RU179059U1 - ELECTRIC FURNACE FOR PRODUCING EXPLOSED VERMICULITIS FROM VERMICULITE CONCENTRATES - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов. Электрическая печь с вибрационной подовой платформой, содержит противень из огнеупорного материала, раму, электрические нагреватели, вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом, цилиндрическими и коническими пружинами, установленными с противоположных сторон платформы, снабженной роликами, размещенными в направляющих рамы, крепежные головки с зажимами для электрических нагревателей и термокрышки, закрепленные на раме, причем противни выполнены из диэлектрического огнеупорного материала, размещены на раме под подовыми плитами вибрационной подовой платформы с зазором, выполненными из жаростойкой стали, на поверхностях противней плашмя уложены электрические нагреватели, выполненные П-образными из полосового нихрома и закрепленные со стороны эксцентрикового привода вибрационной подовой платформы на крепежных головках зажимами, а термокрышки установлены над подовыми плитами с зазором. Технический результат: уменьшение удельной энергоемкости обжига вермикулита. 3 ил.The utility model relates to the field of building materials, namely to technological equipment for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates. An electric furnace with a vibrating hearth platform, contains a baking sheet made of refractory material, a frame, electric heaters, a vibrating hearth platform with an eccentric drive, cylindrical and conical springs mounted on opposite sides of the platform, equipped with rollers placed in the guide frames, mounting heads with clamps for electric heaters and thermal covers mounted on the frame, and the baking sheets are made of dielectric refractory material, placed on the frame under the hearths plates of a vibrational hearth platform with a gap made of heat-resistant steel; electric heaters are laid flat on the surfaces of baking sheets made of U-shaped strip nichrome and fixed from the side of the eccentric drive of the vibrational hearth platform on the fastening heads by clamps, and thermal covers are installed above the hearth plates with a gap. Effect: reduction of specific energy intensity of firing of vermiculite. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов.The utility model relates to the field of building materials, namely to technological equipment for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates.

Известна электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (RU №2351862, МПК F27B 9/00, опубликовано 10.04.2009), содержащая противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные друг по отношению к другу под углом, снабженные электрическим нагревателями и крышками со съемными элементами, а электрические нагреватели выполнены в виде лент, установленных на ребро и размещены под крышками на поверхностях противней продольно, так что пространства между соседними нагревателями образуют продольные камеры.Known electric furnace for firing vermiculite concentrates (RU No. 2351862, IPC F27B 9/00, published 04/10/2009), containing baking sheets made of refractory material and installed relative to each other at an angle, equipped with electric heaters and covers with removable elements, and electric heaters are made in the form of tapes mounted on the rib and placed longitudinally under the covers on the surfaces of the baking sheets, so that the spaces between adjacent heaters form longitudinal chambers.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень, выполненный из огнеупорного материала, электрические нагреватели, размещенные под крышкой и крышка.Common features with the claimed utility model are a baking sheet made of refractory material, electric heaters placed under a lid and a lid.

Указанная печь обладает следующими недостатками.The specified furnace has the following disadvantages.

Вспучивающийся вермикулит движется по наклонным противням под действием сил тяжести, поэтому его скорость в верхней части противней практически равна нулю, а в нижней части становится максимальной. В верхней части концентрация зерен максимальна и между ними почти нет пустот. По мере движения скорость зерен возрастает, а пустоты между ними увеличиваются, концентрация зерен снижается, в нижней части противня она становится минимальной, а среднее расстояние между ними становится намного больше условных диаметров самих зерен. Поэтому в средней и особенно в нижней частях противня, зерна, удаляясь друг от друга, создают пустоты, в которых существенная часть теплового излучения нагревателей не поглощается вермикулитом, а нагревает воздух, движущийся в пространстве под крышкой навстречу потоку вермикулита из-за перепада температур в нижней и верхней частях противня, нагревает огнеупорное основание и крышку. Эта часть тепловой энергии рассеивается в пространство корпуса печи, а потом и в окружающую среду. Таким образом, ускоренное движение вспучивающихся зерен вермикулита, вызывающее образование все возрастающих пустот между зернами, является причиной потерь тепловой энергии, причиной снижения коэффициента полезного действия печи и увеличения удельной энергоемкости обжига.Intumescent vermiculite moves along inclined trays under the action of gravity, so its speed in the upper part of the baking sheet is practically zero, and in the lower part it becomes maximum. In the upper part, the concentration of grains is maximum and there are almost no voids between them. As you move, the speed of the grains increases, and the voids between them increase, the concentration of grains decreases, in the lower part of the pan it becomes minimal, and the average distance between them becomes much larger than the nominal diameters of the grains themselves. Therefore, in the middle and especially in the lower parts of the baking sheet, the grains, moving away from each other, create voids in which a significant part of the heat radiation of the heaters is not absorbed by vermiculite, but heats the air moving in the space under the lid towards the flow of vermiculite due to the temperature difference in the lower and the upper parts of the pan, heats the refractory base and lid. This part of the thermal energy is dissipated into the space of the furnace body, and then into the environment. Thus, the accelerated movement of the expanded grains of vermiculite, causing the formation of ever-growing voids between the grains, is the reason for the loss of thermal energy, the decrease in the efficiency of the furnace and the increase in specific energy consumption of firing.

