ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА ВЕРМИКУЛИТОВЫХ КОНГЛОМЕРАТОВ

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых конгломератов и грубообогащенных вермикулитовых руд.
Известен технологический комплекс для обжига и дообогащения вермикулита (RU № 120203, МПК F27B 15/00, опубликовано 10.09.2012), который содержит печь обжига с направляющим патрубком, установленным в ее донной части, питатель-дозатор, приемный бункер, раструб и трубу, установленные под направляющим патрубком и расположенные внутри приемного бункера, перфорированную вертикальную трубку, установленную внутри раструба, трубы и направляющего патрубка печи обжига соосно с ними, при этом трубка выведена через нижнюю часть трубы, закреплена в ней и сообщена с вентилятором, а ее верхняя часть заглушена.
Общими признаками заявляемой полезной модели с аналогом являются печь обжига, питатель-дозатор, бункер, раструб и вентилятор.
Указанный технологический комплекс обладает следующим недостатком. Вермикулитовый конгломерат или грубообогащенная вермикулитовая руда, содержащие в себе 40-50% инертного (не вспучивающегося) материала в виде песка и/или мелких камней, подается питателем-дозатором на обжиг в печь. При этом в печи под действием высокотемпературного излучения вермикулит вспучивается, инертный материал нагревается, поглощая значительную часть энергии температурного излучения. После этого поток, выходящий из печи и состоящий из нагретых до температуры 700-750°C вспученного вермикулита и инертного материала подвергается обдуву воздухом, выходящим из отверстий перфорированной трубки. Легкий вспученный вермикулит выдувается в периферийные участки приемного бункера, а тяжелый инертный материал, падая почти отвесно, попадает в раструб и далее через трубу выводится за пределы бункера. Вспученный полезный продукт отделяется от инертного материала, но при этом, инертный материал, проходя через печь, поглощает значительную часть энергии температурного излучения, которая впоследствии при его остывании рассеивается в окружающую среду. Очевидно, что печь обжига, входящая в состав данного технологического комплекса, работает энергетически не эффективно и не является энергосберегающей, так как значительная часть потребляемой электрической энергии, преобразованной в высокотемпературное излучение, бесполезно затрачивается на нагрев инертного материала.
Известен так же технологический комплекс для переработки вермикулито-песочных конгломератов (RU №135782, МПК F27B 15/00, опубликовано 20.12.2013), который содержит печь обжига с направляющим патрубком, установленным в ее донной части, питатель-дозатор, приемный бункер, раструб и трубу, установленные под направляющим патрубком соосно с ним и расположенную внутри приемного бункера, вертикальную трубку, установленную внутри направляющего патрубка, внутри вертикальной трубки размещены диски, ребра и трубчатый канал, который в средней части пропущен в отверстие верхнего диска, в верхней части закреплен ребрами на внутренних стенках вертикальной трубки, а в нижней части герметично соединен торцом с нижним диском, при этом трубчатый канал на участке между верхним и нижним дисками имеет боковые отверстия, а вертикальная трубка имеет две сквозные кольцевые прорези, выполненные в ее стенках непосредственно над верхним и нижним дисками.
Общими признаками заявляемой полезной модели с аналогом являются печь обжига, питатель-дозатор, бункер и раструб.
Указанный технологический комплекс обладает тем же недостатком: печь обжига, входящая в его состав, работает энергетически не эффективно, так как значительную часть потребляемой ею электрической энергии, преобразованной в высокотемпературное излучение, бесполезно затрачивает на нагрев инертного материала.
За прототип принят технологический комплекс для переработки вермикулито-песочных конгломератов (RU №135783, МПК F27B 15/00, опубликовано 20.12.2013), содержащий печь обжига с направляющим патрубком, питатель-дозатор, модули обжига, размещенные внутри печи, приемный бункер с раструбом, установленным под направляющим патрубком и вертикальную трубку, сообщенную с вентилятором, расположенную внутри приемного бункера, перфорированную отверстиями, установленную соосно с направляющим патрубком и раструбом, конус, размещенный в верхней части раструба и пневморазделительное устройство, выполненное в виде крестообразной аэродинамической камеры, содержащей верхний вертикальный рукав, соединенный с раструбом, правый горизонтальный рукав, сообщенный с бункером-осадителем, снабженным вытяжным вентилятором, левый горизонтальный рукав, содержащий конусный затвор с регулируемым зазором и нижний вертикальный рукав.
