RU2276112C2 - Method of melting of rocks and the device for its realization - Google Patents
Method of melting of rocks and the device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276112C2 RU2276112C2 RU2004117629/03A RU2004117629A RU2276112C2 RU 2276112 C2 RU2276112 C2 RU 2276112C2 RU 2004117629/03 A RU2004117629/03 A RU 2004117629/03A RU 2004117629 A RU2004117629 A RU 2004117629A RU 2276112 C2 RU2276112 C2 RU 2276112C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melting
- furnace
- chamber
- melting furnace
- rocks
- Prior art date
Links
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 103
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 51
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 17
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 11
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 6
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к способам и плавильньм агрегатам для получения расплава из горных пород.The invention relates to the building materials industry, in particular to methods and smelting units for producing a melt from rocks.
Известен способ плавления горных пород в ванной печи, включающий тонкослойную загрузку материала (шихты) на наклонную площадку, нагрев и плавление его расположенными на своде вдоль ванны плоскопламенными газовыми горелками, отбор расплава путем вертикального падения его в накопительную ванну, пеноудаление, гомогенизация и дегазация путем барботажа, отведение рабочего потока расплава в зону накопления и стабилизации (см. патент РФ №2017691, 5МПК С 03 В 5/04, «Ванная печь для получения расплава из горных пород», опубликованный 1994.08.15).A known method of melting rocks in a bath furnace, including a thin layer loading of material (charge) on an inclined platform, heating and melting it with flat flame gas burners located on the arch along the bath, selecting the melt by vertically dropping it into the storage bath, defoaming, homogenizing and degassing by bubbling , diverting the working flow of the melt into the accumulation and stabilization zone (see RF patent No. 2017691, 5MPK С 03
В известном способе загрузка холодного материала снижает скорость его плавления, что увеличивает время нахождения материала в зоне плавления, а следовательно, снижает эффективность способа.In the known method, loading cold material reduces its melting rate, which increases the residence time of the material in the melting zone, and therefore, reduces the efficiency of the method.
Способ подвода теплоносителя расположенными на своде вдоль печи плоскопламенными горелками не может обеспечить конвективный нагрев материала и предопределяет длительное нахождение расплава на каждой стадии его получения, что также снижает эффективность способа.The method of supplying the coolant located on the arch along the furnace with flat flame burners cannot provide convective heating of the material and determines the long-term presence of the melt at each stage of its production, which also reduces the efficiency of the method.
Наиболее близким по технической сущности является способ плавления горных пород, содержащих тугоплавкие примеси - кварциты и др., включающий загрузку и плавление материала (шихты) на твердом основании при непрерывном гравитационном отборе расплава на выдачу, при этом материал плавят на перегретых локальных участках твердого основания - жаровых пятнах, которые формируют с помощью направленного ударно-струйного нагрева при температуре 1700±250°С, материал на жаровые пятна дозируют тонким слоем и/или в виде кусковой россыпи, а получаемый расплав в процессе отбора непрерывно сепарируют от тугоплавких примесей путем осадки непроплава на твердое основание с периодическим удалением из печи с помощью скребка, при этом одно жаровое пятно формируют, по крайней мере, двумя ударно-струйными потоками, причем на твердом основании локально или по всей площади плавильной зоны с целью защиты пода от размывания скоростным факелом оставляют постоянный слой восстановленного металла (см. заявку на изобретение РФ №202109399, 7МПК С 03 В 5/04, «Безванное плавление горных пород по способу Р.Д. Тихонова и устройство для его осуществления», опубликованную 2003.11.20).The closest in technical essence is the method of melting rocks containing refractory impurities - quartzite and others, including loading and melting the material (mixture) on a solid base with continuous gravitational selection of the melt for delivery, while the material is melted on overheated local sections of the solid base - fire spots, which are formed using directional shock-jet heating at a temperature of 1700 ± 250 ° C, the material on the fire spots is dosed with a thin layer and / or in the form of lump, and the resulting distribution lava during the selection process is continuously separated from refractory impurities by precipitation of non-melt on a solid base with periodic removal from the furnace using a scraper, while one heat spot is formed by at least two shock-jet flows, moreover, on a solid base locally or over the entire area the melting zone in order to protect the hearth from erosion by a high-speed torch leave a constant layer of reduced metal (see application for invention of the Russian Federation No. 202109399, 7MPK S 03
Известный способ плавления на жаровых пятнах ударно-струйным нагревом повышает конвективную составляющую процесса теплообмена, однако для обеспечения высокой производительности необходимо большое количество жаровых пятен, что усложняет процесс загрузки материала и управление процессом плавления.The known method of melting on hot spots by shock-jet heating increases the convective component of the heat transfer process, however, to ensure high productivity, a large number of hot spots are required, which complicates the process of loading material and controlling the melting process.