Кроме того, в данной печи невозможно управлять скоростью движения вермикулита, что исключает возможность управления продолжительностью обжига.In addition, in this furnace it is impossible to control the speed of vermiculite, which eliminates the possibility of controlling the duration of firing.

Большинство вермикулитовых зерен на значительных отрезках движения находятся в состоянии проскальзывания по нагревателям, что приводит к постепенному налипанию на них мельчайших частиц различных минералов, входящих в незначительных количествах в состав природного вермикулита. При этом на поверхностях нагревателей постепенно образуется нагар, который приводит к их локальному перегреву, перегоранию, отказу печи, ее вынужденному простою и необходимости ремонта.Most of the vermiculite grains at significant lengths of motion are in a state of slipping along the heaters, which leads to the gradual sticking to them of the smallest particles of various minerals, which are included in insignificant amounts of natural vermiculite. At the same time, soot gradually forms on the surfaces of the heaters, which leads to their local overheating, burnout, furnace failure, its forced downtime and the need for repair.

Известна также электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (RU №101789, МПК F27B 9/06, опубликовано 27.01.2011), содержащая противни, выполненные из огнеупорного материала, установленные под углом друг к другу, снабженные электрическими нагревателями, расположенными на поверхности противней под крышками, перфорированные всасыватели, закрепленные продольно по отношению к верхним торцевым частям противней и бункер-осадитель с вытяжным вентилятором.Also known is an electric furnace for firing vermiculite concentrates (RU No. 101789, IPC F27B 9/06, published January 27, 2011), containing baking sheets made of refractory material, mounted at an angle to each other, equipped with electric heaters located on the surface of the baking sheets under the covers , perforated suction cups fixed longitudinally with respect to the upper end parts of the baking sheets and a hopper-precipitator with an exhaust fan.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень из огнеупорного материала, электрические нагреватели, размещенные под крышкой и крышка.Common features with the claimed utility model are a baking sheet made of refractory material, electric heaters placed under a lid and a lid.

Указанная печь обладает всеми недостатками рассмотренного аналога, но из-за наличия перфорированных всасывателей, «вытягивающих» мелкодисперсные частицы вермикулита и других не тугоплавких минералов, нагар образуется дольше и отказы печи из-за перегорания нагревателей уменьшаются.This furnace has all the drawbacks of the considered analogue, but due to the presence of perforated suction cups that “pull out” fine particles of vermiculite and other non-refractory minerals, carbon deposits form longer and furnace failures due to burnout burners are reduced.

