Двухванная отражательная печь с копильником для переплава алюминиевого лома
TWO-BATH REVERBATORY FURNACE WITH A FOREHEARTH FOR REMELTING ALUMINIUM SCRAP

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к плавильным агрегатам для переплава вторичных алюминиевых ломов и отходов алюминиевых сплавов в слитки и чушки. Печь может применяться для рафинирования, получения сплавов, усреднения химического состава лома.
Известен аналог - двухкамерная отражательная печь для переплава алюминиевого лома (Источник информации М.С. Шкляр «Печи вторичной цветной металлургии», изд. «Металлургия», 1987. стр. 35-37), содержащая корпус, образованный кирпичной кладкой наружных стен, как в заявленной печи, две ванны, ограниченные подами и стенками, два свода, сливную летку и газоход.
Печь предназначена для переплавки вторичного алюминия и имеет следующие недостатки:
1. Вторая плавильная камера выполняет роль миксера (копильника), что в конечном счете, снижает производительность печи.
2. Печь имеет недостаточную теплоизоляцию стен, свода.
3. Печь не имеет экономайзера.
4. Печь не имеет системы пылегазоочистки и при работе будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.
5. В печи для футеровки подин используется обычный огнеупорный кирпич, а не подовые блоки, которые значительно увеличивают срок службы печи.
6. Из описания печи следует, что она не обеспечивает ведения форсированного режима плавки.
Ввиду указанных выше недостатков печь не может обеспечить решение технической задачи.
Известен аналог - двухванная отражательная печь (Источник информации М.С. Шкляр «Печи вторичной цветной металлургии», изд. «Металлургия», 1987. стр. 87-89), содержащая корпус, образованный кирпичной кладкой наружных стен как в заявленной печи, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, сливные летки и газоходы. Считаю, что печь, взятая за аналог, имеет следующие недостатки:
1. Печь имеет недостаточную теплоизоляцию стен, свода.
2. Печь не имеет системы пылегазоочистки и при работе будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.
3. В печи для футеровки подин используется обычный огнеупорный кирпич, а не подовые блоки, которые значительно увеличивают срок службы печи.
4. Из описания печи следует, что она не обеспечивает ведения форсированного режима плавки.
5. В печи используется два стационарных желоба для слива расплавленного металла.
6. Печь не имеет экономайзера.
Ввиду указанных выше недостатков печь не может обеспечить решение технической задачи.
Известен аналог - двухванная отражательная печь с копильником для переплава алюминиевого лома (Источник информации В.А. Трусов патент №2522283), являющаяся наиболее близкой (прототипом), содержащая как в заявленной печи корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, газоходы, сливные летки. Считаю, что печь, взятая за прототип, имеет следующие недостатки:
1. Печь не имеет экономайзера.
2. В печи для футеровки подин используются подовые блоки МЛСП, а не подовые блоки КС-95, которые значительно увеличивают срок службы печи.
3. Из описания печи следует, что она не обеспечивает ведения форсированного режима плавки.
4. В печи используется два стационарных желоба для слива расплавленного металла.
Ввиду указанных выше недостатков печь не может обеспечить решение технической задачи.
Задачей изобретения является создание высокопроизводительной газовой двухванной отражательного типа печи с копильником для переплава алюминиевых ломов, имеющей экономайзер, позволяющей снизить выбросы вредных газов в атмосферу, снизить потери тепла в окружающую среду, а также увеличить срок ее эксплуатации.
Технический результат - разработанная газовая двухванная отражательного типа печь с копильником для переплава алюминиевых ломов является высокопроизводительной, имеющей большой срок эксплуатации и экономайзер, позволяющей снизить потери тепла в окружающею среду за счет теплоизоляции, вести процесс переплава на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки, что делает его экологически чистым. Указанный технический результат достигается за счет того, что в двухванную печь для переплава алюминиевого лома, содержащую корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны (первую и вторую), ограниченные подами, сводами и стенками, сливные летки и газоход, согласно предлагаемому изобретению, введен сварной каркас, выложенный внутри легковесным кирпичом ШЛ-0,4 с двойным теплоизоляционным слоем кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, две наклонные площадки, поды двух ванн выполнены из корундовых блоков КС-95 уложенных на три слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 и имеющие подбивку из сухого кварцевого песка. Три слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, подбивка из сухого кварцевого песка, легковесный кирпич ШЛ-0,4 каркаса с двойным теплоизоляционным слоем кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 позволяют дополнительно сохранять температуру металла на наклонных площадках и в ваннах печи, снизить потери тепла. Корундовые блоки КС-95 имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы печи (срок службы по практическим данным 8,5-9 лет). Применением корундовых блоков КС-95 вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров, ускорить процесс строительства печи и снизить долю ручного труда.
Кроме того, двухванная отражательная печь с копильником для переплава алюминиевого лома (далее печь) имеет в каждой боковой стене инжекционную двухрядную двадцатидвухсмесительную горелку среднего давления, направленную под углом 20° на наклонную площадку печи, и под углом 25° к оси печи, а также две инжекционные двухрядные двадцатидвухсмесительные горелки среднего давления, размещенные в задней стене, направленные под углом 35° на подины, кроме того в каждом большом своде размещены две инжекционные двенадцати смесительные горелки среднего давления, при этом одна направлена под углом 70° на наклонную площадку, а вторая под углом 75° на подину печи.
