RU2017691C1

RU2017691C1 - Bath furnace to produce melting of rocks

Info

Publication number: RU2017691C1
Application number: SU925040472A
Authority: RU
Inventors: В.И. Трефилов; В.П. Сергеев; В.Н. Евгеньев; Ю.Н. Чувашов; Э.А. Шусть; О.В. Тутаков; П.А. Поль
Original assignee: Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН Украины
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1994-08-15
Also published as: UA19367C2

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: bath furnace to produce melting of rocks has a basin, a producing canal of feeder and an arch with burners, located along its longitudinal axis. The furnace basin is made as zones, located in steps with regard to each other in relation to upper plane of refractory material of the basin walls. The first zone is made as a site, lifted over the upper plane of the refractory material of the basin walls with angle of inclination of 7 - 10 deg. to longitudinal plane of the refractory material surface of the basin walls. Pouring butt of the site is inclined at an angle of less than 90 deg. EFFECT: bath furnace is used to produce melting of rocks. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности - к правильным агрегатам для получения расплава из горных пород. The invention relates to the building materials industry, in particular, to the correct units for producing a melt from rocks.

Известна стекловаренная печь прямоточного типа, содержащая плавильный лоток, поперечные углубления в дне соответственно для стеклообразования и гомогенизации, электроды, барботажные сопла, зону осветления, усреднительный бассейн и проток. Known direct-flow type glass melting furnace containing a melting tray, transverse recesses in the bottom, respectively, for glass formation and homogenization, electrodes, bubbler nozzles, clarification zone, averaging pool and duct.

Недостатком такой печи является непригодность ее для получения расплава из горных пород, поскольку из-за плохой теплопрозрачности расплава из горных пород эффективная передача тепла для его расплавления происходит в слое толщиной 50-100 мм, в то время как известная прямоточная печь имеет гораздо большую глубину бассейна варочной части. The disadvantage of such a furnace is its unsuitability for producing a melt from rocks, because due to the poor heat transparency of the melt from rocks, effective heat transfer for its melting occurs in a layer with a thickness of 50-100 mm, while the known direct-flow furnace has a much greater pool depth cooking part.

Известна также стекловаренная печь, содержащая соединенные протоком варочный, тонкослойный осветлительный и выработочный бассейны, газовые горелки и разделенное экраном газовое пространство. Also known is a glass melting furnace containing ducted cooking, thin-layer clarification and development pools, gas burners and a gas space divided by a screen.

Недостатком данной конструкции печи является то, что при уменьшении габаритов печи путь движения расплава стекла однако удлинен за счет лабиринтных перегородок для того, чтобы успеть по времени провести процесс варки и осветления стекломассы по лабиринту через пережимы, что увеличивает площадь соприкосновения потока с огнеупором, и в процессе эксплуатации неизбежно вызовет загрязнение стекломассы продуктами разрушения огнеупора, и тем больше, чем больше суммарная длина контактной зоны расплава с огнеупором. К тому же, применение боковых горелок не обеспечивает равномерный температурный нагрев по всей зоне из-за различных температурных характеристик строения факела и затрудняет выход газовых пузырей из-за относительно повышенного давления в газовом пространстве каждой из секций, образованных вертикальными поперечными перегородками. The disadvantage of this furnace design is that when the furnace is reduced in size, the path of the glass melt movement is however lengthened due to the labyrinth partitions in order to have time to carry out the process of melting and clarifying the glass melt through the labyrinth through the clamps, which increases the contact area of the flow with refractory, and the operation process will inevitably cause contamination of the glass melt by the products of the destruction of the refractory, and the more, the greater the total length of the contact zone of the melt with the refractory. In addition, the use of side burners does not provide uniform temperature heating throughout the zone due to different temperature characteristics of the torch structure and makes it difficult for gas bubbles to escape due to the relatively high pressure in the gas space of each section formed by vertical transverse partitions.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является прямоточная стекловаренная печь, включающая зоны различных глубин - варочную и гомогенизации с горелками и осветления с дополнительными наклонными горелками, реакционно- усредительные ячейки. Эта конструкция позволяет повысить производительность печи и качество стекломассы. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a direct-flow glass melting furnace, including zones of various depths - cooking and homogenization with burners and clarification with additional inclined burners, reaction-averaging cells. This design allows you to increase the productivity of the furnace and the quality of the glass.

Недостатком такой конструкции является то, что барботажные сопла, установленные в печи и предназначенные для растворения кварца при принудительном перемешивании сжатым воздухом, находятся на наибольшей глубине бассейна. При этом происходит охлаждение стекломассы, требующее повторного нагрева и связанных с этим дополнительных затрат тепловой энергии. Расплав из горных пород обладает низкой теплопрозрачностью, поэтому при больших глубинах заложения барботажных сопел вязкость расплава из горных пород, как показывает опыт, резко возрастает по сравнению со стекломассой. И для перемешивания с помощью барботажа требуются значительные затраты тепловой энергии для уменьшения вязкости расплава в районе сопел до величины, обеспечивающей дегазацию. The disadvantage of this design is that the bubbling nozzles installed in the furnace and designed to dissolve the quartz during forced mixing with compressed air, are located at the greatest depth of the pool. In this case, the cooling of the glass melt takes place, requiring reheating and the associated additional costs of thermal energy. The molten rock has a low thermal transparency, therefore, at large depths of the bubble nozzles, the viscosity of the molten rock, as experience shows, increases sharply compared with the molten glass. And mixing with the help of bubbling requires significant expenditures of thermal energy to reduce the viscosity of the melt in the region of the nozzles to a value that provides degassing.

