Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4707
.pdf
кирпичами предпринимались уже давно (например, Франциски-Штегером, Линеном, Армстронгом). Однако,
учитывая неизбежное движение печи, расширение под воздействием тепла, а также набухание и усадку
огнеупорной кладки, стенки муфелей не могут быть герметично соединены в вертикальных швах даже с
использованием пазово-шиповых соединений.
Более того, необходимая, а даже в крайнем случае значительная толщина камня влечет за собой плохую
теплопроводность по сравнению с тонкими глиняными муфельами с кобальтовыми стенками. Следовательно,
кирпичные муфты также повсеместно оказались безрезультатными.
Цинковая печь, согласно настоящему изобретению, в силу своей конструкции, описанной выше,
приспособлена для длительной работы без прерывания процесса замены муфелей при непрерывном
равномерном горении, независимо от того, вышли ли из строя какие-либо муфели, и печь охлаждается только
тогда, когда определенное количество (примерно от 1/5 до 11]4) муфелей, расположенных в печи, разрушено.
После полного охлаждения муфельные печи извлекаются из печи, и в них помещаются новые холодные
муфельные печи в несгоревшем или первоначально размороженном состоянии, после чего печь снова
нагревается для новой рабочей операции. Если по прошествии определенного времени один из муфелей
выходит из строя, его вместо загрузки рудой заполняют огнеупорным веществом, например, огнеупорной
глиной или песком, и оставляют в печи. Этот процесс (115) продолжается до тех пор, пока количество
неисправных и, следовательно, неработающих муфелей не станет настолько большим, что дальнейшая
эксплуатация печи станет нерентабельной, после чего огонь раздувается (120) независимо от количества
имеющихся муфелей, которые все еще находятся в исправном состоянии.
состояние.
Понятно, что период работы печи не должен быть слишком коротким, поскольку потери определенного
количества неразрушенных муфель каждый раз при извлечении огня из печи, а также расход топлива для
нагрева печи — непрерывный процесс, в котором нагрев и восстановление руды должны осуществляться в
одной камере, — являются очень большим недостатком. При высоких температурах, преобладающих в
цинковой печи, глина 70 размягчается до значительной степени, что приводит к недопустимым деформациям
даже при поперечной нагрузке всего 1 кг на квадратный сантиметр. Продление срока службы муфельных
орудий 75 в таких условиях до такой степени, чтобы обеспечить периодическую обработку с практическим
успехом, может быть решено только путем вставки каркасов или формирования профиля муфельного орудия
из тонких стенок 80, подверженных воздействию огня, и толстых средних стенок, которые не подвергаются
прямому воздействию огня и которые, так сказать, образуют стержень для муфельного орудия.
Только периодическое повторное размещение 85 муфелей в холодной печи позволяет проводить такие
манипуляции. Таким образом, можно использовать глушители высотой два или даже три метра. Если
попытаться закалить такие муфели вне печи и поместить их в раскалённую печь, то из-за крайне
неравномерного распределения материала и неравномерного охлаждения во время транспортировки в
муфели неизбежно возникнут напряжения, которые приведут к их растрескиванию. Однако периодический
процесс обеспечивает свободу в формировании формы муфельной трубки, которая в противном случае была
бы невозможна. 100 Форма муфеля имеет чрезвычайно важное значение в течение всего периода между
началом и прекращением горения в печи. Чем дольше этот период, тем экономичнее операция, поскольку
очевидно, что выход цинка зависит от количества проходящей через него руды.
Чем больше эта сумма, тем выше объем производства за единицу периода. Можно предположить, что для
достижения успешных показателей производства муфель необходимо было подвергать воздействию лишь
очень высоких температур. Однако в новой печи условия иные. Следует учитывать, что период работы печи в
течение 1.15 должен составлять несколько месяцев по экономическим соображениям, и что в течение этого
периода стенки муфеля, толщина которых должна составлять всего несколько миллиметров (минимум 120),
чтобы проводить тепло через глиняную массу, постоянно подвергаются воздействию равномерно высокой
температуры. Как известно, глиняная масса претерпевает изменение своего первоначального состояния во
время такого длительного нагрева. Если максимальные температуры, используемые в горизонтальных
муфельах незадолго до окончания восстановления цинка, которым муфели подвергаются всего несколько
часов до начала процесса, устанавливают предел экономичности печи.