Загрузка холодного материала на все жаровые пятна одновременно приводит к значительному снижению температуры, что во избежание загустения расплава обуславливает ведение процесса плавления при высоких температурах до 1700-1950°С, отрицательно влияющих при ударно-струйном нагреве на стойкость огнеупора плавильной печи. Дифференцированная загрузка жаровых пятен уменьшает влияние холодного материала в объеме печи, однако усложняет управление процессом плавления.The loading of cold material on all heat spots at the same time leads to a significant decrease in temperature, which, in order to avoid thickening of the melt, leads to the melting process at high temperatures up to 1700-1950 ° C, which negatively affects the resistance of the refractory of the melting furnace during shock-jet heating. Differential loading of heat spots reduces the influence of cold material in the furnace volume, however, complicates the control of the melting process.
Кроме того, даже при дозированной загрузке материала через отверстия свода невозможно получить равномерный по высоте слой материала на всей поверхности жарового пятна, что снижает скорость плавления, а следовательно, эффективность способа.In addition, even with a metered loading of material through the openings of the arch, it is impossible to obtain a uniform layer of material in height over the entire surface of the heat stain, which reduces the melting rate and, therefore, the efficiency of the method.
Технический результат заявляемого изобретения предусматривает упрощение способа и повышение его эффективности путем интенсификации теплообмена за счет создания в зоне плавления развитой теплообменной поверхности, а также за счет использования тепла отходящих дымовых газов.The technical result of the claimed invention provides for a simplification of the method and an increase in its efficiency by intensifying heat transfer by creating a developed heat transfer surface in the melting zone, as well as by using the heat of the exhaust flue gases.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе плавления горных пород, включающем тонкослойную загрузку материала в виде кусковой россыпи, ударно-струйный нагрев материала высокоскоростными горелками, плавление и непрерывный гравитационный отбор расплава, согласно изобретению, материал перед загрузкой при постоянном его перемешивании нагревают дымовыми газами, отходящими из плавильной печи через кольцевой дымоотводящий канал, до температуры на 100-150°С ниже температуры его размягчения, тонкослойную загрузку материала производят равномерно и одновременно по всей длине и ширине пода плавильной печи, выполненной в виде сегмента кольцевого канала, путем направления материала на вершину распределительного элемента, выполненного с конусной наружной поверхностью, переходящей в цилиндрическую, отбор расплава из плавильной печи производят в камеру накопления для его перегрева и гомогенизации, при этом высокоскоростные струи продуктов сгорания направляют со стороны стен плавильной печи и камеры накопления под углом к поду, подогрев материала осуществляют в выполненной в виде вращающегося цилиндрического барабана камере для подогрева материала, высокоскоростные струи продуктов сгорания направляют под углом 25-35° к поду со скоростью истечения на срезе сопла -150-200 м/сек, а плавление материала и перегрев расплава производят при температурах 1200-1400°С, и 1500-1600°С соответственно.The specified technical result is ensured by the fact that in the method of melting rocks, comprising a thin-layer loading of material in the form of lumps, shock-jet heating of the material by high-speed burners, melting and continuous gravitational selection of the melt, according to the invention, the material is heated with flue gases before loading departing from the melting furnace through an annular smoke exhaust channel to a temperature of 100-150 ° C below its softening temperature, a thin-layer loading of mater Ala is produced uniformly and simultaneously along the entire length and width of the hearth of the melting furnace, made in the form of a segment of the annular channel, by directing the material to the top of the distribution element, made with a conical outer surface that becomes cylindrical, the melt is taken from the melting furnace into the storage chamber for its overheating and homogenization, while high-speed jets of combustion products are directed from the side of the walls of the melting furnace and the storage chamber at an angle to the hearth, the material is heated they are located in a chamber for heating the material made in the form of a rotating cylindrical drum, high-speed jets of combustion products are directed at an angle of 25-35 ° to the hearth with an outflow velocity at the nozzle exit of -150-200 m / s, and the material is melted and the melt overheats at temperatures of 1200 -1400 ° C, and 1500-1600 ° C, respectively.
Нагрев материала перед его загрузкой отходящими из плавильной печи дымовыми газами до температуры на 100-150°С ниже температуры его размягчения позволяет повысить скорость его плавления и уменьшить теплозатраты в плавильной зоне на получение расплава, а следовательно, повысить эффективность способа.Heating the material before loading it with flue gases leaving the melting furnace to a temperature of 100-150 ° C below its softening temperature allows to increase its melting rate and reduce heat consumption in the melting zone to obtain a melt, and therefore, to increase the efficiency of the method.
Направление дымовых газов из плавильной печи на подогрев материала через кольцевой дымоотводящий канал, позволяет локализовать зону высоких температур, что повышает эффективность плавления материала.The direction of the flue gases from the smelter to heat the material through an annular flue channel allows you to localize the zone of high temperatures, which increases the efficiency of melting of the material.
