RU2066818C1

RU2066818C1 - Melting furnace

Info

Publication number: RU2066818C1
Authority: RU
Inventors: Георгий Давидович Юрченко; Владимир Михайлович Олабин
Original assignee: Георгий Давидович Юрченко; Владимир Михайлович Олабин
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: designs of combination shaft-reflection type melting furnaces for making mineral melts in plants for producing mineral wool, basalt cardboard, cast stone and other building materials. SUBSTANCE: melting furnace has shaft whose lower part is connected with bath refractory material lined transition duct whose hearth is inclined relative to horizon by angle equal to or being more than angle of rest of loose charge material. Gas duct of shaft has recuperative heat exchanger-air heater with air blower arranged higher than level of charging port and having output joined with system for gaseous heating. Spaced from bath part of transition duct is connected with by-passing gas outlet pipe connected with shaft before heat exchanger-air heater. EFFECT: improved design. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции комбинированных шахтноотражательных плавильных печей для приготовления минеральных расплавов на заводах по производству минеральной ваты, базальтового картона, каменного литья и других строительных материалов. The invention relates to the design of combined shaft-reflective smelting furnaces for the preparation of mineral melts in plants for the production of mineral wool, basalt cardboard, stone casting and other building materials.

Массовое их производство, в котором суммарный объем достигает нескольких десятков миллионов тонн в год, обусловливает два трудносовместимых требования к плавильным печам:
Во-первых, они должны обеспечивать минимальный удельный расход энергии в расчете на единицу массы расплава;
во-вторых, они должны быть как можно более надежными в эксплуатации.Their mass production, in which the total volume reaches several tens of millions of tons per year, determines two hardly compatible requirements for smelting furnaces:
Firstly, they should provide a minimum specific energy consumption per unit mass of the melt;
secondly, they should be as reliable as possible in operation.

Раздельное выполнение этих требований не встречает существенных затруднений. Separate fulfillment of these requirements does not meet significant difficulties.

Например, термический КПД шахтных плавильных печей, в которых теплообмен между газообразным теплоносителем и шихтой происходит при фильтрации теплоносителя через слой, может достигать 50.60% (см.Справочник по чугунному литью под ред. Гиршовича Н.Г. Л. Машиностроение, 1978). For example, the thermal efficiency of shaft smelting furnaces, in which heat exchange between a gaseous heat carrier and a charge occurs when the heat carrier is filtered through a bed, can reach 50.60% (see the Iron Casting Guide, ed. N.G. Girshovich, Mechanical Engineering, 1978).

Однако, такая энергетическая эффективность достижима лишь при расплавлении кусковой металлической шихты, поскольку металлы и их сплавы переходят из твердого состояния в жидкое в узком интервале температур в момент разрушения кристаллической решетки, а низкая вязкость металлических расплавов способствует быстрому стеканию жидкости с поверхности металлического куска шихты, при этом не ухудшается газопроницаемость слоя и не нарушается устойчивость непрерывного процесса плавления шихты. However, such energy efficiency is achievable only when the lumpy metal charge is melted, since metals and their alloys go from solid to liquid in a narrow temperature range at the time of destruction of the crystal lattice, and the low viscosity of metal melts contributes to the fast draining of liquid from the surface of a metal piece of the charge, this does not deteriorate the gas permeability of the layer and does not violate the stability of the continuous process of melting the mixture.

Минералы же переходят из твердого состояния в жидкое в широком температурном интервале, постепенно подплавляясь в кусках с поверхности. Подплавленные куски в силу низкой вязкости оставшегося на поверхности куска расплава слипаются между собой и прилипают к огнеупорной футеровке, перекрывая каналы для прохода газообразного теплоносителя, а иногда и закупоривая шахту. Minerals, on the other hand, pass from solid to liquid in a wide temperature range, gradually melting in pieces from the surface. Due to the low viscosity of the melt piece remaining on the surface, the melted pieces stick together and adhere to the refractory lining, blocking the channels for the passage of the gaseous coolant, and sometimes clogging the shaft.