Дополнительное преимущество заключается в том, что, как хорошо известно любому металлургу,
работающему с цинком, муфели, закаленные непосредственно в цинковой печи, обладают большей
прочностью, чем муфели, раскаленные вне цинковой печи, а затем помещенные в печь для горячего
цинкования (типа 1-0).
В печах непрерывного производства цинка большое количество малых муфелей необходимо заменить
небольшим количеством больших муфелей по вышеуказанным причинам. Изготовление больших глушителей
из одного куска материала — сложная, если не невозможная, задача. При установке муфелей в холодном
состоянии можно сформировать большое реакционное пространство, расположив в камере несколько
(например, три или четыре) небольших трубчатых вертикальных муфелей, расположенных одна за другой, и
соединив их короткими горизонтальными трубками, расположенными на уровне приемника, так что пары
цинка из трех или четырех муфелей могут отводиться в один приемник. Муфты могут иметь круглое,
продолговатое или любое другое подходящее поперечное сечение. Вместо изготовления муфелей по
отдельности из трубки, каждый муфель может быть собран из нескольких частей, например, путем сборки
большого муфеля в целом из ряда наложенных друг на друга отдельных секций, изготовление которых не
представляет практических трудностей, причем указанные секции затем монтируются в печи одна над другой
с помощью горизонтальных соединений.
Опыт показал, что вес этих муфельных оболочек уплотняет швы, которые заделываются рассыпчатым
раствором. Кроме того, для большей безопасности отдельные секции могут быть снабжены муфтовыми
соединениями, а герметичность может быть повышена за счет посыпания фриттирующего материала в
соединения. Это позволяет изготавливать большие муфельные печи из огнеупорных формованных деталей.
Слабым местом вертикальных муфельных печей, как правило, является несущая способность огнеупорного
материала стенок. Все вертикальные муфельные печи имеют тенденцию выгибаться наружу в печи. Это
объясняется тем, что нагрузочное давление на единицу поверхности в вертикальной муфельной печи
значительно менее благоприятно, чем в горизонтальной. В случае вертикальной муфеля нагрузка от
собственного веса полностью не зависит от размеров поперечного сечения, и на одной и той же высоте
муфеля давление нагрузки на единицу поверхности остается неизменным независимо от толщины стенки.
Учитывая сравнительно большую высоту, которую должна иметь вертикальная муфельная печь для выгрузки
расплавленного металла, и необходимость ее последующего воздействия на неопасные низкие температуры,
при непрерывном использовании в данной печи продолжительность работы печи, вероятно, будет крайне
неудовлетворительной.
Именно эти максимальные температуры от 1300 до 1400 °C, применяемые непрерывно, приводят к быстрому
разрушению муфельных материалов и не могут быть использованы в данном процессе, который зависит от
длительности периода нагрева. Температуры всего на 50–100 °C ниже, то есть постоянные температуры от
1200 до 1250 °C, вызывают гораздо меньше разрушений в структуре муфельного материала, и при
использовании этих температур продолжительность процесса поддерживается в разумных пределах,
примерно полгода или более.
Однако для предотвращения достижения вышеупомянутых максимальных температур необходимо, чтобы
заряд оставался в муфеле достаточно долго, то есть скорость его прохождения через него должна быть
достаточно снижена для получения достаточного обесцинкования. Для компенсации уменьшения количества
шихты, проходящей через печь вследствие замедления ее движения, необходимо увеличить вместимость
муфеля. Это опять же возможно только путем вставки отдельных частей глушителя в холодном состоянии,
что само по себе позволяет создать глушитель большой емкости.
Поскольку могут преобладать лишь сравнительно умеренные температуры, большее значение следует
придавать очень равномерному распределению температуры в той части муфеля, где происходит
восстановление руды, то есть пламя должно быть равномерным в камере сгорания между отдельными
муфелями и не должно иметь существенного падения температуры. Наилучшего результата можно достичь,
добавляя воздух для горения к газу поэтапно и соответствующим образом регулируя пламя.