Тонкослойная загрузка материала равномерно и одновременно по всей длине и ширине пода плавильной печи позволяет создать развитую теплообменную поверхность материала и образовавшегося расплава, что повышает интенсивность теплообмена в зоне плавления и скорость плавления материала, а следовательно, эффективность способа в целом.Thin-layer loading of the material uniformly and simultaneously along the entire length and width of the hearth of the melting furnace allows you to create a developed heat exchange surface of the material and the formed melt, which increases the heat transfer rate in the melting zone and the melting rate of the material, and therefore, the efficiency of the method as a whole.
Отбор расплава из плавильной печи в камеру накопления для его перегрева и гомогенизации позволяет довести расплав до оптимальной вязкости, необходимой для изготовления волокна и повысить качество расплава.The selection of the melt from the smelting furnace into the accumulation chamber for its overheating and homogenization allows the melt to be brought to the optimum viscosity required for fiber production and to improve the quality of the melt.
Направление высокоскоростных струй продуктов сгорания со стороны стен плавильной печи и камеры накопления под углом 25-35° к поду со скоростью истечения на срезе сопла -150-200 м/сек позволяет при сохранении интенсивности теплопередачи за счет приближения струи к поверхности плавления и повышения скорости ее истечения перенести тепловую нагрузку на под зоны плавления, что снижает температуру на своде, повышая его стойкость.The direction of high-speed jets of combustion products from the side of the walls of the melting furnace and the storage chamber at an angle of 25-35 ° to the hearth with a discharge velocity at the nozzle exit of -150-200 m / s allows, while maintaining the intensity of heat transfer, by approaching the jet to the melting surface and increasing its speed After the expiration, transfer the heat load to the sub melting zones, which reduces the temperature on the arch, increasing its resistance.
Осуществление плавления материала при температурах 1200-1400°С и перегрева расплава при - 1500-1600°С позволяет, по сравнению с известными способами, уменьшить теплозатраты на тонну расплава, что также повышает эффективность способа.The melting of the material at temperatures of 1200-1400 ° C and overheating of the melt at - 1500-1600 ° C allows, in comparison with known methods, to reduce heat consumption per ton of melt, which also increases the efficiency of the method.
Известна ванная печь для плавления горных пород, включающая варочный бассейн, стены и свод, образующие пламенное пространство, загрузочное отверстие и отверстие для установки горелки, выполненные в своде печи, дьмовой канал с рекуператором на выходе, выработочную часть, проток, сообщающий варочный бассейн с выработочной частью, фильерный питатель, размещенный в поде выработочной части, при этом дымовой канал проходит над выработочной частью, проток выполнен многоступенчатым, стены и свод, образующие пламенное пространство печи, выложены по форме сгорания топлива, дымовой канал над протоком и выработочной частью имеет форму узкой щели, причем в торцовых стенах выработочной части над концами фильерного питателя выполнены смотровые окна (см. заявку на изобретение №98117545, 7 МПК С 03 В 5/04. «Ванная печь для производства волокна из горных пород», опубликованную 1998.09.22).A well-known bathroom furnace for melting rocks, including a cooking pool, walls and a vault forming a flame space, a loading hole and a hole for installing a burner, made in the vault of the furnace, a dim channel with a recuperator at the outlet, a working part, a duct communicating with the working pool part, a spinneret feeder located in the hearth of the working part, while the smoke channel passes over the working part, the duct is multi-stage, the walls and the arch forming the fiery space of the furnace are laid out in the form of fuel combustion, the smoke channel above the duct and the production part has the form of a narrow gap, and viewing windows are made in the end walls of the production part above the ends of the spinneret feeder (see application for invention No. 98117545, 7 IPC С 03
Расположение загрузочного отверстия в своде печи и вертикальная загрузка материала не позволяют обеспечить равномерную тонкослойную его загрузку по всему зеркалу варочного бассейна. А низкая теплопроводность образовавшегося расплава верхнего слоя материала из горных пород не позволяет быстро производить его прогрев до температуры плавления на глубину более 50-100 мм и требует увеличения времени нахождения материала в зоне плавления или уменьшения скорости загрузки, что снижает производительность печи.The location of the loading hole in the roof of the furnace and the vertical loading of the material do not allow for uniform thin-layer loading throughout the entire mirror of the cooking pool. And the low thermal conductivity of the formed melt of the upper layer of material from rocks does not allow it to be quickly heated to a melting temperature to a depth of more than 50-100 mm and requires an increase in the residence time of the material in the melting zone or a decrease in the loading speed, which reduces the furnace productivity.
Выполнение стен и свода пламенного пространства по форме факела несколько повышает температуру в пространстве над варочным бассейном за счет увеличения теплового напряжения, но не может существенно повысить производительность печи.The execution of the walls and the arch of the flame space in the form of a torch somewhat increases the temperature in the space above the cooking pool due to an increase in thermal stress, but cannot significantly increase the productivity of the furnace.
