RU2779009C1

RU2779009C1 - Heat engineering unit

Info

Publication number: RU2779009C1
Application number: RU2021129254A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Григорьевич Аверичев
Original assignee: Эдуард Григорьевич Аверичев
Filing date: 2021-10-07
Publication date: 2022-08-30

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: invention relates to a heat engineering unit with a lining made of lightweight fibrous materials. The heat engineering unit contains a frame, panels connected to each other and to the frame to form a single lining surface, and an enclosing surface forming, together with the housing, an air-conducting channel for supplying atmospheric air there under pressure, the value of which is greater than the value of the flue gas pressure inside the furnace, while a pre-compressed heat-insulating refractory module is used as a panel, a frame is made latticed, the cell size corresponds to the size of the heat-insulating refractory module, fixing the panel to the frame is carried out in the connection nodes formed mainly by spot welding of embedded metal parts of the module and frame elements outside the frame.

EFFECT: simplification of the design, improvement of the safety of the heat engineering unit during the implementation of the technological process in it, reduction of its metal and material consumption, increase of maintainability by replacing damaged modules outside the unit is provided.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике, в частности, к конструкциям тепловых агрегатов с футеровкой из легковесных волокнистых материалов и может быть использовано для строительства печей в различных отраслях промышленности, в том числе и с температурой среды в топке 1000°С и выше.The invention relates to industrial power engineering, in particular, to designs of thermal units with a lining of lightweight fibrous materials and can be used for the construction of furnaces in various industries, including those with an ambient temperature in the furnace of 1000°C and above.

Известна футеровка теплового агрегата, содержащая воздухопроводящий канал, образованный металлическим кожухом и теплоизоляцией с помощью вертикальных боковых стоек, придающих необходимую жесткость [А.С.1545062. Футеровка теплового агрегата / Гнутов В.П. - Опубл. 23.02.1990. - Режим доступа: http://www1.fips.ru]. Изобретение позволяет повысить теплозащитный эффект устройства, уменьшить теплопотери тепловыми агрегатами и выбросы тепла в производственную среду.Known lining of a thermal unit containing an air-conducting channel formed by a metal casing and thermal insulation using vertical side racks, giving the necessary rigidity [A.S.1545062. Lining of a thermal unit / Gnutov V.P. - Published. 02/23/1990. - Access mode: http://www1.fips.ru]. EFFECT: invention makes it possible to increase the heat-shielding effect of the device, reduce heat losses by thermal units and heat emissions into the production environment.

Известен теплотехнический агрегат, содержащий каркас и соединенные между собой и каркасом плиты, расположенные вертикально и горизонтально в ряд с образованием единой поверхности футеровки [Патент на изобретение №2380634. Российская Федерация. Теплотехнический агрегат / Арсеев Б.Н., Казяев Д.М., Казяев М.Д; патентообладатель: ООО «НПК «УралТермоКомплекс». - Опубл. 27.01.2010. - Режим доступа: http://www1.fips.ru]. Плиты выполнены в виде стеновых и сводовых панелей, включающих металлический несущий каркас панели с расположенными вдоль него длинномерными металлическими штырями, на которые надеты сложенные и уплотненные маты из керамического волокна, выступающие за габариты металлического несущего каркаса панели, каркас выполнен в виде стоек, расположенных напротив места стыка стеновых панелей и соединенных между собой ребрами жесткости.Known heat engineering unit containing a frame and connected to each other and the frame of the plate, arranged vertically and horizontally in a row with the formation of a single lining surface [Patent for invention No. 2380634. Russian Federation. Thermal unit / Arseev B.N., Kazyaev D.M., Kazyaev M.D.; patent holder: OOO NPK UralTermoComplex. - Published. 01/27/2010. - Access mode: http://www1.fips.ru]. The slabs are made in the form of wall and arch panels, including a metal supporting frame of the panel with long metal pins located along it, on which folded and compacted mats of ceramic fiber are put on, protruding beyond the dimensions of the metal supporting frame of the panel, the frame is made in the form of racks located opposite the place junction of wall panels and interconnected stiffeners.

