Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома
Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевого лома. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две наклонные площадки, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, четыре летки, газоход и сварной каркас, на котором все размещено. Каркас выложен внутри легковесным кирпичом ШЛ-0,9 с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400, поды двух ванн и наклонные площадки выполнены из корундовых блоков КС-90, уложенных на три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 и имеющих подбивку из сухого кварцевого песка, наклонные площадки и поды двух ванн разделены стенкой, к каркасу печи приварен стальной короб, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стенкой, состоящую из шамотной крошки, огнеупорной ваты, тройного слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 и асбестовой крошки, своды над наклонными площадками и над первой и второй ваннами печи имеют слой с двойной теплоизоляционной обмазкой с уложенным поверх него двойным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400, на который положен двойной слой огнеупорного легковесного кирпича марки ШЛ-0,4, дымоходы выполнены в задней стене. В каждой боковой стенке печь имеет инжекционную двухрядную двадцатидвухсмесительную горелку среднего давления, направленную под углом на наклонную площадку печи и под углом к оси печи, а также четыре инжекционные двухрядные двадцатидвухсмесительные горелки среднего давления, размещенные в задней стене, направленные под углом на подины, кроме того, в каждом своде размещена инжекционная двухрядная двадцатидвухсмесительная горелка среднего давления, при этом печь имеет четыре рабочих окна, два из которых являются шлаковыми окнами, устройство для подъема и опускания заслонки рабочего и шлакового окна печи имеет электрический привод, в задней торцевой стенке имеются четыре летки, выполненные в быстросменных армированных легочных кирпичах, четыре футерованные чаши с приваренными к ним футерованными поворотными желобами, которые могут поворачиваться в процессе разливки жидкого металла, экономайзер и систему пылегазоочистки для обеспечения экологически чистого процесса. Обеспечивается высокая производительность печи, уменьшение потерь тепла и угара и возможность экологически чистого переплава алюминиевых ломов. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
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 - двух ванная 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-90, 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 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 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 кирпичем ШЛ-0,9 с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400, две наклонные площадки, поды двух ванн выполнены из корундовых блоков КС-90 уложенных на три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 и имеющие подбивку из сухого кварцевого песка. Три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400, подбивка из сухого кварцевого песка, легковесный кирпич ШЛ-0,9 каркаса с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400 позволяют дополнительно сохранять температуру металла на наклонных площадках и в ваннах печи, снизить потери тепла. Корундовые блоки КС-90 имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы печи (срок службы по практическим данным 8-8,5 лет). Применением корундовых блоков КС-90 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 для переплава алюминиевого лома (далее печь) имеет в каждой боковой стене инжекционную двухрядную двадцати двух смесительную горелку среднего давления, направленную под углом 25° на наклонную площадку печи, и под углом 25° к оси печи, а также четыре инжекционные двухрядные двадцати двух смесительные горелки среднего давления, размещенные в задней стене, направленные под углом 35° на подины, кроме того в каждом своде размещена инжекционная двухрядная двадцати двух смесительная горелка среднего давления, при этом двухрядная двадцати двух смесительная горелка при горении газовоздушной смеси имеет длинный факела от смесителей верхнего ряда, средний от смесителей нижнего ряда, при этом происходит смешение двух факелов, которые обогревают наклонные площадки и поды печи.
Следует отметить, что каждый смеситель верхнего ряда двух рядной двадцати двух смесительной горелки среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 диаметром 70×10 мм длиной 340 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 3,4 метра. Горелки со смесителями из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 хим. состав С = 01,0-1,2%; Si до 0,5%; Mn не более 0,7%; Р не более 0,04%; S не более 0,08%; Ti = 0,05-012%, AL = 29-31%, остальное Fe обладают большой надежностью и большим сроком эксплуатации.
При этом каждый смеситель нижнего ряда является отливкой из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 и представляет собой трубу с наружным диаметром 70 мм и внутренним ∅ 50 мм длиной 340 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 1,6 метра.
Кроме того, огнеупорная набивная масса имеет следующий состав:
мертель муллитокорундовый ММК-72 ГОСТ 6137 - 2015…41%; лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89…13%; 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 восьми двухрядных двадцати двух смесительных горелок, причем тепловая мощность всех инжекционных горелок установленных в печи составляет 14 400 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 муллитокремнеземистого картона МКРК-400 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 муллитокремнеземистого картона МКРК-400, 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 четыре летки, выполненные в задней стене. Четыре рабочих окна позволяют производить быструю загрузку печи, а четыре 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 жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 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.