При этом каждая инжекционная двухрядная двадцатидвухсмесительная горелка среднего давления содержит литой стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, смесители, объединенные общей сварной газораспределительной камерой, а также горелка содержит кожух, приваренный к газораспределительной камере.
Следует отметить, что каждый смеситель верхнего ряда двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 диаметром 72×10 мм длиной 330 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла диаметром 1,7 мм под углом 25°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом в каждом смесителе в конце на внутренней поверхности на длине 275 мм имеются 12 литых ребер, литые ребра со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 5 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм, длина факела смесителей верхнего ряда 3,1 метра.
При этом каждый смеситель нижнего ряда двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 диаметром 72×10 мм длиной 330 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла диаметром 1,7 мм под углом 25°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом смесители нижнего ряда позволяют получить длину факела нижнего ряда до 1,7 метра.
Существенно отметить, что каждая двенадцати смесительная горелка среднего давления содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, 12 цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, при этом горелка содержит кожух, приваренный к цилиндрической газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, в цилиндрической газораспределительной камере размещены на ее периферии пять смесителей без насадок и три смесителя с навинчивающимися насадками, в которых выполнены 12 ребер, а в центральной части (по меньшему диаметру) размещены два смесителя с насадками и два смесителя без насадок, более того горелка содержит устройство для регулирования расхода воздуха.
При всем при этом, во всех горелках смесители, стабилизирующие пламя туннели, насадки к смесителям отливаются из коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 хим. состав C=0,5-1,6%; Si=0,5-1,5%; Mn до 1,0%; Р до 0,1%; S до 0,08%; Cr=25-30%, остальное Fe. Горелки со смесителями из коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 обладают большой надежностью и большим сроком эксплуатации.
Кроме того, огнеупорная набивная масса у горелок имеет следующий состав: мертель муллитокорундовый ММКБ-7% ГОСТ 6137-2015..42%; лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89..12%; порошок молотой глины ПГНУ ТУ 1522 - 051 - 05802299 -2005..22%; алюмоборфосфатный связующий материал АБФС ТУ 6-18 - 166 - 83..4%; кварцевый песок марки Т ГОСТ 22551-77...8%.; вода..12%.
Существенно отметить, что предложенное расположение горелок позволяет добиться высокой скорости плавки, снижения угара, а также загружать не загрязненную шихту через два рабочих окна (они же выполняют роль шлаковых окон), расположенных в боковых стенах на подину первой и второй ванны, кроме того загружать загрязненную шихту через два рабочих окна в передней стене на две наклонные площадки и быстро переплавлять всю шихту за счет тепла четырех двухрядных двадцативосьмисмесительных горелок и четырех инжекционных двенадцати смесительных горелок среднего давления, причем тепловая мощность всех инжекционных горелок установленных в печи составляет 14900 кВт, что делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки.
Более того, печь выложена в стальном коробе и имеет теплоизоляцию между ним и каждой стеной, состоящую из шамотной крошки, огнеупорной ваты, тройного слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 и асбестовой крошки. Такая теплоизоляция позволяет снизить потери тепла и экономить газ. Существенно отметить, что своды над наклонными площадками, а также над первой и второй ваннами печи имеют слой с двойной теплоизоляционной обмазкой, сверху его уложен двойной слой кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, на который положен двойной слой огнеупорного легковесного кирпича марки ШЛ-0,4. Такое конструктивное решение значительно снижает потери тепла в окружающую среду.
Кроме того, печь имеет четыре рабочих окна, два из которых могут выполнять роль шлакового окна и две летки, выполненные в задней стене. Четыре рабочих окна позволяют производить быструю загрузку печи, а две летки производить быстрый слив наплавленного металла, что делает печь высокопроизводительной.
Более того, устройство для подъема и опускания заслонки рабочего, а также шлакового окна печи содержит электрический привод в виде мотор-редуктора, содержащего сдвоенный блок роликов и два одинарных блока роликов, соединенных гибкой связью в виде цепей между собой и противовесом, при этом валы сдвоенного и одинарных блоков роликов закреплены в продольных швеллерах печи с обеспечением перемещения заслонки по водоохлаждаемому коробу и с возможностью регулирования ее положения с пульта управления, а водоохлаждаемый короб с цепью образует с вертикалью угол в 1 градус, далее, заслонка содержит П-образный короб с внутренними ребрами и крышкой, выполненной литой из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 с ребрами и конусными полостями, футерованными огнеупорной корундовой набивной массой. Конструкция привода и заслонки обеспечивает герметичность печи, позволяет уменьшить потери металла и тепла в окружающую среду.
При этом печь установлена на армированном стальной решеткой бетонном постаменте, сваренным из уголков 120×120 и листовой стали толщиной 4 мм, причем, в бетоне постамента имеется добавка в виде асбестовой крошки, которая уменьшает потери тепла от печи.
Следует отметить, что печь имеет копильник, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, ванну, ограниченную подом, сводом и стенками, три сливные летки и газоход, причем сварной каркас копильника имеет верхний слой из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, шесть слоев, выложенных из легковесного кирпича, а также четыре слоя из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, уложенные между слоями легковесного кирпича, при этом подовые блоки КС-95 копильника уложены на четыре слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, и подбивку из сухого кварцевого песка. Теплоизоляция, состоящая из верхнего слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, шести слоев легковесного шамотного кирпича, четырех слоев из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, уложенных между слоями легковесного кирпича позволяет сохранять температуру металла в ванне копильника, а подовые блоки КС-95, уложенные на четыре слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 и подбивку из сухого кварцевого песка, имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы копильника.
