ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КАРБОНАТНЫХ ПОРОД
MINE KILN FOR ROASTING CARBONATE ROCKS

Изобретение относится к шахтным печам для обжига карбонатных пород, преимущественно известняка, и может быть использовано в металлургической, строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, где применяется гашеная известь.
В настоящее время имеется целый ряд конструкций шахтных печей, в которых верхняя и нижняя шахты жестко соединены для образования газового канала между собой посредством металлической конструкции (подвесного металлического цилиндра). Однако несмотря на их преимущество, они конструктивно сложны, в силу чего трудоемки в изготовлении и дорогостоящи (см., например, «Печи Maerz», е-mail: info@maerz.com. Приложение 1).
Так, известна шахтная печь для обжига карбонатных пород, в частности известняка, которая содержит нижнюю шахту и входящую в ее полость с образованием газового канала верхнюю шахту, жестко соединенных между собой металлической конструкцией, выполненной в виде протяженного, вмонтированного по всей длине футерованной стенки верхней шахты цилиндра, завершаемого в ее нижнем основании воздухоохлаждаемым кольцом сложной геометрической формы. Наличие указанной конструкции футерованной стенки верхней шахты обусловливает структурную сложность ее устройства и это, как следствие, приводит к удорожанию стоимости ее изготовления (см. Европейский патент EP №2199717, B1 F27B 1/02, C04B 2/12, F27D 1/14, опубл. 17.04.2013 г.).
Также известна шахтная печь для обжига карбонатных пород, состоящая из нижней шахты и входящей в ее полость с образованием газового канала верхней круглой шахты, соединенных жестко между собой металлической конструкцией с полым металлическим кольцом в ее нижней части. Металлическая конструкция выполнена в виде охлаждаемого воздухом полого металлического цилиндра с верхним наружным буртом, опирающимся на верхний край нижней шахты, и с нижним полым кольцом сложной геометрической формы, предназначенного для опоры футеровки, уложенной с обеих сторон полого цилиндра. Указанное техническое решение по совокупности признаков и достигаемому результату является ближайшим аналогом заявляемому изобретению и поэтому выбрано в качестве прототипа (см. патент РФ №2301388 F27D 1/08, опубл. 20.06.2007 г. Бюл. №17).
Однако и этой печи свойственны недостатки, заключающиеся в сложности конструкции и изготовления ее отдельных элементов. Во-первых, изготовление самой металлической конструкции в виде охлаждаемого полого цилиндра с верхним буртом и нижним полым кольцом представляет собой определенную технологическую трудность, а это также, во-вторых, обуславливает многослойность футеровки стен шахтной печи, что и приводит к усложнению их изготовления и значительному увеличению стоимости печи в целом.
Задача по устранению недостатков известных аналогов решается путем создания конструкции шахтной печи с иным расположением ее отдельных конструктивных элементов.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции печи и связанное с этим удешевление ее изготовления достигается за счет того, что стенки верхней шахты, расположенные над металлическим кольцом в зоне газового канала, сплошь выполнены из огнеупорного кирпича, т.е. из одного и того же материала, а металлическое кольцо жестко соединено по наружному диаметру с воздухоохлаждаемыми металлическими балками, смонтированными поперечно и опирающимися на корпус нижней шахты. Для снижения нагрузки на поперечные металлические балки они установлены с наклоном под углом 45-60° к вертикальной оси шахт, а для повышения их стойкости к воздействию высоких температур упомянутые балки с наружной стороны покрыты тепловой изоляцией из бетона.
Предлагаемое техническое решение «Шахтная печь для обжига карбонатных пород» обладает новизной, поскольку в источниках информации совокупность признаков формулы изобретения заявителем не обнаружена. Это техническое решение также, по нашему мнению, обладает изобретательским уровнем ввиду иного выполнения жесткого крепежа верхней шахты относительно нижней, заключающегося в установке опорного для верхней шахты кольца с помощью металлических полых балок, смонтированных в корпусе нижней шахты и выполняющих дополнительную функцию - подачу охлаждающей среды к кольцу, что приводит к снижению стоимости изготовления и упрощению конструкции стен верхней шахты за счет выполнения их только из огнеупорного кирпича.
Сущность изобретения проиллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема устройства шахтной печи, а на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1, на котором показана схема соединения балок с полым кольцом.