Поэтому для плавления минералов не применяют шахтных печей, а применяют гораздо менее экономичные /с термическим КПД порядка 25%/ отражательные печи с ваннами, в которые с одной стороны загружают кусковое сырье, а с другой отбирают расплав на переработку /см. например, описание изобретения к а.с. СССР N 622768, опубл. 05.09.78/. Therefore, mine furnaces are not used for the melting of minerals, but much less economical / with a thermal efficiency of about 25% / reflective furnaces with bathtubs are used, in which lumpy raw materials are loaded on one side and melt is selected for processing / cm. for example, a description of the invention to A.S. USSR N 622768, publ. 09/05/78 /.

Вполне очевидно, что в подовых отражательных печах исключено зависание расплавляемого материала /что характерно для шахтных печей/ и существенно облегчено регулирование химического состава расплава в ванне и доводка расплава до требуемого температурного интервала. It is quite obvious that in the hearth reflective furnaces the freezing of the melted material is excluded (which is typical for shaft furnaces) and the regulation of the chemical composition of the melt in the bath and the refinement of the melt to the required temperature range is significantly facilitated.

В последнее время возникло стремление к разработке комбинированных печей, имеющих шахту и использующих ее преимущества по предварительному нагреву шихты, и ванну с отражательным сводом с преимуществами ее по доводке расплава по химсоставу и температуре. Recently, a desire has arisen to develop combined furnaces having a shaft and using its advantages for pre-heating the mixture, and a bath with a reflective vault with its advantages for finishing the melt in chemical composition and temperature.

Из числа таких конструкций к предлагаемой наиболее близка плавильная печь по патенту Великобритании N 1395229 /пуб. 1975/. Печь-прототип имеет 2 шахту, имеющую загрузочное окно, приспособление для загрузки шихты в шахту, ванну для расплавления шихты и доводки расплава, оборудованную леткой и сообщающуюся с шахтой, водоохлаждаемый корпус /"водяную ванну"/, охватывающую ванну, в которой происходит расплавление шихты, теплоотражающий огнеупорный свод, которым накрыта ванна, систему газового отопления (выполненную, в частности, в виде газовой горелки, вмонтированной в торцевую стенку ванны над леткой так, что геометрическая ось горелки параллельна или наклонена под острым углом к своду), газоход для удаления отработавших продуктов сгорания в атмосферу (выполненный, в частности, как сказано в тексте описания изобретения к патенту после перечня фигур на чертежах, в виде канала в своде). Of these structures, the proposed closest melting furnace according to British patent N 1395229 / pub. 1975 /. The prototype furnace has 2 shaft, with a loading window, a device for loading the charge into the shaft, a bath for melting the charge and finishing the melt, equipped with a notch and communicating with the shaft, a water-cooled body / "water bath" /, covering the bath in which the charge is melted the heat-reflecting refractory arch with which the bathtub is covered, a gas heating system (made, in particular, in the form of a gas burner mounted in the end wall of the bathtub above the taphole so that the geometric axis of the burner is parallel or inclined d acute angle to the body), a flue for removing exhaust products of combustion into the atmosphere (configured, in particular, as mentioned in the description of the patent text following list of figures in the drawings in the form of a channel in the roof).

В описанной печи разогрева шихты факелом горелки происходит только на выходе из загрузочной шихты, проем которой не связан с газоходом и заблокирован шихтовым материалом. Плавление же шихты происходит лишь под сводом ванны, причем существенная часть шихты, расположенная на дне ванны, не плавится вообще, выполняя роль теплоизолятора, который предохраняет готовый расплав от переохлаждения циркулирующей в "водяной ванне" водой. Поэтому производительность описанной печи низка, а удельный расход энергии высок. In the described furnace, the charge is heated by the torch of the burner only at the outlet of the loading charge, the opening of which is not connected to the gas duct and is blocked by the charge material. Melting of the charge occurs only under the roof of the bath, and a significant part of the charge, located at the bottom of the bath, does not melt at all, acting as a heat insulator, which protects the finished melt from overcooling by the water circulating in the "water bath". Therefore, the performance of the described furnace is low, and the specific energy consumption is high.