Известна ванная печь для получения расплава из горных пород, включающая бассейн со сводом, выработочный канал фидера, свод с горелками, расположенными вдоль его продольной оси, загрузочное отверстие, при этом бассейн печи выполнен в виде зон, расположенных ступенчато относительно друг друга по отношению к верхней плоскости огнеупора стен бассейна с соотношением их глубин -1:+2,5:-3:-2:-05:-1,5, а именно: зоны плавления, накопительной зоны, зоны отбора усредненного расплава с противопенным мостом, зоны накопления и стабилизации, причем первая зона выполнена в виде площадки, поднятой над верхней плоскостью огнеупора стен бассейна с углом наклона 7-10° к продольной оси поверхности огнеупора бассейна печи, а сливной торец площадки скошен под углом менее 90° (см. патент РФ №2017691, 5МПК С 03 В 5/04 «Ванная печь для получения расплава из горных пород», опубликованный 1994.08.15).A known bathroom furnace for producing a melt from rocks, including a pool with a vault, a feeder development channel, a vault with burners located along its longitudinal axis, a loading hole, the furnace pool is made in the form of zones arranged stepwise relative to each other with respect to the upper the refractory planes of the pool walls with the ratio of their depths -1: +2.5: -3: -2: -05: -1.5, namely: the melting zone, the accumulation zone, the selection zone of the averaged melt with an anti-foam bridge, the accumulation zone and stabilization, and the first zone made in the form of a platform raised above the upper plane of the refractory walls of the pool with an angle of 7-10 ° to the longitudinal axis of the surface of the refractory of the furnace pool, and the drain end of the site is beveled at an angle less than 90 ° (see RF patent No. 2017691, 5MPK C 03
Расположение загрузочного отверстия на своде печи не позволяет обеспечить равномерную тонкослойную загрузку материала по всей плоскости площадки, где происходит его расплав, а низкая теплопроводность образовавшегося расплава верхнего слоя материала из горных пород не позволяет быстро производить его прогрев до температуры плавления на глубину более 50-100 мм и требует увеличения времени нахождения материала в зоне плавления или уменьшения скорости загрузки, что снижает производительность печи.The location of the loading hole on the roof of the furnace does not allow for uniform thin-layer loading of material over the entire plane of the site where it is molten, and the low thermal conductivity of the formed melt of the upper layer of material from rocks does not allow it to be quickly heated to a melting temperature to a depth of more than 50-100 mm and requires an increase in the residence time of the material in the melting zone or a decrease in the loading speed, which reduces the productivity of the furnace.
Кроме того, холодный материал, поступающий из загрузочного отверстия, снижает температуру в зоне плавления на 100-150°С, а плоскопламенные горелки, расположенные вдоль свода печи, не могут обеспечить конвективный струйный нагрев материала для быстрого восстановления температуры плавления, что снижает эффективность нагрева и плавления, а следовательно, и производительность ванной печи.In addition, cold material coming from the feed opening reduces the temperature in the melting zone by 100-150 ° C, and plane-flame burners located along the furnace arch cannot provide convective jet heating of the material to quickly restore the melting temperature, which reduces the heating efficiency and melting, and therefore the performance of the bathroom furnace.
Небольшая площадь зоны плавления по сравнению с зеркалом бассейна, медленное проплавление материала по высоте загружаемого слоя, оседание нерасплавленных частиц в придонном слое накопительной ванны обуславливают длительное нахождение расплава в бассейне печи, что снижает ее эффективность, а необходимость ступенчатого выполнения бассейна усложняет ванную печь.The small area of the melting zone as compared to the pool mirror, the slow penetration of the material along the height of the loaded layer, the settling of unmelted particles in the bottom layer of the storage bath determine the long-term presence of the melt in the furnace pool, which reduces its efficiency, and the need for a step-by-step execution of the pool complicates the bathroom furnace.