МНОГОКАМЕРНАЯ ОБЖИГОВАЯ ПЕЧЬ
MULTI-CHAMBER KILN

Изобретение относится к многокамерным печам для обжига углеродных материалов, в частности к конструкциям съемных сводов охлаждения камер, и может быть использовано в электродной, электроугольной, коксохимической и других отраслях промышленности, связанных с термической обработкой углеродных материалов.
В настоящее время охлаждение камер происходит естественным образом, либо используется установка принудительного охлаждения камер, состоящая из вентилятора и надувного колпака (по проекту фирмы «Koksoprojekt» Польша).
Известная многокамерная печь, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержит последовательно соединенные огневыми колодцами камеры, разделенные муфельными перегородками с вертикальными муфельными каналами, снабженные съемными сводами для обжига и съемными средствами для принудительного охлаждения камер с помощью вентиляции, обеспечивающей прохождение газообразной среды через огневые колодцы, подподовое пространство и муфельные каналы охлаждаемой камеры. Средство для принудительного охлаждения камер представляет собой установку принудительного охлаждения камер фирмы «Koksoprojekt» (Польша), которая содержит несущую конструкцию в виде надувного колпака, установленный в торцевой части колпака вентилятор с входным патрубком для забора воздуха из цеха и равномерно расположенные по всей длине колпака выходные патрубки для нагнетания воздуха из цеха в огневые колодцы. При охлаждении камеры выходные патрубки устанавливаются над устьями огневых колодцев, находящихся в межкамерной перегородке за открытой камерой. Холодный воздух из цеха засасывается вентилятором и создает в устье огневых колодцев избыточное давление. Под воздействием избыточного давления холодный воздух движется через огневые колодцы под подину камеры, откуда по муфельным каналам возвращается обратно в цех.
Использование принципа охлаждения камеры, основанного на том, что засасываемый вентилятором из цеха холодный воздух под воздействием избыточного давления движется через огневые колодцы под подину камеры и по муфельным каналам возвращается обратно в цех, обуславливает ряд существенных недостатков.
Во-первых, из-за наличия подпора воздуха перед муфельными каналам муфельные каналы обладают большим аэродинамическим сопротивлением, что приводит к увеличению времени охлаждения, а следовательно, к снижению производительности печи.
Во-вторых, различные муфельные каналы в силу своего различного местоположения имеют различные аэродинамические сопротивления, что обуславливает неравномерное охлаждение камеры, приводя к снижению качества охлаждаемых изделий.
В-третьих, для преодоления подпора воздуха перед муфельными каналами необходимо применять вентилятор большой мощности. Повышение мощности вентилятора приводит к повышению энергозатрат на охлаждение камер.
Кроме того, негерметичность соединения устройства с камерой печи приводит к повышению энергозатрат на охлаждение и к увеличению времени охлаждения.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения производительности печи за счет сокращения времени охлаждения камер, повышения качества охлаждаемых изделий и снижения энергетических затрат на охлаждение камер.
Сущность изобретения заключается в том, что в многокамерной обжиговой печи, содержащей последовательно соединенные огневыми колодцами камеры, разделенные муфельными перегородками с вертикальными муфельными каналами, и снабженные съемными сводами для обжига и съемными средствами для принудительного охлаждения камер с помощью вентиляции, обеспечивающей прохождение газообразной среды через огневые колодцы, подподовое пространство и муфельные каналы охлаждаемой камеры, предлагается съемное средство для принудительного охлаждения камер выполнить в виде съемного свода охлаждения, герметично устанавливаемого над камерой и огневыми колодцами во время охлаждения, при этом вентиляция обеспечивается с помощью крышных вентиляторов, расположенных на крыше свода и выполненных с возможностью создания разрежения в подсводовом пространстве камеры.
Свод охлаждения может включать в себя металлическую раму, выполненную из стального профиля, с прикрепленными к ней металлическими листами, на которых с внутренней стороны установлены огнеупорные модули, выполненные из огнеупорного минерального волокна.
Свод охлаждения может включать в себя канал для охлаждения двигателей крышных вентиляторов, при этом в торце канала установлен радиальный вентилятор, а каждый крышный вентилятор установлен в паре с управляемой заслонкой для дополнительной подачи холодного воздуха к двигателю соответствующего крышного вентилятора при достижении заданного значения температуры.
В предлагаемом изобретении выполнение съемного средства для принудительного охлаждения камер в виде съемного свода охлаждения, герметично устанавливаемого над охлаждаемой камерой и огневыми колодцами во время охлаждения, обеспечивает возможность использования принципа охлаждения камеры, основанного на том, что создается разрежение в подсводовом пространстве. Герметичность соединения устройства с камерой печи приводит к снижению энергозатрат на охлаждение и к уменьшению времени охлаждения.
Обеспечение вентиляции с помощью крышных вентиляторов, расположенных на крыше свода и выполненных с возможностью создания разрежения в подсводовом пространстве охлаждаемой камеры, позволяет избежать образования подпора воздуха перед муфельными каналами, что способствует уменьшению их аэродинамического сопротивления, что, во-первых, обеспечивает уменьшение времени охлаждения камеры, во-вторых, способствует уменьшению различия аэродинамических сопротивлений разных муфельных каналов и более равномерному охлаждению камер, т.е. повышению качества изделий, в-третьих, отпадает необходимость использовать вентиляторы большой мощности.
