УСТАНОВКА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ОГНЕУПОРНОЙ КЛАДКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ МЕТОДОМ КЕРАМИЧЕСКОЙ НАПЛАВКИ
INSTALLATION FOR REDUCTION OF DAMAGED REFRACTORY MASONRY OF INDUSTRIAL FURNACES BY METHOD OF CERAMIC WELD PAD

Область техники.
Изобретение относится к устройствам для восстановления поврежденной огнеупорной кладки промышленных печей методом керамической наплавки и может найти применение в коксохимической, металлургической, стекольной и других отраслях промышленности.
Уровень техники.
Для восстановления поврежденной кладки печей широко применяются близкие по назначению и используемой аппаратуре установки для торкретирования и керамической наплавки, основанные, как правило, на принципе пневмотранспортирования порошковой торкрет-смеси с помощью камерных насосов и специальных торкрет-фурм к локальному месту ремонта.
Так, по патенту Великобритании №1158210, F27D 1/16, 1969 г. известна установка (пушка) для ремонта печей, с помощью которой торкрет-порошок (мелкоизмельченный огнеупорный материал) наносят в увлажненном состоянии на ремонтируемую кладку. Эта установка содержит камерный насос, подключенный к источнику сжатого воздуха, и торкрет-фурму (смесевую форсунку), присоединенную к нижней точке камеры насоса и к водопроводу. Порошок выдувается из камеры сжатым воздухом в торкрет-фурму, где происходит смешение в заданном соотношении двух потоков: аэросмеси (смеси воздуха с порошком) и воды, подаваемой под определенным давлением.
К недостаткам этой установки следует отнести невозможность обеспечения равномерной выдачи порошка, имеющего склонность к слеживанию, и сложность регулирования концентрации порошка в аэросмеси. Это препятствует ее использованию в методе ремонта печей керамической наплавкой.
Известна установка (устройство) для нанесения растворов и смесей, содержащая подключенный к источнику сжатого воздуха камерный насос (корпус), оборудованный регулятором давления воздуха, выполненным в виде силового цилиндра, поршень которого соединен с помощью системы рычагов с выпускным приспособлением, оснащенным клапаном с подпружиненным штоком и присоединенным с помощью патрубка с фильтром к верхней части камеры (полости) насоса, снабженной манометром, при этом в камере расположена группа патрубков подачи аэрирующего воздуха, выходы которых находятся в районе выпускного приспособления (см. авторское свидетельство СССР №1756501, кл. E04F 21/02, 1992 г.).
Эта установка имеет следующие недостатки:
1) расположение патрубков подачи аэрирующего воздуха внутри камеры насоса обуславливает налипание на них торкрет-смеси, периодическое зависание ее в камере с последующим обрушением, что предопределяет выдачу смеси из камеры рывками и сужает технологические возможности установки;
2) усложнение рычажно-шарнирной системы связи регулятора давления воздуха со штоком выпускного приспособления, ослабленным выполненным в теле штока поперечным каналом, что снижает надежность установки.
Также известна установка для ремонта керамической наплавкой металлургических агрегатов, содержащая бункер-дозатор торкрет-смеси с пневмоприводом, смеситель, соединенный с торкрет-фурмой (копьем) и магистралями подачи кислорода и азота с соответствующими заслонками, блок управления, дополнительный бункер топливных порошков с краном и магистраль подачи сжатого воздуха к пневмоприводу с вентилем, привод которого кинематически связан с системой регулирования расхода азота и кислорода (см. патент РФ №2047067, кл. F27D 1/16, 1995 г.).
Эта установка имеет следующие недостатки, обусловленные использованием азота для транспортирования торкрет-смеси:
1) усложнение аппаратуры регулирования и установки в целом, что снижает ее надежность;
2) увеличение расхода кислорода для зажигания и поддержания горения топливных компонентов торкрет-смеси;
3) увеличение расхода топливных компонентов для ремонта кладки печи при пониженных температурах.
Известна установка для ремонта огнеупора, разработанная фирмами Главербел (Бельгия) и Фосбел (США) и описанная в патенте РФ №2035680, F27D 1/16, 1995 г. Она содержит бункер для торкрет-смеси, оборудованный шнековым транспортером, привод которого осуществляется двигателем с переменной частотой вращения, камеру смешения с вводом азота, инжекционное устройство с вводом кислорода и торкрет-фурму (сопло).