Важно отметить, что предлагаемая печь имеет экономайзер, который представляет собой полую трубу с внутренним ∅ 700 мм, по центру которой движутся раскаленные дымовые газы, а сверху по наружному диаметру выполнена сваркой в виде спирали труба из нержавеющий стали прямоугольной формы с внутренними размерами 30×55 длиной 6,4 метров и с количеством витков - 52 шт., по которой подается вода из водопроводной сети под давлением 2 ати для подогрева, при этом спираль сварная, сварена из стали 04Х18Н10 и сверху закрыта металлической трубой с четырьмя слоями теплоизоляционного муллитокремнеземистого картона МКРК-400, закрепленного на ней шестнадцатью хомутами, при этом экономайзер установлен на восьми металлических опорах. Экономайзер позволяет нагревать воду для технологических нужд предприятия.
Наконец, печь снабжена системой пылегазоочистки, состоящей из пяти идентичных секций, объединенных в единую конструкцию, в каждой секции размещены две поворотные решетки и 6 рукавных фильтров, при этом блок пылегазоочистки имеет обслуживающую площадку и лестницу, причем, в состав системы пыле газоочистки входит камера смешения, дымосос ДН-13, пяти секционный блок пылегазоочистки, при этом пяти секционный блок пылегазоочистки имеет следующую характеристику: производительность по очищаемому газу 45 600 м3/час, степень очистки по фтористому водороду 66%, 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 ДВА.
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. Таким образом, переделки (чугунные и стальные кольца, вкладыши, втулки, шпильки, толкатели, клапаны и т.д.) остаются на двух наклонных площадках и не попадают в расплавленный металл. В боковые рабочие окна необходимо загружать подвергнутый разделке и магнитной сепарации алюминиевый лом, чтобы выполнить высокие требования по химическому составу выплавляемого сплава.
На фиг. 1. Вид двухванной печи в плане.
На фиг. 2. Продольный разрез А-А двухванной печи.
На фиг. 3. Поперечный разрез Б-Б двухванной печи.
На фиг. 4. Поперечный разрез В-В по шлаковым окнам двухванной печи.
На фиг. 5. Вид Г печи со стороны двух рабочих окон (со стороны передней стены).
На фиг. 6. Двух рядная двадцати двух смесительная горелка среднего давления.
На фиг. 7. Разрез Д-Д двух рядной двадцати двух смесительной горелки среднего давления.
На фиг. 8. Продольный разрез Е-Е экономайзера.
На фиг. 9. Пяти секционный блок пылегазоочистки.
На фиг. 10. Вид в плане двухванной печи с 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 двух ванной печи и под 5 второй ванны двух ванной печи, а также первая 6 и вторая 7 наклонные площадки выполнены из корундовых блоков 8 марки КС-90 уложенных на три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 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 кирпичем ШЛ-0,9 поз. 11 с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400 поз. 12. Металлический каркас 1 армирован внутри двумя рядами швеллера №12 поз. 13. Три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 поз. 9, подбивка из сухого кварцевого песка 10, легковесный кирпич ШЛ-0,9 поз. 11 каркаса 1 с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400 поз. 12 позволяют дополнительно сохранять температуру металла на наклонных площадках 6,7 и на подах 4,5, снизить потери тепла.
Корундовые блоки КС-90 имеют высокую огнеупорность и стойкость и позволяют увеличить срок службы печи (срок службы по практическим данным 8-8,5 лет). Применением корундовых блоков КС-90 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 двух ванной 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 3×4 метра, а размер наклонных площадок 6,7 3×3 метра. Корундовые блоки 8 марки КС-90 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 муллитокремнеземистого картона МКРК-400 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 двухванной печи (далее 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 двойной слой муллитокремнеземистого картона МКРК-400 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 четыре 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 четыре 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.