Оснащение холодной печи муфелями в холодном состоянии позволяет вставлять для этой цели дымоходы
между наружными стенками муфелей и обеспечивает распределение воздуха для горения вдоль газового
потока через вставленные перфорированные трубки или пустотелую кирпичную кладку, используемую для
формирования отопительных дымоходов.
Благодаря тому, что дымоходы располагались между муфельами, определяя тем самым путь
распространения огня, дальнейшая конструкция печи значительно упрощалась.
Купол для камеры, в которой расположены муфельные трубки, отсутствует. Муфты установлены на железной
опорной конструкции и имеют собственные верхние крышки.
Поскольку муфельные трубы, посредством расположенных между ними пластин, образуют дымоходы для
прохождения пламени, каналы для подачи и отвода тепловых и горючих газов могут быть объединены в
единую систему, которая также окружает газогенераторы и воздухоподогреватели для воздуха, используемого
для горения. Стены печи, окружающие ее, полностью лишены дымоходов 75 и содержат только смотровые
отверстия для осмотра муфелей. Только в стене, противоположной центральному блоку с каждой стороны,
имеется ниша для приемников, предназначенных для конденсации паров цинка. Муфельные печи 80
установлены полностью независимо от печи на железной опорной конструкции, которая защищена от
воздействия огня слоем огнеупорной глины или песка, уложенным на высоте 85 0,40 метра снаружи нижней
части муфельных печей.
Таким образом, самые необходимые условия, а именно: что муфельные печи остаются полностью
независимыми от любого движения кирпичной кладки печи, что они могут сжиматься или расширяться
совершенно независимо и что они не подвергаются воздействию каких-либо сил, которые могут возникнуть в
результате смещения сильно нагретой кирпичной кладки печи, выполняются самым простым образом. Это
обстоятельство очень важно для срока службы глушителя.
Без строительства в холодную погоду дымоход для пламени мог быть проложен только на 100 градусов от
одной стенки печи к противоположной. Затем муфты размещали между этими двумя стенами. Входное и
выходное отверстия для газа были бы пространственно разделены. По сравнению с этим, концентрация
работ по созданию каналов в одном блоке представляет собой прогресс в металлургии цинка с точки зрения
использования тепла и строительства. 10 Благодаря такому расположению всех каналов, камер воздушного
нагрева и огня в одном центральном печном блоке образуется своего рода тепловой аккумулятор, который
компенсирует колебания тепла, производимого при перемещении огня, загрузке свежего топлива и тому
подобное. Это большое преимущество для нимфуллов и способствует продлению их жизни. 12. Когда
муфельные трубы разрушаются, огонь необходимо погасить, а печь охладить до тех пор, пока в нее снова не
будут установлены новые муфельные трубы.
Нагрев муфелей должен происходить медленно. Это предпочтительно достигается с помощью 125 очагов
возгорания на решетке. Для первого нагрева, обеспечивающего закалку муфелей, используется
дегазированный уголь или кокс. Раскаленный тепло медленно распространяется по центральному блоку
кладки, и как только этот блок сам раскалится, тепло передается на муфели. Таким образом, муфельные печи
нагреваются очень постепенно и равномерно, на что уходит около недели. Когда муфельные печи раскалены
докрасна, опасность минует, и в дымоходы можно подавать новый газ и воздух для сгорания, после чего
можно начинать работу.
Необходимое для работы печи тепло может производиться в той же колосниковой решетке, что и для
предварительного нагрева. Для равномерного распространения огня по печи оказалось целесообразным
распределять горение между четырьмя очагами вместо одного большого очага. Равномерное распределение
огня имеет важное значение при повторном нагреве остывшей печи. Разумеется, эти обжиги можно
использовать только в качестве вспомогательных, предназначенных лишь для предварительного нагрева
печи и муфелей, и которые прекращаются, когда печь раскаляется докрасна. Обычный нагрев
осуществляется через специальные газоподводящие трубы, в которые подается горючий газ, образующийся
вне самой печи.
Для более ясного понимания изобретения следует обратиться к прилагаемым чертежам, которые
иллюстрируют, в качестве примера, один из вариантов осуществления цинковой печи с вертикальными
восстановительными камерами в соответствии с изобретением, и на которых: - фиг. 1 представляет собой
продольный разрез. С левой стороны разрез проходит через центр муфельных труб, а с правой стороны —
через дымоходы системы отопления.
