RU161281U1

RU161281U1 - ELECTRIC FURNACE FOR VERMICULITE FIRING

Info

Publication number: RU161281U1
Application number: RU2015148363/02U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Нижегородов
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2016-04-20

Abstract

Электрическая печь для обжига вермикулита, содержащая противни с крышками, при этом противни выполнены из огнеупорного материала и установлены по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, и электрические нагреватели, размещенные под крышками противней продольно и закрепленные на головках с параллельными гранями для обеспечения их параллельной установки, отличающаяся тем, что электрические нагреватели выполнены с консолями и расположены над поверхностью противней с зазором, при этом консоли электрических нагревателей подвешены в нижней части противней на поворотных серьгах, закрепленных через керамические электроизолирующие втулки шарнирно на стержнях, установленных на крышках противней.An electric vermiculite roasting furnace containing baking sheets with lids, the baking sheets being made of refractory material and installed at an angle relative to each other, which ensures that the raw material is poured during firing from one to the other, and electric heaters placed longitudinally and fixed under the baking sheets on heads with parallel faces to ensure their parallel installation, characterized in that the electric heaters are made with consoles and are located above the surface of the pan with a gap m, while the consoles of electric heaters are suspended in the lower part of the baking sheets on the rotary earrings fixed through ceramic electrically insulating bushings pivotally on the rods mounted on the covers of the baking sheets.

Description

Полезная модель относится к области строительных и огнеупорных материалов, а именно к технологическому оборудованию для производства вспученного вермикулита.The utility model relates to the field of construction and refractory materials, namely to technological equipment for the production of expanded vermiculite.

Известна печь для обжига вермикулита (варианты) [RU №85993, МПК F27B 15/00, опубликовано 20.08.2009], включающая противни, выполненные из огнеупорного материала, установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой и снабженные электрическими нагревателями, расположенными на поверхностях противней.Known furnace for firing vermiculite (options) [RU No. 85993, IPC F27B 15/00, published 08/20/2009], including baking sheets made of refractory material, installed in relation to each other at an angle that ensures the pouring of raw materials during firing from one on the other and equipped with electric heaters located on the surfaces of the baking sheets.

Общими признаками заявляемой полезной модели с рассмотренным аналогом являются противни, выполненные из огнеупорного материала, установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой и снабженные электрическими нагревателями.Common features of the claimed utility model with the analogue considered are baking sheets made of refractory material, installed in relation to each other at an angle that ensures the pouring of raw materials during the firing process from one to the other and equipped with electric heaters.

Указанная печь обладает следующим недостатком. Так как электрические нагреватели расположены на поверхностях противней, то частицы вспучивающегося вермикулита при движении по этим поверхностям постоянно контактируют с раскаленными до температуры ~700°C электрическими нагревателями. Даже если вермикулитовый концентрат (исходное сырье) отличается высоким качеством, он все же содержит частицы различных сопутствующих мелкодисперсных минералов (до 4-5% по весу), многие из которых имеют температуру плавления ниже указанной. Поэтому происходит постепенное пригорание этих частиц к поверхностям электрических нагревателей и со временем на отдельных участках начинают образовываться нагарные корки. В местах их образования ухудшается отвод тепла, нагарная корка термоизолирует электрические нагреватели, происходит их локальный перегрев и один из них перегорает. При этом печь отключают от электрической сети, охлаждают, производят замену электрического нагревателя и очистку от нагара других электрических нагревателей. Это приводит к простоям, снижению сменной производительности, к выполнению ремонтных работ, обладающих существенной трудоемкостью, а так же к перерасходу нихрома, из которого выполнены электрические нагреватели.The specified furnace has the following disadvantage. Since electric heaters are located on the surfaces of baking sheets, particles of intumescent vermiculite, when moving along these surfaces, are constantly in contact with electric heaters heated to a temperature of ~ 700 ° C. Even if the vermiculite concentrate (feedstock) is of high quality, it still contains particles of various concomitant fine minerals (up to 4-5% by weight), many of which have a melting point below that. Therefore, a gradual burning of these particles to the surfaces of electric heaters occurs and over time, carbon crusts begin to form in some areas. In places of their formation, heat dissipation is deteriorating, the carbon crust thermally insulates electric heaters, they overheat locally and one of them burns out. In this case, the furnace is disconnected from the electric network, cooled, the electric heater is replaced and other electric heaters are cleaned of carbon deposits. This leads to downtime, a decrease in shift capacity, to the implementation of repairs that have significant laboriousness, as well as to an overrun of nichrome, from which electric heaters are made.