Далее в своде копильника наклонно под углом 65° к подине установлены две инжекционные двенадцати смесительные горелки среднего давления.
Более того печь имеет два шлаковых окна, расположенных в боковых стенках, а копильник имеет шлаковое окно, расположенное в боковой стене, при этом устройство для подъема и опускания заслонки шлакового окна копильника имеет такую же конструкцию как устройство для подъема и опускания заслонки шлакового окна печи.
При этом печь имеет в копильнике три стальные футерованные поворотные чаши, установленные на кронштейнах, приваренных к коробу копильника, которые поворачиваются с приваренными к чашам стальными футерованными поворотными желобами, что позволяет последовательно разливать жидкий металл из копильника в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 135°.
Следует отметить, что три летки в копильнике выполнены в быстросменных леточных кирпичах, при этом каждый фиксируется в стальном захвате, отлитым заодно с разливочным носком, причем захват крепится гайками и пружинными шайбами к шпилькам, приваренным к стальному коробу копильника, внизу к футерованной поворотной чаше приварена втулка и валик, который вращается на шарике, размещенным в стакане на кронштейне. Такое конструктивное решение обеспечивает легкость вращения, а также возможность замены леточного кирпича без остановки печи (в перерыве между плавками в течение 6-9 минут).
Существенно отметить, что свод копильника имеет сверху двойной слой огнеупорных теплоизоляционных матов и слой легковесного кирпича для дополнительного сохранения тепла в копильнике.
При всем при этом, печь имеет экономайзер, который размещается между кладкой из огнеупорного полуторного кирпича со сводом и боровом, при этом он представляет собой полу «спираль» коробчатой формы, которая соприкасается с наружными стенками и плитой перекрытия борова и имеет внутренние размеры 25×45 мм и количество витков - 34 шт, причем полу «спираль» сварная, сварена из стали 08Х18Н10Т, а сам боров и кладка из огнеупорного полуторного кирпича со сводом выполнены на стальном листе и двух уголках 100×100 мм, которые опираются на стальные опоры, причем стальные опоры имеют приваренные к ним стальные пластины, которые крепятся фундаментными болтами в полу литейного цеха, при этом между кладкой борова и стальным листом уложен двойной слой кремнеземной стеклоткани КТ-11-13. Экономайзер позволяет нагревать воду для технологических нужд предприятия.
3
Наконец, печь снабжена системой пылегазоочистки, причем блок пылегазоочистки состоит из пяти идентичных секций, объединенных в единую конструкцию, в каждой секции размещены две поворотные решетки и 7 рукавных фильтров, а также он имеет обслуживающую площадку и лестницу, причем, в состав системы пылегазоочистки входит камера смешения, дымосос ДН-12, пятисекционный блок пылегазоочистки, при этом пятисекционный блок пылегазоочистки имеет следующую характеристику: производительность по очищаемому газу 45600 м/час, степень очистки по фтористому водороду 64%, степень очистки по окиси меди 86%, степень очистки по окиси углерода 86%, степень очистки по окиси азота 85%, степень очистки по окиси алюминия 81%, степень очистки по пыли 74%, уровень звука не более 75 ДБА.
Введение в конструкцию печи перечисленных выше устройств, материалов и т.п., обеспечивает решение поставленной задачи.
Разработанная конструкция печи позволяет вести переплавку не подвергнутого разделке и магнитной сепарации алюминиевого лома, который загружается в два рабочих окна, расположенных в передней стене.
На фиг. 1 – вид двухванной печи с копильником в плане.
На фиг. 2 – продольный разрез А-А двухванной печи с копильником.
На фиг. 3 – поперечный разрез Б-Б двухванной печи с копильником.
На фиг. 4 – поперечный разрез В-В по шлаковым окнам двухванной печи с копильником.
На фиг. 5 – вид Г печи со стороны двух рабочих окон (со стороны передней стены).
На фиг. 6 – двухрядная двадцативосьмисмесительная горелка среднего давления.
На фиг. 7 – разрез Д-Д двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки среднего давления.
На фиг. 8 – инжекционная двенадцати смесительная горелка среднего давления.
На фиг. 9 – разрез Е-Е инжекционной двенадцати смесительной горелки среднего давления.
На фиг. 10 – поперечный разрез Ж-Ж копильника.
На фиг. 11 – продольный разрез З-З копильника.
На фиг. 12 – поперечный разрез И-И экономайзера.
На фиг. 13 – пятисекционный блок пылегазоочистки.
На фиг. 14 – вид в плане двухванной печи с копильником, экономайзером, системой пылегазоочистки и разливочным оборудованием.
