ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ВЕРМИКУЛИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
ELECTRIC FURNACE FOR BURNING OF VERMICULITE CONCENTRATES

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для производства вспученного вермикулита.
Известна печь для обжига вермикулита (патент РФ №47082, 10.08.2005, Б.И. №22), выполненная в виде плоских противней из огнеупорного материала, установленных по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, противни снабжены электрическими нагревателями, расположенными на них.
Указанная печь обладает следующим недостатком. На каждом из противней движение частиц вермикулита происходит с ускорением, поэтому скорость частиц увеличивается от нуля в верхней части противня, до максимального значения в нижней части. Из-за увеличения скорости частицы преодолевают каждый последующий участок противня со скоростью большей, чем предыдущий. Но тепловое поле, создаваемое температурным излучением электрических нагревателей, на любом участке противня одинаково. Следовательно, его воздействие на частицы вермикулита из-за все возрастающей скорости их движения на каждом последующем участке все менее эффективно, чем на каждом предыдущем. Полное вспучивание вермикулита в ней может быть достигнуто только при потоке вермикулита с невысокой объемной концентрацией, что ограничивает производительность печи. При увеличении объемной концентрации частиц в потоке частицы вермикулита все более и более термоизолируют (затеняют) друг друга и времени для полноценного обжига и вспучивания не хватает. Поэтому многие из них при выходе из печи остаются недовспученными.
Технический результат изобретения - повышение производительности печи за счет увеличения концентрации частиц в потоке вермикулита с обеспечением его более полного обжига и вспучивания.
Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов, выполненная в виде плоских противней из штучного огнеупорного материала (например, из огнеупорного кирпича), установленных друг по отношению к другу под углом, обеспечивающих пересыпание сырья с одного на другой и снабженных электрическими нагревателями, расположенными на них, дополнительно содержит крышки со съемными элементами, установленные на противнях и образующие вместе с ними нагревательные модули, а электрические нагреватели в них выполнены в виде лент. Съемные элементы, закрепленные на крышках снизу, являются огнеупорными (жаростойкими) и установлены так, что каждый элемент выступает над поверхностью крышки, а все вместе они формируют сплошную ребристую нижнюю поверхность крышек, которые вместе с поверхностями противней образуют замкнутые пространства нагревательных модулей. В процессе движения частиц, благодаря шероховатости поверхности штучного огнеупорного материала и стыкам между ними, большинство частиц неоднократно отскакивает от поверхности и ударяется о ребристую нижнюю поверхности крышек. В любой момент времени в замкнутом пространстве модулей одновременно в состоянии подскока находятся многие тысячи частиц. Часть частиц, ударяясь о выступающие съемные элементы, закрепленные снизу крышек и расположенные поперек к направлению движения потока вермикулита, отскакивают от них, теряют количество движения и скорость, что приводит при соударении с другими частицами к потере ими количества движения и скорости и, в конечном итоге, к снижению скорости потока вермикулита в целом. Это в свою очередь приводит к увеличению времени движения зерен вермикулита в температурном поле нагревательных модулей и продолжительности обжига. Электрические нагреватели, выполненные в виде лент и установленные на ребро, размещены под крышками на поверхностях противней продольно так, что расстояние между нагревателями и съемными элементами крышек минимально, а пространства между соседними нагревателями, представляют собой продольные камеры для движения частиц вермикулита с однородным по высоте нагревателей температурным полем. Вертикальная установка ленточных нагревателей на ребро обеспечивает одинаковое температурное воздействие на все частицы, в каком бы месте замкнутого пространства модуля они не находились, как на поверхности противня, так и в отрыве от поверхности в моменты подскоков.
Таким образом, в электрической печи для обжига вермикулитовых концентратов, за счет крышек с ребристой нижней поверхностью, сформированной съемными элементами, расположенными поперек к направлению движения потока вермикулита, обеспечивается снижение скорости отдельных частиц и скорости потока вермикулита в целом, что приводит к увеличению продолжительности обжига и, как следствие, к полному вспучиванию вермикулита при более высокой концентрации частиц в потоке вермикулита, а продольная установка на ребро электрических нагревателей, выполненных в виде лент, при которой обеспечивается однородное по высоте нагревателей температурное поле в камерах, образованных соседними нагревателями, позволяет увеличить концентрацию частиц в потоке вермикулита и, вследствие этого, повысить производительность печи.
На фиг.1 показана принципиальная схема электрической печи для обжига вермикулитовых концентратов, на фиг.2 показано продольное сечение нагревательного модуля, на фиг.3 показано поперечное сечение нагревательного модуля.
Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (фиг.1) состоит из рамы 1 и наклонных нагревательных модулей 2, на поверхностях которых, выполненных из штучного огнеупорного материала, размещены электрические нагреватели 3, закрепленные с помощью изоляторов 4. Нагревательные модули размещены на раме под углом друг к другу для пересыпания вермикулита в процессе обжига с одного на другой и снабжены крышками 5.
Нагревательные модули (фиг.2) состоят из противней 6 с поверхностями из штучного огнеупорного материала 7, на которых установлены в продольном направлении электрические нагреватели 3, образующие камеры обжига 8 и крышки 5, содержащие съемные элементы 9, формирующие ребристую нижнюю поверхность. Электрические нагреватели 3, выполненные в виде ленты из металла с высоким электрическим сопротивлением, установлены с шагом а на ребро, высотой h (фиг.3) и размещены под крышками 5 на поверхностях противней 6 в продольном направлении так, что пространства между соседними нагревателями 3 представляют собой продольные камеры 8 для обжига в процессе движения частиц вермикулита.
Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (фиг.1) работает следующим образом. При подаче вермикулитового концентрата (показано стрелкой), его частицы под действием силы тяжести двигаются по раскаленным поверхностям противней в замкнутых пространствах нагревательных модулей 2 и пересыпаются из одного модуля в другой. Частицы концентрата, в процессе движения в продольных камерах обжига 8 между соседними нагревателями 3 (фиг.3), подвергаются воздействию высокотемпературного излучения с поверхностей нагревателей, вспучиваются и, проходя последовательно по трем нагревательным модулям, выходят из печи в виде готового вспученного вермикулита (показано стрелкой на фиг.1).
Так как поверхности противней 6 (фиг.2), выложены из штучного огнеупорного материала 7, например из огнеупорных кирпичей, то в процессе движения из-за шероховатости их поверхностей и стыков между ними большинство частиц неоднократно отскакивает от поверхности и ударяется о поверхность съемных элементов 9 крышек 5. В любой момент времени в замкнутом пространстве нагревательных модулей одновременно в состоянии подскока находятся многие тысячи частиц. При ударе частиц о поверхности съемных элементов 9, их количество движения (произведение скорости на массу частицы) существенно уменьшается, а скорость частиц не только уменьшается численно, но и изменяет направление, в отдельных случаях вплоть до противоположного, ударяясь при этом о соседние частицы и изменяя их количество движения и скорость. Таким образом, наличие съемных элементов 9 на крышках 5 в конечном итоге приводит к снижению скорости потока вермикулита в целом, что увеличивает время нахождения вермикулита в нагревательных модулях и приводит к увеличению продолжительности процесса обжига.
Благодаря увеличению времени нахождения частиц в замкнутых пространствах нагревательных модулей и толщины слоя потока вермикулита, возрастает производительность печи при сохранении полной дегидратации и вспучивания вермикулита.