Известна так же электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (RU №2351862, МПК F27B 9/00, опубликовано 10.04.2009), включающая противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, снабженные электрическими нагревателями, расположенными на поверхности противней под крышками и выполненными в виде лент, установленных на ребро продольно и закрепленных с помощью изоляторов.Also known is an electric furnace for roasting vermiculite concentrates (RU No. 2351862, IPC F27B 9/00, published April 10, 2009), which includes baking sheets made of refractory material and installed in relation to each other at an angle that ensures that the raw material is poured during firing with one to the other, equipped with electric heaters located on the surface of the baking sheets under the covers and made in the form of tapes mounted on a rib longitudinally and secured with insulators.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, снабженные электрическими нагревателями, размещенными под крышками продольно.Common features with the claimed utility model are baking sheets made of refractory material and installed in relation to each other at an angle that ensures the pouring of raw materials during the firing process from one to the other, equipped with electric heaters placed longitudinally under the covers.

Указанная печь обладает всеми, вышеперечисленными недостатками. Поэтому неизбежно, время от времени, происходят простои, приводящие к снижению сменной производительности, к необходимости выполнения ремонтных работ, обладающих существенной трудоемкостью, а так же к перерасходу нихрома.The specified furnace has all of the above disadvantages. Therefore, inevitably, from time to time, downtimes occur, leading to a decrease in shift productivity, to the need for repairs that have significant laboriousness, as well as to overrun of nichrome.

За прототип принята электрическая печь для обжига вермикулита (RU №108128, МПК F27B 15/14, опубликовано 10.09.2011), содержащая противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, снабженные электрическими нагревателями, выполненными в виде лент, установленными на ребро и размещенными под крышками на поверхности противней продольно, электрические нагреватели закреплены на головках, имеющих параллельные грани для обеспечения их параллельной установки.The prototype is an electric vermiculite roasting furnace (RU No. 108128, IPC F27B 15/14, published September 10, 2011), containing baking sheets made of refractory material and installed in relation to each other at an angle that ensures that the raw material is poured during firing from one on the other, equipped with electric heaters, made in the form of tapes, mounted on a rib and placed longitudinally under the covers on the surface of the baking sheets, electric heaters are mounted on heads having parallel faces to ensure their pa allelic installation.

Общими признаками заявляемой полезной модели с прототипом являются противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, снабженные электрическими нагревателями, размещенными под крышками продольно и закрепленными на головках, имеющих параллельные грани для обеспечения их параллельной установки.Common signs of the claimed utility model with the prototype are baking sheets made of refractory material and installed in relation to each other at an angle that ensures the pouring of raw materials during the firing process from one to another, equipped with electric heaters placed longitudinally under the covers and mounted on heads having parallel faces to ensure their parallel installation.