Предлагаемая печь содержит смонтированный на металлическом каркасе 1 печи корпус, образованный кирпичной кладкой наружных боковых, передней 2 и задней 3 торцевых стен фиг. 2. Под 4 первой ванны печи и под 5 второй ванны печи, а также первая 6 и вторая 7 наклонные площадки выполнены из корундовых блоков 8 марки КС-95 уложенных на три слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 9 и имеющие подбивку из сухого кварцевого песка 10. Металлический каркас 1 сварен из широкополочных двутавров №40Ш1 и №26Ш1 ГОСТ 26020-83 и выложен внутри легковесным кирпичом ШЛ-0,4 поз. 11 с двойным теплоизоляционным слоем кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 12. Металлический каркас 1 армирован внутри тремя рядами швеллера №12 поз. 13. Три слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 9, подбивка из сухого кварцевого песка 10, легковесный кирпич ШЛ-0,9 поз. 11 каркаса 1 с двойным теплоизоляционным слоем кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 12 позволяют дополнительно сохранять температуру металла на наклонных площадках 6,7 и на подах 4,5, снизить потери тепла.
Корундовые блоки КС-95 имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы печи (срок службы по практическим данным 8,5-9 лет). Применением корундовых блоков КС-95 вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров, ускорить процесс строительства печи и снизить долю ручного труда.
Таким образом, на металлическом каркасе 1 печи выложены четыре стены, под 4 первой ванны, под 5 второй ванны печи, а также первая 6 и вторая 7 наклонные площадки, причем по центру печи между наклонными площадками и подинами выложена стена 14 фиг. 3 Размер подин 4,5 3×3,8 метра, а размер наклонных площадок 6,7 3×3 метра. Корундовые блоки 8 марки КС-95 обложены прямым шамотным кирпичом марки ША - 1 изделие №5 и №12. Стены печи выложены из шамотного кирпича ША - 1 №5 и №12 в стальном коробе 15, который приварен к каркасу 1 печи, имеющий теплоизоляцию 16 между ним и каждой стеной, состоящую из шамотной крошки, огнеупорной ваты, тройного слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 и асбестовой крошки фиг. 3. Такая теплоизоляция позволяет снизить потери тепла и экономить газ.
Крепление стального короба 15 печи к каркасу 1 печи производится вертикальными швеллерами №16 поз. 17. Для предотвращения распора кладки печи вертикальные швеллеры имеют связку из горизонтальных швеллеров №16 поз. 18 фиг. 2, 3. Существенно отметить, что большие своды 19 над наклонными площадками 6, 7, а также над первой 4 и второй 5 подинами печи выполнены из клина торцевого ША 1 №22, №23 и имеют слой 20 с двойной теплоизоляционной обмазкой, сверху его уложен тройной слой кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 21, на который положен двойной слой огнеупорного легковесного кирпича марки ШЛ-0,4 поз. 22. Такое конструктивное решение значительно снижает потери тепла в окружающую среду.
Пятовые балки 23 больших сводов 19 сварены из швеллеров № 27У и опираются на пятовые кирпичи 24 фиг. 3. Кроме того, печь имеет четыре рабочих 25 окна, два из которых могут выполнять роль шлакового окна и две летки 26, выполненные в быстросменных леточных кирпичах 27, размещенные в задней стене 3 и перекрытые подовыми блоками 28. Четыре рабочих 25 окна позволяют производить быструю загрузку печи, а две летки 26 производить быстрый слив наплавленного металла, что делает печь высокопроизводительной. При этом рабочие (шлаковые) 25 окна имеют своды 29, выложенные по шаблонам из шамотного торцевого клина ША-1 №22 и №23, своды 29 опираются на пятовые кирпичи 30 фиг. 2, 3, 4. Дымоходы 31 выполнены в задней торцевой стене 3 и имеют своды 32, опирающиеся на пятовые кирпичи 33 фиг. 4. Печь установлена на армированном стальной решеткой 34 бетонном постаменте 35, сваренным из уголков 120X120 поз. 36 и листовой стали толщиной 4 мм, причем, в бетоне постамента 35 имеется добавка в виде асбестовой крошки, которая уменьшает потери тепла от печи фиг. 2, 3.
Печь имеет устройство для подъема и опускания заслонки 37 рабочего (шлакового) окна печи. Заслонка 37 отливается из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 охлаждается воздухом, который подается по эластичной впускной трубе 38, далее через соединитель 39 и подводящий патрубок 40 поступает в П-образный, отлитый заодно с заслонкой 37 короб 41 фиг. 5. Для улучшения охлаждения воздухом заслонки 37 П-образный короб 41 имеет внутри литые ребра 42, которые увеличивают площадь теплоотдачи и которые закрыты приваренной крышкой 43 фиг. 2, 5. Заслонка 37 выполнена с конусообразными пазами 44, которые футеруются огнеупорной корундовой набивной массой. Устройство для подъема и опускания заслонки 37 рабочего (шлакового) окна 25 печи содержит электрический привод в виде мотор-редуктора 45, содержащего сдвоенный 46 блок роликов и два одинарных 47 блока роликов, соединенных гибкой связью в виде цепей 48 между собой и противовесом 49, при этом валы 50 сдвоенного 46 и одинарных 47 блоков роликов закреплены в горизонтальных швеллерах 18 печи с обеспечением перемещения заслонки 37 по водоохлаждаемому коробу 51, зафутерованного в печи фиг. 1, 2, 5. Заслонка 37 имеет ребра жесткости 52 (на фиг. 5 я показал их открытыми, а не закрытыми крышкой 43), в нижнем положении заслонка 37 опирается на упоры 53. Вода в водоохлаждаемый короб 51 подается по входному патрубку 54, а по выходному патрубку 55 выходит из него фиг. 5. Противовесы 49 по правилам техники безопасности находятся в металлических коробах 56 фиг. 2. Заслонка 37 имеет возможность регулирования ее положения с пульта управления. Конструкция привода и заслонки 37 обеспечивает герметичность печи, позволяет уменьшить потери металла и тепла.