Далее, печь имеет устройство для подъема и опускания заслонки 34 рабочего (шлакового) окна печи. Заслонка 34 отливается из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 охлаждается воздухом, который подается по эластичной впускной трубе 35, далее через соединитель 36 и подводящий патрубок 37 поступает в П-образный, отлитый заодно с заслонкой 34 короб 38 фиг. 5. Для улучшения охлаждения воздухом заслонки 34 П-образный короб 38 имеет внутри литые ребра 39, которые увеличивают площадь теплоотдачи и которые закрыты приваренной крышкой 40 фиг. 2,5. Заслонка 34 выполнена с конусообразными пазами 41, которые футеруются огнеупорной корундовой набивной массой. Устройство для подъема и опускания заслонки 34 рабочего (шлакового) окна печи содержит электрический привод в виде мотор-редуктора 42, содержащего сдвоенный 43 блок роликов и два одинарных 44 блока роликов, соединенных гибкой связью в виде цепей 45 между собой и противовесом 46, при этом валы 47 сдвоенного 41 и одинарных 42 блоков роликов закреплены в горизонтальных швеллерах 18 печи с обеспечением перемещения заслонки 34 по водоохлаждаемому коробу 48, зафутерованного в печи фиг. 1, 2, 7. Заслонка 34 имеет ребра жесткости 49, в поднятом положении заслонка 34 располагается напротив защитного экрана 50, а в нижнем опирается на упоры 51. Вода в водоохлаждаемый короб 48 подается по входному патрубку 52, а по выходному патрубку 53 выходит из него фиг. 5. Противовесы 46 по правилам техники безопасности находятся в металлических коробах 54 фиг. 2. Заслонка 34 имеет возможность регулирования ее положения с пульта управления. Конструкция привода и заслонки 34 обеспечивает герметичность печи, позволяет уменьшить потери металла и тепла.
Кроме того, двух ванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома (далее двух ванная печь) имеет в каждой боковой стене инжекционную двухрядную двадцати двух смесительную горелку 55 среднего давления, перекрытую подовым блоком 56, направленную под углом 25° на наклонную площадку печи, и под углом 25° к оси печи, а также четыре инжекционные двухрядные двадцати двух смесительные горелки 55 среднего давления, размещенные в задней стене 3, направленные под углом 35° на подины 4,5 кроме того в каждом своде размещена инжекционная двухрядная двадцати двух смесительная горелка 55 среднего давления, при этом двухрядная двадцати двух смесительная горелка 55 при горении газовоздушной смеси имеет длинный факела от смесителей верхнего ряда, средний от смесителей нижнего ряда, при этом происходит смешение двух факелов, которые обогревают наклонные площадки 6,7 и поды 4,5 печи.
Каждый смеситель 57 верхнего ряда двух рядной двадцати двух смесительной горелки 55 среднего давления является отливкой и представляет собой трубу из высоколегированного жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 диаметром 70×10 мм длиной 340 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 58 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 59, литые ребра 59 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 3,4 метра. Горелки 55 со смесителями из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 хим. состав C = 1,0-1,2%; Si до 0,5%; Mn не более 0,7%; Р не более 0,04%; S не более 0,08%; Ti = 0,05-012%, AL = 29-31%, остальное Fe обладают большой надежностью и большим сроком эксплуатации.
При этом каждый смеситель 60 нижнего ряда является отливкой из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 и представляет собой трубу с наружным диаметром 70 мм и внутренним ∅ 50 мм длиной 340 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 58 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 1,6 метра.
Предложенное расположение горелок 55 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 за счет тепла восьми двухрядных двадцати двух смесительных горелок 55, причем тепловая мощность всех инжекционных горелок 55, установленных в печи составляет 14 400 кВт, что делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки, при этом металл не успевает окисляться и, в конечном счете, угар получается небольшим.
Итак, каждая горелка 55 состоит из двадцати двух смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 61, к которой приварен штуцер 62, по которому подается природный газ фиг. 6, 7. Газораспределительная камера 61, имеющая прямоугольную форму сварена из листовой стали толщиной 3 мм. Введенный в конструкцию горелки кожух 63, коробчатый формы приварен к газораспределительной камере 61, позволяет набивать огнеупорную набивную массу 64 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 63 предотвращает процесс осыпания огнеупорной набивной массы 64 в процессе ее набивки. На газораспределительную камеру 61 и кожух 63 надевается снизу отлитый из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 стабилизирующий пламя туннель 65 и приваривается по периметру к газораспределительной камере 61 фиг. 6, 7. Введение в состав горелки стабилизирующего туннеля 65 увеличивает срок службы горелки 55, стабилизирует горение факела, улучшает процесс обмуровки горелок 55 в тепловом или плавильном агрегате, время обмуровки горелок значительно сокращается.
Обмуровка горелки и набивка пространства между смесителями производится огнеупорной набивной массой 64, которую экспериментально разработал автор и проверил на действующих газовых плавильных печах и, которая имеет следующий состав: мертель муллитокорундовый ММК-72 ГОСТ 6137 - 2015…41%; лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89…13%; 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 64 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.