Указанное техническое решение упрощает конструкцию каркаса теплотехнического агрегата. К числу недостатков следует отнести высокие требования к качеству монтажа на каркасе длинномерных металлических штырей с тем, чтобы обеспечить ровное и плотное примыкание панелей друг к другу, продолжительные сроки монтажа агрегата, высокую металлоемкость, необходимость замены всей стеновой или сводовой панели в случае ее повреждения, прогорания и пр. Указанный агрегат по своей сути наиболее близок к заявленному, поэтому принят в качестве прототипа.The specified technical solution simplifies the design of the frame of the heat engineering unit. The disadvantages include high requirements for the quality of installation on the frame of long metal pins in order to ensure an even and tight adjoining of the panels to each other, long installation times for the unit, high metal consumption, the need to replace the entire wall or roof panel in case of damage, burnout etc. The specified unit is inherently closest to the declared one, therefore it is accepted as a prototype.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение безопасности теплотехнического агрегата при реализации в нем технологического процесса, снижение его металло- и материалоемкости, повышение ремонтопригодности.The technical objective of the claimed invention is to improve the safety of the heat engineering unit when implementing the technological process in it, reducing its metal and material consumption, and improving maintainability.

Технический результат достигается за счет упрощения конструкции, использования доступных материалов массового производства, сокращение номенклатуры используемых материалов и элементов.The technical result is achieved by simplifying the design, using available mass-produced materials, and reducing the range of materials and elements used.

На фиг.1 показана схема взаимного расположения элементов боковой стенки теплотехнического агрегата, где 1 - модуль теплоизоляционный огнеупорный, 2 - элемент каркаса, 3 - узел соединения, 4 - ограждающая поверхность.Figure 1 shows a diagram of the mutual arrangement of the elements of the side wall of the heat engineering unit, where 1 is a heat-insulating refractory module, 2 is a frame element, 3 is a connection node, 4 is a protecting surface.

Суть заявленного изобретения состоит в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

Теплотехнический агрегат содержит каркас решетчатого типа, изготовленный из металлопроката, преимущественно профильной трубы прямоугольного или квадратного сечения. Элементы каркаса соединяются таким образом, чтобы размер получаемой ячейки соответствовал размеру модуля теплоизоляционного огнеупорного. Поверхность футеровки, которая также играет роль стены агрегата, образуется путем вставки модулей в ячейки и закрепления их на каркасе. Модуль теплоизоляционный огнеупорный представляет собой прямоугольный параллелепипед, образованный укладкой слоями волокнистого огнеупорного материала, при этом со стороны одной из граней внутри него размещают закладные металлические детали, а сами слои скрепляют упаковочной лентой с предварительным их сжатием. Модулю должны быть свойственны низкая теплоемкость, сопротивление термоударам, упругость. В качестве такого модуля может применяться волокнистый Z-BLOK модуль или любой подобный, массово выпускаемый продукт. Важным условием, предъявляемым к модулям, является их предварительно сжатие и сохранение этого состояния до момента закрепления на каркасе. Узел соединения модуля с каркасом преимущественно образуется точечной сваркой закладных металлических деталей модуля и элементов каркаса. После установки и закрепления на каркасе модулей упаковочные ленты модулей удаляются. В силу упругости модулей и их предварительного сжатия после удаления лент происходит увеличение размеров модулей во всех направлениях и их плотное примыкание друг к другу, по сути, образуется герметичная поверхность, единая поверхность футеровки. На некотором расстоянии от наружной поверхности футеровки устанавливается ограждающая поверхность из профилированных металлических листов, которые отличаются повышенной поперечной жесткостью, высокой несущей способностью и возможностью формирования устойчивой конструкции. Пространство между наружной поверхностью футеровки и ограждающей поверхностью является воздухопроводящим каналом, в который во время работы агрегата подается атмосферный воздух под давлением. Давление атмосферного воздуха должно быть выше давления дымовых газов в топке. Это позволяет исключить нагрев конструкции, а также не допустить выпуск дымовых газов в окружающее пространство в случае повреждения модуля.The heat engineering unit contains a lattice-type frame made of rolled metal, mainly a shaped pipe of rectangular or square section. The frame elements are connected in such a way that the size of the resulting cell corresponds to the size of the heat-insulating refractory module. The lining surface, which also plays the role of the unit wall, is formed by inserting modules into cells and fixing them to the frame. The heat-insulating refractory module is a rectangular parallelepiped formed by laying layers of fibrous refractory material, while embedded metal parts are placed inside it from the side of one of the faces, and the layers themselves are fastened with packing tape with their preliminary compression. The module should be characterized by low heat capacity, resistance to thermal shock, elasticity. As such a module, a fibrous Z-BLOK module or any similar mass-produced product can be used. An important condition for the modules is their pre-compression and preservation of this state until the moment of fixing on the frame. The connection node of the module with the frame is mainly formed by spot welding of embedded metal parts of the module and frame elements. After installation and fixing on the frame of the modules, the packaging tapes of the modules are removed. Due to the elasticity of the modules and their pre-compression after the removal of the tapes, the dimensions of the modules increase in all directions and their tight abutment to each other, in fact, forms a sealed surface, a single surface of the lining. At some distance from the outer surface of the lining, an enclosing surface is installed from profiled metal sheets, which are distinguished by increased transverse rigidity, high bearing capacity and the possibility of forming a stable structure. The space between the outer surface of the lining and the enclosing surface is an air-conducting channel, into which atmospheric air is supplied under pressure during the operation of the unit. Atmospheric air pressure must be higher than the flue gas pressure in the furnace. This makes it possible to exclude the heating of the structure, as well as to prevent the release of flue gases into the surrounding space in case of damage to the module.