За прототип принята электрическая печь с вибрационной подовой платформой (RU №166554, МПК F27B 9/06, опубликовано 27.11.2016), содержащая, противень из огнеупорного материала, электрические нагреватели, вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом, цилиндрическими и коническими пружинами, установленными с противоположных сторон платформы, снабженной роликами, размещенными в направляющих рамы, противень, установленный на платформе, термокрышку, закрепленную на раме шарнирно над противнем с возможностью открывания до 180°, крепежные головки с зажимами для электрических нагревателей, закрепленные на одной стороне термокрышки и блоки с проточкам из жаростойкой стали для удержания электрических нагревателей в натянутом состоянии, установленные на другой ее стороне в горизонтальной плоскости, посаженые на термостойкие втулки из диэлектрического материала, которые через траверсы и стальные канатики соединены с вертикально висящими грузами, канатики пропущены через другие блоки, имеющие диэлектрические втулки, посаженные на горизонтальную ось, закрепленную на термокрышке.The prototype is an electric furnace with a vibrating hearth platform (RU No. 166554, IPC F27B 9/06, published 11/27/2016), comprising a baking sheet made of refractory material, electric heaters, a vibrating hearth platform with an eccentric drive, coil and conical springs installed with opposite sides of the platform, equipped with rollers placed in the frame guides, a baking sheet mounted on the platform, a thermal cover mounted on the frame articulated above the baking sheet with the possibility of opening up to 180 °, mounting holders woks with clamps for electric heaters, mounted on one side of the thermal cover and blocks with grooves made of heat-resistant steel to hold electric heaters in tension, mounted on the other side in a horizontal plane, mounted on heat-resistant bushings of dielectric material, which are through traverses and steel ropes connected to vertically hanging loads, the ropes are passed through other blocks having dielectric bushings mounted on a horizontal axis fixed to a thermal roof e.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень из огнеупорного материала, рама, электрические нагреватели, вибрационная подовая платформа с эксцентриковым приводом, цилиндрическими и коническими пружинами, установленными с противоположных сторон платформы, снабженной роликами, размещенными в направляющих рамы, крепежные головки с зажимами для электрических нагревателей и термокрышки, закрепленные на раме.Common features with the claimed utility model are a baking sheet made of refractory material, a frame, electric heaters, a vibrating hearth platform with an eccentric drive, cylindrical and conical springs mounted on opposite sides of the platform, equipped with rollers placed in the guide frames, mounting heads with clamps for electric heaters and thermal covers mounted on the frame.

Указанная печь обладает следующим недостатками.The specified furnace has the following disadvantages.

Электрические нагреватели располагаются над движущимся вермикулитом с некоторым зазором, и вермикулит поглощает только энергию температурного излучения, мощность падающего потока которого зависит от расстояния между электрическими нагревателями и вермикулитом. Так как между ними имеет место зазор, то часть лучистой энергии теряется.Electric heaters are located above the moving vermiculite with a certain gap, and vermiculite absorbs only the energy of thermal radiation, the power of the incident flux of which depends on the distance between the electric heaters and vermiculite. Since there is a gap between them, part of the radiant energy is lost.

Конвективные потоки раскаленного воздуха уходят вверх, в пространство зазора между термокрышкой и электрическими нагревателями и тепловая энергия, уносимая с ними ни в коей мере не поглощаются вспучиваемым вермикулитом и так же теряется. Из-за этих двух факторов при той же подаче сырья на обжиг приходится увеличивать потребляемую мощность и температуру электрических нагревателей, по сравнению с тем, как если бы они находились непосредственно в вермикулитовом потоке.Convective streams of hot air go up into the space of the gap between the thermal cover and electric heaters and the thermal energy carried away with them is in no way absorbed by the expanded vermiculite and is also lost. Due to these two factors, with the same supply of raw materials for firing, it is necessary to increase the power consumption and temperature of electric heaters, compared to as if they were directly in a vermiculite stream.

Во вспучиваемом вермикулите всегда присутствуют зерна, превышающие в 2…3 раза размерами средний условный диаметр (5…10% по массе исходного концентрата). Эти зерна при движении под электрическими нагревателями вступают в непосредственный контакт с ними, что приводит к постепенному налипанию мельчайших частиц различных не тугоплавких минералов, входящих в состав природного вермикулита. При этом на поверхности электрических нагревателей образуется нагар, который постепенно приводит к их локальному перегреву, перегоранию и отказу печи.In expanded vermiculite, grains are always present that exceed 2 ... 3 times the average nominal diameter (5 ... 10% by weight of the initial concentrate). These grains, when moving under electric heaters, come into direct contact with them, which leads to the gradual sticking of the smallest particles of various non-refractory minerals that make up natural vermiculite. At the same time, carbon deposits form on the surface of electric heaters, which gradually leads to their local overheating, burnout and furnace failure.