Шахтная печь для обжига карбонатных пород содержит металлический корпус 1, нижнюю шахту 2 с футерованными стенками 3 и внутренней полостью 4, в которую входит с образованием газового канала 5 верхняя круглая шахта 6 с огнеупорной футеровкой ее стен 7. В торце 8 нижней части корпуса 9 верхней шахты 6 жестко установлено с помощью полых металлических балок 10 воздухоохлаждаемое полое металлическое кольцо 11, являющееся опорой для верхней круглой шахты 6, при этом все металлические балки 10 вмонтированы в футерованные стенки 3 нижней шахты 2, а воздухоохлаждающая среда поступает и удаляется из кольца 11 по имеющемуся каналу 12 двух противолежащих балок 10. Для защиты от высокой температуры металлическое кольцо 11 с наружной стороны 13 в зоне газового канала 5, а также с его внутренней полости 14 и со стороны торца 8 обложено огнеупорным материалом 15, а все поверхности балок 10, находящихся также в зоне газового канала 5, защищены тепловым покрытием из бетона 16. Для обеспечения прочности крепежа верхней шахты 6 полые балки 10 жестко соединены с кольцом 11 и вмонтированы в футерованные стенки 3 нижней шахты 2 поперечно под углом α=45-60° к вертикальной оси шахт 2 и 6. Упрощенное изготовление металлической конструкции в виде полого металлического кольца 11, жестко соединенного по своему наружному диаметру с полыми балками 10, позволили значительно упростить конструкцию и изготовление стенок 7, расположенных над металлическим кольцом, верхней шахты 6, выполнив ее сплошь из огнеупорного кирпича. Более того, полые балки 10 кроме выполнения опорной функции для верхней шахты 6 еще дополнительно используется в качестве средства для подачи охлаждающей воздушной среды непосредственно в полость 17 металлического полого кольца 11. Общее количество полых балок 10, жестко соединенных с опорным кольцом 11, должно удовлетворять требованиям расчетной прочности возникающих рабочих нагрузок, приходящихся на каждую балку, опирающуюся на корпус нижней шахты 2. Величина угла наклона балок α=45-60° обусловлена углом откоса, образованным обжигаемой карбонатной породой, поступающей из верхней печи 6 с тем, чтобы предотвратить истирание их покрытия из бетона движущимся обжигаемым материалом.
Шахтная печь для обжига карбонатных пород работает следующим образом.
Карбонатную породу, например, кусковой известняк вводят загрузочным устройством сверху в зоны подогрева и обжига верхней шахты печи 6 (загрузочное и разгрузочное устройства, горелки, фурмы для подачи воздуха на фиг. 1 не показаны как не имеющие отношения к сущности заявляемого изобретения). Газообразные продукты горения топлива и диссоциации известняка, поступающие из верхней шахты 6, и охлаждающий известь воздух, поступающий из нижней шахты 4, собираются в газовом канале 5 и затем отводятся из печи по назначению либо в смежные шахты печи. В то же время по каналу 12 через одну из балок 10 подают к полому металлическому кольцу 11 воздух, который охлаждает и остальные балки 10, находящиеся в зоне газового канала 5, а затем отводится наружу по каналу 18. Обожженная в верхней шахте 6 известь охлаждается воздухом в нижней шахте 4 и затем выгружается из печи для использования в промышленности.
Предлагаемое изобретение позволит упростить конструкцию шахтных печей для производства извести, в частности прямоточно-противоточных регенеративных печей, и снизить стоимость их изготовления.
Информация, принятая во внимание при оформлении заявки
1. «Печи Maerz», e-mail: info@maerz.com
2. Патент CN 102155846, F27B 1/00, оп. 08.08.2012.
3. Патент US №4948364, C21C 5/36, оп. 14.08.1990.
4. Патент США №4747773, F27B /08, оп. 06.08.1987.
5. Патент CN №101870561, F27B 1/00, оп. 29.08.2012.
6. Патент США №4287160, оп. 01.09.1981.
7. Патент Германии №3727218, F27B 1/22; C04B 2/10; F27B 1/08, оп. 26.10.1989.
8. Патент РФ №2551878, F27B 1/02, оп. 17.05.2015.
9. Патент РФ №2166159, F27B 1/02, оп. 27.04.2001.
10. Заявка на изобретение №2006129418, F27B 1/02, оп. 20.02.2008.
11. Патент РФ №2101636, F27B 1/02, оп. 11.01.1998.
12. Патент РФ №2085816, F27B 1/02; C04B 2/12, оп. 27.07.1997.
13. Авторское свидетельство СССР №414472, F27B 1/16, оп. 06.02.1974.
14. Патент США №5380505, C04B 2/108, оп. 10.01.1996.