Выполнение свода охлаждения так, что он включает металлическую раму из стального профиля с прикрепленными к ней металлическими листами, на которых с внутренней стороны установлены огнеупорные модули из огнеупорного минерального волокна, способствует повышению надежности работы средства для принудительного охлаждения камер и повышению удобства его использования.
Выполнение свода охлаждения так, что он включает радиальный вентилятор и канал для охлаждения двигателей крышных вентиляторов, а также введение управляемых заслонок для обеспечения поддержания заданной (номинальной) температуры в подсводовом пространстве, способствует оптимизации процесса охлаждения за счет возможности регулирования скорости прохождение охлаждающей газообразной среды через огневые колодцы, подподовое пространство и муфельные каналы охлаждаемой камеры, что приводит к сокращению времени охлаждения и повышению надежности работы.
На фиг.1 представлен фрагмент многокамерной печи с камерой и сводом охлаждения в поперечном разрезе, стрелками показано направление движения газов в камере в процессе охлаждения. На фиг.2 приведен свод охлаждения многокамерной печи в изометрии. На фиг.3 представлен фрагмент многокамерной печи с камерой и установкой принудительного охлаждения камер и схема движения газов в камере в изометрии (ближайший аналог).
Многокамерная обжиговая печь, представленная на фиг.1, содержит камеры 1, которые расположены в два ряда относительно оси печи (на фигурах не показаны). Камеры 1 соединены между собой огневыми колодцами 2. Каждая камера 1 разделена муфельными перегородками с вертикальными муфельными каналами 3 на кассеты, в которых размещаются обжигаемые изделия (на фигурах не показаны). Во время обжига камеры 1 накрываются съемными сводами для обжига (на фигурах не показаны), а во время принудительного охлаждения камеры 1 накрываются сводами 4 охлаждения.
Свод 4 охлаждения (фиг.1, 2) включает металлическую раму 5, выполненную из стального профиля, с прикрепленными к ней металлическими листами 6, на которых с внутренней стороны установлены огнеупорные модули 7, выполненные из минерального волокна. Над муфельными перегородками на крыше свода 4 охлаждения установлены крышные вентиляторы 8, расположенные рядами и предназначенные для удаления (эвакуации) из подсводового пространства газообразной среды и создания разрежения в подсводовом пространстве камеры 1. Каждый крышный вентилятор 8 установлен в паре с расположенной рядом соответствующей автоматически управляемой заслонкой 9 для регулирования интенсивности охлаждения. Угол открытия заслонки зависит от температуры в подсводовом пространстве. Охлаждение двигателей крышных вентиляторов 8 осуществляется через канал 10, в торце которого установлен радиальный вентилятор 11.
Транспортировка свода 4 производится при помощи подъемного крана (на фигурах не показан). Для этого рама свода 4 оснащена четырьмя петлями 12.
Многокамерная обжиговая печь работает следующим образом.
Во время обжига камеры 1 накрываются съемными сводами для обжига (на фигурах не показаны). После обжига начинается процесс охлаждения шихты, который протекает в три этапа и включает: свободное охлаждение под сводом для обжига; свободное охлаждение открытой камеры 1; принудительное охлаждение под сводом 4 охлаждения.
Во время принудительного охлаждения свод 4 охлаждения устанавливается непосредственно на камеру 1 печи. Уплотнение свода 4 охлаждения при установке осуществляется при помощи муллитокремнеземистого фетра. После включения крышных вентиляторов 8 происходит эвакуация газообразной среды из подподового пространства камеры 1, создается разряжение и происходит протягивание воздуха из цеха, поступающего через огневые колодцы 2 соседней камеры в подподовое пространство и далее через муфельные каналы 3 камеры. Холодный воздух из той части цеха, которая ближе к устью огневого колодца 2, проходит через камеру 1 печи по муфельным каналам 3, охлаждает ее и выбрасывается в той части цеха, которая ближе к устью муфельных каналов 3. Направленный поток холодного воздуха через камеру 1 создается в данном случае за счет разрежения в подподовом пространстве, в результате чего подпора воздуха перед муфельными каналами 3, как в ближайшем аналоге, не происходит и время охлаждения камеры 1 сокращается, тем самым повышается производительность работы печи. Электродвигатели крышных вентиляторов 8 охлаждаются холодным воздухом из цехового пространства, подающимся посредством радиального вентилятора 11 через канал 10. При превышении заданного значения температуры автоматически приоткрывается соответствующая заслонка 9 для подачи к электродвигателю дополнительного объема холодного воздуха из цеха.
При использовании сводов охлаждения производительность печи увеличивается в среднем на 5% за счет сокращения времени на охлаждение камеры.
Заявляемое изобретение, таким образом, обеспечивает снижение энергетических затрат на охлаждение камер и приводит к повышению производительности печи за счет сокращения времени охлаждения камер. Кроме того, повышается надежность работы средства для принудительного охлаждения камер и повышается удобство его использования.