Заявляемая полезная модель направлена на создание движения вспучиваемого вермикулита плотным потоком без существенных пустот между зернами с постоянной скоростью по поверхности, нагретой до 500…600°C подовой плиты вибрационной подовой платформы с передачей зернам вермикулита тепловой энергии не только температурным излучением, но так же кондукцией через их постоянный контакт с подовой плитой, и конвекцией от раскаленного воздуха, что в комплексе позволяет снизить потребление электроэнергии при равной подаче сырья на обжиг и полностью исключить контакт вермикулита с раскаленными до 700…800°С, уменьшить удельную энергоемкость обжига и исключить образование нагара.The inventive utility model is aimed at creating the movement of expanded vermiculite in a dense flow without significant voids between grains at a constant speed on a surface heated to 500 ... 600 ° C of a hearth plate of a vibration hearth platform with thermal energy transferring vermiculite grains not only by thermal radiation, but also by conduction through their constant contact with the hearth stove, and convection from the hot air, which in the complex allows to reduce energy consumption with an equal supply of raw materials for firing and completely to exclude contact of vermiculite with incandescent up to 700 ... 800 ° C, reduce the specific energy intensity of firing and eliminate the formation of soot.

Технический результат полезной модели заключается в уменьшении удельной энергоемкости обжига вермикулита за счет передачи от нагретой до 550…600°С подовой плиты его зернам тепловой энергии не только температурным излучением, но так же кондукцией и конвекцией благодаря режиму движения вспучиваемого вермикулита плотным потоком без существенных пустот между зернами с постоянной скоростью по поверхности подовой плиты вибрационной подовой платформы.The technical result of the utility model is to reduce the specific energy consumption of vermiculite firing due to the transfer of heat energy from the hearth plate heated to 550 ... 600 ° C to the grains of thermal energy not only by thermal radiation, but also by conduction and convection due to the regime of movement of expanded vermiculite in a dense flow without significant voids between grains with a constant speed on the surface of the bottom plate of the vibration bottom platform.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов, содержащая противни из огнеупорного материала, раму, электрические нагреватели, вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом, цилиндрические и конические пружины, установленные с противоположных сторон платформы, ролики, размещенные в направляющих рамы, крепежные головки с зажимами для электрических нагревателей и термокрышки, закрепленные на раме, согласно полезной модели, противни выполнены из диэлектрического огнеупорного материала и размещены на раме под подовыми плитами вибрационной подовой платформы, выполненными из жаростойкой стали, электрические нагреватели выполнены П-образными из полосового нихрома плашмя уложены на поверхностях противней и закреплены со стороны эксцентрикового привода вибрационной подовой платформы на крепежных головках зажимами, а термокрышки установлены над подовыми плитами с зазором.The specified technical result is achieved in that the electric furnace for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates, containing baking sheets from refractory material, a frame, electric heaters, a vibrating hearth platform with an eccentric drive, cylindrical and conical springs mounted on opposite sides of the platform, rollers placed in guide frames, mounting heads with clamps for electric heaters and thermal covers, mounted on the frame, according to the utility model, prot they are made of dielectric refractory material and are placed on the frame under the baking plates of the vibrating hearth platform made of heat-resistant steel, the electric heaters are made U-shaped from strip nichrome flat laid on the surfaces of the baking sheets and are fixed with clamps on the side of the eccentric drive of the vibrating hearth platform on the mounting heads and thermal covers are installed above the hearth plates with a gap.

За счет вращения эксцентрика с частотой, равной (или примерно равной) частоте собственных колебаний вибрационной подовой платформы, подовые плиты совершают резонансные несимметричные колебания,Due to the rotation of the eccentric with a frequency equal to (or approximately equal to) the frequency of the natural oscillations of the vibrational hearth platform, the hearth plates perform resonant asymmetric oscillations,

формирующиеся за счет переменной жесткости конических пружин. При этом вермикулитовые зерна плотным потоком без существенных пустот, совершая односторонние пульсирующие движения, продвигаются по поверхностям подовых плит со стороны подачи концентрата из дозаторов в сторону выхода вспученного вермикулита. formed due to variable stiffness of conical springs. At the same time, vermiculite grains in a dense flow without significant voids, making one-way pulsating movements, move along the surfaces of the hearth plates from the side of the concentrate supply from the dispensers towards the exit of expanded vermiculite.

При этом противни выполнены из диэлектрического огнеупорного материала, размещены на раме под подовыми плитами вибрационной подовой платформы с зазором, выполненными из жаростойкой стали, на поверхностях противней плашмя уложены электрические нагреватели, выполненные П-образными из полосового нихрома и закрепленные со стороны эксцентрикового привода вибрационной подовой платформы на крепежных головках зажимами, а термокрышки установлены над подовыми плитами с зазором.In this case, the baking sheets are made of dielectric refractory material, placed on the frame under the baking plates of the vibrating hearth platform with a gap made of heat-resistant steel, on the surfaces of the baking sheets electric heaters are laid flat U-shaped from strip nichrome and fixed from the side of the eccentric drive of the vibrating hearth platform on mounting heads with clamps, and thermal covers are installed above the hearth plates with a gap.