Целью изобретения является обеспечение получения расплава высокого качества из горных пород. The aim of the invention is to provide high quality melt from rocks.

Поставленная цель достигается тем, что в ванной печи для получения расплава из горных пород, включающей бассейн, выработочный канал фидера, свод с горелками, расположенными вдоль его продольной оси, бассейн печи выполнен в виде зон, расположенных ступенчато относительно друг друга по отношению к верхней плоскости огнеупора стен бассейна с соотношением их глубин -1: +2,5 : -3 : -2 : -0,5 : -1,5, при этом первая зона выполнена в виде площадки, поднятой над верхней плоскостью огнеупора стен бассейна с углом наклона 7-10^о к продольной плоскости поверхности огнеупора бассейна печи. Возможен вариант, когда сливной торец площадки скошен под углом менее 90^о.This goal is achieved by the fact that in a bath furnace to obtain a melt from rocks, including a pool, a feeder feed channel, a vault with burners located along its longitudinal axis, the furnace pool is made in the form of zones located stepwise relative to each other with respect to the upper plane refractory pool walls with a ratio of their depths -1: +2.5: -3: -2: -0.5: -1.5, while the first zone is made in the form of a platform raised above the upper plane of the refractory pool walls with an angle of inclination 7-10 ^about to the longitudinal plane of the surface refractory pool furnace. Possible that the end of the drain pad is chamfered at an angle of less than ^90.

На чертеже изображена ванная печь, продольный разрез. The drawing shows a bathroom oven, a longitudinal section.

Ванная печь для получения расплава из горных пород содержит загрузочный карман 1, наклонную площадку расплавленных горных пород в тонком слое 2, накопительную ванну 3, противопенный мост 4, площадку 5 с встроенными в нее соплами барботажа, бассейн стабилизации расплава 6, фидер 7. В заниженном своде печи вдоль продольной оси расположены плоскопламенные горелки 8. A bath furnace for producing a melt from rocks contains a loading pocket 1, an inclined platform of molten rocks in a thin layer 2, a storage bath 3, an anti-foam bridge 4, a platform 5 with sparging nozzles built into it, a melt stabilization pool 6, feeder 7. In an understated the furnace arch along the longitudinal axis are plane-flame burners 8.

Крошка горных пород через загрузочный карман 1 поступает в печь и плавится в тонком слое на наклонной площадке 2 под действием горелок 8, где также происходит первичное удаление газовых включений. Затем расплав стекает с площадки и отвесно падает в накопительную ванну 3. При падении расплава происходит первичное перемешивание. Проточный противопенный мост 4 удерживает возможные пенные включения в накопительной ванне. Крупные частицы горных пород в расплаве тонут из-за меньшего удельного веса расплава, получающегося в результате термодеструкции горных пород. Поэтому дно накопительной ванны приподнято с целью задержания придонных слоев расплава и пропускания средней части расплава. Далее расплав тонким слоем поступает в зону окончательной гомогенизации и дегазации расплава, выполненной в виде плоской площадки 5 с встроенными в нее соплами барботажа. Здесь также успешно применяется эффект плоскопламенных горелок 8, заключающийся в том, что такие горелки позволяют улучшить газовыделение из расплава за счет относительного понижения давления в центральной части действия пламени горелки. Затем расплав попадает в бассейн 6, предназначенный для накопления и стабилизации рабочего потока расплава по термической однородности за счет теплодиффузии слоев. После этого расплав поступает в фидер 7. The crumb of rocks through the loading pocket 1 enters the furnace and melts in a thin layer on an inclined platform 2 under the influence of burners 8, where the primary removal of gas inclusions also occurs. Then the melt flows from the site and plummet falls into the storage bath 3. When the melt falls, primary mixing takes place. Flowing anti-foam bridge 4 holds possible foam inclusions in the storage bath. Large particles of rocks in the melt are drowning due to the lower specific gravity of the melt resulting from thermal decomposition of rocks. Therefore, the bottom of the storage bath is raised in order to retain the bottom layers of the melt and pass the middle part of the melt. Next, the melt in a thin layer enters the zone of final homogenization and degassing of the melt, made in the form of a flat platform 5 with sparging nozzles built into it. The effect of plane-flame burners 8, which consists in the fact that such burners can improve gas evolution from the melt due to the relative decrease in pressure in the central part of the burner flame, is also successfully applied here. Then the melt enters the pool 6, designed to accumulate and stabilize the working flow of the melt by thermal uniformity due to the thermal diffusion of the layers. After that, the melt enters feeder 7.