Недостатком прототипа является то, что как и в выше рассмотренных аналогах, из-за установки электрических нагревателей на поверхностях противней, частицы вспучивающегося вермикулита при движении по противням постоянно контактируют с раскаленными до ~700°C электрическими нагревателями. Многие из этих частиц имеют температуру плавления ниже указанной, поэтому происходит постепенное их пригорание к поверхностям электрических нагревателей. Со временем на отдельных участках начинают образовываться нагарные корки. В местах их образования отвод тепла ухудшается, нагарная корка термоизолирует электрические нагреватели, происходит их локальный перегрев и один из них перегорает. Печь вынужденно отключают от сети, охлаждают, производят замену электрического нагревателя и очистку от нагара других электрических нагревателей. Очевидно, что это приводит к простоям, снижению сменной производительности, к выполнению ремонтных работ, обладающих существенной трудоемкостью, а так же к перерасходу нихрома, из которого выполнены электрические нагреватели.The disadvantage of the prototype is that, as in the above analogues, due to the installation of electric heaters on the surfaces of baking sheets, particles of intumescent vermiculite when moving along baking sheets are constantly in contact with electric heaters heated to ~ 700 ° C. Many of these particles have a melting point lower than indicated, therefore, they gradually burn to the surfaces of electric heaters. Over time, in some areas, carbon deposits begin to form. In places of their formation, heat dissipation is deteriorating, the carbon crust thermally insulates electric heaters, they overheat locally and one of them burns out. The furnace is forced to be disconnected from the network, cooled, the electric heater is replaced and other electric heaters are cleaned of carbon deposits. Obviously, this leads to downtime, a decrease in shift capacity, to the implementation of repair work, which has significant laboriousness, as well as to an overrun of nichrome, from which electric heaters are made.

Заявляемая полезная модель направлена на создание электрической печи для обжига вермикулита, исключающей постоянный контакт частиц вермикулитового концентрата (исходного сырья) с раскаленными до ~700°C поверхностями электрических нагревателей, исключающей пригорание частиц и образование нагара на поверхностях электрических нагревателей, приводящего к их перегоранию, отказам печи и вынужденным простоям.The inventive utility model is aimed at creating an electric furnace for burning vermiculite, eliminating the constant contact of particles of vermiculite concentrate (feedstock) with surfaces of electric heaters heated to ~ 700 ° C, eliminating the burning of particles and the formation of soot on the surfaces of electric heaters, leading to their burnout, failures furnace and downtime.

Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности электрической печи для обжига вермикулита путем устранения отказов в работе печи и вынужденных ее простоев из-за перегораний электрических нагревателей, вызываемых образованием нагара на поверхностях нагревателей.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the electric furnace for burning vermiculite by eliminating failures in the furnace and its forced downtime due to burnout of electric heaters caused by the formation of soot on the surfaces of the heaters.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь для обжига вермикулита, содержащая противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой и электрические нагреватели, размещенные под крышками противней продольно и закрепленные на головках с параллельными гранями для обеспечения их параллельной установки, согласно полезной модели, электрические нагреватели расположены над поверхностью противней с зазором, что устраняет контакт вермикулита с электрическими нагревателями и образование на них нагара, приводящего к перегоранию, а в нижней части противней консоли электрических нагревателей подвешены на поворотных серьгах, закрепленных через керамические электроизолирующие втулки шарнирно на стержнях, установленных на крышках противней, что обеспечивает компенсацию температурного удлинения электрических нагревателей и постоянство зазора между ними и поверхностями противней по всей их длине.The specified technical result is achieved in that the electric furnace for firing vermiculite, containing baking sheets made of refractory material and installed in relation to each other at an angle that ensures the pouring of raw materials during the firing process from one to the other and electric heaters placed longitudinally under the baking sheets and mounted on heads with parallel faces to ensure their parallel installation, according to a utility model, electric heaters are located above the surface of the pan with a gap, which eliminates the contact of vermiculite with electric heaters and the formation of carbon deposits on them, which leads to burnout, and in the lower part of the baking sheets, the console of the electric heaters are suspended on rotary earrings fixed through ceramic electrically insulating bushings pivotally on the rods mounted on the baking sheets covers, which provides compensation temperature elongation of electric heaters and the constancy of the gap between them and the surfaces of the baking sheets along their entire length.