Крепежные головки с зажимами служат для удержания электрических нагревателей на поверхностях противней под подовыми плитами с зазором относительно нижних поверхностей подовых плит 4…5 мм. Электрические нагреватели, нагретые до температуры 650…680°C, после предварительного прогрева печи при установившемся тепловом режиме передают тепловую энергию температурным излучением и конвекцией через воздух подовым плитам, нагревая их так, что на поверхности подовых плит устанавливается температура 550…600°C, достаточная для качественного вспучивания вермикулита.Fixing heads with clamps serve to hold electric heaters on the surfaces of baking sheets under the baking plates with a gap relative to the lower surfaces of the baking plates 4 ... 5 mm. Electric heaters, heated to a temperature of 650 ... 680 ° C, after preliminary heating of the furnace under steady-state heat conditions, transfer thermal energy by thermal radiation and convection through the air to the baking plates, heating them so that a temperature of 550 ... 600 ° C is set on the surface of the baking plates, sufficient for high-quality expansion of vermiculite.

За счет изменением амплитуды резонанса путем расстройки или настройки частоты вращения эксцентрика (частоты возбуждения) на собственную частоту обеспечивается изменение средней скорости движения вермикулита и управление продолжительностью обжига. Это время может так же изменяться при изменении угла наклона рамы печи с вибрационной подовой платформой.By changing the amplitude of the resonance by detuning or adjusting the speed of the eccentric (excitation frequency) to its own frequency, a change in the average speed of the vermiculite and control of the firing duration are provided. This time can also change with changing the angle of inclination of the frame of the furnace with a vibrating hearth platform.

При движении вермикулита по раскаленным до температуры 550…600°C подовым плитам происходит передача его зернам тепловой энергии путем температурного излучения, кондукцией через их постоянный контакт с подовыми плитами, и конвекцией от раскаленного воздуха. Все это в комплексе позволяет снизить потребление электроэнергии при равной подаче сырья на обжиг дозатором, уменьшить удельную энергоемкость обжига и исключить нагарообразование и отказы печи.When vermiculite moves along the hearths heated to a temperature of 550 ... 600 ° C, its heat is transferred to the grains by thermal radiation, by conduction through their constant contact with the hearths, and convection from the hot air. All this in a complex allows to reduce energy consumption with equal supply of raw materials for firing by the batcher, to reduce the specific energy consumption of firing and to exclude carbon formation and furnace failures.

Отличительными признаками заявляемой полезной модели является то, что противни выполнены из диэлектрического огнеупорного материала и размещены на раме под подовыми плитами вибрационной подовой платформы, выполненными из жаростойкой стали, электрические нагреватели выполнены П-образными из полосового нихрома плашмя уложены на поверхностях противней и закреплены со стороны эксцентрикового привода вибрационной подовой платформы на крепежных головках зажимами, а термокрышки установлены над подовыми плитами с зазором.Distinctive features of the claimed utility model is that the baking sheets are made of dielectric refractory material and are placed on the frame under the baking plates of the vibrating hearth platform made of heat-resistant steel, the electric heaters are made U-shaped from strip nichrome flat laid on the surfaces of the baking sheets and secured by the eccentric side drive the vibrating hearth platform on the mounting heads with clamps, and thermal covers are installed above the hearth plates with a gap.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model meets the patentability condition of “novelty”.

На фиг. 1 схематично показана электрическая печь с вибрационной подовой платформой, вид сбоку.In FIG. 1 is a schematic side view of an electric furnace with a vibrating hearth platform.

На фиг. 2 схематично показан фрагмент I вибрационной подовой платформы с продольным разрезом.In FIG. 2 schematically shows a fragment I of a vibrating hearth platform with a longitudinal section.

На фиг. 3 схематично показано поперечное сечение А-А по противню и подовой плите.In FIG. 3 schematically shows a cross-section AA on the baking sheet and the bottom plate.