Кроме того, двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома (далее печь) имеет в каждой боковой стене инжекционную двухрядную двадцатидвухсмесительную горелку 57 среднего давления, перекрытую подовым блоком 58, направленную под углом 25° на наклонную площадку печи, и под углом 25° к оси печи, а также две инжекционные двухрядные двадцатидвухсмесительные горелки 57 среднего давления, размещенные в задней стене 3, направленные под углом 35° на подины 4,5 кроме того в каждом большом своде 19 размещены две инжекционные двенадцати смесительные горелки среднего давления, при этом одна направлена под углом 70° на наклонную площадку, а вторая под углом 75° на подину печи.
Каждый смеситель 59 верхнего ряда двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки 57 среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 диаметром 72×10 мм длиной 330 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 60 диаметром 1,7 мм под углом 25°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом в каждом смесителе 57 в конце на внутренней поверхности на длине 275 мм имеются 12 литых ребер 61, литые ребра 61 со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 5 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм, длина факела смесителей верхнего ряда 3,1 метра фиг. 6, 7
При этом каждый смеситель 62 нижнего ряда двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 диаметром 72×10 мм длиной 330 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 60 диаметром 1,7 мм под углом 25°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом смесители 62 нижнего ряда позволяют получить длину факела нижнего ряда до 1,7 метра.
Итак, каждая горелка 57 состоит из двадцати двух смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 63, к которой приварен штуцер 64, по которому подается природный газ фиг. 6, 7. Газораспределительная камера 63, имеющая прямоугольную форму сварена из листовой стали толщиной 3 мм. Введенный в конструкцию горелки кожух 65, коробчатый формы приварен к газораспределительной камере 63, позволяет набивать огнеупорную набивную массу 66 в пространство между смесителями до установки горелки в тепловой или плавильный агрегат, а также дает возможность просушивать и прокаливать горелку вне теплового или плавильного агрегата, кожух 65 предотвращает процесс осыпания огнеупорной набивной массы 66 в процессе ее набивки. На газораспределительную камеру 63 и кожух 65 надевается снизу отлитый из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧХ28 стабилизирующий пламя туннель 67 и приваривается по периметру к газораспределительной камере 63 фиг. 6, 7. Введение в состав горелки стабилизирующего туннеля 67 увеличивает срок службы горелки 57, стабилизирует горение факела, улучшает процесс обмуровки горелок 57 в тепловом или плавильном агрегате, время обмуровки горелок значительно сокращается. Обмуровка горелки и набивка пространства между смесителями производится огнеупорной набивной массой 66, которую экспериментально разработал автор и проверил на действующих газовых плавильных печах и, которая имеет следующий состав: мертель муллитокорундовый ММКБ-75 ГОСТ 6137 - 2015..42%; лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89..12%; порошок молотой глины ПГНУ ТУ 1522 - 051 - 05802299 - 2005..22%; алюмоборфосфатный связующий материал АБФС ТУ 6 - 18 - 166 - 83..4%; кварцевый песок марки Т ГОСТ 22551-77…8%.; вода.. 12%.
Приведенная огнеупорная набивная масса 66 после прокалки обладает высокой твердостью, высокой огнеупорностью, значительной стойкостью против осыпания при температурах до 1650°С. Срок службы горелки значительно увеличивается. Необходимым условием нормальной работы горелки является наличие разряжения в камере горения в пределах 5 20 даПа (мм вод. ст.). Номинальное давление газа перед горелкой 0,07 МПа.
Инжекционные двенадцати смесительные горелки 68 среднего давления изображены на фиг. 8, 9. Конструкция инжекционной двенадцати смесительной горелки 68 среднего давления имеет много общего с конструкцией горелки 57, поэтому обозначение многих элементов будет одинаковым. Каждая двенадцати смесительная горелка 68 среднего давления содержит стабилизирующий пламя туннель 67, огнеупорную набивную массу 66, 12 цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 63, в каждом смесителе просверлено четыре сопла 60 под углом 25° к их осям. Горелка 68 содержит кожух 65, приваренный к цилиндрической газораспределительной камере 63, в который набивается огнеупорная набивная масса 66, литой стабилизирующий пламя туннель 67, который надевается снизу на цилиндрическую газораспределительную камеру 63 и кожух 65, и приваривается по периметру к цилиндрической газораспределительной камере 63. В цилиндрической газораспределительной камере 63 размещены на ее периферии пять смесителей 62 без насадок и три смесителя 69 с навинчивающимися насадками 70, в которой выполнены 12 ребер 71 а в центральной части (по меньшему диаметру) размещены два смесителя 69 с насадками 70 и два смесителя 62 без насадок. Газ в газораспределительную камеру 63 горелки 68 подается по штуцеру 64. Горелка 68 содержит устройство для регулирования расхода воздуха состоящее из регулятора 72, приваренных к цилиндрической газораспределительной камере 63, трех шпилек 73 с резьбой, пружинной шайбы 74, трех гаек 75. Устройство для регулирования расхода воздуха позволяет использовать горелку при различных составах природных газов. В горелках 57,68 смесители, стабилизирующие пламя туннели, насадки к смесителям отливаются из коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28. Горелки со смесителями из коррозионно-стойкого и жаростойкого чугуна ЧХ28 хим. состав C=0,5-1,6%; Si=0,5-1,5%; Mn до 1,0%; Р до 0,1%; S до 0,08%; Cr=25-30%, остальное Fe обладают большой надежностью и большим сроком эксплуатации.