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для осуществления способа плавления горных пород, включающее плавильную со сводом, стенами и керамическим наклонным подом печь, загрузчик шихты, горелки для сжигания углеводородного топлива с системой дымоотвода, выработочный смонтированный внутри печи лоток с вертикальным на торце каналом, под которым в подине образовано конусообразное отверстие для слива расплава, при этом на подине или ее части, выложенных горизонтально, расположены жаровые пятна, а свод печи выполнен водоохлаждаемым в виде, по крайней мере, одной полой горелочной панели, сваренной из листовой стали, с цилиндрическими монтажньми фурмами, технологическими отверстиями для загрузки материала, замера температур, причем панель с огневой стороны футерована легковесным теплоизоляционньм огнеупором, в фурмах установлены высокоскоростные горелки ударно-струйного нагрева для сжигания газа и/или жидкого топлива, а соотношение высоты свода к среднему диаметру жарового пятна составляет 0,5-4,0, причем внутри печи параллельно основным стенкам установлена, по крайней мере, одна массивная отражательная фальшстена из высокоогнеупорного материала, а подина выполнена с уклоном на два ската и выложена из хромоксидных огнеупоров с содержанием оксида хрома 92,5-96,0% (см. заявку на изобретение РФ №202109399, 7МПК С 03 В 5/04, «Безванное плавление горных пород по способу Р.Д.Тихонова и устройство для его осуществления», опубликованную 2003.11.20).The closest in technical essence is a device for implementing a method of melting rocks, including a melting furnace with a vault, walls and a ceramic inclined hearth, a charge loader, burners for burning hydrocarbon fuel with a flue system, a production tray mounted inside the furnace with a vertical channel at the end, under with which a cone-shaped opening is formed in the hearth for draining the melt, while on the hearth or part thereof, laid horizontally, there are heat spots, and the arch of the furnace is made in cooled in the form of at least one hollow burner panel, welded from sheet steel, with cylindrical mounting lances, technological holes for loading material, measuring temperature, the panel on the fire side lined with a lightweight heat-insulating refractory, high-speed shock-jet burners are installed in the lances heating for burning gas and / or liquid fuel, and the ratio of the height of the arch to the average diameter of the hot spot is 0.5-4.0, and inside the furnace parallel to the main walls at least one massive reflective false wall is made of high refractory material, and the bottom is made with a slope of two slopes and laid out of chromoxide refractories with a chromium oxide content of 92.5-96.0% (see application for invention of the Russian Federation No. 202109399, 7MPK С 03
Наличие в печи жаровых пятен и применение в устройстве высокоскоростных горелок ударно-струйного нагрева, направленных на жаровые пятна, повышает конвективную составляющую процесса теплообмена и съем расплава с одного жарового пятна, однако для обеспечения высокой производительности устройства необходимо большое количество жаровых пятен, что увеличивает габариты плавильной печи, снижая ее эффективность, а именно удельный съем расплава с квадратного метра пода. Увеличение диаметра жаровых пятен также не может существенно повысить производительность устройства, так как вызывает снижение интенсивности конвективного нагрева, а следовательно, скорости плавления материала.The presence of hot spots in the furnace and the use of high-speed shock-jet heating burners aimed at hot spots in the device increases the convective component of the heat transfer process and melt removal from one hot spot, however, to ensure high productivity of the device, a large number of hot spots are required, which increases the dimensions of the melting furnace, reducing its effectiveness, namely the specific removal of the melt from a square meter of hearth. An increase in the diameter of the flame spots also cannot significantly increase the productivity of the device, since it causes a decrease in the intensity of convective heating, and therefore, the melting rate of the material.
Установка высокоскоростных горелок ударно-струйного нагрева для сжигания газа и/или жидкого топлива на своде плавильной печи создает на нем область высоких температур и вызывает необходимость делать свод водоохлаждаемым, что усложняет его конструкцию, а также повышает механическую нагрузку на свод, снижая его надежность.The installation of high-speed shock-jet heating burners for burning gas and / or liquid fuel on the roof of the melting furnace creates a region of high temperatures on it and makes it necessary to make the roof water-cooled, which complicates its design and also increases the mechanical load on the roof, reducing its reliability.
Установка одной и более массивных отражательных фальшстен для повышения температуры в зоне жаровых пятен усложняет плавильную печь и снижает стойкость огнеупоров, что снижает надежность работы плавильной печи.The installation of one or more massive reflective false walls to increase the temperature in the zone of heat spots complicates the melting furnace and reduces the resistance of refractories, which reduces the reliability of the melting furnace.