Электрическая печь для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов, показанная на фигурах 1, 2 и 3 содержит противень 1 из диэлектрического огнеупорного материала (например - огнеупорного кирпича), электрические нагреватели 2, термокрышку 3 с ребрами жесткости, горизонтальную вибрационную подовую платформу (в дальнейшем платформу) с эксцентриковым приводом, содержащим эксцентрик 4, цилиндр 5, пустотелый плунжер 6 и пружину 7, вставленную внутрь пустотелого плунжера 6. Цилиндрические 8 и 7 конические 9 пружины установлены с противоположных сторон платформы, снабженной осями 10 и роликами 11, размещенными в направляющих 12 рамы. На осях 10 закреплены продольные балки 13, к ним приварены пластины 14, выполненные из жаростойкой стали, а к ним в свою очередь приварены подовые плиты 15. Противень 1 размещен на уголках 16 через термоизоляционные прокладки 17 и подкладки 18. Между подкладками 18 размещен термоизоляционный материал 19.The electric furnace for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates, shown in figures 1, 2 and 3, contains a baking sheet 1 made of dielectric refractory material (for example, refractory brick), electric heaters 2, a thermal cover 3 with stiffeners, a horizontal vibrating hearth platform (hereinafter platform) ) with an eccentric drive containing an eccentric 4, cylinder 5, a hollow plunger 6 and a spring 7 inserted into the hollow plunger 6. A cylindrical 8 and 7 conical 9 springs are installed with opposite sides of the platform, equipped with axles 10 and rollers 11 placed in the guides 12 of the frame. Longitudinal beams 13 are fixed on the axes 10, plates 14 made of heat-resistant steel are welded to them, and hearth plates 15 are in turn welded to them. Baking tray 1 is placed at corners 16 through heat-insulating spacers 17 and linings 18. Thermal insulating material is placed between the liners 18 19.

Термокрышка 3 установлена на уголках 20 имеет ребра жесткости 21 и выполнена съемной. Крепежные головки 22 жестко закреплены на уголках 23 через диэлектрические прокладки и имеют зажимы 24, с помощью которых болтами 25 электрические нагреватели 2 удерживаются на поверхностях противней 1 под подовыми плитами 15 с зазором относительно нижних поверхностей подовых плит 4…5 мм. Термокрышки 3 имеют термоизоляционный слой 26.The thermal cover 3 is mounted on corners 20 and has stiffeners 21 and is removable. The mounting heads 22 are rigidly fixed to the corners 23 through dielectric gaskets and have clamps 24, with which the electric heaters 2 are held by bolts 25 on the surfaces of the baking sheets 1 under the baking plates 15 with a gap relative to the lower surfaces of the baking plates 4 ... 5 mm. Thermal covers 3 have a heat-insulating layer 26.

Электрическая печь для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов (в дальнейшем - печь) работает следующим образом. Электрические нагреватели 2 подключают к сети и прогревают диэлектрический огнеупорный материал противней 1 и подовые плиты 15. Быстрому прогреву, выходу печи на установившийся тепловой режим и дальнейшему поддержанию температуры подовых плит 15 на уровне 550…600°С способствует узкое пространство между противнями 1 и подовыми плитами 15 с зазором 4…5 мм, низкая теплопроводность термоизоляционного слоя 26 термокрышек 3, а также термоизоляционный материал 19, расположенный между подкладками 18 под противнями 1. При нагревании электрические нагреватели 2, закрепленные на крепежных головках 22, из-за температурной деформации удлиняются, но противни 1 не препятствуют этому удлинению, так как электрические нагреватели просто лежат на поверхности плашмя и закреплены только с одной стороны.An electric furnace for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates (hereinafter referred to as the furnace) operates as follows. Electric heaters 2 are connected to the network and heat up the dielectric refractory material of the baking sheets 1 and the baking plates 15. The narrow space between the baking sheets 1 and the baking plates contributes to the quick heating, the oven reaches a steady thermal state and further maintaining the temperature of the hearth plates 15 at 550 ... 600 ° C 15 with a gap of 4 ... 5 mm, low thermal conductivity of the thermal insulation layer 26 of the thermal covers 3, as well as the thermal insulation material 19, located between the pads 18 under the baking sheets 1. When heated, electric heating The plates 2, mounted on the fastening heads 22, are lengthened due to thermal deformation, but the trays 1 do not interfere with this extension, since the electric heaters simply lie flat on the surface and are fixed on one side only.