Предложенное расположение горелок 57,68 позволяет добиться высокой скорости плавки, снижения угара, а также загружать не загрязненную шихту через два рабочих окна (они же выполняют роль шлаковых окон), расположенных в боковых стенах на подину 4 первой и подину 5 второй ванны, кроме того загружать загрязненную шихту через два рабочих окна 25 в передней стене 2 на две наклонные площадки 6,7 и быстро переплавлять всю шихту, причем тепловая мощность всех инжекционных горелок 57,68, установленных в печи, составляет 14400 кВт, что делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки, при этом металл не успевает окисляться и, в конечном счете, угар получается небольшим.
Ранее было описано, что печь имеет две летки 26 в задней 3 стене для выпуска расплавленного металла, выполненные в быстросменных леточных кирпичах 27. Леточные кирпичи 27, изготовлены в стержневых ящиках из корундовой набивной массы со стальной арматурой 76. Леточный кирпич 27 имеет заходную часть и по периметру выборку для фиксации в стальном захвате-обрамлении 77, на передней части которого выполнена отбортовка (показана, но не обозначена) с отверстиями для крепления гайками 78, пружинными шайбами 79 к шпилькам 80, приваренным к коробу 15 печи. Стальной захват - обрамление 77 выполнен с двумя приваренными стальными ручками (не обозначены) для установки в нишу печи и для извлечения из ниши фиг. 2. Печь имеет две футерованные поворотные чаши 81 с приваренными к ним футерованными поворотными желобами 82, которые могут поворачиваться в процессе разливки жидкого металла, так как футерованные чаши 81 имеют в нижней части приваренный валик 83, который опирается на шарик (не показан) и вращается на нем во втулке 84. Быстросменные армированные леточные кирпичи имеют большой срок службы и обеспечивают возможность их замены в течение 8-10 минут без остановки печи.
Печь имеет копильник. Предлагаемый копильник содержит корпус, образованный кирпичной кладкой наружных боковых 85, передней 86 и задней 87 торцевых стен выложенных из шамотного кирпича фиг. 11. Корпус смонтирован на металлическом каркасе 88. Металлический каркас 88 копильника сварной, сваренный из двутавров №24. Металлический каркас 88 копильника имеет верхний слой 89 из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, шесть слоев, выложенных из легковесного кирпича ШЛ-0,4 поз. 90, а также четыре слоя 91 из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, уложенные между слоями легковесного кирпича ШЛ-0,4 поз. 90. Под 92 копильника выложен из подовых корундовых блоков КС-95 поз. 93. Под 92 имеет размеры 2,5×4,0 м. Подовые корундовые блоки КС-95 поз. 93 уложены на металлический каркас 88 и песчаную подбивку 94, сверху которой уложена кремнеземная стеклоткань КТ-11-13 в четыре слоя 95 фиг. 10, 11. Теплоизоляция, состоящая из верхнего слоя 89 кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, шести слоев легковесного шамотного кирпича ШЛ-0,4 поз. 90, четырех слоев 91 из кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, уложенных между слоями легковесного шамотного кирпича позволяет сохранять температуру металла в ванне копильника, а подовые блоки КС-95 поз. 93, уложенные на четыре слоя 95 кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 и песчаную подбивку, имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы копильника.
В своде копильника наклонно под углом 65° к подине установлены две инжекционные двенадцати смесительные горелки 68 среднего давления фиг. 1. Если печь имеет два шлаковых окна 25, расположенных в боковых стенках, то копильник имеет одно шлаковое окно, расположенное в боковой стене 85, при этом устройство для подъема и опускания заслонки шлакового окна копильника имеет точно такую же конструкцию как устройство для подъема и опускания заслонки шлакового окна печи, поэтому обозначаться элементы устройства будут такими же цифрами как и у печи.
При этом печь имеет в копильнике три стальные футерованные поворотные чаши 81 с приваренными к ним футерованными поворотными желобами 82, которые могут поворачиваться в процессе разливки жидкого металла. Футерованные чаши 81 имеют в нижней части приваренный валик, который опирается на шарик (не показан) и вращается на нем во втулке 84. Стальные футерованные поворотные чаши 81 установлены на кронштейнах, приваренных к коробу копильника, которые поворачиваются с приваренными к чашам стальными футерованными поворотными желобами 82, что позволяет последовательно разливать жидкий металл из копильника в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 135°. Следует отметить, что с одного футерованного поворотного желоба 82, жидкий металл сливается в футерованную поворотную чашу 96, установленную на колонне (не показана), при этом к футерованной поворотной чаше 96 приварен футерованный стальной желоб 97, который опирается на приваренную к нему стойку (не показана) с двумя катками 98.