Технический результат заявляемого изобретения предусматривает повышение эффективности устройства путем интенсификации теплообмена за счет создания в зоне плавления развитой теплообменной поверхности и использования тепла отходящих дымовых газов, а также повышение надежности устройства за счет повышения стойкости огнеупоров.The technical result of the claimed invention provides for increasing the efficiency of the device by intensifying heat transfer by creating a developed heat-exchange surface in the melting zone and using the heat of the exhaust flue gases, as well as increasing the reliability of the device by increasing the resistance of refractories.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для плавления горных пород, включающее загрузочное отверстие, плавильную печь, снабженную сводом, стенами и наклонным двускатным подом, высокоскоростными горелками для сжигания углеводородного топлива, согласно изобретению оно содержит камеру накопления, снабженную высокоскоростными горелками, камеру для подогрева материала, соединенную с загрузочным отверстием, камеру загрузки с распределительным элементом, снабженным конусной наружной поверхностью, переходящей в цилиндрическую, вершина которого расположена под загрузочным отверстием, а основание соединено с подом плавильной печи, выполненной в виде сегмента кольцевого канала, при этом камера загрузки выполнена в виде сегмента полого цилиндра, основание которого соединено со сводом плавильной печи, образуя между сводом и распределительным элементом кольцевой дымоотводящий канал, а высокоскоростные горелки установлены в стенах плавильной печи и камеры накопления под углом к поду, причем камера для подогрева материала выполнена в виде цилиндрического барабана, установленного в загрузочном отверстии с возможностью вращения, загрузочное отверстие выполнено из огнеупорного бетона и снабжено направляющим лотком, высокоскоростные горелки установлены под углом 25-35° к поду плавильной печи и камеры накопления, а свод плавильной печи выполнен подвесным из огнеупорного бетона.The specified technical result is achieved in that a device for melting rocks, including a loading hole, a melting furnace equipped with a vault, walls and an inclined gable hearth, high-speed burners for burning hydrocarbon fuel, according to the invention, it comprises an accumulation chamber equipped with high-speed burners, a heating chamber material connected to the loading hole, the loading chamber with a distribution element provided with a conical outer surface, turning into qi a cylindrical one, the apex of which is located below the loading opening, and the base is connected to the hearth of the melting furnace made in the form of a segment of the annular channel, while the loading chamber is made in the form of a segment of a hollow cylinder, the base of which is connected to the arch of the melting furnace, forming an annular between the arch and the distribution element smoke channel, and high-speed burners are installed in the walls of the melting furnace and the storage chamber at an angle to the hearth, and the chamber for heating the material is made in the form of a cylindrical one drum placed in the loading aperture rotatably loading opening is formed of refractory concrete and provided with a tray guide, high-speed burner mounted at an angle 25-35 ° to the hearth of the melting furnace and the accumulation chamber and the set of the melting furnace is formed outboard of a refractory concrete.
Наличие камеры накопления, снабженной высокоскоростными горелками, установленными под углом к поду, позволяет производить перегрев расплава и его гомогенизацию для достижения необходимой вязкости и однородности, что повышает качество расплава, скорость его отбора из камеры накопления.The presence of an accumulation chamber equipped with high-speed burners installed at an angle to the hearth allows the melt to be overheated and homogenized to achieve the necessary viscosity and uniformity, which increases the quality of the melt and the speed of its selection from the accumulation chamber.
Разделение зоны перегрева и плавильной печи позволяет снизить температуру в последней, повысить стойкость огнеупоров и продлить срок их службы, что повышает надежность устройства.The separation of the overheating zone and the melting furnace allows you to reduce the temperature in the latter, increase the resistance of refractories and extend their service life, which increases the reliability of the device.
Наличие камеры для подогрева материала перед его загрузкой в зону плавления отходящими из варочного бассейна высокотемпературными дымовыми газами позволяет исключить отрицательное влияние загрузки холодного материала на скорость плавления, что повышает производительность печи и эффективность устройства в целом, а также благоприятно влияет на стойкость огнеупора, повышая надежность устройства.The presence of a chamber for heating the material before it is loaded into the melting zone by high-temperature flue gases leaving the cooking pool eliminates the negative effect of the loading of cold material on the melting rate, which increases the furnace productivity and the efficiency of the device as a whole, and also favorably affects the resistance of the refractory, increasing the reliability of the device .
Выполнение камеры для подогрева материала в виде цилиндрического барабана, установленного в загрузочном отверстии с возможностью вращения, повышает эффективность нагрева материала при его перемешивании, а также обеспечивает равномерную дозированную его подачу на распределительный элемент.The implementation of the chamber for heating the material in the form of a cylindrical drum mounted in the feed hole with the possibility of rotation, increases the heating efficiency of the material when it is mixed, and also provides a uniform dosed feed to the distribution element.
Наличие камеры загрузки с распределительным элементом, снабженным конусной наружной поверхностью, переходящей в цилиндрическую, вершина которого расположена под загрузочным отверстием, а основание соединено с подом плавильной печи, выполненной в виде сегмента кольцевого канала, позволяет производить загрузку одновременно по всей поверхности пода плавильной печи равномерным тонким слоем подогретого материала, создавая развитую теплообменную поверхность материала и верхнего слоя расплава, что интенсифицирует теплообмен в зоне плавления и сокращает время плавления материала, а следовательно, повышает производительность плавильной печи и эффективность устройства в целом.The presence of a loading chamber with a distribution element provided with a conical outer surface turning into a cylindrical one, the top of which is located under the loading hole, and the base is connected to the hearth of the melting furnace, made in the form of a segment of the annular channel, allows loading simultaneously uniformly thin over the entire surface of the hearth of the melting furnace layer of heated material, creating a developed heat transfer surface of the material and the upper melt layer, which intensifies heat transfer in the melt zone eniya material and reduces melting time and hence increases the melting furnace performance and efficiency of the entire device.
Выполнение камеры загрузки в виде сегмента полого цилиндра, основание которого соединено со сводом плавильной печи, образуя между ним и распределительным элементом кольцевой дымоотводящий канал, позволяет уменьшить объем плавильной печи, локализовать зону сравнительно высоких температур и повысить стойкость огнеупоров, что повышает эффективность и надежность устройства.The implementation of the loading chamber in the form of a segment of a hollow cylinder, the base of which is connected to the arch of the melting furnace, forming an annular smoke exhaust channel between it and the distribution element, allows to reduce the volume of the melting furnace, localize the zone of relatively high temperatures and increase the resistance of refractories, which increases the efficiency and reliability of the device.