При включении эксцентрикового привода вращение эксцентрика 4 создает возвратно-поступательное движение пустотелого плунжера 6 в цилиндре 5, сжимающегоразжимающего пружину 7 с частотой возбуждения ƒ₁ (Гц), благодаря чему возбуждаются колебания вибрационной подовой платформы с подовыми плитами 15 и находящимся на них вермикулитовым концентратом, подаваемым барабанными дозаторами на левые части поверхностей подовых плит 15. Вибрационная подовая платформа совершает колебания благодаря роликами 11, размещенным в направляющих 12 рамы печи. Совокупная жесткость цилиндрических 7, 8 и конических 9 пружин и масса вибрационной подовой платформы с подовыми плитами 15 (вес вермикулита не учитывается) определяют собственную частоту колебаний ƒ₂ (Гц) вибрационной подовой платформы.When the eccentric drive is turned on, the rotation of the eccentric 4 creates a reciprocating motion of the hollow plunger 6 in the cylinder 5, compressing the expanding spring 7 with an excitation frequency of ƒ ₁ (Hz), due to which the vibrations of the vibrating hearth platform with the hearth plates 15 and the vermiculite concentrate fed to them are excited drum dispensers on the left parts of the surfaces of the hearth plates 15. The vibrating hearth platform oscillates thanks to the rollers 11 placed in the guides 12 of the furnace frame. The total stiffness of the cylindrical 7, 8 and conical 9 springs and the mass of the vibrational hearth platform with the hearth plates 15 (vermiculite weight is not taken into account) determine the natural vibration frequency ƒ ₂ (Hz) of the vibrational hearth platform.

При вращении эксцентрика 4 с частотой ƒ₁, равной частоте собственных колебаний ƒ₂, вибрационная подовая платформа вводится в резонанс и совершает несимметричные колебания, формирующиеся за счет переменной жесткости конических пружин 9. Любая колебательная система, имеющая конические пружины с одной стороны обладает, так называемой «мягкой» амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).When the eccentric 4 rotates with a frequency ƒ ₁ equal to the natural frequency ƒ ₂ , the vibrational hearth platform is introduced into resonance and performs asymmetric vibrations, which are formed due to the variable stiffness of the conical springs 9. Any oscillatory system having conical springs on one side has the so-called “Soft” amplitude-frequency characteristic (AFC).

Данная колебательная система - вибрационная подовая платформа также имеет мягкую АЧХ, для которой характерен наклон резонансного пика в сторону малых частот. После входа в резонанс можно изменять амплитуду резонансных колебаний за счет расстройки частоты вращения эксцентрика (частоты возбуждения ƒ₁) с собственной частотой f₂. При этом колебания имеют несимметричный характер, когда в крайнем правом положении вибрационной подовой платформы ее ускорение, направленное вправо является максимальным, а в крайнем левом положении, ускорение направлено влево и оно минимально. Очевидно, что эти несимметричные колебания, при которых, как известно, создается односторонний транспортный эффект (Бауман И.И., Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74) будут вызывать пульсирующее движение вспучивающегося вермикулита вправо без отрыва от поверхностей подовых плит 15.This oscillating system - the vibrational hearth platform also has a soft frequency response, which is characterized by a slope of the resonant peak towards low frequencies. After entering the resonance, you can change the amplitude of the resonant oscillations due to the detuning of the speed of the eccentric (excitation frequency ƒ ₁ ) with the natural frequency f ₂ . In this case, the oscillations are asymmetric in nature, when in the extreme right position of the vibrational hearth platform its acceleration directed to the right is maximum, and in the extreme left position, acceleration is directed to the left and it is minimal. Obviously, these asymmetric oscillations, in which, as you know, a one-way transport effect is created (Bauman I.I., Bykhovsky V.A. Vibration machines and processes in construction. M., "Higher school", 1977, p. 74 ) will cause a pulsating motion of intumescent vermiculite to the right without separation from the surfaces of the hearth plates 15.

Это подтверждается и экспериментом с тележкой, подпружиненной конической и цилиндрической пружинами. Движение любого предмета относительно поверхности тележки при ее колебаниях направлено в сторону конической пружины.This is also confirmed by an experiment with a trolley spring loaded with conical and cylindrical springs. The movement of any object relative to the surface of the trolley during its vibrations is directed towards the conical spring.