Кроме того, при колебаниях расхода расплава на последующую переработку возможны ситуации, когда вслед за интенсивным разогревом поступающей из шихты в ванну шихты, связанным со скачкообразным увеличением отбора расплава, последует укорочение факела, и подплавленная шихта на выходе из шахты переохладится и зависнет. Поэтому эксплуатационная надежность описанной печи также недостаточна. In addition, with fluctuations in the flow rate of the melt for subsequent processing, situations are possible where, after intensive heating of the mixture coming from the charge into the bath, associated with an abrupt increase in the selection of the melt, a shortening of the torch will follow, and the melted charge at the exit from the mine will become cold and freeze. Therefore, the operational reliability of the described furnace is also insufficient.

В основу изобретения положена задача путем усовершенствования взаимосвязи шахты и ванны и перераспределения потоков газообразного теплоносителя создать такую комбинированную плавильную печь, которая обеспечивала бы повышение производительности и уменьшение удельных энергозатрат и обладала бы большей эксплуатационной надежностью. The basis of the invention is the task, by improving the relationship between the mine and the bath and the redistribution of gaseous coolant flows, to create such a combined melting furnace that would increase productivity and reduce specific energy consumption and would have greater operational reliability.

Поставленная задача решена тем, что в плавильной печи, содержащей шахту, имеющую загрузочное окно и оборудованную приспособлением для загрузки сыпучей шихты; ванну для расплавления шихты и доводки расплава, сообщающуюся с нижней частью шихты, имеющую летку для выдачи расплава и накрытую теплоотражающим огнеупорным сводом; систему газового отопления и газоход для удаления отработавших продуктов сгорания; согласно изобретению, нижняя часть шахты и ванна соединены футерованным переходным каналом, подина которого наклонена к горизонтали под углом, равным или большим угла естественного откоса сыпучего шихтового материала; газоход подключен к шахте выше уровня загрузочного окна и оборудован снабженным воздуходувкой рекуперативным теплообменников-воздухоподогревателем, выход которого подключен к системе газового отопления; а к удаленному от ванны участку упомянутого переходного канала подключен байпасный газоотвод, замкнутый на шахту перед теплообменником воздухоподогревателем. The problem is solved in that in a melting furnace containing a shaft having a loading window and equipped with a device for loading a bulk charge; a bath for melting the mixture and lapping the melt, communicating with the lower part of the mixture, having a notch for dispensing the melt and covered with a heat-reflecting refractory arch; gas heating system and gas duct for removal of exhaust combustion products; according to the invention, the lower part of the shaft and the bath are connected by a lined transition channel, the bottom of which is inclined to the horizontal at an angle equal to or greater than the angle of repose of the bulk charge material; the gas duct is connected to the shaft above the level of the loading window and is equipped with a regenerative heat exchanger-air heater equipped with a blower, the outlet of which is connected to the gas heating system; and a bypass gas outlet connected to a shaft in front of the heat exchanger with an air heater is connected to a portion of the transition channel remote from the bathtub.

