RU2351862C1 - Electric furnace for burning of vermiculite concentrates - Google Patents

Abstract

FIELD: heating; construction.

SUBSTANCE: electric furnace for burning of vermiculite concentrates comprises flat pans made of fire-resistant material and installed relative to each other at an angle that provides for raw material pouring in process of burning from one to the other, equipped with electric heaters located on pans surface. Besides pans are equipped with covers with detachable elements fixed at the bottom. At that detachable elements create bulges that form ribbed surface of covers. Electric heaters are arranged in the form of tapes, are installed on rib and under covers on pans surfaces in longitudinal manner so that spaces between neighboring heaters create longitudinal chambers.

EFFECT: increased efficiency with provision of more complete burning and swelling of vermiculite.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для производства вспученного вермикулита.The invention relates to the field of building materials, and in particular to technological equipment for the production of expanded vermiculite.

Известна печь для обжига вермикулита (патент РФ №47082, 10.08.2005, Б.И. №22), выполненная в виде плоских противней из огнеупорного материала, установленных по отношению друг к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, противни снабжены электрическими нагревателями, расположенными на них.Known furnace for firing vermiculite (RF patent No. 47082, 08/10/2005, B.I. No. 22), made in the form of flat baking sheets of refractory material, installed in relation to each other at an angle that provides the pouring of raw materials in the firing process from one to another, the baking sheets are equipped with electric heaters located on them.

Указанная печь обладает следующим недостатком. На каждом из противней движение частиц вермикулита происходит с ускорением, поэтому скорость частиц увеличивается от нуля в верхней части противня, до максимального значения в нижней части. Из-за увеличения скорости частицы преодолевают каждый последующий участок противня со скоростью большей, чем предыдущий. Но тепловое поле, создаваемое температурным излучением электрических нагревателей, на любом участке противня одинаково. Следовательно, его воздействие на частицы вермикулита из-за все возрастающей скорости их движения на каждом последующем участке все менее эффективно, чем на каждом предыдущем. Полное вспучивание вермикулита в ней может быть достигнуто только при потоке вермикулита с невысокой объемной концентрацией, что ограничивает производительность печи. При увеличении объемной концентрации частиц в потоке частицы вермикулита все более и более термоизолируют (затеняют) друг друга и времени для полноценного обжига и вспучивания не хватает. Поэтому многие из них при выходе из печи остаются недовспученными.The specified furnace has the following disadvantage. On each of the baking sheets, the movement of vermiculite particles occurs with acceleration, so the particle velocity increases from zero in the upper part of the pan to the maximum value in the lower part. Due to the increase in speed, the particles overcome each subsequent section of the pan with a speed greater than the previous one. But the thermal field created by the temperature radiation of electric heaters is the same in any section of the pan. Consequently, its effect on vermiculite particles due to the ever-increasing speed of their movement in each subsequent section is less effective than in each previous one. Full expansion of vermiculite in it can be achieved only with a stream of vermiculite with a low volume concentration, which limits the productivity of the furnace. With an increase in the volume concentration of particles in the flow, vermiculite particles are more and more thermally insulating (shading) each other and there is not enough time for full firing and expansion. Therefore, many of them, when leaving the furnace, remain under-inflated.