Эта установка должна обеспечивать повышение производительности наплавки, однако имеет следующие недостатки: громоздкость ее устройства, сложность в эксплуатации, расширенная номенклатура применяемых видов энергии и газов, повышенный расход кислорода для обеспечения устойчивости горения топливной составляющей торкрет-смеси.
Известна установка для формирования огнеупорного покрытия на рабочей поверхности футеровки, разработанная фирмой Виллмет (США) и описанная в патенте РФ №2036186, F27D 1/16, 1995 г.
Эта установка призвана способствовать повышению износостойкости наплавленного покрытия, однако имеет следующие недостатки: громоздкость ее устройства, сложность в эксплуатации, расширенная номенклатура применяемых видов энергии и газов, повышенный расход кислорода для обеспечения устойчивости горения топливной составляющей торкрет-смеси.
В качестве прототипа, совпадающего по назначению и ряду основных конструктивных признаков с заявляемым изобретением, принята разработанная ООО «Научно-внедренческое предприятие «МАК» и защищенная патентом РФ №2038561 F27D 1/16, 1995 г. установка для керамической наплавки промыпшенных печей. Она содержит подключенный с помощью переключателя к источнику сжатого воздуха камерный насос, оборудованный блоком сброса воздуха в атмосферу из камеры, аэратором, снабженным стабилизатором давления аэрирующего воздуха, и инжектором, оснащенным стабилизатором давления воздуха и приводом перемещения с блоком пневмораспределения, торкрет-фурму, подключенную к выходу насоса и к источнику сжатого кислорода, трубопроводы транспортирования воздуха, торкрет-смеси и кислорода и контрольно-измерительные приборы, при этом блок сброса воздуха в атмосферу из камеры содержит фильтр и пневмоклапан.
Эта установка характеризуется простотой конструкции и безопасностью при эксплуатации благодаря использованию воздуха для транспортирования торкрет-смеси, но имеет такой недостаток: при отключении ее от источника сжатого воздуха без предварительного сброса сжатого воздуха из камеры насоса торкрет-смесь вытесняется из камеры через аэратор, стабилизатор давления аэрирующего воздуха и его дроссельное отверстие в атмосферу, закупоривая на пути своего движения все полости, для очистки которых требуется остановка установки.
Это снижает эксплуатационную надежность известной установки.
Раскрытие изобретения.
Исходной в изобретательском замысле была задача усовершенствования установки для керамической наплавки промышленных печей путем устранения недостатка прототипа, которое обеспечивает повышение надежности установки.
Поставленная задача решена таким образом, что в установке для восстановления поврежденной огнеупорной кладки промышленных печей методом керамической наплавки, содержащей подключенный с помощью переключателя к источнику сжатого воздуха камерный насос, оборудованный фильтром сброса воздуха в атмосферу из камеры, аэратором, снабженным стабилизатором давления аэрирующего воздуха, и инжектором, оснащенным стабилизатором давления воздуха и приводом перемещения с блоком пневмораспределения, торкрет-фурму, подключенную к выходу насоса и к источнику сжатого кислорода, трубопроводы транспортирования воздуха, торкрет-смеси и кислорода и контрольно-измерительные приборы, предусмотрены следующие конструктивные преобразования: переключатель сжатого воздуха пневматически соединен с фильтром сброса воздуха из камеры в атмосферу, при этом переключатель сжатого воздуха выполнен в виде четырехлинейного двухпозиционного распределителя, один из входов которого соединен с источником сжатого воздуха, второй - с выходом фильтра, один из выходов сообщен с входом блока пневмораспределения и входом стабилизатора давления аэрирующего воздуха, а второй - с атмосферой.
Предложенная установка обеспечивает техническую результативность - повышение надежности при эксплуатации путем исключения возможности закупоривания торкрет-смесью пневмотракта от аэратора к выходу в атмосферу из стабилизатора давления аэрирующего воздуха.
Вышеуказанное свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков предложенной установки и обеспеченной при этом технико-экономической результативностью.
Техническая сущность предложенной установки для керамической наплавки промышленных печей поясняется ее принципиальной пневматической схемой.
Установка содержит камерный насос 1, торкрет-фурму 2, источник 3 сжатого воздуха и источник 4 сжатого кислорода.