При такой форме выполнения и взаимосвязях частей комбинированной плавильной печи существенная часть тепла, необходимого для расплавления шихты, подводится к ней еще в шахте и переходном канале, причем в зависимости от теплофизических свойств шихты и интенсивности отбора расплава на переработку обеспечивается надежное регулирование температуры шихты на выходе из шихты, исключающее слипание кусков и зависание шихтового материала в проеме. Перераспределение потока отходящих газов и их регулирование между шихтой и байпасным газоотводом обеспечивает, в частности, эффективное использование тепла продуктов сгорания независимо от того, служит ли это тепло непосредственному нагреву шихты в шахте или затрачивается на подогрев воздуха в системе отопления. Поэтому, несмотря на общеизвестность порознь взятых теплообменников-рекуператоров, байпасов и др. элементов печи, заявленная совокупность признаков соответствует критерию "изобретательский уровень" и обеспечивает повышение производительности и эксплуатационной надежности и снижение удельных энергозатрат. With this form of execution and the interrelations of the parts of the combined melting furnace, a substantial part of the heat necessary for melting the charge is supplied to it even in the mine and the transition channel, and depending on the thermophysical properties of the charge and the intensity of the selection of the melt for processing, reliable control of the temperature of the charge at the outlet of charge, eliminating the sticking of pieces and hanging of the charge material in the opening. The redistribution of the flow of exhaust gases and their regulation between the charge and the bypass gas outlet ensures, in particular, the efficient use of the heat of the combustion products, regardless of whether this heat serves to directly heat the charge in the mine or is spent on heating the air in the heating system. Therefore, despite the well-known separately taken heat exchangers, heat exchangers, bypasses and other elements of the furnace, the claimed combination of features meets the criterion of "inventive step" and provides increased productivity and operational reliability and reduced specific energy consumption.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что нижняя часть шахты снабжена пустотелой воздухоохлаждаемой насадкой, вход в полость которой подключен к ответвлению нагнетательного воздухопровода за воздуходувкой, а выход из полости которой открыт в пространство между шахтой и входным участком переходного канала. Тем самым практически полностью исключается избыточный подвод тепла к шихте и чрезмерное размягчение и зависание шихты в шахте. The first additional difference is that the lower part of the shaft is equipped with a hollow air-cooled nozzle, the entrance to the cavity of which is connected to the branch of the discharge air pipe behind the blower, and the outlet from the cavity of which is open into the space between the shaft and the inlet section of the transition channel. Thus, the excessive supply of heat to the charge and excessive softening and freezing of the charge in the mine are almost completely eliminated.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что байпасный газоотвод снабжен регулятором расхода протекающих через него продуктов сгорания, управляемым от датчика температуры в нижней части шахты. Тем самым обеспечивается дополнительное регулирование количества тепла, поступающего к шихте, и, следовательно, температуры шихты на выходе из шахты в переходный канал за счет перераспределения тепловых потоков в печном пространстве. The second additional difference is that the bypass gas outlet is equipped with a flow regulator for combustion products flowing through it, controlled by a temperature sensor in the lower part of the shaft. This provides additional regulation of the amount of heat entering the charge, and, therefore, the temperature of the charge at the outlet of the mine into the transition channel due to the redistribution of heat fluxes in the furnace space.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что на входе в переходный канал под проемом шахты установлен толкатель для принудительного сталкивания шихты на подину переходного канала, что оказывается наиболее целесообразным при использовании шихты с существенным разбросом размеров и форм ее частиц. The third additional difference is that a pusher is installed at the entrance to the transition channel under the mine opening to force the charge onto the bottom of the transition channel, which turns out to be most appropriate when using the charge with a significant variation in the sizes and shapes of its particles.

Четвертое дополнительное отличие заключается в том, что система газового отопления снабжена по меньшей мере двумя газовыми горелками, причем часть горелок (по меньшей мере одна) установлена в своде над ванной, а другая часть в своде переходного канала. Такое выполнение системы газового отопления наиболее целесообразно при расплавлении особо тугоплавкой шихты. A fourth additional difference is that the gas heating system is provided with at least two gas burners, with part of the burners (at least one) installed in the arch above the bathtub, and the other part in the arch of the transition channel. This embodiment of the gas heating system is most appropriate when melting a particularly refractory mixture.