Общими признаками заявляемой полезной модели с прототипом являются печь обжига, питатель-дозатор, модули обжига, бункер, раструб и пневморазделительное устройство, выполненное в виде крестообразной аэродинамической камеры, содержащей верхний вертикальный рукав, соединенный с раструбом, правый горизонтальный рукав, сообщенный с бункером-осадителем, снабженным вытяжным вентилятором, левый горизонтальный рукав, содержащий конусный затвор с регулируемым зазором и нижний вертикальный рукав.
Технологический комплекс для переработки вермикулито-песочных конгломератов, принятый за прототип, обладает тем же недостатком. Печь обжига, входящая в его состав, работает энергетически не эффективно, так как значительная часть потребляемой печью электрической энергии, преобразованной в высокотемпературное излучение, бесполезно затрачивается на нагрев инертного материала. Этот недостаток, как и у рассмотренных выше аналогов, обусловлен тем, что разделение инертного материала и вспученного вермикулита осуществляется после обжига вермикулитового конгломерата, а не в процессе обжига.
Задача заявляемой полезной модели заключается в энергосбережении при обжиге вермикулитовых конгломератов в электрической печи.
Технический результат полезной модели заключается в выведении инертного материала из общего потока вермикулитового конгломерата на начальной стадии обжига, за счет разности плотностей частично вспученного вермикулита и инертного материала, уменьшении температуры его нагрева, снижении доли поглощаемой им энергии и экономии электроэнергии, потребляемой печью обжига.
Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь для обжига вермикулитовых конгломератов, содержащая питатель-дозатор, модули обжига, бункер, раструб и пневморазделительное устройство, выполненное в виде крестообразной аэродинамической камеры, содержащей верхний вертикальный рукав, соединенный с раструбом, правый горизонтальный рукав, сообщенный с бункером-осадителем, снабженным вытяжным вентилятором, левый горизонтальный рукав, содержащий конусный затвор с регулируемым зазором и нижний вертикальный рукав, отличающаяся тем, что питатель-дозатор снабжен двумя лотками, сопряженными с верхними частями двух верхних модулей обжига, установленных V-образно и сопряженных в нижней части с раструбом крестообразной аэродинамической камеры, нижний вертикальный рукав которой снабжен спусковым лотком, а размещенный внутри печи обжига термоизолированный бункер-осадитель, отверстием в своей нижней части сопряжен с размещенным под ним модулем обжига, который в свою очередь сопряжен с последующими, ниже расположенными модулями обжига печи.
Благодаря тому, что питатель-дозатор снабжен двумя лотками, сопряженными с верхними частями двух модулей обжига, установленных V-образно, вермикулитовый конгломерат поступает на два модуля обжига одновременно. При этом вермикулит частично вспучивается, его плотность существенно уменьшается, а плотность инертного материала не изменяется.
Частично вспученный вермикулит, с существенно уменьшенной плотностью, и инертный материал с обоих модулей обжига попадают в раструб крестообразной аэродинамической камеры, где за счет разряжения, создаваемого вытяжным вентилятором, соединенным с термоизолированным бункером-осадителем, происходит разделение компонентов обжигаемого вермикулитового концентрата и вынос частично вспученного вермикулита потоком воздуха в бункер-осадитель, откуда через отверстие в его нижней части частично вспученный вермикулит поступает на модуль обжига, сопряженный с последующими, ниже расположенными модулями обжига печи, дообжигается в них и окончательно вспучивается. Скорость потока воздуха, которым частично вспученный вермикулит выносится в термоизолированный бункер-осадитель, регулируется конусным затвором, расположенным в левом горизонтальном рукаве крестообразной аэродинамической камеры, а инертный материал, более тяжелый, выходит через нижний вертикальный рукав крестообразной аэродинамической камеры по лотку наружу.