Отличительными признаками заявляемой полезной модели от прототипа является то, что электрические нагреватели располагаются над поверхностью противней с зазором и в нижней части их консоли подвешены на поворотных серьгах, закрепленных через керамические электроизолирующие втулки шарнирно на стержне, установленном на крышках противней.Distinctive features of the claimed utility model from the prototype is that electric heaters are located above the surface of the baking sheets with a gap and in the lower part of their console are suspended on swivel earrings fixed through ceramic electrically insulating bushings pivotally on a rod mounted on the covers of the baking sheets.

Наличие отличительных признаков доказывает соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features proves the compliance of the claimed utility model with the condition of patentability “novelty”.

За счет установки электрических нагревателей над поверхностью противней с зазором, исключающим постоянный контакт частиц вермикулитового концентрата с раскаленными поверхностями электрических нагревателей и перегорание последних, вызываемого образованием нагара, устраняются отказы печи и вынужденные простои.By installing electric heaters above the surface of the pan with a gap that excludes the constant contact of particles of vermiculite concentrate with the hot surfaces of electric heaters and the burning of the latter caused by the formation of soot, furnace failures and forced downtime are eliminated.

На фиг. 1 показана схема электрической печи для обжига вермикулита.In FIG. 1 shows a diagram of an electric furnace for firing vermiculite.

На фиг. 2 показан продольный разрез противня.In FIG. 2 shows a longitudinal section through a baking sheet.

На фиг. 3 показан вид А на нижний торец противня.In FIG. Figure 3 shows view A on the lower end of the pan.

Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов, показанная на фиг. 1, содержит барабанный дозатор вермикулитового концентрата 1, направляющий лоток 2, установленные по отношению друг к другу под углом противни 3 с крышками 4. Электрические нагреватели размещены над поверхностями противней 3 под крышками 4 и закреплены на крепежных головках 5 с параллельными гранями.The electric furnace for firing vermiculite concentrates shown in FIG. 1, contains a drum dispenser of vermiculite concentrate 1, a guiding tray 2, mounted relative to each other at an angle of the pan 3 with covers 4. Electric heaters are placed above the surfaces of the pan 3 under the covers 4 and are mounted on mounting heads 5 with parallel faces.

Противень (показан в горизонтальном положении) имеет раму, фиг. 2, состоящую из швеллеров 6 и уголков 7. На прокладках 8, уложены огнеупорные кирпичи 9; нижний ряд кирпичей удерживается при наклонном положении противня упором 10, а верхний ряд через прокладку 11 удерживается кирпичами нижнего ряда. На крайнем уголке закреплена панель 12 с крепежными головками 5 (фиг 1), которые соединены с панелью 12 шпильками 13 через электроизолирующие прокладки 14. Грани 15 крепежных головок 5 (фиг. 1) параллельны друг другу и имеют прорези 16, в которые вставлены электрические нагреватели 17 с размером сечения с (круглого, квадратного или прямоугольного, фиг. 3). Благодаря параллельности граней, вставленные в прорези 16, фиг. 2, и притянутые шпильками 18, гайками 19 и шайбами 20 электрические нагреватели 17 в собранном виде устанавливаются параллельно друг другу.The baking sheet (shown in horizontal position) has a frame, FIG. 2, consisting of channels 6 and corners 7. On the gaskets 8, refractory bricks 9 are laid; the lower row of bricks is held in the inclined position of the pan by the stop 10, and the upper row through the gasket 11 is held by the bricks of the lower row. A panel 12 with fastening heads 5 (Fig. 1) is fixed at the extreme corner, which are connected to the panel 12 by pins 13 through insulating gaskets 14. The faces 15 of the fastening heads 5 (Fig. 1) are parallel to each other and have slots 16 into which electric heaters are inserted 17 with a cross-sectional size c (round, square or rectangular, FIG. 3). Due to the parallelism of the faces inserted in the slots 16, FIG. 2, and drawn by the pins 18, the nuts 19 and the washers 20, the electric heaters 17 are assembled parallel to each other.

