УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОДОГРЕВА КОКСОВОЙ ШИХТЫ

Полезная модель относится к области цветной металлургии, в частности, к процессу производства анодной массы для электролизеров с анодом Содерберга, предназначенных для электролитического производства алюминия, а именно, к конструкциям для предварительного подогрева коксовой шихты до температуры более 190°С перед подачей в смеситель непрерывного действия.
Известно техническое устройство, содержащее бункер, течку и узел подогрева материала, выполненный в виде паропровода с запорно-регулирующим органом и парораспределителя. В нижней части парораспределителя выполнено, по крайней мере, одно отверстие для выхода пара в нижнюю часть бункера. Запорный элемент устройства связан с запорно-регулирующим органом узла подогрева. Изобретение позволяет совместить прогрев материала с его отгрузкой и регулировать подачу пара при изменении скорости выгрузки. Материал подается в бункер и движется под действием собственного веса. В процессе движения материала, через узел подогрева подается газообразный теплоноситель - пар. Подачу пара производят в нижнюю часть бункера над течкой непосредственно в материал через паропровод с запорно-регулирующим органом и парораспределитель в период выгрузки материала из течки (Патент РФ №2133932, 1999, МКИ F 26 В 17/10).
Недостатками данного устройства являются:
- низкая температура подогрева коксовой шихты, не позволяющая обеспечивать температурный режим, необходимый для выпуска анодной массы с использованием высокотемпературного пека.
- Повышенное содержание влаги в материале в результате прямого соприкосновения его с паром.
- Отсутствие возможности установки (задания) требуемой температуры.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является подогреватель D-1.25y-01 (паспорт ПО «Днепротяжбуммаш» 7-2876 ПС на подогреватель порошковый дисковый, 1977), содержащий 11 электрообогреваемых дисков мощностью 15 кВт каждый, чередующихся со скребками и соосно установленных на валу. В диски уложены электронагревательные изолированные друг от друга спирали. Для соединения контакта спирали с токопроводом применяется шпилька. Внутри дисков выполнены радиально направленные отверстия, расположенные в противоположных от вала частях дисков. Весь набор дисков и скребков помещен в корпус, в верхней части которого выполнена загрузочная течка, а в нижней - разгрузочная. Устройство позволяет нагревать сыпучие компоненты (коксы нефтяные, или каменноугольные) до температуры 145°С и работает следующим образом: шихта непрерывным потоком подается на поверхность верхнего диска с отверстием, распределяется по поверхности и сталкивается в отверстие на последующий диск при помощи вращающегося скребка. После прохождения всего столба кокс через разгрузочную течку подается в смеситель. Температура нагрева фиксируется при помощи термопары, установленной в разгрузочной течке.
Недостатком устройства, выбранного за прототип, является низкая температура подогрева коксовой шихты, не позволяющая обеспечить температурный режим, необходимый для выпуска анодной массы с использованием высокотемпературного пека. Что обусловлено малой мощностью дисков и недостаточным их количеством. Кроме того, контакт спирали с токопроводом при помощи шпильки является ненадежным.
В основу полезной модели положена задача разработки устройства для подогрева коксовой шихты, конструкция которого обладала бы повышенной
надежностью и позволяла бы осуществлять предварительный нагрев коксовой шихты до температур свыше 190°С перед подачей в смеситель непрерывного действия. При этом, на процесс выпуска анодной массы на высокотемпературном пеке не потребуются глобальные вложения в реконструкцию нагревательного оборудования. Использование анодной массы на высокотемпературном пеке позволяет перевести электролизеры на технологию «сухого» анода, что обеспечивает значительное улучшение экологической ситуации и снижение расхода электроэнергии.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве непрерывного действия для подогрева коксовой шихты включающем соосно установленные на валу, чередующиеся диски и скребки, с уложенными внутри дисков электронагревательными изолированными друг от друга спиралями, присоединенными к токопроводу, и выполненными радиально направленными отверстиями, расположенными в противоположных от вала частях дисков, в котором, вся стопка помещена в корпус, снабженный в верхней части загрузочной течкой, а в нижней - разгрузочной, согласно предлагаемому решению, внутри каждого диска параллельно смонтирована дополнительная нихромовая электронагревательная спираль, причем, соединение контакта электронагревательных спиралей с токопроводом выполнено жестким; скребок представляет собой круглую металлическую раму, с диаметром соответствующим 0,7-0,98 диаметра диска, а длина вала выполнена равной 1,2-1,8 диаметра диска, при этом площадь поперечного сечения отверстия относится к площади поверхности диска как 1:8-40.
Предлагаемую конструкцию дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.
Количество дисков в устройстве составляет свыше 11 штук, а мощность каждого не менее 18 кВт.
Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».
Предлагаемая совокупность существенных признаков устройства обеспечивает нагрев коксовой шихты до температуры свыше 190°С со стандартным отклонением 2,1-2,8°С, что позволяет производить выпуск анодной массы на высокотемпературном пеке без глобальных вложений в реконструкцию нагревательного оборудования.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фигуре 1 изображена схема устройства непрерывного действия для подогрева коксовой шихты; на фигуре 2 - общий вид устройства; на фигуре 3 - схема скребка в устройстве.
В устройстве непрерывного действия для подогрева коксовой шихты, шихта 1 поступает в загрузочную течку 2, установленную в верхней части. Диски 3, в которых выполнены радиально направленные отверстия 4, закреплены на валу 5. Диски 3 чередуются со скребками 6, закрепленными также на валу 5. В нижней части устройства выполнена разгрузочная течка 7. внутри дисков 3 уложены электронагревательные изолированные друг от друга спирали 8. Спирали 8 соединены с токопроводом через жесткий контакт 9. В разгрузочной течке 7 установлена термопара 10. Электродвигатель 11 через редуктор 12 подсоединен к валу на котором закреплены диски 3 и скребки 6.
Устройство работает следующим образом.
Шихта 1 непрерывным потоком через загрузочную течку 2 подается на поверхность верхнего диска 3 с отверстием 4, распределяется по поверхности и сталкивается в отверстие на последующий диск при помощи жестко закрепленного на валу 5 вращающегося скребка 6. После прохождения всего столба дисков 3 коксовая шихта 1 через разгрузочную течку 7 подается в смеситель. Нагрев осуществляется при помощи параллельно соединенных нихромовых спиралей 8, к которым через жесткий сварной контакт 9 подается электрический ток. Температура нагрева фиксируется при помощи термопары, установленной в разгрузочной
течке 10. Вращение вала осуществляется посредством передачи крутящего момента от электродвигателя 11 через редуктор 12.
Пример конкретного выполнения.
В цехе анодной массы на ОАО «БрАЗ» в 2002 г. смонтированы и эксплуатируются по настоящее время подогреватели с дисками мощностью 18 кВт, для обеспечения которой установлена дополнительная нихромовая спираль, длиной 7,3 м, в уложенном состоянии длина нихромовой проволоки 30 м. Диаметр диска составляет 1400 мм, а скребка 1375 мм. Для монтажа дисков в количестве от 12 до 15 штук и скребков изготовлен вал длиной 1985 мм. Высота посадочного места одного диска составляет 140 мм. Использование устройства позволило осуществить частичный перевод завода на технологию «сухого» анода с использованием анодной массы на высокотемпературном пеке.