устанавливают камеру смешения 72, в которой происходит смешение горячих дымовых газов с воздухом цеха, в результате чего температура дымовых газов становится равной 150 - 200 °С. Выпускаемые промышленностью пылегазоочистки имеют широкий спектр очищаемых вредных веществ, находящихся в дымовых газах и степень очистки составляет 70 - 97%. Как правило, они имеют обслуживающую площадку, на которую поднимается оператор по лестнице 63 (как показано на рисунке 6). Рабочие, осуществляющие загрузку шихты в печь через верхнее рабочее окно 22, поднимаются на обслуживающую площадку 78 по лестнице 79. Следует отметить, что стальной короб 20 армирован снаружи горизонтальными 80 и вертикальными швеллерами 81.
Предлагаемая авторами печь является простой по конструкции, герметичной, имеющей большой срок эксплуатации, высокопроизводительной, имеющей малые потери тепла в окружающую среду за счёт специальной теплоизоляции, входящая в состав печи установка пылегазоочистки делает процесс экологически чистым. В конструкцию плавильной печи введён быстросменный лёточный кирпич, который позволяет в случае его износа произвести быструю замену на новый в течение 20 минут в период между плавками.
3
Рисунок 4
В-В
4
Рисунок 5
Рисунок 6
ЛИТЕРАТУРА
1. Трусов В. А. Патент на изобретение №2373289 «Жёлоб для разливки жидкого металла». Опубл.
20.11.2009. Бюл. № 32.
2. Трусов В.А. Патент на изобретение №2389958 «Лёточный кирпич». Опубл. 20.05.2010. Бюл. № 14.
3. Трусов В.А. Патент на изобретение №2324881 «Устройство для подъёма и опускания заслонки печи». Опубл. 20.05.2008. Бюл. № 14.
5