Расположение высокоскоростных горелок в стенах плавильной печи под углом к поду позволяет уменьшить механическую нагрузку на свод плавильной печи и повысить его стойкость, что также повышает надежность устройства.The location of high-speed burners in the walls of the melting furnace at an angle to the bottom allows you to reduce the mechanical load on the arch of the melting furnace and increase its resistance, which also increases the reliability of the device.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».Technical solutions that coincide with the totality of the essential features of the invention have not been identified, which allows us to conclude that the invention meets the condition of patentability “novelty”.
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the patentability condition "inventive step".
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения способа для плавления горных пород устройства для его осуществления.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation of the method for melting rocks of a device for its implementation.
На фигуре 1 показано устройство для плавления горных пород разрезе, на фигуре 2 показан вид сверху на устройство в разрезе по А-А, на фигуре 3 показано сечение устройства Б-Б по камере подогрева материала, на фигуре 4 показано сечение плавильной печи В-В по высокоскоростной горелке.Figure 1 shows a sectional view of a device for melting rocks, Figure 2 shows a top view of a sectional view of apparatus A-A, Figure 3 shows a section of device B-B in a material heating chamber, and figure 4 shows a section of a melting furnace B-B on a high speed burner.
Устройство для плавления горных пород, включающее загрузочное отверстие 1, выполненное из огнеупорного бетона, плавильную печь 2, выполненную в виде сегмента кольцевого канала и снабженную подвесным сводом 3, выполненным из огнеупорного бетона, стенами 4 и 5 и наклонным двускатным подом 6, высокоскоростными горелками 7 ударно-струйного нагрева для сжигании углеводородного топлива, установленными в стенах 4 и 5 плавильной печи 2 под углом 35° к поду 6. Устройство содержит также камеру накопления 8, для перегрева и гомогенизации расплава, включающую под 9, стены 10 высокоскоростные горелки 7, установленные в стенах 10 под углом 35° к поду 9.A device for melting rocks, including a
Устройство содержит камеру для подогрева материала 11, выполненную в виде цилиндрического барабана и установленную с возможностью вращения в загрузочном отверстии 1, а также выполненную в виде сегмента полого цилиндра камеру загрузки 12 с распределительным элементом 13, наружная поверхность которого выполнена в виде конусной поверхности 14, переходящей в цилиндрическую поверхность 15.The device comprises a chamber for heating the
Вершина распределительного элемента 13 расположена под загрузочным отверстием 1, а основание соединено с подом 6 плавильной печи 2. Цилиндрическое основание камеры загрузки 12 соединено со сводом 3, образуя между ним и распределительным элементом 13 кольцевой дымоотводящий канал 16. Загрузочное отверстие 1 снабжено направляющим лотком 17.The top of the distribution element 13 is located under the
Способ осуществляют следующим образом. Включают высокоскоростные горелки 7 и производят нагрев плавильной печи 2 и камеры накопления 8. Отходящие дымовые газы направляют через кольцевой дымоотводящий канал 16 в камеру загрузки 12 и далее в камеру для подогрева материала 11, выполненную в виде вращающегося барабана.The method is as follows. The high-
Материал из горных пород в виде базальтовой крошки фракцией 5-12 мм загружают в камеру для подогрева материала 11, где материал при постоянном его перемешивании равномерно нагревают до температуры 700-800°С.Material from rocks in the form of basalt chips with a fraction of 5-12 mm is loaded into the chamber for heating the
Нагретый материал через лоток 17 загрузочного отверстия 1 поступает со скоростью 2000-2500 кг/час на вершину распределительного элемента 13 и равномерным веерообразным потоком ссыпается по конусной поверхности 14 на под 6 плавильной печи 2, а при наличии расплава - на зеркало расплава. С основания конусной поверхности 14 частицы материала свободно падают на под 6 или зеркало расплава плавильной печи 2. В зависимости от массы и формы отдельные частицы пролетают разные расстояния по ширине пода 6, обеспечивая равномерное распределение материала по ширине пода 6 плавильной печи 2.The heated material through the
Веерообразное распределение материала по конусной поверхности 14 распределительного элемента 13 и свободное падение его с высоты цилиндрической поверхности 15 распределительного элемента 13 на всей длине плавильной печи 2 обеспечивают равномерную тонкослойную загрузку материала одновременно по всей длине и ширине пода 6 плавильной печи 2.The fan-shaped distribution of the material over the
Высокотемпературные струи продуктов сгорания, образованные высокоскоростными горелками 7, установленными в стенах 4 и 5 под углом 35° к поду 6, со скоростью 150-200 м/сек направляют на материал, нагревая его до 1300-1400°С, обеспечивая интенсивный теплообмен в зоне плавления.High-temperature jets of combustion products formed by high-
Учитывая, что скорость загрузки материала составляет ~ 0,12 кг/сек на 1 м2, а скорость плавления одного усредненного кусочка шихты 30-35 сек, то слой материала успевает расплавиться до того, как поступит следующая его порция. Таким образом, вновь загружаемые кусочки материала практически не перекрывают предыдущие, обеспечивая нагрев каждого кусочка со всех сторон, интенсивное плавление материала и отток расплава через промежутки между кусочками.Considering that the material loading rate is ~ 0.12 kg / s per 1 m 2 , and the melting rate of one averaged piece of the charge is 30-35 sec, the layer of material has time to melt before its next portion arrives. Thus, the newly loaded pieces of material practically do not overlap the previous ones, providing heating of each piece from all sides, intensive melting of the material and outflow of the melt through the gaps between the pieces.