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что в своде и стенках ванны перед леткой с зазором относительно дна ванны установлена огнеупорная поперечная перегородка, отделяющая зону доводки расплава, для которой характерно пониженное давление газов, от зоны повышенного давления газов и интенсивного плавления шихты, а в своде ванны между указанной перегородкой и леткой установлена дополнительная газовая горелка. При такой конструкции ванны достигаются оптимальные условия для доводки расплава при колебаниях его расхода на последующую его переработку в связи с хорошим доступом к части ванны перед выпускной леткой и возможностью ввода модификаторов. The fifth additional difference is that in the arch and walls of the bathtub in front of the recess with a gap relative to the bottom of the bath there is a refractory transverse partition separating the melt refinement zone, which is characterized by a reduced gas pressure, from the zone of increased gas pressure and intense melting of the charge, and in the arch baths between the specified partition and the tap hole has an additional gas burner. With this design of the bath, optimal conditions are achieved for refining the melt with fluctuations in its flow rate for its subsequent processing in connection with good access to the part of the bath before the outlet and the ability to enter modifiers.

Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием конструкции и работы предлагаемой плавильной печи со ссылкой на прилагаемый чертеж, где изображена предлагаемая плавильная печь в продольном разрезе. Further, the invention is illustrated by a detailed description of the design and operation of the proposed melting furnace with reference to the accompanying drawing, which shows the proposed melting furnace in longitudinal section.

Плавильная печь имеет последовательно (по ходу процесса) расположенные шахту 1, переходной канал 2 и ванну 3. The melting furnace has sequentially (during the process) located shaft 1, transition channel 2 and bath 3.

Шахта 1 имеет вид преимущественно цилиндрического канала, ограниченного на всем протяжении металлическим кожухом 4 и частично огнеупорной футеровкой 5. В верхней части шахты 1 имеется загрузочное окно 6, к которому примыкает транспортер 7 (например, скиповый подъемник) для подачи минеральной шихты в проем шахты 1. Над загрузочным окном 6 последовательно (по направлению движения отходящих газов) установлены рекуперативный теплообменник - воздухоподогреватель 8 с воздуходувкой 9 и лабиринтный пылеосадитель 10 с не показанным на чертеже средствами выгрузки уловленной пыли. Воздуходувка 9 подключена ко входу воздухоподогревателя 8 нагнетательным воздухопроводом 11. Нижняя часть шахты 1 обычно оборудована пустотелой воздухоохлаждаемой насадкой 12, полость которой подключена ответвлением 13 к нагнетательному воздухопроводу 11. На ответвлении 13 установлен регулятор 14 расхода воздуха на охлаждение, который может управляться как вручную, так и с помощью широко известных средств автоматизации управления. Проем шахты 1 на ее протяжении выше загрузочного окна 6, и газопропускные каналы лабиринтного пылеосадителя 10 служат основным газоходом для выпуска продуктов сгорания используемого при эксплуатации печи топлива в атмосферу. При этом огнеупорная футеровка 5 простирается от верхнего уровня насадки 12 до входа в воздухоподогреватель 8. The shaft 1 has the form of a predominantly cylindrical channel, bounded throughout by a metal casing 4 and partially refractory lining 5. In the upper part of the shaft 1 there is a loading window 6, which adjoins the conveyor 7 (for example, a skip elevator) for feeding the mineral charge into the opening of the shaft 1 A recuperative heat exchanger — an air heater 8 with an air blower 9 and a labyrinth dust collector 10 with means not shown in the drawing — is installed sequentially (in the direction of movement of the exhaust gases) above the loading window 6; ami discharged dust. The blower 9 is connected to the inlet of the air heater 8 by a discharge air duct 11. The lower part of the shaft 1 is usually equipped with a hollow air-cooled nozzle 12, the cavity of which is connected by a branch 13 to the discharge air duct 11. On the branch 13 there is a regulator 14 for cooling air flow, which can be controlled either manually or and using well-known management automation tools. The opening of the mine 1 along its length above the loading window 6, and the gas passage channels of the labyrinth dust separator 10 serve as the main duct for the release of combustion products used in the operation of the furnace fuel into the atmosphere. When this refractory lining 5 extends from the upper level of the nozzle 12 to the entrance to the air heater 8.