Технический результат изобретения - повышение производительности печи за счет увеличения концентрации частиц в потоке вермикулита с обеспечением его более полного обжига и вспучивания.The technical result of the invention is to increase the productivity of the furnace by increasing the concentration of particles in the stream of vermiculite with the provision of its more complete firing and expansion.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов, выполненная в виде плоских противней из штучного огнеупорного материала (например, из огнеупорного кирпича), установленных друг по отношению к другу под углом, обеспечивающих пересыпание сырья с одного на другой и снабженных электрическими нагревателями, расположенными на них, дополнительно содержит крышки со съемными элементами, установленные на противнях и образующие вместе с ними нагревательные модули, а электрические нагреватели в них выполнены в виде лент. Съемные элементы, закрепленные на крышках снизу, являются огнеупорными (жаростойкими) и установлены так, что каждый элемент выступает над поверхностью крышки, а все вместе они формируют сплошную ребристую нижнюю поверхность крышек, которые вместе с поверхностями противней образуют замкнутые пространства нагревательных модулей. В процессе движения частиц, благодаря шероховатости поверхности штучного огнеупорного материала и стыкам между ними, большинство частиц неоднократно отскакивает от поверхности и ударяется о ребристую нижнюю поверхности крышек. В любой момент времени в замкнутом пространстве модулей одновременно в состоянии подскока находятся многие тысячи частиц. Часть частиц, ударяясь о выступающие съемные элементы, закрепленные снизу крышек и расположенные поперек к направлению движения потока вермикулита, отскакивают от них, теряют количество движения и скорость, что приводит при соударении с другими частицами к потере ими количества движения и скорости и, в конечном итоге, к снижению скорости потока вермикулита в целом. Это в свою очередь приводит к увеличению времени движения зерен вермикулита в температурном поле нагревательных модулей и продолжительности обжига. Электрические нагреватели, выполненные в виде лент и установленные на ребро, размещены под крышками на поверхностях противней продольно так, что расстояние между нагревателями и съемными элементами крышек минимально, а пространства между соседними нагревателями, представляют собой продольные камеры для движения частиц вермикулита с однородным по высоте нагревателей температурным полем. Вертикальная установка ленточных нагревателей на ребро обеспечивает одинаковое температурное воздействие на все частицы, в каком бы месте замкнутого пространства модуля они не находились, как на поверхности противня, так и в отрыве от поверхности в моменты подскоков.The specified technical result is achieved in that the electric furnace for roasting vermiculite concentrates, made in the form of flat baking sheets of piece refractory material (for example, of refractory bricks), installed at an angle to each other, ensuring that the raw material is poured from one to another and equipped with electric heaters located on them, additionally contains covers with removable elements mounted on baking sheets and forming heating modules with them, and electrical heaters in them are made in the form of tapes. The removable elements mounted on the bottom covers are fireproof (heat resistant) and are installed so that each element protrudes above the surface of the cover, and together they form a continuous ribbed bottom surface of the covers, which together with the surfaces of the baking sheets form closed spaces of the heating modules. In the process of particle movement, due to the surface roughness of the piece of refractory material and the joints between them, most of the particles repeatedly bounce off the surface and hit the ribbed bottom surface of the covers. At any given time, in the confined space of the modules, many thousands of particles are simultaneously in a state of jump. Part of the particles, striking against protruding removable elements fixed below the covers and located transversely to the direction of flow of vermiculite, bounce off of them, lose momentum and speed, which leads to a loss of momentum and speed when they collide with other particles, and ultimately , to reduce the flow rate of vermiculite in general. This in turn leads to an increase in the time of movement of vermiculite grains in the temperature field of the heating modules and the duration of firing. Electric heaters, made in the form of ribbons and mounted on a rib, are placed longitudinally under the covers on the surfaces of the baking sheets so that the distance between the heaters and the removable elements of the covers is minimal, and the spaces between adjacent heaters are longitudinal chambers for the movement of vermiculite particles with heaters uniform in height temperature field. Vertical installation of ribbon heaters on the edge provides the same temperature effect on all particles, no matter where in the enclosed space of the module, both on the surface of the pan and in isolation from the surface at the moments of jumps.

Таким образом, в электрической печи для обжига вермикулитовых концентратов, за счет крышек с ребристой нижней поверхностью, сформированной съемными элементами, расположенными поперек к направлению движения потока вермикулита, обеспечивается снижение скорости отдельных частиц и скорости потока вермикулита в целом, что приводит к увеличению продолжительности обжига и, как следствие, к полному вспучиванию вермикулита при более высокой концентрации частиц в потоке вермикулита, а продольная установка на ребро электрических нагревателей, выполненных в виде лент, при которой обеспечивается однородное по высоте нагревателей температурное поле в камерах, образованных соседними нагревателями, позволяет увеличить концентрацию частиц в потоке вермикулита и, вследствие этого, повысить производительность печи.Thus, in an electric furnace for firing vermiculite concentrates, due to covers with a ribbed bottom surface formed by removable elements located transversely to the direction of flow of vermiculite, a decrease in the speed of individual particles and the flow rate of vermiculite as a whole, which leads to an increase in the duration of firing and as a result, to full expansion of vermiculite at a higher concentration of particles in the vermiculite stream, and the longitudinal installation on the edge of electric heaters, made in the form of tapes, in which a temperature field uniform in height of the heaters is provided in the chambers formed by adjacent heaters, it allows to increase the concentration of particles in the vermiculite stream and, therefore, to increase the productivity of the furnace.

На фиг.1 показана принципиальная схема электрической печи для обжига вермикулитовых концентратов, на фиг.2 показано продольное сечение нагревательного модуля, на фиг.3 показано поперечное сечение нагревательного модуля.Figure 1 shows a schematic diagram of an electric furnace for firing vermiculite concentrates, figure 2 shows a longitudinal section of a heating module, figure 3 shows a cross section of a heating module.

Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (фиг.1) состоит из рамы 1 и наклонных нагревательных модулей 2, на поверхностях которых, выполненных из штучного огнеупорного материала, размещены электрические нагреватели 3, закрепленные с помощью изоляторов 4. Нагревательные модули размещены на раме под углом друг к другу для пересыпания вермикулита в процессе обжига с одного на другой и снабжены крышками 5.An electric furnace for roasting vermiculite concentrates (Fig. 1) consists of a frame 1 and inclined heating modules 2, on the surfaces of which are made of piece refractory material, electric heaters 3 are mounted, fixed with insulators 4. The heating modules are placed on the frame at an angle to each other to a friend for pouring vermiculite in the firing process from one to another and equipped with covers 5.

Нагревательные модули (фиг.2) состоят из противней 6 с поверхностями из штучного огнеупорного материала 7, на которых установлены в продольном направлении электрические нагреватели 3, образующие камеры обжига 8 и крышки 5, содержащие съемные элементы 9, формирующие ребристую нижнюю поверхность. Электрические нагреватели 3, выполненные в виде ленты из металла с высоким электрическим сопротивлением, установлены с шагом а на ребро, высотой h (фиг.3) и размещены под крышками 5 на поверхностях противней 6 в продольном направлении так, что пространства между соседними нагревателями 3 представляют собой продольные камеры 8 для обжига в процессе движения частиц вермикулита.The heating modules (Fig. 2) consist of baking sheets 6 with surfaces of piece refractory material 7, on which electric heaters 3 are installed in the longitudinal direction, forming firing chambers 8 and covers 5, containing removable elements 9 forming a ribbed bottom surface. Electric heaters 3, made in the form of a ribbon of metal with high electrical resistance, are installed with a step a on the rib, height h (Fig. 3) and placed under the covers 5 on the surfaces of the baking sheets 6 in the longitudinal direction so that the spaces between adjacent heaters 3 are a longitudinal chamber 8 for firing during the movement of particles of vermiculite.

Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов (фиг.1) работает следующим образом. При подаче вермикулитового концентрата (показано стрелкой), его частицы под действием силы тяжести двигаются по раскаленным поверхностям противней в замкнутых пространствах нагревательных модулей 2 и пересыпаются из одного модуля в другой. Частицы концентрата, в процессе движения в продольных камерах обжига 8 между соседними нагревателями 3 (фиг.3), подвергаются воздействию высокотемпературного излучения с поверхностей нагревателей, вспучиваются и, проходя последовательно по трем нагревательным модулям, выходят из печи в виде готового вспученного вермикулита (показано стрелкой на фиг.1).An electric furnace for firing vermiculite concentrates (figure 1) works as follows. When a vermiculite concentrate is supplied (shown by an arrow), its particles under the influence of gravity move along the hot surfaces of the baking sheets in the enclosed spaces of the heating modules 2 and are poured from one module to another. The particles of the concentrate, in the process of movement in the longitudinal firing chambers 8 between adjacent heaters 3 (Fig. 3), are exposed to high-temperature radiation from the surfaces of the heaters, swell and, passing sequentially through the three heating modules, exit the furnace in the form of finished expanded vermiculite (shown by arrow figure 1).

Так как поверхности противней 6 (фиг.2), выложены из штучного огнеупорного материала 7, например из огнеупорных кирпичей, то в процессе движения из-за шероховатости их поверхностей и стыков между ними большинство частиц неоднократно отскакивает от поверхности и ударяется о поверхность съемных элементов 9 крышек 5. В любой момент времени в замкнутом пространстве нагревательных модулей одновременно в состоянии подскока находятся многие тысячи частиц. При ударе частиц о поверхности съемных элементов 9, их количество движения (произведение скорости на массу частицы) существенно уменьшается, а скорость частиц не только уменьшается численно, но и изменяет направление, в отдельных случаях вплоть до противоположного, ударяясь при этом о соседние частицы и изменяя их количество движения и скорость. Таким образом, наличие съемных элементов 9 на крышках 5 в конечном итоге приводит к снижению скорости потока вермикулита в целом, что увеличивает время нахождения вермикулита в нагревательных модулях и приводит к увеличению продолжительности процесса обжига.Since the surfaces of the baking sheets 6 (FIG. 2) are laid out of piece refractory material 7, for example, of refractory bricks, during the movement, due to the roughness of their surfaces and the joints between them, most of the particles repeatedly bounce off the surface and hit the surface of the removable elements 9 covers 5. At any moment in the confined space of the heating modules, many thousands of particles are simultaneously in a state of jumping. When the particles hit the surface of the removable elements 9, their momentum (the product of the velocity and the mass of the particle) decreases significantly, and the particle velocity not only decreases numerically, but also changes direction, in some cases to the opposite, hitting neighboring particles and changing their momentum and speed. Thus, the presence of removable elements 9 on the covers 5 ultimately leads to a decrease in the flow rate of vermiculite as a whole, which increases the residence time of vermiculite in the heating modules and leads to an increase in the duration of the firing process.

Благодаря увеличению времени нахождения частиц в замкнутых пространствах нагревательных модулей и толщины слоя потока вермикулита, возрастает производительность печи при сохранении полной дегидратации и вспучивания вермикулита.Due to the increased time spent by particles in the confined spaces of the heating modules and the thickness of the layer of vermiculite flow, the productivity of the furnace increases while maintaining complete dehydration and expansion of vermiculite.

Claims (1)

Электрическая печь для обжига вермикулитовых концентратов, содержащая плоские противни, выполненные из огнеупорного материала и установленные друг по отношению к другу под углом, обеспечивающим пересыпание сырья в процессе обжига с одного на другой, снабженные электрическими нагревателями, расположенными на поверхности противней, отличающаяся тем, что противни снабжены крышками со съемными элементами, закрепленными снизу, причем съемные элементы образуют выступы, формирующие ребристую поверхность крышек, а электрические нагреватели выполнены в виде лент, установлены на ребро и размещены под крышками на поверхностях противней продольно так, что пространства между соседними нагревателями образуют продольные камеры. An electric furnace for roasting vermiculite concentrates, containing flat baking sheets made of refractory material and installed with respect to each other at an angle that feeds the raw material during the firing process from one to another, equipped with electric heaters located on the surface of the baking sheets, characterized in that the baking sheets equipped with lids with removable elements fixed to the bottom, and removable elements form protrusions forming a ribbed surface of the lids, and electric heaters and made in the form of tapes, mounted on a rib and placed longitudinally under the covers on the surfaces of the baking sheets so that the spaces between adjacent heaters form longitudinal chambers.

Images