Прорези 16 на гранях 15 выполнены на таком уровне, что электрические нагреватели 17 в собранном виде располагаются над поверхностью огнеупорных кирпичей 9 с зазором а, фиг. 3. Консоли электрических нагревателей 17 закреплены с люфтом в серьгах 21, выполненных из полосового нихрома, верхние части которых через керамические втулки 22, выполненные из огнеупорного технического фарфора, образуют со стержнем 23 шарнирное соединение. Стержень 23 размещен в отверстиях проушин 24. Для уменьшения тепловых потерь крышка 25 противня имеет слой термоизоляции 26, относительно нижней поверхности которого благодаря серьгам 21 поддерживается неизменным зазор б.The slots 16 on the faces 15 are made at such a level that the electric heaters 17 are assembled over the surface of the refractory bricks 9 with a gap a , FIG. 3. The consoles of the electric heaters 17 are fixed with play in the earrings 21 made of strip nichrome, the upper parts of which, through ceramic bushings 22 made of refractory technical porcelain, form an articulated joint with the rod 23. The rod 23 is placed in the holes of the eyes 24. To reduce heat loss, the cover 25 of the pan has a layer of thermal insulation 26, relative to the lower surface of which, thanks to the earrings 21, the gap b is kept constant.

Электрическая печь для обжига вермикулита работает следующим образом. Вермикулитовый концентрат подается барабанным дозатором 1, фиг. 1, по направляющему лотку 2 в верхний противень 3. Двигаясь под действием сил тяжести по поверхностям противней 3, частицы вермикулита проходят под раскаленными до ~700°C электрическими нагревателями не находясь с ними в постоянном контакте и подвергаются воздействию теплового излучения. По мере движения вермикулит вспучивается и пересыпается из одного противня на другой. В нижней части нижнего противня 3 из печи выходит готовый вспученный вермикулит.An electric furnace for burning vermiculite works as follows. Vermiculite concentrate is supplied by drum dispenser 1, FIG. 1, along the guide tray 2 to the upper pan 3. Moving under the action of gravity on the surfaces of the baking sheets 3, the vermiculite particles pass under electric heaters heated to ~ 700 ° C without being in constant contact with them and are exposed to thermal radiation. As it moves, vermiculite swells and pours from one baking sheet to another. In the lower part of the lower pan 3, ready-made expanded vermiculite leaves the oven.

При нагревании электрических нагревателей 17, фиг. 2 и 3, их длина увеличивается (при длине 500 мм увеличение составляет 8…10 мм), а соединение электрических нагревателей через серьги 21 и керамические втулки 22 со стержнем 23 не ограничивает возможность этого удлинения. Изменение зазора а при этом пренебрежимо мало. Вес электрических нагревателей 17 будет приводить к прогибу их центральной части и зазор а будет немного переменным по длине.When heating electric heaters 17, FIG. 2 and 3, their length increases (with a length of 500 mm the increase is 8 ... 10 mm), and the connection of electric heaters through the earrings 21 and ceramic bushings 22 with the rod 23 does not limit the possibility of this extension. Changing the gap and at the same time is negligible. The weight of the electric heaters 17 will lead to a deflection of their central part and the gap a will be slightly variable in length.

Из-за установки противней 3 в печи под углом 45°, фиг. 1, распределенная по длине сила тяжести G электрических нагревателей 17, фиг 2, вызывает меньший их прогиб в центральной части, чем при горизонтальном положении, показанном на фиг. 2, так как перпендикулярно направленная к электрическому нагревателю составляющая силы тяжести, вызывающая этот прогиб, равна G×Cos 45°.Due to the installation of baking sheets 3 in the oven at an angle of 45 °, FIG. 1, the gravity force G distributed along the length G of the electric heaters 17, FIG. 2, causes their lower deflection in the central part than with the horizontal position shown in FIG. 2, since the gravity component perpendicular to the electric heater causing this deflection is G × Cos 45 °.