На рис. 2 слева показан продольный разрез печи (см. рис. 1) по линиям X-Y, а справа — вид со стороны
приемника.
Рис. 3 представляет собой боковой вид широкой стороны муфельной трубы в увеличенном масштабе
(частично в разрезе).
На рис. 4 представлен вид сверху, с обрывом изображения с левой стороны.
На рис. 5 показан вид узкой стороны (стороны приемника).
A обозначает дно печи, B — рабочий уровень для обслуживания приемников, а C — этап загрузки.
Печь, образованная боковыми стенками UI, UJ2 и двумя сторонами для приемников W', W2, разделена на
равные части кладкой D. В этой кладке для каждой половины печи образованы четыре отдельные топочные
камеры, из которых на чертежах показаны только две, D1 и D2. Например, может использоваться метод
сжигания водяного газа. Из каждой камеры сгорания вертикальный канал (E на рис. 2) ведет вверх в
горизонтальные каналы F1 и F2 в центральной стенке D. Дымоходы G ведут из горизонтальных каналов F1 и
F2 в муфельную камеру печи и заканчиваются в самых верхних дымоходах между муфелями.
Воздух предварительно нагревается воздухонагревателями If', t2, расположенными в кладке D, и поднимается
по каналам J1 и J2, от которых ответвляются распределительные каналы 75 в отопительные дымоходы.
Воздух распределяется по всей длине дымоходов через разделительные стены p', выполненные из
пустотелого кирпича и снабженные отверстиями в l,7n2, mi. Таким образом, газ 80, поступающий в верхний
отопительный дымоход, не сразу получает необходимое количество воздуха для сгорания, а лишь
постепенно. Таким образом, образуется длинное пламя, и удается избежать вредного пламени от паяльной
трубки (85).
Отработанные газы проходят через воздухонагреватели 111 и 1t2 по каналам отходящих газов L' и L2 и
сталкиваются с трубками N1 и N2, через которые поступает свежий воздух 90, а затем выходят через
выходные отверстия 01 и 02.
Муфельная камера поддерживается каркасом P, состоящим из железных несущих элементов,
поддерживаемых колоннами, в которых предусмотрены отверстия 95°, соответствующие камерам
восстановления (муфелям). Муфельные печи R установлены на строительных лесах P независимо от
окружающих стенок печи и центрального каменного блока. 100 Промежуточные пространства между
муфельными установками заполнены снизу порошкообразной огнеупорной глиной и тому подобным
материалом. Такое крепление позволяет глушителям свободно перемещаться из-за теплового расширения.
105 Муфты состоят, например, из шести частей r-, a, r,, -r5, rA, которые соприкасаются друг с другом
горизонтальными соединениями.
Количество деталей зависит от высоты глушителей. Отдельные 110 частей муфелей соединяются
посредством шарнирных соединений, снабженных выступами, направленными в сторону дымоходов, на
которые крепятся пластины p или пустотелые кирпичи p, образующие 11 дымоходов, а сверху – крышки d.
Муфельные трубки имеют продолговатое поперечное сечение (рис. 4), их стенки, обращенные к
нагревательной стороне, максимально тонкие, чтобы обеспечить легкое проникновение тепла. Передняя и
задняя стенки, перпендикулярные тонким нагревательным стенкам каждой муфельной печи, сравнительно
толстые, и, кроме того, в центре поперечного сечения предусмотрены две или более толстых поперечных
стенки 125, чтобы обеспечить муфельной печи необходимую опору в огне посредством каркаса.
Внутреннее пространство муфельной камеры разделено этими центральными поперечными или 130 -261,344
опорными стенками q. Вместо того чтобы изготавливать муфели целиком, разделённые на три отсека
поперечными стенками q, каждый отдельный отсек может быть сконструирован как независимый муфель, так
что стенки q образуют внешние стенки отдельных муфелей.