Внутри топки, образованной теплоизоляционными огнеупорными модулями, возможна реализация термических процессов с температурой среды более 1000°С.Inside the furnace, formed by heat-insulating refractory modules, it is possible to implement thermal processes with an ambient temperature of more than 1000°C.

Особенностью заявленного теплотехнического агрегата является повышение безопасности агрегата при реализации в нем технологического процесса (например, в случае повреждения каким-либо технологическим процессом модуля изнутри топки). Агрегат отличает высокая ремонтопригодность. В случае прогорания фрагмента блока, какого-либо его повреждения отсутствует необходимость демонтажа всей стены или большого ее фрагмента, достаточно заменить поврежденный модуль новым. Таким же образом можно провести ремонтные или другие работы без проведения работ внутри топки, все работы производятся снаружи агрегата -удаляются один-два модуля и на их место устанавливаются новые. После удаления упаковочных лент вновь установленные модули за счет своей упругости увеличиваются в размере и заполняют свободное пространство, плотно примыкая к соседним.A feature of the claimed heat engineering unit is to increase the safety of the unit during the implementation of the technological process in it (for example, in case of damage to the module from inside the furnace by any technological process). The unit is distinguished by high maintainability. If a fragment of a block burns out or is damaged in any way, there is no need to dismantle the entire wall or a large fragment of it, it is enough to replace the damaged module with a new one. In the same way, it is possible to carry out repair or other work without carrying out work inside the furnace, all work is carried out outside the unit - one or two modules are removed and new ones are installed in their place. After removing the packing tapes, the newly installed modules, due to their elasticity, increase in size and fill the free space, tightly adjoining the neighboring ones.

Заявленное изобретение отличается простотой конструкции, доступностью и дешевизной составляющих его элементов. Предложенная конструкция и сочетание материалов обеспечивают безопасную работу агрегата, в случае возникновения повреждений нет необходимости немедленно останавливать протекающий в нем технологический процесс. Так как давление воздуха между ограждающей поверхностью и наружной поверхности футеровки гораздо выше давления дымовых газов внутри топки. Возможность замены поврежденных модулей снаружи агрегата сокращает трудоемкость и материалоемкость ремонтных работ.The claimed invention is characterized by simplicity of design, availability and low cost of its constituent elements. The proposed design and combination of materials ensure the safe operation of the unit; in case of damage, there is no need to immediately stop the technological process taking place in it. Since the air pressure between the enclosing surface and the outer surface of the lining is much higher than the flue gas pressure inside the furnace. The ability to replace damaged modules from the outside of the unit reduces the labor and material intensity of repair work.

Claims

A heat engineering unit containing a frame and panels connected to each other and to the frame to form a single lining surface, characterized in that a pre-compressed heat-insulating refractory module is used as the panel, the frame is made of lattice, the cell size corresponds to the size of the heat-insulating refractory module, the panel is fixed on the frame in the connection nodes, formed mainly by spot welding of embedded metal parts of the module and frame elements outside the frame, additionally contains an enclosing surface, forming, together with the body, an air duct for supplying atmospheric air there under pressure, the value of which is greater than the value of the flue gas pressure inside the furnace.