ОГНЕУПОРНОЕ БЛОЧНОЕ ИЗДЕЛИЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЕРНА

Полезная модель относится к огнеупорной промышленности, в частности к огнеупорным изделиям, используемым в конструкциях газораспределительных кернов шахтных печей.
Из уровня техники известно огнеупорное изделие, которое состоит из сочлененных основной и вспомогательной частей, смещенных относительно друг друга с образованием выступающего участка вспомогательной части. Выступающий участок вспомогательной части плавно сопряжен с торцом основной части с образованием переходной зоны. На противоположном торце основной части в области, прилегающей к вспомогательной части, выполнены скосы, повторяющие форму переходной зоны (RU 2185582, F27D 1/04, 2002).
Известное решение не может использоваться в конструкциях газораспределительных кернов из-за конструктивных особенностей газораспределительных каналов.
Традиционно газораспределительный керн, содержащий жаровые каналы с отверстиями для выхода газов, выполняется из обычных штучных огнеупорных кирпичей (или блоков) с использованием специальной связки СВС-мертеля (RU 123507, RU 132172 F27B 1/00, 2012, 2013).
Эксплуатация газораспределительного керна происходит в крайне сложных условиях, при разрушающем воздействии агрессивных газовых потоков и обжигаемого материала (например, известняка), несмотря на то что, используется дорогостоящее керамическое связующее для увеличения прочности кладки огнеупорными изделиями (блоками), известное техническое решение не обеспечивает необходимую строительную прочность конструкции жаровых каналов газораспределительного керна. При этом, в известных решениях отсутствует описание конструктивных особенностей огнеупорных изделий или блоков, а выполнение указанного газораспределительного керна обычными штучными изделиями (блоками) нетехнологично. В процессе работы печи, за счет расширения огнеупорного материала при нагреве, происходит его естественное смещение в сторону меньших физических и химических нагрузок, в результате этого возможно скалывание огнеупорных изделий в зоне жаровых каналов. При контакте обжигаемого материала (например, извести) с огнеупорными изделиями, на последних образуются спеки (свары), при устранении которых выпадают участки огнеупорных изделий, закрывая пространство жаровых каналов. Это приводит к потере части тепла в зоне обжига печи. Следует также отметить сложность выполнения футеровки штучными изделиями (обычными блоками), поскольку существует необходимость опиливания и подгонки изделий для выкладывания жаровых каналов.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении строительной прочности конструкции жаровых каналов газораспределительного керна шахтной печи, снижении затрат времени на футеровку при монтаже и ремонте газораспределительного керна шахтной печи.
Технический результат достигается тем, что предлагается огнеупорное блочное изделие газораспределительного керна, в котором одна из стенок имеет выступающий участок в его верхней части согласно полезной модели,
выступающий участок сопрягается с основной частью стенки под углом β равным 90-120°, на нижней стенке изделия имеется канал прямоугольной формы, расположенный вдоль центральной его части шириной A, равной 1/3-1/2 ширины изделия B, и высотой h, равной 1/4-1/2 от высоты изделия H. Канал прямоугольной формы имеет расширение на входе и/или на выходе.
Предлагаемое огнеупорное блочное изделие используется для выполнения газораспределительного керна шахтной печи. Геометрия заявляемого огнеупорного блочного изделия обусловлена условиями эксплуатации газораспределительного керна шахтной печи. В процессе эксплуатации огнеупорное блочное изделие подвергается разрушающему воздействию поступающего газового потока, который может содержать пыль обжигаемого материала. С учетом этого, экспериментальным путем подобраны оптимальные геометрические параметры элементов заявляемого огнеупорного блочного изделия (размеры угла, образуемого выступающим участком, значения ширины и высоты канала, расположенного вдоль его центральной части).
Выступающий участок 3 предлагаемого огнеупорного блочного изделия, предназначенный для создания центрального жарового канала 5 газораспределительного керна, сопрягается с основной частью стенки под углом β, равным 90-120°, обеспечивая необходимую строительную прочность огнеупорных блочных изделий, с одновременным формированием внутреннего пространства (объема) центрального жарового канала, достаточного для равномерного распределения газового потока в объеме печи.