Изменяя частоту возбуждения эксцентрика ƒ₁ после начала резонансных колебаний можно управлять виброперемещением, амплитудой виброскорости и амплитудой виброускорения вибрационной подовой платформы, обеспечивая изменение средней скорости движения вермикулита по поверхностям подовых плит 15 и управление продолжительностью обжига.By changing the excitation frequency of the eccentric ƒ ₁ after the onset of resonant vibrations, it is possible to control the vibration displacement, the amplitude of the vibration velocity and the amplitude of vibration acceleration of the vibrating hearth platform, providing a change in the average velocity of the vermiculite along the surfaces of the hearth plates 15 and controlling the duration of firing.

Так как вермикулитовые зерна находятся на поверхности подовых плит, раскаленных до температуры 550…600°C, при движении вермикулита по их поверхностям происходит передача зернам вермикулита тепловой энергии путем температурного излучения, кондукцией через их постоянный контакт с подовыми плитами 15, и конвекцией от раскаленного воздуха. Эти процессы теплопередачи в комплексе позволяют существенно уменьшить общее потребление электроэнергии при той же подаче сырья на обжиг дозаторами, уменьшить удельную энергоемкость обжига и исключить нагарообразование и отказы печи, так как контакта вермикулитовых зерен с электронагревателями не происходит.Since vermiculite grains are located on the surface of hearth plates heated to a temperature of 550 ... 600 ° C, when vermiculite moves along their surfaces, vermiculite grains transfer thermal energy to the grains by thermal radiation, by conduction through their constant contact with hearth plates 15, and convection from hot air . These heat transfer processes in the complex can significantly reduce the total energy consumption with the same supply of raw materials for firing by dispensers, reduce the specific energy consumption of firing and eliminate carbon formation and furnace failures, since vermiculite grains do not come into contact with electric heaters.

Подбирая время обжига и температуру электрических нагревателей, можно настроить работу печи на требуемый режим в зависимости от размерности вермикулитового концентрата и его вида.Selecting the firing time and temperature of electric heaters, you can adjust the operation of the furnace to the desired mode depending on the dimension of the vermiculite concentrate and its type.

Так достигается технический результат полезной модели - уменьшение удельной энергоемкости обжига вермикулита за счет передачи от нагретой до 550…600°C подовой плиты его зернам тепловой энергии не только температурным излучением, но так же кондукцией и конвекцией благодаря режиму движения вспучиваемого вермикулита плотным потоком без существенных пустот между зернами с постоянной скоростью по поверхности подовой плиты вибрационной подовой платформы.This achieves the technical result of a useful model - reducing the specific energy consumption of vermiculite roasting due to the transfer of heat energy from the hearth plate heated to 550 ... 600 ° C to the grains of thermal energy not only by thermal radiation, but also by conduction and convection due to the regime of movement of expanded vermiculite in a dense stream without significant voids between grains with a constant speed on the surface of the bottom plate of the vibrating bottom platform.

Claims (1)

Электрическая печь для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов, содержащая противни из огнеупорного материала, раму, электрические нагреватели, вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом, цилиндрические и конические пружины, установленные с противоположных сторон платформы, ролики, размещенные в направляющих рамы, крепежные головки с зажимами для электрических нагревателей и термокрышки, закрепленные на раме, отличающаяся тем, что противни выполнены из диэлектрического огнеупорного материала и размещены на раме под подовыми плитами вибрационной подовой платформы, выполненными из жаростойкой стали, электрические нагреватели выполнены П-образными из полосового нихрома, плашмя уложены на поверхностях противней и закреплены со стороны эксцентрикового привода вибрационной подовой платформы на крепежных головках зажимами, а термокрышки установлены над подовыми плитами с зазором.An electric furnace for producing expanded vermiculite from vermiculite concentrates containing baking sheets made of refractory material, a frame, electric heaters, a vibrating hearth platform with an eccentric drive, cylindrical and conical springs mounted on opposite sides of the platform, rollers placed in the guide frames, mounting heads with clamps for electric heaters and thermal covers mounted on a frame, characterized in that the trays are made of dielectric refractory material and are placed on the frame under the baking plates of the vibrating hearth platform made of heat-resistant steel, the electric heaters are made U-shaped from strip nichrome, laid flat on the surfaces of the baking sheets and secured from the side of the eccentric drive of the vibration hearth platform on the mounting heads, and the thermal covers are mounted above the hearths plates with a gap.

Images