В первой зоне угол наклона площадки расплавления базальтового сырья выбран так, чтобы скорость образующегося расплава компенсировала расход расплава на выработочных узлах и составляет 7-10^о. При этом в зоне I вязкость расплава регулируется температурой в пределах, необходимых для создания непрерывного тонкослойного потока. Кроме того, в зоне I достигается расплав сырья в тонком слое и первичное удаление газовых включений.In the first zone, the angle of inclination of the melting site of basalt raw materials is chosen so that the speed of the formed melt compensates for the flow of the melt at the production nodes and is 7-10 ^about . Moreover, in zone I, the melt viscosity is controlled by the temperature within the limits necessary to create a continuous thin-layer flow. In addition, in zone I, a melt of raw materials in a thin layer and primary removal of gas inclusions are achieved.

Конец плиты зоны I устроен так, чтобы тонкий слой расплава падал отвесно в накопительную ванну зоны II, толщина слоя падающей ленты составляет 2-3 мм, высота падения 150 мм. Сливной торец площадки выполнен из огнеупора и скошен под углом менее 90^о, и покрыт жаропрочным и химически стойким материалом для защиты огнеупора от разрушения падающей лентой базальтового расплава в процессе эксплуатации. При падении базальтового расплава в тонком слое происходит первичное перемешивание расплава, падающего в накопительную ванну зоны II.The end of the plate of zone I is arranged so that a thin layer of melt falls vertically into the storage bath of zone II, the thickness of the layer of the falling tape is 2-3 mm, the height of the drop is 150 mm. Drain butt pad is made of a refractory material and is chamfered at an angle ^of less than 90, and is covered with a heat resistant and chemically resistant material to protect the refractory from falling fracture ribbon basalt melt during operation. When a basalt melt falls in a thin layer, primary mixing of the melt falling into the storage bath of zone II occurs.

Зона III выполнена в виде проточного противопенного моста, с целью удержания возможных пенных включений в накопительной ванне, и с подъемом дна для пропуска средней части качественно усредненного расплава из накопительной ванны, оставляя в накопительной ванне придонные слои расплава. Zone III is made in the form of a flowing anti-foam bridge, with the aim of retaining possible foam inclusions in the storage bath, and with raising the bottom to pass the middle part of the qualitatively averaged melt from the storage bath, leaving the bottom layers of the melt in the storage bath.

Величина заглубления моста выбрана с учетом теплопрозрачности при рабочих температурах. С целью предупреждения интенсивного разрушения заглубленной части моста из-за химического воздействия расплава и увеличения скорости прохождения расплава в суженном протоке нижняя часть заглубленного огнеупора защищена жаропрочным и химически стойким к расплаву материалом. The depth of the bridge is selected taking into account the thermal transparency at operating temperatures. In order to prevent the intensive destruction of the buried part of the bridge due to the chemical effect of the melt and to increase the melt flow rate in the narrowed duct, the lower part of the buried refractory is protected by heat-resistant and chemically resistant to the melt material.

Зона IV предназначена для окончательной гомогенизации и дегазации расплава и выполнена в виде плоской площадки, покрытой слоем расплава 50 мм, оптимальным для конвективного перемешивания и теплообмена для теплонепрозрачного расплава. Zone IV is intended for the final homogenization and degassing of the melt and is made in the form of a flat area covered with a melt layer of 50 mm, optimal for convective mixing and heat transfer for a heat-transparent melt.

С целью интенсификации гомогенизации расплава площадка расположена в зоне максимума температур, и в площадку встроен ряд сопел барботажа, расположенных друг от друга на расстоянии 100-150 мм. Для защиты материала площадки от интенсивного разрушения в зоне максимальных температур, высокой скорости прохождения расплава в тонком слое, эффекта барботажа площадка покрыта жаропрочным и химически стойким к расплаву материалом. In order to intensify the homogenization of the melt, the site is located in the zone of maximum temperatures, and a number of bubbling nozzles are located in the site, located at a distance of 100-150 mm from each other. To protect the site material from intense destruction in the zone of maximum temperatures, high melt passage in a thin layer, and the bubble effect, the site is covered with heat-resistant and chemically resistant to melt material.

Зона V предназначена для накопления и стабилизации рабочего потока расплава по термической однородности за счет теплодиффузии слоев. Zone V is intended for the accumulation and stabilization of the melt working flow by thermal uniformity due to the thermal diffusion of the layers.

Claims

1. BATTERY FURNACE FOR PRODUCING MELT FROM ROCKS, including a pool, a feeder working channel, a vault with burners located along its longitudinal axis, characterized in that the furnace pool is made in the form of zones arranged stepwise relative to each other with respect to the upper plane of the refractory the walls of the pool with a ratio of their depths -1: +2.5: -3: -2: -0.5: -1.5, while the first zone is made in the form of a platform raised above the upper plane of the refractory walls of the pool with an angle of 7 -10 ^o to the longitudinal plane of the surface of the refractory pool ne chi.

2. Bathroom furnace according to claim 1, characterized in that the drain end of the platform is beveled at an angle of less than 90 ^o .