Три летки 26 в копильнике выполнены также как и в печи в быстросменных леточных кирпичах 27 (при этом нумерация элементов узла леточного кирпича такая же, как и нумерация элементов узла леточного кирпича печи). Также каждый леточный кирпич 27 имеет заходную часть и по периметру выборку для фиксации в стальном захвате-обрамлении (показан, но не обозначен) на передней части которого выполнена отбортовка (показана, но не обозначена) с отверстиями для крепления гайками 78, пружинными шайбами 79 к шпилькам 80, приваренным к коробу 99 копильника. Стальной захват- обрамление выполнен с двумя приваренными стальными ручками (не обозначены) для установки в нишу печи и для извлечения из ниши задней стены 87 фиг. 11. Стальной захват-обрамление отлит заодно с разливочным носком.
Существенно отметить, что свод 100 копильника имеет сверху двойной слой огнеупорных теплоизоляционных матов 101 и слой легковесного шамотного кирпича 102 марки ШЛ-0,4 для дополнительного сохранения тепла в копильнике. Стены копильника выложены в два кирпича. Для уменьшения потерь тепла, увеличения КПД и срока работы копильника между кладкой копильника и стальным коробом 99 имеется теплоизоляционный слой 103, состоящий из шамотной набивки, двойного слоя кремнеземной стеклоткани КТ-11-13, огнеупорной ваты фиг. 11. Крепление стального короба 99 к каркасу 88 производится вертикальными швеллерами №18 поз. 104, а для предотвращения распора кладки копильника вертикальные швеллеры 104 имеют связку из горизонтальных швеллеров №18 поз. 105.
Шлаковое окно 106 имеет свод 107, выложенный по шаблону в 5 рядов из шамотного торцевого клина фиг. 10. В своде 100 копильника наклонно под углом 65° к подине установлены две инжекционные двенадцати смесительные горелки 68 среднего давления, точно такие же, как в больших сводах 19 печи.
Пятовые балки 108 сварены из швеллеров №24. В задней стене 87 выложен газоход 109, который имеет арочный свод 110.
Печь имеет экономайзер 111, который размещается между кладкой в виде двух стен 112 из огнеупорного полуторного кирпича со сводом 113 и боровом 114, при этом экономайзер 111 представляет собой полу «спираль» коробчатой формы, которая соприкасается с наружными стенками 115 и плитой перекрытия 116 борова 114 и имеет внутренние размеры в сечении 25×45 мм и количество витков - 34 шт, причем полу «спираль» сварная, сварена из стали 08Х18Н10Т, а сам боров 114 и кладка в виде двух стен 112 из огнеупорного полуторного кирпича со сводом 113 выполнены на стальном листе 117 толщиной 6 мм и двух уголках 100×100 мм поз. 118, которые опираются стальные опоры 119. Стальные опоры 119 имеют приваренные к ним стальные пластины 120, которые крепятся фундаментными болтами 121 в полу литейного цеха. Наружные стены 115 борова 114, торцевые 122 и боковые 112 стены кладки выложены из полуторного шамотного кирпича №12. Между кладкой борова 114 и стальным листом 117 уложен двойной слой кремнеземной стеклоткани КТ-11-13 поз. 123 фиг. 12. Экономайзер позволяет нагревать воду для технологических нужд предприятия.
3
Печь снабжена системой пылегазоочистки, причем блок пылегазоочистки состоит из пяти идентичных секций, объединенных в единую конструкцию, в каждой секции размещены две поворотные решетки и 7 рукавных фильтров, а также он имеет обслуживающую площадку 124 и лестницу 125, причем, в состав системы пылегазоочистки входит камера смешения 126, дымосос ДН-12 поз. 127, пятисекционный блок пылегазоочистки 128, при этом пятисекционный блок пылегазоочистки 128 имеет следующую характеристику: производительность по очищаемому газу 45600 м/час, степень очистки по фтористому водороду 64%, степень очистки по окиси меди 86%, степень очистки по окиси углерода 86%, степень очистки по окиси азота 85%, степень очистки по окиси алюминия 81%, степень очистки по пыли 74%, уровень звука не более 75 ДБА.
С целью снижения температуры перед подачей их в дымосос ДН12 поз. 127 устанавливается камера смешения 126, которая имеет два шибера: один шибер 129 регулирует тягу (разряжение в печи), второй шибер 130 регулирует подачу цехового воздуха. Дымосос ДН-12 поз. 127 подает разбавленные воздухом дымовые газы в пятисекционный блок пылегазоочистки 128. Очистка дымовых газов от вредных веществ и пыли происходит в пятисекционном блоке пылегазоочистки 128, разработанным автором и изображенным на фиг. 13, который имеет широкий спектр очищаемых вредных веществ, находящихся в дымовых газах. Пятисекционный пылегазоочистной блок 128 состоит из пяти единичных сварных блока, причем каждый сварной блок представляет собой сборный стальной цилиндрической формы корпус 131, в нижней части которого имеется нижняя поворотная загрузочная решетка 132 с отверстиями. В средней части цилиндрического корпуса 131 имеется верхняя поворотная загрузочная решетка 133 с отверстиями. Поворот решеток вокруг осей осуществляется с помощью рукояток 134, закрепленных на осях. Выше нижней поворотной загрузочной решетки 132 расположен нижний загрузочный патрубок 135. Выше верхней поворотной загрузочной решетки 133 расположен верхний загрузочный патрубок 136. В верхней части цилиндрического корпуса 131 размещены вращающиеся рукавные фильтры 137 в количестве 7 штук, которые улавливают пылевидные частицы из дымовых газов. Каждый рукавный фильтр имеет длину 1200 мм и наружный диаметр 115 мм. Вверху каждого сварного блока на обслуживающей площадке 124 размещен привод вращения рукавных фильтров, состоящий из электродвигателя 138, муфты 139, червячного редуктора 140 и зубчатой тарелки 141.
