газовая вагранка для производства минеральной ваты

Формула изобретения

ГАЗОВАЯ ВАГРАНКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ, содержащая шахту в виде ватер-жакета, камеру перегрева с расширяющимся книзу поперечным сечением и водоохлаждаемую перемычку из расположенных в ряд труб, разделяющую ватер-жакет и камеру перегрева, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения износа футеровки камеры перегрева и повышения срока ее службы, камера перегрева выполнена со ступенчато изменяющимся квадратным поперечным сечением, при этом стороны камеры перегрева a₁ и a₂ в верхней и нижней ее частях определяют согласно зависимости

a₁ = d + (0,5 1,0) d_т,

a₂ = (1,2 1,6)d,

где d - внутренний диаметр ватер-жакета;

d_т - диаметр водоохлаждаемых труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства и строительных материалов, а именно к вагранкам для плавки минераловатного сырья и производства шлаковаты.

Известна газовая вагранка, содержащая шахту и камеру перегрева, разделенные водоохлаждаемой перемычкой, расположенной между двумя противоположными стенками камеры перегрева [1].

Недостатком вагранки является сложность футеровки перемычки и недостаточно высокая стойкость футеровки камеры перегрева, обусловленная воздействием горячих газов и стекающего по футеровке шлака.

Известна газовая вагранка, содержащая шахту и камеру перегрева, разделяющая их перемычка выполнена в виде отдельных секций, расположенных в шахматном порядке, а камера перегрева выполнена расширяющейся книзу. Это позволяет улучшить распределение газов в шахте и несколько увеличить стойкость футеровки камеры перегрева за счет уменьшения воздействия стекающего шлака на футеровку [2].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является вагранка с водоохлаждаемой перемычкой, выполненной в виде труб [3].

Недостатком вагранки является низкая стойкость футеровки камеры перегрева, особенно свода и подины, по которой стекает шлак и металл. Главным фактором разрушения футеровки является воздействие на нее шлака.

Этот фактор еще более усиливается при плавке минераловатного сырья с целью производства шлаковаты. Стекающий по стенкам камеры перегрева шлак активно взаимодействует с окислами футеровки и разрушает ее. Стойкость футеровки составляет 2-3 плавки, после чего производится капитальный ремонт или монтируется сменная камера перегрева.

Целью изобретения является уменьшение износа футеровки и повышение срока ее службы.

На чертеже изображена предлагаемая вагранка, разрез.

Минераловатная газовая вагранка состоит из шахты, выполненной в виде ватер-жакета 1, камеры 2 перегрева, водоохлаждаемой перемычки из расположенных в ряд труб 3 и газовых горелок 4, установленных в нижней части камеры перегрева. Камера снабжена распыливающим устройством 5 для получения шлаковаты.

Профиль вагранки в зоне перемычки выполнен ступенчато расширяющимся с переходом цилиндрического сечения ватер-жакета в квадратное сечение камеры перегрева. Крайние трубы перемычки смонтированы вплотную к футеровке. Камера перегрева (в том числе и футеровка) выполнена ступенчатой со ступенчато изменяющимся квадратным поперечным сечением. Стороны камеры перегрева а₁ и а₂ в верхней и нижней ее частях определяют согласно зависимости:

a₁ = d + (0,5-1,0)d_т, а₂ = (1,2-1,6)d.

Выполнение камеры перегрева со ступенчато расширяющимся профилем обеспечивает возможность отклонения потока шлака, стекающего из шахты (ватер-жакета), от стенок футеровки камеры перегрева. Так как переход сечений выполнен ступенчато расширяющимся, а шлак движется преимущественно вертикально сверху вниз, то это позволяет устранить контакт шлака с футеровкой. Это позволяет значительно уменьшить износ футеровки и увеличить срок ее службы.

Выполнение вагранки с переходом цилиндрического сечения ватер-жакета в квадратное сечение камеры перегрева обеспечивает оптимальные условия для устранения контакта шлака и футеровки в углах камеры перегрева и в целом по всему периметру камеры.

Соотношения между сторонами квадрата камеры перегрева обеспечивает оптимальные условия для устранения контакта шлака и футеровки и достижения высоких параметров плавки (производительность, температура, скорость газов и т.д.). При а₂ = =(1,2-1,6)d обеспечивается оптимальный угол наклона стенок футеровки, который устраняет возможность стекания шлака по футеровке. При этом соотношении обеспечивается отрыв капель шлака от стенок футеровки, что положительно сказывается на стойкости футеровки.

При а₁ = d + (0,5-1,0)d_т обеспечивается оптимальный напуск крайних водоохлаждаемых труб на сечении камеры перегрева в верхней ее части. Это также обеспечивает отклонение потока шлака от стенок футеровки и увеличение ее стойкости.

Газовая вагранка работает следующим образом.

Перед плавкой в ватер-жакет 1 и в трубы подают воду, затем включают газовые горелки и прогревают вагранку до температуры 1100-1200^оС. Затем вагранку выводят на рабочий режим и загружают шихту (шлак, битый кирпич, стекло, минеральные отходы и т.д.). Шихта загружается на водоохлаждающую перемычку.

Продукты сгорания газа из камеры перегрева выходят в шахту, нагревают и плавят шихту. Капли и струи шлака стекают с перемычки через проходы между трубами 3 и скапливаются на подине камеры перегрева, где происходит их перегрев. Далее после включения распыливающего устройства 5 из шлакового расплава образуется шлаковата, которая поступает в осадительную камеру для формирования шлаковатных плит.

Минераловатная газовая вагранка предлагаемой конструкции обеспечивает увеличение срока службы футеровки.

При этом ступенчато расширяющийся профиль вагранки в зоне расположения перемычки способствует тому, что шлак при стекании с труб не контактирует со стенками футеровки, чем обеспечивается уменьшение ее износа.

Переход цилиндрического сечения ватер-жакета в квадратное сечение камеры перегрева позволяет устранить воздействие шлака на футеровку в углах камеры перегрева, что также обеспечивает уменьшение износа футеровки.

Соотношения между параметрами профилей а₁ = d + (0,5-1,0)d_т, а₂ = (1,2-1,6)d также обеспечивают устранение контакта шлака футеровки, что уменьшает износ футеровки из-за воздействия шлака.

Приведенные параметры являются оптимальными. В таблице приведены показатели плавки при различных соотношениях параметров профилей.

По сравнению с прототипом изобретение обеспечивает следующий технико-экономический эффект:

в 2-3 раза увеличивается срок службы футеровки камеры перегрева;

в 1,5-2 раза уменьшается расход огнеупорных материалов на футеровку камеры перегрева;

уменьшаются затраты на футеровку, снижается себестоимость 1 т шлаковаты.