Камерный насос 1 оборудован аэратором 5 со стабилизатором 6 давления аэрирующего воздуха и инжектором 7, оснащенным стабилизатором 8 давления воздуха с манометром 9 и приводом 10 перемещения инжектора с блоком 11 пневмораспределения. Привод 10 имеет рабочие полости - поршневую 12 и штоковую 13. Блок 11 пневмораспределения состоит из четырехлинейного двухпозиционного распределителя 14 и обратных клапанов 15, 16. Камера насоса оснащена манометром 17 и фильтром 18.
Источник 3 сжатого воздуха оборудован манометром 19 и подключен к установке с помощью переключателя 20. В качестве источника 3 могут быть использованы пневмомагистраль или компрессор.
Источник 4 сжатого кислорода, которым могут служить кислородная магистраль или баллон, содержит стабилизатор 21 его давления, манометр 22 и нормально закрытый переключатель 23, выход которого сообщен с одним из входов торкрет-фурмы 2, второй вход которой присоединен к выходу насоса 1.
Переключатель 20 выполнен в виде четырехлинейного двухпозиционного распределителя, один из входов которого соединен с источником 3 сжатого воздуха, а второй - с выходом фильтра 18; один из выходов переключателя 20 связан с атмосферой, а второй - со входом стабилизатора 6 и с одним из входов распределителя 14, второй вход которого сообщен с атмосферой; один из выходов распределителя 14 сообщен с полостью 12 привода 10 и с входом обратного клапана 15, второй - с полостью 13 привода 10 и с входом стабилизатора 8, выход которого соединен с манометром 9 и с входом обратного клапана 16. Выходы клапанов 15, 16 сообщены между собой и с входом инжектора 7.
Установка работает следующим образом.
После загрузки камеры насоса 1 торкрет-смесью осуществляется продувка сжатым воздухом инжектора 7, торкрет-фурмы 2 и шланга транспортирования смеси с выхода насоса 1 ко входу торкрет-фурмы 2, для чего переключателем 20 сжатый воздух подается на входы распределителя 14 и стабилизатора 6 аэрирующего воздуха, распределитель 14 переключается в позицию, при которой сжатый воздух поступает в полость 12 и через клапан 15 - в инжектор 7, вследствие перемещения которого торкрет-смесь отсекается от выхода насоса 1, а сжатый воздух, пройдя через инжектор 7, шланг и торкрет-фурму 2, выбрасывается наружу. Одновременно сжатый воздух через стабилизатор 6 и аэратор 5 поступает в камеру насоса 1, давление воздуха в ней повышается до уровня, запрограммированного стабилизатором 6.
После окончания продувки и достижения необходимого давления в камере насоса 1 установка переключается в режим работы. Для этого выходное отверстие торкрет-фурмы 2 направляется на раскаленный участок кладки печи или на источник открытого огня, с помощью переключателя 23 к торкрет-фурме 2 подается кислород, после чего распределитель 14 переключается в позицию, при которой сжатый воздух поступает в полость 13 и через стабилизатор 8 и клапан 16 - в инжектор 7, одновременно, воздух из полости 12 через распределитель 14 вытесняется в атмосферу. В результате этого осуществляется перемещение инжектора 7, открывается выход для торкрет-смеси из насоса 1 и транспортирование ее по шлангу к торкрет-фурме 2, в которой смесь обогащается кислородом. После выхода из торкрет-фурмы топливная составляющая смеси воспламеняется, расплавом ее огнеупорной составляющей осуществляется восстановление поврежденного участка кладки печи.
После использования порции торкрет-смеси перед загрузкой насоса 1 ее очередной порцией переключателем 23 отключается подача кислорода к торкрет-фурме 2, а переключателем 20 - подача сжатого воздуха в распределитель 14 и в стабилизатор 6 аэрирующего воздуха.
При отключении установки от источника 3 сжатого воздуха переключателем 20 из камеры насоса 1 сбрасывается сжатый воздух через фильтр 18 и переключатель 20, что делает невозможным движение смеси из камеры в направлении стабилизатора 6, аэрирующего воздуха. Это повышает надежность установки для керамической наплавки промышленных печей.
Промышленная применимость.
Предложенная установка промышленно-пригодна, она успешно реализована в Украине, в частности, при восстановлении керамической наплавкой поврежденной огнеупорной кладки печей на ОАО «Авдеевский коксохимический завод», ОАО «Донецкий металлургический завод», ЗАО «Вольногорское стекло».