Для того чтобы пары цинка и восстановительные газы могли проходить из предусмотренных таким образом
перегородок каждой муфели (или, в случае множества отдельных муфелей, из отдельных муфелей) к одному
приемнику V на передней стенке муфели, эти внутренние поперечные стенки q снабжены перфорациями o на
уровне приемника, или, в качестве альтернативы, в случае множества отдельных муфелей, сами муфели
соединены короткими соединительными элементами на уровне приемника. Приемники V вставляются в
стенки муфелей, обращенные к передней стенке печи. Их форма и способы закрытия соответствуют типу,
обычно используемому в цинковых печах. Для защиты приемников V от продуктов сгорания их окружают
кольцевыми кирпичами k. В остальном приемники аналогичны приемникам обычных цинковых печей,
встроены в ниши и снабжены спереди щелями для отбора горящих неконденсированных газов и паров,
которые отводятся по каналам z.
Внизу муфельные трубы заканчиваются железными Т-образными карманами, через которые зола непрерывно
стекает вниз. Запорное устройство для этих карманов представляет собой желоб, который при желании
можно заполнить водой для полной герметизации от воздуха.
Из этого желоба зола удаляется по мере необходимости.
Крыша печи образована пластинами d, опирающимися на левый край восстановительных камер, при этом
соответствующие отверстия внутри восстановительных камер остаются свободными. Над этим расположена
загрузочная ступень С, образованная железными несущими элементами или пластинами, которые также
содержат отверстия, соответствующие отверстиям восстановительных камер.
При перезапуске печи производится замена всех восстановительных камер и приемников, а также трубок N',
N2 воздухонагревателей. Восстановительные камеры собираются из деталей, которые были предварительно
обожжены и которые вводятся в печь в холодном состоянии, как показано на рис. 3-5. В муфельах
располагается проницаемая конструкция, например, типа, описанного в Спецификации № 9314/1913,
изготовленная из фасонных элементов, предназначенная для отвода газов и паров цинка в приемники. После
закрытия UTIP печь 65_ осторожно нагревают, и когда она постепенно достигает равномерного красного
раскаленного состояния во всех частях, медленно запускают муфельные печи. Сначала шихта бедна цинком
и богата восстановительным углем, после чего содержание цинка (701) постепенно увеличивают до тех пор,
пока не будет использована обычная шихта.
В обычном режиме работы муфельные печи загружаются сверху смесью восстановительного угля через
определенные интервалы времени 75 после того, как железные пруты несколько раз протыкают загрузку в
восстановительной камере в различных местах, чтобы разрыхлить загрузку и заставить ее осесть. Огонь
постоянно поддерживается в равномерном состоянии, чтобы в камерах восстановления поддерживалась,
насколько это возможно, одна и та же температура. Процесс обесцинкования происходит непрерывно,
поскольку свежие частицы заряда после постепенного предварительного нагрева постоянно достигают зоны
максимальной температуры и медленно опускаются через нее. Скорость спуска заряда должна быть
адаптирована к процессу обесцинкования и к преобладающей температуре. 90 Пары цинка отводятся через
проницаемые конструкции в отсеки, образованные поперечными стенками восстановительных камер, и
достигают приемников, где конденсируются в жидкий цинк, в то время как сопровождающие их
восстановительные газы, прошедшие через железный барабан для осаждения цинковой пыли, сжигаются на
воздухе и отводятся, или, при необходимости, используются в несгоревшем виде.
Накопленный цинк сливают по мере необходимости, обычно один раз в день.
Зола выбрасывается через соответствующие интервалы из желобов или может непрерывно удаляться с
помощью конвейерных устройств. Таким образом, печь работает непрерывно и без перерывов в течение
длительного периода (например, около полугода) при равномерном режиме обжига. Если со временем
муфель выходит из строя, и начинаются потери цинка, его заполняют инертным материалом и оставляют в
покое.
Оставшиеся глушители использованы! до тех пор, пока наконец не будет вырезано столько муфельных труб
(115 штук), что дальнейшая эксплуатация печи станет нерентабельной, после чего огонь будет потушен, а
печь отремонтирована.
В описанное выше устройство могут быть внесены различные модификации, не выходящие за рамки
сущности и объема изобретения, как это определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения.
Теперь, когда мы подробно описали и установили природу нашего утверждения! Что касается изобретения и
способа его осуществления, мы заявляем, что то, что мы изобрели, и то, как оно должно быть выполнено,
Соседние файлы в папке патенты