По двускатному поду 6 образовавшийся расплав стекает сначала к наружной стенке 4, а затем к центру пода 6 и направляется в камеру накопления 8, где под действием высокотемпературных струй высокоскоростных горелок 7, расположенных в стенах 10 под углом 35° к поду 9 происходит перегрев расплава до температуры 1500-1550°С, его гомогенизация и дегазация. Осевшие на под 6 плавильной печи 2 или на под 9 камеры накопления 8 нерасплавившиеся тугоплавкие примеси по мере их накопления периодически удаляют через окна (не показаны).On the
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004117629/03A RU2276112C2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Method of melting of rocks and the device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004117629/03A RU2276112C2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Method of melting of rocks and the device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004117629A RU2004117629A (en) | 2005-11-20 |
| RU2276112C2 true RU2276112C2 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=35866941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004117629/03A RU2276112C2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Method of melting of rocks and the device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2276112C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4564379A (en) * | 1981-07-30 | 1986-01-14 | Ppg Industries, Inc. | Method for ablating liquefaction of materials |
| RU2017691C1 (en) * | 1992-04-29 | 1994-08-15 | Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН Украины | Bath furnace to produce melting of rocks |
| RU2230709C2 (en) * | 2002-04-11 | 2004-06-20 | Тихонов Роберт Дмитриевич | Method and apparatus for pool-free melting of rock |
-
2004
- 2004-06-09 RU RU2004117629/03A patent/RU2276112C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4564379A (en) * | 1981-07-30 | 1986-01-14 | Ppg Industries, Inc. | Method for ablating liquefaction of materials |
| RU2017691C1 (en) * | 1992-04-29 | 1994-08-15 | Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН Украины | Bath furnace to produce melting of rocks |
| RU2230709C2 (en) * | 2002-04-11 | 2004-06-20 | Тихонов Роберт Дмитриевич | Method and apparatus for pool-free melting of rock |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004117629A (en) | 2005-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR920003221B1 (en) | Energy saving method for melting glass and glass melting furnace for the practice of the method | |
| US5116399A (en) | Glass melter with front-wall oxygen-fired burner process | |
| EP0115863B1 (en) | Process for melting glass | |
| US5979191A (en) | Method and apparatus for melting of glass batch materials | |
| US11919798B2 (en) | Gradient fining tank for refining foamy molten glass and a method of using the same | |
| EP0612306B1 (en) | Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames | |
| JP6462688B2 (en) | Submerged combustion melting apparatus and method | |
| JP2009270815A (en) | Device and method for manufacturing siliceous molten material | |
| LU93213B1 (en) | Submerged combustion furnace | |
| JPS622016B2 (en) | ||
| RU2276112C2 (en) | Method of melting of rocks and the device for its realization | |
| RS60788B1 (en) | Burner for submerged combustion melter | |
| KR20190111842A (en) | Oxy-fuel combustion system and method for melting a pelleted charge material | |
| NL8120425A (en) | ||
| RU2230709C2 (en) | Method and apparatus for pool-free melting of rock | |
| RU2002109399A (en) | Rampless melting of rocks according to the method of R. D. Tikhonov and a device for its implementation | |
| RU2017691C1 (en) | Bath furnace to produce melting of rocks | |
| RU2109236C1 (en) | Coke-gas blast cupola | |
| RU2186740C2 (en) | Oxide material melting apparatus | |
| RU2217392C2 (en) | Unit for production of mineral low-melting melts of super-thin basalt fiber | |
| RU2016852C1 (en) | Cyclone glass furnace | |
| US3895906A (en) | Heating process and apparatus using oxygen | |
| RU2020393C1 (en) | Gas cupola for production of mineral wool | |
| RU2652044C1 (en) | Gas and electric cupola furnace (gecf) for the nonmetallic materials melting | |
| RU2743546C1 (en) | Mineral fiber plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080610 |