Установка верхних, параллельно работающих модулей обжига V-образно, обеспечивает максимальную загрузку печи вермикулитовым конгломератом. После выведения инертного материала из общего потока вермикулитового конгломерата, объем этого потока снижается, и дальнейшее движение потока происходит уже по параллельно установленным модулям обжига, где энергия температурного излучения поглощается только вспучивающимся вермикулитом.
Таким образом, разделение вспучивающегося вермикулита и инертного материала производится на начальном этапе обжига после прохождения вермикулитового конгломерата по двум верхним модулям, на которых вермикулит частично вспучивается и уже обладает значительно меньшей плотностью, чем инертный (не вспучивающийся) материал. После этого весь поток частично вспученного вермикулита и инертного материала поступает в раструб и пневморазделительное устройство, выполненное в виде крестообразной аэродинамической камеры, где и происходит разделение компонентов этого потока.
Выведение инертного материала из общего потока вермикулитового конгломерата на начальной стадии обжига, за счет разности плотностей частично вспученного вермикулита и инертного материала, приводит к уменьшению температуры нагрева инертного материала, снижению доли поглощаемой им энергии, экономии электроэнергии, потребляемой печью обжига и энергосбережению в процессе обжига вермикулитового конгломерата. Та энергия, которая потреблялась инертным материалом, теперь распределяется только между вермикулитовыми зернами, когда они проходят по модулям обжига, пересыпаясь с одного на другой.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели от прототипа являются V-образная установка верхних модулей, в верхней части сопряженных с двумя лотками питателя-дозатора, а в нижней части сопряженными с раструбом крестообразной аэродинамической камеры, нижний вертикальный рукав которой снабжен спусковым лотком, а размещенный внутри печи обжига термоизолированный бункер-осадитель, отверстием в своей нижней части сопряжен с размещенным под ним модулем обжига, который в свою очередь сопряжен с последующими, ниже расположенными модулями обжига печи.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
На фигуре показана схема электрической печи для обжига вермикулитовых конгломератов.
Электрическая печь для обжига вермикулитовых конгломератов, показанная на фигуре, содержит питатель-дозатор вермикулитового конгломерата 1 с лотками 2. В верхней части корпуса печи V-образно, под углом 45° установлены два модуля обжига 3, сопряженные своей верхней частью с лотками 2, а нижней частью - с раструбом 4 крестообразной аэродинамической камеры, имеющей верхний вертикальный рукав 5, левый горизонтальный рукав 6, снабженный конусным затвором, правый горизонтальный рукав 7 и нижний вертикальный рукав 8, снабженный спусковым лотком. Правый горизонтальный рукав 7 соединен с термоизолированным бункером-осадителем 9, размещенным в корпусе печи, сообщенным воздухопроводом 10 с вытяжным вентилятором (на фигуре не показан). Термоизолированный бункер-осадитель 9 отверстием в его нижней части сопряжен с размещенным под ним модулем обжига 11, который, в свою очередь, сопряжен с последующими, ниже расположенными модулями обжига 11. В верхних частях модулей обжига 3 размещены воздухозаборники 12, при этом один из них сообщен воздуховодом 13 с конусным затвором левого горизонтального рукава 7, а другой воздуховодом 14 сообщен со спусковым лотком нижнего вертикального рукава 8. Спусковой лоток левого горизонтального рукава 8 своей нижней частью сопряжен с поворотной площадкой 15, снабженной контргрузом 16 и расположенной над каналом отвода инертного материала 17.