Ранее было описано, что печь имеет четыре 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 66. Леточный кирпич 27 имеет заходную часть и по периметру выборку для фиксации в стальном захвате-обрамлении 67, на передней части которого выполнена отбортовка (показана, но не обозначена) с отверстиями для крепления гайками 68, пружинными шайбами 69 к шпилькам 70, приваренным к коробу 15 печи. Стальной захват- обрамление 67 выполнен с двумя приваренными стальными ручками (не обозначены) для установки в нишу печи и для извлечения из ниши фиг. 2. Печь имеет четыре футерованные поворотные чаши 71 с приваренными к ним футерованными поворотными желобами 72, которые могут поворачиваться в процессе разливки жидкого металла, так как футерованные чаши 71 имеют в нижней части приваренный валик 73, который опирается на шарик (не показан) и вращается на нем во втулке 74. Быстросменные армированные леточные кирпичи имеют большой срок службы и обеспечивают возможность их замены в течении 8-10 минут без остановки печи.
Предлагаемая печь имеет экономайзер 75, который представляет собой полую трубу 76 с внутренним 0 700 мм, по центру которой движутся раскаленные дымовые газы, а сверху по наружному диаметру выполнена сваркой в виде спирали труба 77 из нержавеющий стали прямоугольной формы с внутренними размерами 30×55 длиной 6,4 метров и с количеством витков - 52 шт., по которой подается вода из водопроводной сети под давлением 2 ати для подогрева, при этом спираль сварная, сварена из стали 04Х18Н10 и сверху закрыта металлической трубой 78 с четырьмя слоями теплоизоляционного муллитокремнеземистого картона МКРК-400 поз. 79 фиг. 8. Металлическая труба 78 имеет с торцов приваренные торцевые стенки 80. Труба 76 имеет с двух сторон приваренные фланцы 81 с восемью отверстиями для крепления экономайзера 75 болтами 82, гайками 83, пружинными шайбами 84 к газоходу 85 выходящему из печи. Для устранения вырыва дымовых газов между фланцами установлены прокладки 86 из термостойкого материала. Экономайзер установлен на восьми металлических опорах 87, которые закреплены в полу литейного цеха фундаментными болтами 88. Слои теплоизоляционного муллитокремнеземистого картона МКРК-400 поз. 79 закреплены болтами 89, гайками, пружинными шайбами (не показано) на металлической трубе 78 шестнадцатью хомутами 90. Экономайзер 75 позволяет нагревать воду для технологических нужд предприятия.
Печь снабжена системой пылегазоочистки, состоящей из пяти идентичных секций, объединенных в единую конструкцию, в каждой секции размещены две поворотные решетки и 6 рукавных фильтров, при этом блок пылегазоочистки 91 имеет обслуживающую площадку и лестницу, причем, в состав системы пыле газоочистки входит камера смешения 92, дымосос ДН-13 поз. 93, пяти секционный блок пылегазоочистки 91 при этом пяти секционный блок пылегазоочистки 91 имеет следующую характеристику: производительность по очищаемому газу 45 600 м3/час, степень очистки по фтористому водороду 66%, 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 ДВА.
С целью снижения температуры перед подачей их в дымосос ДН13 поз. 93 устанавливается на газоходе 85 камера смешения 92, которая имеет два шибера: один шибер 94 регулирует тягу (разряжение в печи), второй шибер 95 регулирует подачу цехового воздуха. Дымосос ДН-13 поз. 93 подает разбавленные воздухом дымовые газы в пяти секционный блок пылегазоочистки 91. Очистка дымовых газов от вредных веществ и пыли происходит в пяти секционном блоке пылегазоочистки 91, разработанным автором и изображенным на фиг. 9, который имеет широкий спектр очищаемых вредных веществ, находящихся в дымовых газах. Каждая секция пяти секционного блока пылегазоочистки 91 представляет собой сборный стальной прямоугольный в сечении корпус 96, в нижней части которого имеется нижняя поворотная загрузочная решетка 97 с отверстиями. Выше нижней поворотной загрузочной решетки 97 расположен нижний загрузочный патрубок 98 фиг. 9. В средней части стального корпуса 96 имеется верхняя поворотная загрузочная решетка 99 с отверстиями. Поворот решеток вокруг осей осуществляется с помощью рукояток 100, закрепленных на осях решеток. Выше верхней поворотной загрузочной решетки 99 расположен верхний