При круглом сечении с диаметром 4 мм и длине электрического нагревателя l=0,5 м вес одного стержня составит:With a circular cross section with a diameter of 4 mm and an electric heater length l = 0.5 m, the weight of one rod will be:

G=ρlπd²/4=8400×0,5×3,14×0,004²/4=0,053 кгс,G = ρlπd ^2/4 = 8400 × 0,5 × 3,14 × 0,004 ^2/4 = 0.053 kgf,

где ρ - плотность нихрома марки Х20Н80 - 8400 кг/м³.where ρ is the density of nichrome grade X20H80 - 8400 kg / m ³ .

Распределенная весовая нагрузка с учетом наклона нагревателей будет равна:Distributed weight load taking into account the slope of the heaters will be equal to:

q=G×Cos 45°/l=0,053×0,707/50=0,00075 кгс/см.q = G × Cos 45 ° / l = 0.053 × 0.707 / 50 = 0.00075 kgf / cm.

Тогда прогиб в средней части будет равен:Then the deflection in the middle part will be equal to:

z=ql⁴/185EJ_x=0,00075×50⁴/185×2,22·10⁶×12,56·10^-4=0,009 см=0,09 мм.z = ql ⁴ / 185EJ _x = 0,00075 × 50 ^4/185 × 2,22 · ¹⁰ June × 12,56 · 10 ^-4 cm = 0.009 = 0.09 mm.

где Е - модуль упругости нихрома марки Х20Н80 - 2,22·10⁶ кгс/см², J_x - осевой момент инерции круглого сечения: πd⁴/64=12,56×10^-4 см⁴.where E - modulus Nichrome brand H20N80 - 2.22 × 10 ⁶ kgf / cm ^2, J _x - circular cross-section axial moment of inertia: πd ^4/64 = 12,56 × 10 ^-4 cm ^4.

Учитывая то, что все металлы при нагревании до 500…600°C теряют в прочности примерно 50%, можно ожидать, что прогиб электрических нагревателей достигнет значения 0,12…0,15 мм. При исходном зазоре а=7…8 мм его уменьшение в центральной части противня составит 6,88…7,85 мм. Такое изменение зазора а вполне допустимо. А если сечение с электрического нагревателя будет квадратным или прямоугольным, то прогиб z станет еще меньше из-за большего осевого момента инерции сечения.Given that all metals, when heated to 500 ... 600 ° C, lose about 50% in strength, we can expect that the deflection of electric heaters will reach 0.12 ... 0.15 mm. With the initial gap a = 7 ... 8 mm, its decrease in the central part of the pan will be 6.88 ... 7.85 mm. Such a change in the gap a is quite acceptable. And if the cross section from the electric heater is square or rectangular, then the deflection z will become even smaller due to the larger axial moment of inertia of the section.

Наличие зазора а между основанием противней и электрическими нагревателями обеспечивает технический результат полезной модели - устранение отказов и вынужденных простоев печи из-за перегораний электрических нагревателей, вызываемых образованием нагара на их поверхностях за счет исключения постоянного контакта частиц вермикулитового концентрата с поверхностями электрических нагревателей и их пригорания с образованием нагара.The presence of the gap and between the base of the trays and electric heaters provides technical result utility model - removal of bounce and internally furnace downtime due burnouts electric heaters, causes the formation of coke on their surfaces by eliminating the permanent contact vermiculite concentrate particles with the surfaces of electric heaters and their sticking to the formation of soot.

Claims

An electric vermiculite roasting furnace containing baking trays with lids, the baking trays made of refractory material and installed at an angle to each other to ensure that the raw material is poured during firing from one to the other, and electric heaters placed longitudinally and fixed under the baking trays on heads with parallel faces to ensure their parallel installation, characterized in that the electric heaters are made with consoles and are located above the surface of the pan with a gap m, while the consoles of electric heaters are suspended in the lower part of the baking sheets on the rotary earrings fixed through ceramic electrically insulating bushings pivotally on the rods mounted on the covers of the baking sheets.