Канал 2, расположенный вдоль центральной части блочного изделия, имеющий прямоугольный профиль, служит для образования поперечных каналов газораспределительного керна.
Диапазон значений ширины канала 2 прямоугольной формы является оптимальным. Ширина A канала менее 1/3 ширины В огнеупорного блочного изделия приведет к зауженному пространству канала для распределения газов в печном пространстве, что отрицательно скажется на температурном режиме печи. При ширине A канала более 1/2 ширины B огнеупорного блочного изделия уменьшится конструктивная прочность изделия, что приведет к снижению строительной прочности конструкции жаровых каналов газораспределительного керна.
Диапазон значений высоты канала h, расположенного вдоль центральной части блочного изделия, равный 1/4-1/2 от высоты изделия H, является оптимальным. Высота канала менее 1/4H способствует его забиванию запыленным газом. Высота канала более 1/2H приводит к неравномерному распределению газового потока внутри газораспределительного керна.
В некоторых (частных) случаях выполнения предлагаемого огнеупорного блочного изделия, канал имеет расширение на входе и/или на выходе. Такая конструктивная особенность прямоугольного канала обусловлена тем, что при отсутствии на входе в канал острых углов, обеспечивается более низкий аэродинамический коэффициент поступающих в канал газов.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено заявляемое огнеупорное блочное изделие (общий вид), на фиг. 2 поперечный разрез изделия.
На фиг. 3 показан пример конкретного применения заявляемого изделия.
Огнеупорное блочное изделие 1 выполнено таким образом, что одна из его стенок 4 в верхней части имеет выступающий участок 3, который сопрягается с основной частью стенки 4 под углом β равным 90-120°, на нижней стенке изделия имеется канал 2 прямоугольной формы, расположенный вдоль центральной его части, шириной A, равной 1/3-1/2 ширины изделия B, и высотой β, равной 1/4-1/2 от высоты изделия H.
На фигуре 2 представлено огнеупорное блочное изделие в поперечном разрезе, в котором имеется канал 2 прямоугольной формы.
На фигурах 1 и 2 обозначены: A - ширина канала прямоугольной формы, B - ширина огнеупорного блочного изделия, h - высота канала прямоугольной формы и H - высота всего изделия.
2
3
Огнеупорное изделие для газораспределительного керна шахтной печи изготавливается из огнеупорного бетона, например, периклазошпинельного состава (75-85% MgO), (5-15% AlO). Важно, чтобы материал, используемый для изготовления указанных изделий, был устойчив к воздействию высоких температур, имел достаточную прочность, обладал высокой термостойкостью.
На фиг. 3 показан пример конкретного применения заявляемого изделия. Огнеупорные блочные изделия устанавливаются в конструкцию, называемую газораспределительным керном крестообразной формы (на фиг. 3 показан не полностью, а только участок газораспределительного керна). Газораспределительный керн предназначен для распределения нагретого до 1200-1500°C газа в печном пространстве.
Заявляемое полезной моделью огнеупорное блочное изделие 1 устанавливается в верхнем ряду, образуя совместно с нижними блоками 6 конструкцию с общим центральным жаровым каналом 5 и поперечными жаровыми каналами 2. При эксплуатации огнеупорного блочного изделия, выполненного в соответствии с заявляемой моделью, газовый поток, беспрепятственно поступает по жаровым каналам 5 и 2 во внутренние зоны шахтной печи.
Разработанная конструкция блочных изделий учитывает возможные термические напряжения, связанные с перепадами температур и другие возможные нагрузки, связанные с крайне сложными условиями эксплуатации огнеупорных блочных изделий газораспределительного керна шахтной печи, увеличивая строительную прочность жаровых каналов керна. Кроме того, при использовании огнеупорных блочных изделий предлагаемой конструкции требуется значительно меньше времени на футеровку при монтаже и ремонте газораспределительного керна шахтной печи, сокращается время дополнительных простоев.
Таким образом, технический результат, заявленный в полезной модели, достигается за счет выполнения огнеупорных блочных изделий предлагаемой конструкции, увеличивается строительная прочность конструкции жаровых каналов газораспределительного керна шахтной печи, снижаются затраты времени на выполнение футеровки.