3
Электрическая печь для обжига вермикулитовых конгломератов работает следующим образом. Питатель-дозатор 1 одновременно по лоткам 2 подает вермикулитовый конгломерат на верхние, V-образно расположенные модули обжига 3. При прохождении вермикулитового конгломерата вдоль нагревательных элементов, нагретых до температуры 700-750°C, вермикулит, под действием температурного излучения частично вспучивается, и его зерна приобретают плотность 200-250 кг/м, что примерно на порядок меньше плотности частиц инертного материала. После выхода из модулей обжига 3 частично вспученный вермикулит вместе с инертным материалом попадает в раструб 4, а затем в вертикальный верхний рукав 5 крестообразной аэродинамической камеры. С помощью вытяжного вентилятора (на фигуре не показан) и воздухопровода 10 в термоизолированном бункере-осадителе 9 создается разряжение и подсос воздуха в рукавах 5, 6, 7 и 8 крестообразной аэродинамической камеры. Частично вспученный вермикулит по рукаву 7 всасывается в термоизолированный бункер-осадитель 9 и далее ссыпается на верхний и последующие модули обжига 11, где частично вспученный вермикулит дообжигается и окончательно вспучивается. Вытяжной вентилятор подбирается так, что бы частично вспученный вермикулит, оказавшись в термоизолированном бункере-осадителе 9, не всасывался в воздухопровод 10. Существенно более тяжелый инертный материал, падая отвесно в верхнем вертикальном рукаве, набирает значительную скорость и не всасывается в правый горизонтальный рукав 7, а выпадает в нижний вертикальный рукав 8 и по его лотку отводится на поворотную площадку 15 с контргрузом 16. Внутри лотка накапливается инертный материал, который не позволяет холодному воздуху через лоток попасть по нижнему вертикальному рукаву 8 в крестообразную аэродинамическую камеру и охладить вспучивающийся вермикулит. Когда давление инертного материала достигнет определенного уровня, поворотная площадка 15 повернется, преодолевая вес контргруза 16, и инертный материал пересыпется в канал отвода инертного материала 17, а поворотная площадка 15 вернется в исходное положение, предотвращая подсос холодного воздуха. Разряжение в термоизолированном бункере-осадителе 9 создает подсос воздуха в рукавах 5, 6 и 8. Что бы вермикулит не успевал охлаждаться воздухозаборники 12, установленные в верхних частях модулей обжига 3, где имеет место выход горячего воздуха, через воздухопроводы 13 и 14 сообщены с конусным затвором левого горизонтального рукава бис лотком нижнего вертикального рукава 8. Хотя в лотке нижнего вертикального рукава 8 накапливается инертный материал, препятствующий подсосу холодного воздуха, подсос воздуха все же происходит в момент ссыпания инертного материала с поворотной площадки 15. Конусный затвор левого горизонтального рукава 6 позволяет регулировать распределение расходов воздуха в рукавах 5, 6, 7 и 8 крестообразной аэродинамической камеры и настраивать процесс разделения компонентов вермикулитового конгломерата. Подсос горячего воздуха происходит и в зоне сопряжения термоизолированного бункера-осадителя 9 с верхним модулем обжига 11, но он не препятствует поступлению вермикулита на модуль обжига 11, а подсос происходит в зоне выхода горячего воздуха. Подсос относительно холодного воздуха происходит и в зоне сопряжения модулей обжига 3 и раструба 4. Что бы предельно снизить подсос воздуха в этой зоне, ее плотно закрывают термоизолирующим материалом, например, муллитокремнеземистым войлоком (на фигуре не показано).
Чтобы предельно снизить потери тепла в крестообразной аэродинамической камере и воздухопроводах 13 и 14, их так же целесообразно термоизолировать муллитокремнеземистым войлоком.
Вспученный вермикулит, отделенный от инертного материала выходит из печи в ее правой части и поступает в бункер вспученного вермикулита (на фигуре не показан), а инертный материал выходит из печи в ее левой части и поступает в свой бункер (на фигуре не показан).
Таким образом, достигается технический результат полезной модели, заключающийся в выведении инертного материала из общего потока вермикулитового конгломерата на начальной стадии обжига, за счет разности плотностей частично вспученного вермикулита и инертного материала, уменьшении температуры его нагрева, снижении доли поглощаемой им энергии и экономии электроэнергии, потребляемой печью обжига. А та энергия, которая потреблялась инертным материалом, теперь потребляется только вспучивающимся вермикулитом, когда он проходит по модулям обжига, пересыпаясь с одного на другой, что приводит к энергосбережению в процессе обжига вермикулитовых конгломератов.