загрузочный патрубок 101. Каждая крышка 102 секции выполнена с двумя петлями 103 и открывает и закрывает герметично корпус 96 и предназначена для обслуживания и ремонта пылегазоочистного блока 91. Пяти секционный блок пылегазоочистки 91 опирается на шестнадцать опор 104, в верхней части к нему крепится обслуживающая площадка 105. Отработанный адсорбент и пыль собираются в конусной части 106 стального корпуса 96. Очищаемые газы подаются в блок пылегазоочистки по трубе 107 фиг. 9. На обслуживающей площадке 105 закреплена рама 108, на которой установлена воздуходувка 109 с электродвигателем 110. Отработанный адсорбент, загрязненный пылью с нижней поворотной загрузочной решетки 97 и с верхней поворотной загрузочной решетки 99 с помощью рукояток 100 сбрасывается в конусную часть 106 стального корпуса 96, а затем, повернув ручку 111 отработанный адсорбент высыпается через нижнюю горловину 112 стального корпуса 96 в тару (не показана) и увозится в отвал. Очищенные дымовые газы подаются по трубе 113 в дымовую трубу 114 и, далее в атмосферу. Для наблюдения за ходом процесса очистки дымовых газов в каждом стальном корпусе выполнены два глазка 115 фиг. 9, 10. В качестве дымососа принят дымосос мод. ДН-13, который имеет рабочую температуру до 250°С. Пяти секционный блок пылегазоочистки 91 имеет привод вращения рукавных фильтров 116, а также ограждение 117 обслуживающей площадки 105 и лестницу 118. Привод вращения рукавных фильтров каждой секции состоит из: электродвигателя 119, муфты 120, редуктора 121, на выходном валу которого закреплена шестеренка 122, которая входит в зацепление с зубчатым венцом 123, с приваренными внутри крючками, на которых подвешены шесть рукавных фильтров 116 фиг. 10.
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 124 на обслуживающую площадку 125 открывает шибер 126 на трубе 127 при этом тяга в печи должна составлять не менее 5-20 ДаПа, а два шибера 94 и 95 в камере смешения 92 закрывает. Подается газ, производится розжиг горелок 55, после процесса прокалки закрываются четыре летки 26, открываются заслонки 34 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 восьми горелок 55 нагревают лом до температуры плавления на наклонных площадках 6,7 и на подинах 4,5. После заполнения ванн жидким металлом производится обработки 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 128 футерованных желобов 72 подводят их к разливочному оборудованию, например, к двум разливочным конвейерам 129, 130 и карусели 131 с изложницами 132 для саусов открывают четыре летки 26 и сливают наплавленный металл из печи в изложницы разливочных конвейеров 129, 130 и изложницы 132 для саусов. 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 дымоходы 31, проходят по газоходу 85, попадают в экономайзер 75 нагревают воду для технологических нужд предприятия, далее по трубе 127 попадают в дымовую трубу 114 и удаляются в атмосферу. Работа печи на естественной тяге осуществляется в случае, если позволяют размеры санитарно-защитной зоны предприятия, при прокалке печи после ремонта, разливке наплавленного металла.
Работа печи на искусственной тяге происходит следующим образом.
Плавильщик металла и сплавов поднимается по лестнице 124 на обслуживающую площадку 125 закрывает шибер 126 на трубе 127, а два шибера 94 и 95 в камере смешения 92 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 пяти секционный блок пылегазоочистки 91 фиг. 10 и производится его включение. Кроме того, включается дымосос 93. При загрузке шихты, плавке, разливке дымовые газы попадают в дымоходы 31, проходят по газоходу 85, попадают в экономайзер 75 нагревают воду для технологических нужд предприятия, попадают в камеру смешения 92, разбавляются в ней воздухом цеха, нагнетаются дымососом 93 в пяти секционный блок пылегазоочистки 91, где проходят очистку от вредных веществ в «кипящем слое», далее воздуходувками 109 очищенные дымовые газы нагнетаются по трубе 113 в дымовую трубу 114, из которой удаляются в атмосферу. Разработанный автором пяти секционный блок пылегазоочистки 91 хорошо очищает от вредных веществ дымовые газы.
Итак, предлагаемая газовая двухванная отражательная печь 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.
1. Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома, содержащая корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, сливные летки и газоходы, отличающаяся тем, что корпус печи размещен на каркасе, выложенном внутри легковесным кирпичом ШЛ-0,9 с двойным теплоизоляционным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400, поды двух ванн и наклонные площадки выполнены из корундовых блоков КС-90, уложенных на три слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 и имеющих подбивку из сухого кварцевого песка, наклонные площадки и поды двух ванн разделены стенкой, к каркасу печи приварен стальной короб, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стенкой, состоящую из шамотной крошки, огнеупорной ваты, тройного слоя муллитокремнеземистого картона МКРК-400 и асбестовой крошки, своды над наклонными площадками и над первой и второй ваннами печи имеют слой с двойной теплоизоляционной обмазкой с уложенным поверх него двойным слоем муллитокремнеземистого картона МКРК-400, на который положен двойной слой огнеупорного легковесного кирпича марки ШЛ-0,4, дымоходы выполнены в задней стенке, в каждой боковой стенке размещена инжекционная двухрядная двадцатидвухсмесительная горелка среднего давления, направленная под углом 25° на наклонную площадку печи, и под углом 25° к оси печи, в задней стенке размещены четыре инжекционные двухрядные двадцатидвухсмесительные горелки среднего давления, направленные под углом 35° на подины, в каждом своде размещена инжекционная двухрядная двадцатидвухсмесительная горелка среднего давления, при этом печь имеет четыре рабочих окна, два из которых являются шлаковыми окнами, устройство для подъема и опускания заслонки рабочего и шлакового окна печи, имеющее электрический привод, в задней торцевой стенке имеются четыре летки, выполненные в быстросменных армированных леточных кирпичах, причем печь имеет четыре футерованные чаши с приваренными к ним футерованными поворотными желобами, которые могут поворачиваться в процессе разливки жидкого металла, экономайзер и систему пылегазоочистки для обеспечения экологически чистого процесса.
2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что каждый смеситель верхнего ряда двухрядной двадцатидвухсмесительной горелки среднего давления выполнен в виде литой трубы из высоколегированного жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 диаметром 70×10 мм длиной 340 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, которые со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть в виде заострения длиной 5 мм, углом заострения, составляющим 30°, высотой ребер - 4,5 мм, длиной факела смесителей верхнего ряда - 3,4 м.
3. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что каждый смеситель нижнего ряда выполнен в виде литой из жаростойкого и износостойкого чугуна ЧЮ 30 трубы с наружным диаметром 70 мм и внутренним диаметром 50 мм, длиной 340 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 1,6 м.
4. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет огнеупорную набивную массу для обмуровки горелки и набивки пространства между смесителями следующего состава: мертель муллитокорундовый ММК-72 ГОСТ 6137 - 2015…41%; лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89…13%; 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%.
5. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что электрический привод устройства для подъема и опускания заслонки рабочего и шлакового окна печи содержит мотор-редуктор, содержащий сдвоенный блок роликов и два одинарных блока роликов, соединенных гибкой связью в виде цепей между собой и противовесом и имеющих валы, закрепленные 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, заслонка содержит П-образный короб с внутренними ребрами и крышкой и выполнена литой из жаростойкого чугуна ЧЮ 30 с ребрами и конусными полостями, футерованными огнеупорной корундовой набивной массой.
6. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что экономайзер выполнен в виде полой трубы с внутренним ∅ 700 мм, по центру которой движутся раскаленные дымовые газы, а сверху по наружному диаметру выполнена сваркой в виде спирали труба из нержавеющий стали прямоугольной формы с внутренними размерами 30×55 длиной 6,4 метров и с количеством витков - 52 шт., по которой подается вода из водопроводной сети под давлением 2 ати для подогрева, при этом спираль сварная, сварена из стали 04X18H10 и сверху закрыта металлической трубой с четырьмя слоями теплоизоляционного муллитокремнеземистого картона МКРК-400, закрепленного на ней шестнадцатью хомутами, при этом экономайзер установлен на восьми металлических опорах.
7. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена системой пылегазоочистки, состоящей из пяти идентичных секций, объединенных в единую конструкцию, в каждой секции размещены две поворотные решетки и 6 рукавных фильтров, при этом блок пылегазоочистки имеет обслуживающую площадку и лестницу, причем в состав системы пылегазоочистки входит камера смешения, дымосос ДН-13, пятисекционный блок пылегазоочистки, при этом пятисекционный блок пылегазоочистки выполнен с обеспечением достижения производительности по очищаемому газу 45600 м3/ч, степени очистки по фтористому водороду 66%, степени очистки по окиси меди 86%, степени очистки по окиси углерода 86%, степени очистки по окиси азота 85%, степени очистки по окиси алюминия 81%, степени очистки по пыли 74%, уровня звука не более 75 ДВА.