В верхней части цилиндрического корпуса 131 закреплена на четырех кронштейнах 142 каждого сварного блока обслуживающая площадка 124, которая опирается на двенадцать опор 143 и имеет слева лестницу 125. На обслуживающей площадке 124 закреплена рама 144, на которой смонтирована воздуходувка 145 с электродвигателем 146. На верхнюю 133 поворотную загрузочную решетку и нижнюю 132 поворотную загрузочную решетку раз в неделю с приставной лестницы загружается адсорбент: активированный уголь, селикагель, березовый уголь, известь «пушонка». Отработанный адсорбент и пыль собираются в конусной части 147 цилиндрического корпуса 131. Очищаемые газы из печи подаются в пятисекционный пылегазоочистной блок по трубе 148 фиг. 13, 14. Отработанный адсорбент выгружается через нижнюю горловину 149 цилиндрического корпуса 131 в тару (не показана) и увозится в отвал. Для наблюдения за ходом процесса очистки дымовых газов в цилиндрическом корпусе 131 выполнены три глазка 150. После очистки дымовых газов от вредных веществ на загрузочных решетках 132, 133 в «кипящем слое» они очищаются от пыли во вращающихся рукавных фильтрах 137, находящихся в верхней части цилиндрического корпуса 131.
Печь может работать как на искусственной тяге, так и на естественной тяге. Печь работает на естественной тяге следующим образом. Плавильщик металла и сплавов поднимается по лестнице 151 на обслуживающую площадку 152 открывает шибер 153 на трубе 154 при этом тяга в печи должна составлять не менее 5-20 ДаПа, а два шибера 129 и 130 в камере смешения 126 закрывает. Подается газ, производится розжиг горелок 57, 68 после процесса прокалки закрываются две летки 26 у печи и три летки у копильника, открываются заслонки 37 рабочих (шлаковых) окон 25 и в прокаленную печь плавильщики металла и сплавов с помощью погрузчиков, оснащенных мульдами загружают на наклонные площадки 6,7 и подины 4,5 алюминиевый лом с температурой окружающей среды. Пламя горелок 57,68 нагревают лом до температуры плавления на наклонных площадках 6,7 и на подинах 4,5. Открываются две летки 26 печи и жидкий металл стекает в копильник. После заполнения ванны копильника жидким металлом производится обработка флюсом жидкого металла, затем жидкий металл тщательно перемешивается, берется проба. При подтверждении лабораторией спектрального анализа марки получаемого сплава, заливщики металла и сплавов берутся за ручки футерованных желобов 82 подводят их к разливочному оборудованию, например, к разливочному конвейеру 155 и карусели 156, а также заливщики металла и сплавов берутся за ручки футерованного желоба 97 и заливают изложницы 157 для саусов, установленные на разливочном столе 158 (разливочный стол 158 установлен в бетонированном углублении 159). После разливки жидкого металла чистят наклонные площадки 6,7 и подины 4,5 ванн печи от шлака, затыкают летки 26 и цикл повторяется. При загрузке шихты, плавке, разливке дымовые газы попадают в боров печи с выполненным на нем взрывным клапаном 160, а также дымовые газы из копильника, попадают по газоходу 161 в боров 114, от стенок борова нагревается вода в экономайзере 111 для технологических нужд предприятия, далее по трубе 154 попадают в дымовую трубу 162 и удаляются в атмосферу.
Работа печи на искусственной тяге происходит следующим образом.
Плавильщик металла и сплавов поднимается по лестнице 151 на обслуживающую площадку 152 закрывает шибер 153 на трубе 154, а два шибера 129 и 130 в камере смешения 126 открывает. Операции выполняются такие же, как и при плавке на естественной тяге. Разница в том, что перед загрузкой шихты в печь загружается адсорбент (известь «пушенка», активированный уголь, березовый уголь, селикагель) в пятисекционный блок пылегазоочистки 128 фиг. 14 и производится его включение. Кроме того, включается дымосос 127. При загрузке шихты, плавке, разливке дымовые газы попадают в боров 114 нагревают воду в экономайзере 111 для технологических нужд предприятия, попадают в камеру смешения 126, разбавляются в ней воздухом цеха, нагнетаются дымососом 127 в пятисекционный блок пылегазоочистки 128, где проходят очистку от вредных веществ в «кипящем слое», далее воздуходувками 145 очищенные дымовые газы нагнетаются по трубе 163 в дымовую трубу 162, из которой удаляются в атмосферу. Следует отметить, что на планировке участка литейного цеха предусмотрена обслуживающая площадка 164 с лестницей 165 для ремонта борова 114, экономайзера 111, взрывного клапана 160 фиг. 14. Разработанный автором пятисекционный блок пылегазоочистки 128 хорошо очищает от вредных веществ дымовые газы. Итак, предлагаемая газовая двухванная отражательная печь с копильником для переплава алюминиевых ломов является высокопроизводительной, имеющей большой срок эксплуатации, экономайзер, малые потери тепла в окружающею среду за счет теплоизоляции, позволяющей вести процесс переплава на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки.