PL198019B1 - Piec wielotopniskowy - Google Patents

Abstract

1. Piec wielotopniskowy, zawieraj acy stoj ac a cylindryczn a obu- dow e pieca (12), szereg rozmieszczonych w pionie pod lóg topnisk (22), dziel acych stoj ac a cylindryczn a obudow e pieca (12) na szereg rozmieszczonych w pionie komór topnisk (24), pionowy wa l obrotowy (18) przebiegaj acy centralnie przez komory topnisk (24), co najmniej jedno rami e mieszad la (34) przypadaj ace na ka zd a pod log e topniska (22), przy czym rami e mieszad la (34) jest zamocowane na pionowym wale obrotowym (18) oraz usytuowane i zaprojektowane tak, aby podczas obrotu wa lu popycha c materia l podlegaj acy obróbce po odpowiadaj acej mu pod lodze topniska (22) w kierunku otworów opad- owych (30), (32), przez które materia l poddawany obróbce spada na ni zej po lo zon a pod log e topniska (22), znamienny tym, ze posiada co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszcz acej (52, 54) po laczony szczelnie z cylindryczn a obudow a pieca (12) i prowadz acy w kierunku promieniowym do jednej z komór topnisk (24), oraz zespó l lancy czyszcz acej (40,40 ', 40 ?), zawieraj acy wyd lu zon a podstaw e (42), usytuowan a na zewn atrz cylindrycznej obudowy pieca (12), oraz co najmniej jedn a lanc e czyszcz ac a (48, 50) suwliwie zamontowan a na wyd lu zonej podstawie (42), przy czym co najmniej jedna lanca czysz- cz aca (48, 50) jest po laczona z uk ladem rozprowadzania p lynu czysz- cz acego (56) i posiada co najmniej jedn a dysz e czyszcz ac a (58, 60), przy czym co najmniej jedna lanca czyszcz aca (48, 50) mo ze by c w sposób szczelny wprowadzona przez co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszcz acej (52, 54) wzd lu z trajektorii promieniowej do komory topniska (24) przez przesuwanie jej wzd lu z wyd lu zonej pod- stawy (42), za s co najmniej jedna dysza czyszcz aca (58, 60) umiej- scowiona jest na lancy czyszcz acej (48, 50) tak, ze ma mo zliwo s c kierowania strumienia p lynu czyszcz acego na rami e mieszad la (34), które znajduje si e w pozycji czyszczenia w pobli zu promieniowej trajektorii, gdy lanca czyszcz aca (48, 50) jest przemieszczana suwliwie wzd lu z wyd lu zonej podstawy (42). PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Dziedzina wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy ogólnie pieca wielotopniskowego.

Stan techniki

Piec wielotopniskowy posiada stojącą cylindryczną obudowę, pieca, która jest podzielona na szereg rozmieszczonych wzdłuż pionowej osi podłóg topnisk znajdujących się w komorach topnisk rozmieszczonych w pionie. Pionowy wał przebiega centralnie przez komory topnisk, przechodząc przez każdą podłogę topniska. W każdej komorze topniska znajduje się co najmniej jedno ramię mieszadła zamocowane na wale pionowym, obejmujące swym zasięgiem promieniowym cały obszar ponad podłogą topniska. Ramię mieszadła wyposażone jest w zęby mieszadła, które wystają w dół zagłębiając się w materiał poddawany obróbce na podłodze topniska. Ponieważ wał pionowy obraca się, ramię mieszadła przemieszcza się ponad materiałem leżącym na podłodze odpowiedniego topniska, a zęby mieszadła zagłębiają się w ten materiał i mieszają go. W zależności od kąta nachylenia zębów mieszadła, materiał przemieszczany jest promieniowo do środka w kierunku osi wału pionowego lub w kierunku przeciwnym. Podłogi topnisk posiadają otwory opadowe, na przemian w wewnętrznej strefie podłogi topniska (tj. w pobliżu wału) lub w zewnętrznej strefie podłogi topniska (tj. w pobliżu cylindrycznej obudowy pieca). Materiał spadający na strefę wewnętrzną podłogi topniska jest przemieszczany przez ramię mieszadła promieniowo na zewnątrz po podłodze tego topniska i przez otwory opadowe w strefie zewnętrznej podłogi spada do zewnętrznej strefy podłogi topniska leżącego bezpośrednio pod tym pierwszym topniskiem. Na podłodze tego niżej leżącego topniska materiał jest przemieszczany przez ramię mieszadła promieniowo do środka i tam poprzez otwory opadowe w wewnętrznej strefie podłogi topniska spada do wewnętrznej strefy podłogi kolejnego niżej położonego topniska. W ten sposób materiał poddawany obróbce w piecu jest przemieszczany powoli krętą drogą poprzez pionowo rozmieszczone komory topnisk pieca.

Faktem jest, że piece wielotopniskowe posiadają znaczne zalety w stosunku do innych typów pieców służących do obróbki materiałów stałych, takich jak piece z obrotowymi topniskami, obrotowe piece suszarnicze czy piece szybowe. Mając możliwość kontrolowania atmosfery i temperatury w różnych topniskach pionowo rozmieszczonych poszczególnych komór topnisk, pozwalają one bardzo ściśle sterować procesem wewnątrz pieca. Dalsze zalety wielotopniskowych pieców polegają na możliwości utrzymywania materiałów poddawanych obróbce w postaci mieszaniny podczas ich przechodzenia przez piec, a także zapewniania poddania materiałów stałych bardzo intensywnemu oddziaływaniu gazów procesowych, w kontrolowanym przepływie przeciwprądowym gazu w stosunku do ruchu materiału stałego w piecu. Niemniej, od chwili ich wynalezienia w końcu dziewiętnastego wieku, piece wielotopniskowe znalazły niewiele zastosowań w obróbce materiałów stałych. Powodem tego braku zaufania do pieców wielotopniskowych jest fakt, że nigdy nie można zagwarantować ich bezproblemowej pracy przez długi okres czasu.

Jeden z problemów związanych z piecami wielotopniskowymi polega na zapiekaniu się materiału podlegającego procesowi na ramionach mieszadeł, to jest na zębach mieszadeł i ich elementach wsporczych. To zapiekanie materiału na ramionach mieszadeł zakłóca pracę pieca między innymi na skutek powstawania mostków między zębami mieszadeł i często jest powodem uszkodzeń ramion mieszadeł, podłóg topnisk, pionowego wału obrotowego i urządzeń napędzających wał.

Piec wielotopniskowy opisany powyżej jest ujawniony np. w amerykańskim dokumencie patentowym nr 3,874,644. Wspomniany piec wielotopniskowy zawiera urządzenie czyszczące ramię mieszadła, zawierające zespół młotkowy związany z każdym ramieniem mieszadła uruchamiane mechanizmem krzywkowym.

Przedmiotem wynalazku jest piec wielotopniskowy, zawierający

- stojącą cylindryczną obudowę pieca,

- szereg rozmieszczonych w pionie podłóg topnisk, dzielących stojącą cylindryczną obudowę pieca na szereg rozmieszczonych w pionie komór topnisk,

- pionowy wał obrotowy przebiegający centralnie przez komory topnisk,

- co najmniej jedno ramię mieszadła przypadające na każdą podłogę topniska, przyczym ramię mieszadła jest zamocowane na pionowym wale obrotowym oraz usytuowane i zaprojektowane tak, aby podczas obrotu wału popychać materiał podlegający obróbce po odpowiadającej mu podłodze topniska w kierunku otworów opadowych, przez które materiał poddawany obróbce spada na niżej położoną podłogę topniska.

PL 198 019 B1

Istotą wynalazku jest to, że piec wielotopniskowy posiada

- co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej połączony szczelnie z cylindryczną obudową pieca i prowadzący w kierunku promieniowym do jednej z komór topnisk, oraz

- zespół lancy czyszczącej, zawierający

- wydłużoną podstawę, usytuowaną na zewnątrz cyllndrycznej obudowy pieca, oraz

- co najmniej jedną lancę czyszczącą suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie, przy czym co najmniej jedna lanca czyszcząca jest połączona z układem rozprowadzania płynu czyszczącego i posiada co najmniej jedną dyszę czyszczącą,

- przy czym co najmniej jedna lanca czyszcząca może być w sposób szczelny wprowadzona przez co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej wzdłuż trajektorii promieniowej do komory topniska przez przesuwanie jej wzdłuż wydłużonej podstawy, zaś co najmniej jedna dysza czyszcząca umiejscowiona jest na lancy czyszczącej tak, że ma możliwość kierowania strumienia płynu czyszczącego na ramię mieszadła, które znajduje się w pozycji czyszczenia w pobliżu promieniowej trajektorii, gdy lanca czyszcząca jest przemieszczana suwliwie wzdłuż wydłużonej podstawy.

Korzystnie, lanca czyszcząca na czołowym końcu posiada boczny zespół dysz czyszczących.

Korzystnie, lanca czyszcząca na czołowym końcu posiada co najmniej jedną promieniową dyszę czyszczącą, która może kierować strumień płynu czyszczącego promieniowo na pionowy wał obrotowy.

Korzystnie, lanca czyszcząca posiada wewnętrzny obwód chłodzenia.

Korzystnie, zespół lancy czyszczącej jest w sposób trwały umieszczony w przedniej części otworu wlotowego lancy.

Korzystnie, piec wielotopniskowy według wynalazku posiada urządzenie do pionowego podnoszenia, w którym zespół lancy czyszczącej osadzony jest w taki sposób, że można go podnosić na różne poziomy komór topnisk, przy czym co najmniej jedną lancę czyszczącą można wprowadzać przez otwór wlotowy lancy czyszczącej do odpowiednich komór topnisk na każdym z poziomów komór topnisk.

Korzystnie, wydłużona podstawa posiada koniec czołowy i koniec tylny, przy czym na końcu czołowym posiada ona rolki wsporcze dla co najmniej jednej lancy czyszczącej.

Korzystnie, zespół lancy czyszczącej jest obrotowo zamocowany na urządzeniu do pionowego podnoszenia tak, że można go obracać wokół zasadniczo pionowej osi pomiędzy pozycją pracy, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca jest zasadniczo równoległa do środkowej osi otworu wlotowego lancy, a pozycją podnoszenia, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca jest zasadniczo prostopadła do osi środkowej otworu wlotowego lancy.

Korzystnie, urządzenie do pionowego podnoszenia zawiera

- zespół szyny pionowej osadzony tak, że ma on możliwość obrotu wokół swojej osi pionowej,

- wózek podnośnikowy suwliwie osadzony w zespole szyny pionowej i zespół lancy czyszczącej wsparty na wózku podnośnikowym,

- pierwsze środki napędowe do przemieszczania wózka podnośnikowego wzdłuż zespołu szyny pionowej, oraz

- drugie środki napędowe do obracania zespołu szyny pionowej o kąt 90° wokół jego osi pionowej.

Korzystnie, otwór wlotowy lancy zawiera

- sztywną rurę wlotową połączoną z cylindryczną obudową pieca,

- pierścieniowy korpus uszczelniający lancy połączony ze sztywną rurą wlotową za pomocą gazoszczelnego elastycznego złącza.

Korzystnie, otwór wlotowy lancy posiada zamocowaną obrotowo klapę uszczelniającą.

Korzystnie, płyn czyszczący jest mieszaniną gazu i wody lub mgłą gazowo-wodną.

Korzystnie, zespół lancy czyszczącej zawiera

- pierwszą lancę czyszczącą suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie tak, że może być wprowadzana przez pierwszy otwór wlotowy lancy w cylindrycznej obudowie pieca wzdłuż pierwszej trajektorii promieniowej do komory topniska,

- drugą lancę czyszczącą suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie tak, że może być wprowadzana przez drugi otwór wlotowy lancy w cylindrycznej obudowie pieca wzdłuż drugiej trajektorii promieniowej do tej samej komory topniska,

- pierwszą i drugą lancę czyszczącą połączone z układem rozprowadzania płynu czyszczącego, przy czym każda z nich posiada co najmniej jedną dyszę czyszczącą,

PL 198 019 B1

- gdzie pierwsza trajektoria promieniowa jest wyznaczona tak, że co najmniej jedna dysza czyszcząca pierwszej lancy czyszczącej ma możliwość kierowania jej strumienia płynu czyszczącego na górną część ramienia mieszadła, które znajduje się w pozycji czyszczenia, zaś druga trajektoria promieniowa wyznaczona jest tak, że co najmniej jedna dysza czyszcząca drugiej lancy czyszczącej ma możliwość jednocześnie kierowania jej strumienia płynu czyszczącego z boków na zęby mieszadła tego samego ramienia mieszadła w tej samej pozycji czyszczenia, gdy pierwsza lanca czyszcząca i druga lanca czyszcząca są przesuwane wzdłuż wydłużonej podstawy.

Korzystnie, pierwsza lanca czyszcząca i druga lanca czyszcząca są zamontowane na wspólnym wózku wsporczym lancy, który jest suwliwie wsparty na wydłużonej podstawie i napędzany łańcuchem okrężnym, zamontowanym w wydłużonej podstawie.

Problemem technicznym tkwiącym u podstaw niniejszego wynalazku jest piec wielotopniskowy, w którym skutecznie uniknięto nadmiernego zapiekania się materiału na ramieniu mieszadła. Problem ten rozwiązuje ramię mieszadła według wynalazku.

Streszczenie wynalazku

Piec wielotopniskowy według niniejszego wynalazku posiada, tak jak piece znane ze stanu techniki, stojącą cylindryczną obudowę pieca, szereg rozmieszczonych w pionie (jedna nad drugą) podłóg topnisk dzielących stojącą cylindryczną obudowę pieca na szereg rozmieszczonych w pionie komór topnisk, pionowy wał obrotowy przebiegający centralnie przez komory topnisk oraz co najmniej jedno ramię mieszadła przypadające na każdą komorę topniska. Te ramiona mieszadeł są zamocowane na pionowym wale obrotowym i są tak usytuowane i zaprojektowane, aby podczas obrotu wału popychać materiał podlegający obróbce po podłodze topniska odpowiadającej danemu ramieniu w kierunku otworów opadowych, przy czym materiał poddawany obróbce spada przez otwory opadowe na podłogę niżej leżącego topniska. Ważnym aspektem niniejszego wynalazku jest to, że każde topnisko poza opisanymi elementami, posiada co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej i związany z nim zespół lancy czyszczącej. Otwór wlotowy lancy czyszczącej jest w sposób szczelny połączony z cylindryczną obudową pieca i prowadzi promieniowo do jednej z komór topniska. Zespół lancy czyszczącej zawiera wydłużoną podstawę, która jest usytuowana na zewnątrz obudowy pieca, i co najmniej jedną lancę czyszczącą zamontowaną suwliwie na wydłużonej podstawie. Lanca czyszcząca jest podłączona do układu rozprowadzania płynu czyszczącego i posiada co najmniej jedną dyszę czyszczącą. Może ona być wprowadzona szczelnie przez co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej wzdłuż promieniowej trajektorii do komory topniska poruszając się wzdłuż wydłużonej podstawy. Dysza czyszcząca jest umieszczona na lancy czyszczącej tak, że może skierować strumień płynu czyszczącego na ramię mieszadła znajdującego się w pozycji czyszczenia w sąsiedztwie trajektorii promieniowej ruchu lancy czyszczącej, gdy ta ostatnia jest przemieszczana suwliwie wzdłuż wydłużonej podstawy. Należy podkreślić, że ramię mieszadła może być bardzo łatwo oczyszczone w tym wielotopniskowym piecu, co oczywiście pozwala uniknąć wyżej wymienionych wad pieców według stanu techniki, wynikających z zapiekania się materiału na ramionach mieszadeł, to jest na zębach mieszadeł i na ich elementach wsporczych. W szczególności, czyszczenie ramion mieszadeł nie wymaga już konieczności studzenia wielotopniskowego pieca.

W korzystnym rozwiązaniu konstrukcyjnym zespół lancy czyszczącej zawiera pierwszą i drugą lancę czyszczącą. Pierwsza lanca czyszcząca jest zamontowana suwliwie na podstawie tak, że może być wprowadzana przez otwór wlotowy pierwszej lancy czyszczącej w cylindrycznej obudowie pieca, wzdłuż pierwszej trajektorii promieniowej do komory topniska. Druga lanca czyszcząca jest zamontowana suwliwie na podstawie tak, że może być wprowadzana przez otwór wlotowy drugiej lancy czyszczącej, w cylindrycznej obudowie pieca, wzdłuż drugiej trajektorii promieniowej do tej samej komory topniska. Obie lance czyszczące są podłączone do układu rozprowadzania płynu czyszczącego, przy czym każda lanca czyszcząca zawiera co najmniej jedną dyszę czyszczącą. Pierwsza trajektoria promieniowa jest tak wyznaczona, aby co najmniej jedna dysza czyszcząca pierwszej lancy czyszczącej mogła kierować strumień płynu czyszczącego na wierzch ramienia mieszadła znajdującego się w pozycji czyszczenia. Druga trajektoria promieniowa jest tak wyznaczona, aby co najmniej jedna dysza czyszcząca drugiej lancy czyszczącej mogła jednocześnie kierować strumień płynu czyszczącego z boków zębów mieszadła tego samego ramienia mieszadła w tej samej pozycji czyszczenia, gdy pierwsza lanca czyszcząca i druga lanca czyszcząca są przesuwane wzdłuż podstawy. Należy zauważyć, że to rozwiązanie pozwala skutecznie usunąć zapieczone warstwy materiału z bocznych i wierzchnich powierzchni ramion mieszadeł oraz z zębów mieszadeł.

PL 198 019 B1

Pierwsza lanca czyszcząca i druga lanca czyszcząca korzystnie są zamontowane na wspólnym wsporczym wózku lanc, który jest suwliwie oparty na podstawie i napędzany przez łańcuch okrężny zamontowany w podstawie.

Aby czyszczenie ramion mieszadeł było jeszcze skuteczniejsze, dysze czyszczące mogą być rozmieszczone po bokach czołowego końca lancy czyszczącej.

Aby umożliwić czyszczenie pionowego wału obrotowego z zapieczonych warstw materiału, lanca czyszcząca może mieć na czołowym końcu co najmniej jedną promieniową dyszę czyszczącą, która może skierować strumień płynu czyszczącego promieniowo na pionowy wał obrotowy.

Ponadto, lanca czyszcząca może posiadać wewnętrzny obwód chłodzący, który zabezpieczają przed promieniowaniem cieplnym w komorze topniska.

Zgodnie z pierwszym wariantem rozwiązania zespół lancy czyszczącej jest na stałe podparty w przedniej części otworu wlotowego tej lancy.

Zgodnie z drugim wariantem rozwiązania zespół lancy czyszczącej jest osadzony na urządzeniu do podnoszenia pionowego tak, że może być podnoszony do poziomu różnych komór topnisk. Na każdym z tych poziomów lanca czyszcząca może być wprowadzana przez właściwy dla tej lancy otwór wlotowy do odpowiedniej komory topniska.

W korzystnym rozwiązaniu zespół lancy czyszczącej jest zamocowany obrotowo w urządzeniu do podnoszenia pionowego, tak że może on się obracać wokół zasadniczo pionowej osi pomiędzy pozycją pracy, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca jest zasadniczo równoległa do osi środkowej otworu wlotowego lancy, a pozycją podnoszenia, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca jest zasadniczo prostopadła do osi środkowej otworu wlotowego lancy. Należy podkreślić, że pozycja podnoszenia zespołu lancy czyszczącej pozwala podnosić go z jednego poziomu komory topniska do innego, bez kolizji np. ze szkieletem ze stali konstrukcyjnej otaczającym piec topniskowy, oraz bez narażania na niebezpieczeństwo zespołu pracowników na platformach wokół pieca wielotopniskowego.

W korzystnym rozwiązaniu urządzenie pionowego podnoszenia zawiera zespół pionowej szyny, który jest osadzony w sposób umożliwiający obrót wokół pionowej osi. Wózek podnośnikowy jest suwliwie osadzony w zespole pionowej szyny, a zespół lancy czyszczącej jest wsparty na tym wózku podnośnikowym. Jedne środki napędzające są przeznaczone do poruszania wózka podnośnikowego wzdłuż zespołu pionowej szyny, a drugie środki napędzające są przeznaczone do obracania zespołu pionowej szyny w granicach kąta 90° wokół jego osi pionowej.

W korzystnym rozwiązaniu otwór wlotowy lancy zawiera sztywną rurę wlotową połączoną z cylindryczną obudową pieca i korpus uszczelniający lancy w kształcie pierścienia połączony ze sztywną rurą wlotową elastycznym gazoszczelnym złączem. To ostatnie pozwala skompensować niewspółosiowość osi lancy czyszczącej i otworu wlotowego lancy.

Ponadto, otwór wlotowy lancy posiada obrotową klapę uszczelniającą, która uszczelnia otwór wlotowy w czasie wyciągania lancy czyszczącej z pierścieniowego korpusu uszczelniającego. Ta klapa uszczelniająca ponadto zabezpiecza przed wydostaniem się przez otwór wlotowy lancy materiału podlegającego obróbce, popychanego przez ramiona mieszadeł w kierunku zewnętrznej ściany pieca.

Pozostaje dodać, że korzystnym płynem czyszczącym jest mieszanina gazu i wody lub mgła gazowo-wodna, ale nie wyklucza się użycia cieczy pod ciśnieniem, pary lub gazu jako płynu czyszczącego.

Krótki opis rysunków.

Przedmiot wynalazku opisano, w charakterze przykładu w odniesieniu do towarzyszących figur rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut pionowy pieca wielotopniskowego zawierającego zespół lancy czyszczącej wsparty na urządzeniu do pionowego podnoszenia, fig. 2 jest cząstkowym przekrojem pionowym poprzez dwie najniższe komory topnisk pieca wielotopniskowego przedstawionego na fig. 1, łącznie z zespołem lancy czyszczącej, który jest na stałe związany z określoną komorą topniska, fig. 3 jest rzutem pionowym zespołu lancy czyszczącej wraz z urządzeniem do pionowego podnoszenia, fig. 4 jest rzutem bocznym zespołu lancy czyszczącej pokazanego na fig. 3, fig. 5 przedstawia powiększony szczegół z fig. 2, a fig. 6 jest przekrojem poprzecznym ramienia mieszadła pokazującym dysze czyszczące zespołu lancy czyszczącej, kierujące strumienie płynu czyszczącego na ramię mieszadła.

Szczegółowy opis korzystnego wariantu rozwiązania.

Figura 1 przedstawia rzut pionowy pieca wielotopniskowego 10. Ten piec składa się z obudowy pieca 12 o kształcie zasadniczo cylindrycznym, która jest zamontowana pionowo na podstawie 14 i otoczona szkieletem ze stali konstrukcyjnej 16. Pionowy wał obrotowy 18 przechodzi osiowo przez

PL 198 019 B1 cylindryczną obudowę pieca 12 i jest obracany za pomocą silnika 20. Wnętrze cylindrycznej obudowy pieca 12 jest podzielone przez n pośrednich podłóg topnisk 22, (patrz fig. 2) w n +1 komorach topnisk 24i (n = 6 w piecu wielotopniskowym 10 z fig. 1).

Figura 2 przedstawia przekrój przez dwie najniższe komory topnisk 246 i 24/. Należy zauważyć, że pośrednia podłoga topniska 226 oddziela szóstą komorę topniska 246 od siódmej komory topniska 24/. Każda z tych pośrednich podłóg topnisk 22i (i = 1 do 6) jest wykonana z ogniotrwałego materiału we wstępnie naprężonej konfiguracji, stanowiąc konstrukcję samonośną wewnątrz cylindrycznej obudowy pieca 12. Podłoga topniska 22/ najniższej komory topniska 24/ jest utworzona przez ogniotrwałą wykładzinę na podłodze pieca. Otwory opadowe 30 są wykonane w pierwszej, trzeciej i piątej z pośrednich podłóg topnisk na ich obrzeżu zewnętrznym, w pobliżu cylindrycznej obudowy pieca 12. Centralnie położone otwory opadowe 32 znajdują się w położonych naprzemiennie podłogach topnisk, to jest w drugiej, czwartej i szóstej podłodze topniska 226 wokół pionowego wału obrotowego 18. Wylot materiału poddawanego obróbce (nie pokazany) znajduje się w podłodze topniska 22/ najniższej komory topniska 24/, na zewnętrznym obrzeżu tej ostatniej.

W każdej komorze topniska 24, szereg ramion mieszadeł biegnie promieniowo w kierunku zewnętrznym od pionowego wału obrotowego 18, ponad odpowiednią podłogą 22i. Piec wielotopniskowy 10 ma na przykład cztery jednakowo usytuowane ramiona mieszadeł 34 w każdej komorze topniska 24i. Każde z tych ramion mieszadeł 34 ma wydłużoną konstrukcję wsporczą 35 i szereg zębów mieszadeł 36 wystających w dół w kierunku właściwej podłogi topniska 22i. Gdy wał pionowy 18 obraca się, ramiona mieszadeł przemieszczają się ponad materiałem obrabianym znajdującym się na poszczególnych podłogach topnisk 22i a zęby mieszadeł zagłębiają się w tym materiale na podłogach topnisk 22i. W komorze topniska 24i mającej podłogę topniska 22i z otworami opadowymi 32 położonymi w strefie wewnętrznej, tak jak na przykład w komorze topniska 246, zęby mieszadła 36 są nachylone w stosunku do osi wzdłużnej ich odpowiedniego ramienia mieszadła 34 tak, że materiał na podłodze topniska 226 jest przemieszczany od obrzeża zewnętrznego podłogi topniska 226 promieniowo w kierunku otworów opadowych 32 położonych w wewnętrznej strefie podłogi topniska 22₆. W komorze topniska 24i mającej podłogę topniska 22i z otworami opadowymi 30 położonymi na zewnętrznym obrzeżu, tak jak na przykład w komorze topniska 245, zęby mieszadła 36 są nachylone w stosunku do osi wzdłużnej ich odpowiedniego ramienia mieszadła 34 tak, że materiał jest przemieszczany promieniowo od środka w kierunku otworów opadowych 30 położonych na zewnętrznym obrzeżu podłogi topniska 225.

Praca pieca wielotopniskowego dotychczas opisanego przebiega w następujący sposób. Materiał podlegający procesowi jest w sposób ciągły dostarczany przez urządzenia podawania materiału 38 do pierwszej, tj. najwyższej komory topniska 241, gdzie spada na wewnętrzną strefę pierwszej, tj. najwyższej podłogi 221 pieca. Ponieważ wał pionowy 18 obraca się, ramiona mieszadeł 34 w pierwszej komorze topniska 241 stopniowo popychają materiał, wprawiając go w pewien rodzaj ruchu spiralnego, ponad podłogą pierwszego topniska 221 w kierunku zewnętrznie położonych otworów opadowych tej podłogi. Przez te zewnętrzne otwory opadowe materiał spada w dół na podłogę drugiego topniska 222 w drugiej komorze topniska 242, gdzie należące do niej ramię mieszadła 34 stopniowo przesuwa materiał w kierunku środka, gdzie spada on przez centralnie położone otwory opadowe w dół na podłogę trzeciego topniska 223 w trzeciej komorze topniska 243. Następnie materiał tym samym sposobem przemieszcza się przez czwartą, piątą, szóstą i siódmą komorę topniska, aż ostatecznie opuszcza piec wielotopniskowy 10 przez otwór spustowy w podłodze topniska 22/ najniższej komory topniska 24/. Gazy procesowe przepływają przeciwprądowo, wznosząc się ku górze wewnątrz pieca wielotopniskowego 10.

Należy zauważyć, że materiał spadający przez otwory opadowe 30, 32, a w szczególności materiał spadający przez otwory opadowe 32 w strefie wewnętrznej, częściowo spada na ramiona mieszadeł 34 poruszające się ponad podłogą topniska 22i leżącego poniżej. Część tego materiału zapieka się na chłodnych powierzchniach ramion mieszadeł 34. Ponadto, materiał przepychany przez ramiona mieszadeł 34 również zapieka się na zębach mieszadeł 36, na bocznych powierzchniach ramion mieszadeł 34 i na pionowym wale obrotowym 18. Należy zauważyć, że zapiekanie materiału na bocznych powierzchniach ramion mieszadeł 34 i na zębach mieszadeł 34 sprzyja tworzeniu się mostków między zębami mieszadeł 36. To powstawanie mostków może być powodem przerw w przesuwaniu materiału i w mieszaniu go przez ramiona mieszadeł 34. Materiał zapieka się również na zewnętrznych ścianach pionowego wału obrotowego 18, co może powodować częściowe lub całkowite zatkanie otworów opadowych 32 strefy wewnętrznej. Podsumowując, warstwy materiału zapieczone na ramionach mieszadeł 34

PL 198 019 B1 i pionowym wale obrotowym 18 zasadniczo zakłócają pracę pieca, i często są przyczyną poważnych uszkodzeń ramion mieszadeł 34, podłóg topnisk 22,, pionowego wału obrotowego 18 i urządzeń napędowych 20 tego ostatniego. Pożądane jest więc czyszczenie od czasu do czasu ramion mieszadeł 34 i pionowego wału obrotowego 18 z nadmiarowych zapieczonych warstw. Zgodnie z wynalazkiem osiąga się to za pomocą co najmniej jednego zespołu lancy czyszczącej 40.

Figura 2 przedstawia zespół lancy czyszczącej 40' przeznaczony do czyszczenia ramion mieszadeł 34 w komorze topniska 24_s i zespół lancy czyszczącej 40 przeznaczony do czyszczenia ramion mieszadeł 34 w komorze topniska 24/. Taki zespół lancy czyszczącej 40', 40 składa się z wydłużonej podstawy 42 ze wsporczym wózkiem lancy 44, korzystnie wspierającym parę lanc czyszczących 48, 50. W rozwiązaniu według fig. 2 podstawa jest osadzona na platformie (nie pokazanej), która jest sztywno związana ze szkieletem ze stali konstrukcyjnej 16 (nie pokazanym na fig. 2). Wsporczy wózek lancy 44 jest suwliwie prowadzony w wydłużonej podstawie 42 i napędzany wzdłuż wydłużonej podstawy 42 łańcuchem okrężnym 46, połączonym z silnikiem obrotowym 43 znajdującym się na tylnym końcu wydłużonej podstawy 42. Z każdą lancą 48, 50 jest związany otwór wlotowy lancy 52, 54 w cylindrycznej obudowie pieca 12. Wsporczy wózek lancy 44 podtrzymuje lance czyszczące 48, 50 tak, że każda z nich może być wprowadzona przez odpowiedni otwór wlotowy lancy 52, 54 wzdłuż trajektorii promieniowej do komory topniska 24i, gdy wsporczy wózek lancy 44 przesuwa się do czołowego końca wydłużonej podstawy 42. Na fig. 2 linią ciągłą przedstawiono lance czyszczące 48, 50 w pozycji A całkowicie wysuniętej z komory topniska 24i. Ponadto, linią przerywaną przedstawiono czubki lanc czyszczących 48, 50, z zespołu lancy czyszczącej 40' będące w pozycji B, w której dotykają otworów wlotowych lanc 48, 50, oraz w pozycji C w bezpośrednim sąsiedztwie pionowego wału obrotowego 18 pieca wielotopniskowego 10.

Lance czyszczące 48, 50 są dołączone do układu rozprowadzania płynu czyszczącego schematycznie przedstawionego strzałkami 56. Płyn czyszczący dostarczany przez układ rozprowadzania płynu czyszczącego 56 korzystnie jest sprężoną mieszaniną cieczy i gazu lub mgłą. Alternatywnie, płyn czyszczący może być cieczą pod ciśnieniem, sprężoną parą lub sprężonym gazem.

Gdy dwie lance czyszczące 48, 50 należące do zespołu lancy czyszczącej 40', 40 są promieniowo wprowadzone do komory topniska 24i, układ dysz czyszczących 58, 60, umieszczonych na czołowych końcach każdej lancy czyszczącej 48, 50 kieruje strumień płynu czyszczącego na ramię mieszadła 34, które przedtem znalazło się w pozycji czyszczenia w pobliżu trajektorii promieniowej lanc czyszczących 48, 50. Jak pokazano na fig. 6, dysze czyszczące 58 górnej lancy czyszczącej 48 kierują strumienie płynu czyszczącego głównie na górne powierzchnie ramienia mieszadła 34, podczas gdy dysze czyszczące 60 bocznej lancy czyszczącej 50 kierują strumienie płynu czyszczącego głównie na zęby mieszadła 36 i boczne powierzchnie ramienia mieszadła 34. Gdy jedno ramię mieszadła 34 zostanie oczyszczone, lance czyszczące 48, 50 zostają wyciągnięte z komory topniska 24 i następne ramię mieszadła 34 zostaje umieszczone w tak zwanej pozycji czyszczenia.

Figura 5 jest powiększonym szczegółem z fig. 2, przedstawiającym czubki lanc czyszczących 48, 50 zespołu lancy czyszczącej 40' w położeniu B, w którym wprowadzane są one do otworów wlotowych lanc czyszczących 52, 54. Każdy z tych otworów wlotowych 52, 54 składa się ze sztywnej rury wlotowej 62 i pierścieniowego korpusu uszczelniającego lancę 64. Sztywna rura wlotowa 62 jest połączona sztywno z cylindryczną obudową pieca 12. Pierścieniowy korpus uszczelniający lancę 64 jest połączony ze sztywną rurą wlotową 62 za pomocą gazoszczelnego złącza elastycznego 66, co umożliwia mu zmiany jego ukośnego położenia w stosunku do sztywnej rury wlotowej 62. Klapa uszczelniająca 67 jest wbudowana do sztywnej rury wlotowej 62, tak aby otwierała się przez popchnięcie czubkiem lancy czyszczącej 48, 50, gdy ten ostatni jest wprowadzany do komory topniska 24i, i zamykała się dzięki sile ciężkości lub za pomocą sprężyny, gdy czubek lancy czyszczącej 48, 50 wychodzi z komory topniska 24i i zajmuje położenie B pokazane na fig. 5.

Pierścieniowy korpus uszczelniający lancę 64 zawiera zestaw uszczelniających elementów 66, które są przylegają do cylindrycznej obudowy lancy 68. Jako że uszczelniająca sekcja w pierścieniowym korpusie uszczelniającym lancę 64 jest o wiele niniejsza niż część swobodna w sztywnej rurze wlotowej 62, elastycznie osadzony pierścieniowy korpus uszczelniający lancę 64 może skompensować błędy niewspółosiowości lanc czyszczących 48, 50 i przemieszczenia lanc czyszczących 48, 50 względem sztywnych rur wlotowych 62. Ten względny ruch wynika na przykład z termicznego rozszerzania i kurczenia się cylindrycznej obudowy pieca 12. Należy zauważyć, że gazoszczelne elastyczne złącze 66 zawiera przegubowe pręty mostkujące 70, które ograniczają jego deformację.

PL 198 019 B1

Figura 5 pokazuje również bardziej szczegółowo wewnętrzną strukturę lanc czyszczących 48, 50. Numer odnośnika 72 oznacza rurę dostarczającą płyn czyszczący, która jest umieszczona osiowo w cylindrycznej obudowie lancy 68. Ta ostatnia ponadto zawiera wewnętrzny płaszcz 74, który jest umieszczony w cylindrycznej obudowie lancy 68 tak, że wyznacza w niej pierścieniową szczelinę 76 służącą przepływowi czynnika chłodzącego wokół wewnętrznej ściany obudowy lancy 68. W tej pierścieniowej szczelinie umieszczony jest drut 78 (pokazany tylko częściowo) w taki sposób, że wyznacza tam spiralną ścieżkę przepływu czynnika chłodzącego. Przez otwór wlotowy na tylnym końcu lancy czyszczącej 48, 50 (nie pokazany na fig. 5), czynnik chłodzący wchodzi do szczeliny pierścieniowej 76, gdzie zostaje skanalizowany w spiralnej ścieżce biegnącej wzdłuż wewnętrznej ściany cylindrycznej obudowy lancy 68 i dochodzącej do czubka lancy czyszczącej 48, 50. Tu czynnik chłodzący przechodzi do wewnętrznego kanału powrotnego 80, gdzie jest skierowany z powrotem do tylnego końca lancy czyszczącej 48, 50, biegnąc wokół rury dostarczającej płyn czyszczący 72. Pozostaje zauważyć, że w większości przypadków czynnikiem chłodzącym będzie woda, ale w szczególnych przypadkach korzystne może być użycie innego płynu chłodzącego niż woda.

Rura dostarczająca płyn czyszczący 72 wprowadza płyn czyszczący do komory rozprowadzania płynu czyszczącego 82, który ma połączenie płynowe z wymienną głowicą czyszczącą 84. Ta ostatnia posiada wyżej wspomniany układ dysz czyszczących 58, 60. Numer odnośnika 86 oznacza promieniową dyszę czyszczącą, która jest umieszczona na czołowym końcu głowicy czyszczącej 84 tak, aby mogła kierować strumień płynu czyszczącego promieniowo na pionowy wał obrotowy 18.

W rozwiązaniu z fig. 2 zespół lancy czyszczącej 40', 40 jest na stałe podparty w przedniej części otworów wlotowych lanc 52, 54. Zgodnie z tą koncepcją, piec wielotopniskowy 10 potrzebuje jednego zespołu lancy czyszczącej 40', 40 na każdą komorę topniskową 24,. Jednakowoż, w rozwiązaniu z fig. 1 piec wielotopniskowy 10 potrzebuje jednego zespołu lancy czyszczącej 40 dla obsługi siedmiu komór topnisk 24i w piecu wielotopniskowym 10. Osiągnięto to dzięki osadzeniu zespołu lancy czyszczącej 40 na urządzeniu do pionowego podnoszenia 100 w taki sposób, że zespół ten może być podnoszony do różnych poziomów komór topnisk, a dwie lance czyszczące 48, 50 mogą być wprowadzane przez odpowiednie otwory wlotowe lanc 52, 54 do poszczególnych komór topnisk 24_b

Zespół lancy czyszczącej 40 wraz z urządzeniem do pionowego podnoszenia 100 zostanie teraz opisany bardziej szczegółowo w odniesieniu do fig. 3 i 4. Urządzenie do pionowego podnoszenia 100 posiada zespół szyny pionowej 102. Wózek podnośnikowy 104 jest suwliwie umieszczony na zespole szyny pionowej 102, a pierwsze środki napędowe, w tym na przykład łańcuch okrężny 108 napędzany silnikiem 110, pozwala poruszać się temu wózkowi podnośnikowemu 104 wzdłuż zespołu szyny pionowej 102. Wydłużona podstawa 42 zespołu lancy czyszczącej 40 jest osadzona na wózku podnośnikowym 104. Posiada on przednie rolki 112, 114 dla podparcia każdej lancy czyszczącej 48, 50 na czołowym końcu wydłużonej podstawy 42 w czasie, gdy lanca czyszcząca 48, 50 nie jest podparta w pierścieniowym korpusie uszczelniającym 64 otworu wlotowego lancy 53, 54.

Należy zauważyć, że zespół szyny pionowej 102 korzystnie jest osadzony tak, że ma możliwość obrotu wokół jego osi pionowej 109 za pomocą drugich środków napędowych, zawierających na przykład obrotowy silnik 116. Ta właściwość pozwala obracać się zespołowi lancy czyszczącej 40 wokół zasadniczo pionowej osi, między pozycją pracy, w której lance czyszczące są w zasadzie równoległe do osi środkowej ich otworu wlotowego lancy, a pozycją podnoszenia, w której są one w zasadzie prostopadłe do osi środkowej ich otworu wlotowego lancy. Ta pozycja podnoszenia jest zilustrowana na fig. 1. Należy podkreślić, że pozycja podnoszenia zespołu lanc czyszczących 40 pozwala podnosić go z jednego poziomu komory topniska do innego, bez kolizji na przykład ze szkieletem ze stali konstrukcyjnej 16 otaczającym piec wielotopniskowy 10, oraz bez narażania na niebezpieczeństwo zespołu pracowników na platformach wokół pieca wielotopniskowego 10.

Dokładne określenie wysokości położenia zespołu lancy czyszczącej 40 względem otworów wlotowych lancy 52, 54 można osiągnąć na przykład przy użyciu laserowego układu do określania położenia, w którym źródło promieni laserowych (nie pokazane) jest zamontowane na zespole lancy czyszczącej 40 i co najmniej jedno pole wykrywające wiązkę promieni lasera jest umieszczone na cylindrycznej obudowie pieca 12, która podlega rozszerzaniu i kurczeniu termicznemu.

Określanie położenia każdego ramienia mieszadła 34 w jego pozycji czyszczenia jest korzystnie osiągnięte za pomocą kodującego urządzenia obrotowego, połączonego z pionowym wałem obrotowym 18.

Claims (14)

1. Piec wielotopniskowy, zawierający stojącą cylindryczną obudowę pieca (12), szereg rozmieszczonych w pionie podłóg topnisk (22), dzielących stojącą cylindryczną obudowę pieca (12) na szereg rozmieszczonych w pionie komór topnisk (24), pionowy wał obrotowy (18) przebiegający centralnie przez komory topnisk (24), co najmniej jedno ramię mieszadła (34) przypadające na każdą podłogę topniska (22), przy czym ramię mieszadła (34) jest zamocowane na pionowym wale obrotowym (18) oraz usytuowane i zaprojektowane tak, aby podczas obrotu wału popychać materiał podlegający obróbce po odpowiadającej mu podłodze topniska (22) w kierunku otworów opadowych (30), (32), przez które materiał poddawany obróbce spada na niżej położoną podłogę topniska (22), znamienny tym, że posiada co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej (52, 54) połączony szczelnie z cylindryczną obudową pieca (12) i prowadzący w kierunku promieniowym do jednej z komór topnisk (24), oraz zespół lancy czyszczącej (40,40', 40), zawierający wydłużoną podstawę (42), usytuowaną na zewnątrz cylindrycznej obudowy pieca (12), oraz co najmniej jedną lancę czyszczącą (48, 50) suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie (42), przy czym co najmniej jedna lanca czyszcząca (48, 50) jest połączona z układem rozprowadzania płynu czyszczącego (56) i posiada co najmniej jedną dyszę czyszczącą (58, 60), przy czym co najmniej jedna lanca czyszcząca (48, 50) może być w sposób szczelny wprowadzona przez co najmniej jeden otwór wlotowy lancy czyszczącej (52, 54) wzdłuż trajektorii promieniowej do komory topniska (24) przez przesuwanie jej wzdłuż wydłużonej podstawy (42), zaś co najmniej jedna dysza czyszcząca (58, 60) umiejscowiona jest na lancy czyszczącej (48, 50) tak, że ma możliwość kierowania strumienia płynu czyszczącego na ramię mieszadła (34), które znajduje się w pozycji czyszczenia w pobliżu promieniowej trajektorii, gdy lanca czyszcząca (48, 50) jest przemieszczana suwliwie wzdłuż wydłużonej podstawy (42).

2. Piec wielotopniskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że lanca czyszcząca (48, 50) na czołowym końcu posiada boczny zespół dysz czyszczących (58, 60).

3. Piec wielotopniskowy według zastrz. 2, znamienny tym, że lanca czyszcząca (48, 50) na czołowym końcu posiada co najmniej jedną promieniową dyszę czyszczącą (86), która może kierować strumień płynu czyszczącego promieniowo na pionowy wał obrotowy (18).

4. Piec wielotopniskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że lanca czyszcząca (48, 50) posiada wewnętrzny obwód chłodzenia (76, 80).

5. Piec wielotopniskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół lancy czyszczącej (40', 40) jest w sposób trwały umieszczony w przedniej części otworu wlotowego lancy (52, 54).

6. Piec wielotopniskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada urządzenie do pionowego podnoszenia (100), w którym zespół lancy czyszczącej (40) osadzony jest w taki sposób, że można go podnosić na różne poziomy komór topnisk (24), przy czym co najmniej jedną lancę czyszczącą (48, 50) można wprowadzać przez otwór wlotowy lancy czyszczącej (52, 54) do odpowiednich komór topnisk (24) na każdym z poziomów komór topnisk (24).

7. Piec wielotopniskowy według zastrz. 6, znamienny tym, że wydłużona podstawa (42) posiada koniec czołowy i koniec tylny, przy czym na końcu czołowym posiada ona rolki wsporcze (112, 114) dla co najmniej jednej lancy czyszczącej (48, 50).

8. Piec wielotopniskowy według zastrz. 6, znamienny tym, że zespół lancy czyszczącej (40) jest obrotowo zamocowany na urządzeniu do pionowego podnoszenia (100) tak, że można go obracać wokół zasadniczo pionowej osi pomiędzy pozycją pracy, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca (48, 50) jest zasadniczo równoległa do środkowej osi otworu wlotowego lancy (52, 54), a pozycją podnoszenia, w której co najmniej jedna lanca czyszcząca (48, 50) jest zasadniczo prostopadła do osi środkowej otworu wlotowego lancy (52, 54).

9. Piec wielotopniskowy według zastrz. 8, znamienny tym, że urządzenie do pionowego podnoszenia (100) zawiera zespół szyny pionowej (102) osadzony tak, że ma on możliwość obrotu wokół swojej osi pionowej (109), wózek podnośnikowy (104) suwliwie osadzony w zespole szyny pionowej (102) i zespół lancy czyszczącej (40) wsparty na wózku podnośnikowym (104), pierwsze środki napędowe (108, 110) do przemieszczania wózka podnośnikowego (104) wzdłuż zespołu szyny pionowej (102) oraz drugie środki napędowe (110) do obracania zespołu szyny pionowej (102) o kąt 90° wokół jego osi pionowej (109).

10. Piecwielotopniskowy według zastrz. 1 albo 5, albo 6, albo 8, znamiennytym, że otwór wlotowy lancy (52, 54) zawiera sztywną rurę wlotową (62) połączoną z cylindryczną obudową pieca (12),

PL 198 019 B1 oraz pierścieniowy korpus uszczelniający lancy (64) połączony ze sztywną rurą wlotową (62) za pomocą gazoszczelnego elastycznego złącza (66).

11. Piec wielotópniskowy według zastrz. 10, znamienny tym, że otwór wlotowy lancy (52, 5-4) posiada zamocowaną obrotowo klapę uszczelniającą (67).

12. Piec wielotopniskowy według zasttz. 1 albo 3, znamiennytym, że płyn czyszczący j est mieszaniną gazu i wody lub mgłą gazowo-wodną.

13. Piec wielotopniskowy według zastrz. 1 albo 5, albo 6, albo 8, albo 9, znamienny tym, że zespół lancy czyszczącej (40, 40', 40) zawiera pierwszą lancę czyszczącą (48) suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie (42) tak, że może być wprowadzana przez pierwszy otwór wlotowy lancy (52) w cylindrycznej obudowie pieca (12) wzdłuż pierwszej trajektorii promieniowej do komory topniska (24), drugą lancę czyszczącą (50) suwliwie zamontowaną na wydłużonej podstawie (42) tak, że może być wprowadzana przez drugi otwór wlotowy lancy (54) w cylindrycznej obudowie pieca (12) wzdłuż drugiej trajektorii promieniowej do tej samej komory topniska (24), pierwszą i drugą lancę czyszczącą (48, 50) połączone z układem rozprowadzania płynu czyszczącego (56), przy czym każda z nich posiada co najmniej jedną dyszę czyszczącą (58, 60), gdzie pierwsza trajektoria promieniowa jest wyznaczona tak, że co najmniej jedna dysza czyszcząca (58) pierwszej lancy czyszczącej (48) ma możliwość kierowania jej strumienia płynu czyszczącego na górną część ramienia mieszadła (34), które znajduje się w pozycji czyszczenia, zaś druga trajektoria promieniowa wyznaczona jest tak, że co najmniej jedna dysza czyszcząca (60) drugiej lancy czyszczącej (50) ma możliwość jednocześnie kierowania jej strumienia płynu czyszczącego z boków na zęby mieszadła (36) tego samego ramienia mieszadła (34) w tej samej pozycji czyszczenia, gdy pierwsza lanca czyszcząca (48) i druga lanca czyszcząca (50) są przesuwane wzdłuż wydłużonej podstawy (42).

14. Piec wielotopniskowy według zastrz. 13, znamienny tym. że pierwsza lanca czyszcząca (48) i druga lanca czyszcząca (50) są zamontowane na wspólnym wózku wsporczym lancy (44), który jest suwliwie wsparty na wydłużonej podstawie (42) i napędzany łańcuchem okrężnym (46), zamontowanym w wydłużonej podstawie (42).