Переходный канал 2 имеет футерованные огнеупорами подину 15, наклоненную к горизонтали под углом, равным или большим угла естественного откоса сыпучего шихтового материала, и свод 16 с боковыми стенками. The transition channel 2 has a hearth lined with refractories 15, inclined to the horizontal at an angle equal to or greater than the angle of repose of the bulk charge material, and a vault 16 with side walls.

Ванна 3, полностью футерованная изнутри огнеупорным материалом, имеет летку 17 для выпуска минерального расплава на переработку. На практике целесообразно оборудовать ванну огнеупорной поперечной перегородкой 18, которая должна быть закреплена в своде и боковых стенках ванны и установлена с зазором относительно дна ванны. Эта перегородка 18 служит для отделения прилегающей к летке 17 зоны доводки расплава, для которой характерно пониженное близкое к атмосферному избыточное давление, от прилегающей к переходному каналу 12 зоны интенсивного плавления шихты с существенным давлением газов. Bath 3, completely lined with refractory material from the inside, has a tap hole 17 for the release of the mineral melt for processing. In practice, it is advisable to equip the bath with a refractory transverse partition 18, which should be fixed in the arch and side walls of the bath and installed with a gap relative to the bottom of the bath. This partition 18 serves to separate the melt lapping zone adjacent to the notch 17, which is characterized by a reduced atmospheric overpressure close to atmospheric pressure, from the zone of intense melting of the charge adjacent to the transition channel 12 with significant gas pressure.

Верхняя часть переходного канала 2, прилегающая к выходному участку шахты 1, в частности, к воздухоохлаждаемой насадке 12, выход которой открыт в пространство между шахтой 1 и входным участком переходного канала 2, связана с байпасным газоходом 19. Этот газоход 19 замкнут на шахту 1 выше загрузочного окна 6 перед воздухоподогревателем 8, служит для оптимизации распределения тепловой нагрузки на шихту, нагреваемую в проеме шахты 1 ниже загрузочного окна 6 и на воздухоподогреватель 8 и, как правило, снабжен регулятором 20 расхода продуктов сгорания через гахоход 19. Обычно такой регулятор 20 совместно с регулятором 14 расхода воздуха на охлаждение насадки 12 подключают к общему блоку 21 управления, срабатывающему в зависимости от температуры в нижней части шахты, контролируемой не показанным особо на чертеже датчиком. The upper part of the transition channel 2 adjacent to the output section of the shaft 1, in particular, to the air-cooled nozzle 12, the output of which is open into the space between the shaft 1 and the input section of the transition channel 2, is connected to the bypass duct 19. This duct 19 is closed to the shaft 1 above loading window 6 in front of the air heater 8, is used to optimize the distribution of thermal load on the mixture heated in the opening of the shaft 1 below the loading window 6 and on the air heater 8 and, as a rule, is equipped with a regulator 20 of the consumption of combustion products Through a gas duct 19. Typically, such a regulator 20, together with a regulator 14 of the air flow rate for cooling the nozzle 12, is connected to a common control unit 21, which operates depending on the temperature in the lower part of the shaft, which is controlled by a sensor not shown especially in the drawing.

В зависимости от теплофизических и механических свойств расплавляемых в печи минералов на входе в переходной канал 2 под проемом шахты может быть установлен толкатель 22 для принудительного перемещения нагретой в шахте 1 шихты на подину 15 переходного канала 2. Depending on the thermophysical and mechanical properties of the minerals melted in the furnace, a pusher 22 can be installed at the entrance to the transition channel 2 under the shaft opening to force the charge heated in the shaft 1 to the bottom 15 of the transition channel 2.

Печь может быть оборудована разными системами газового отопления, лишь одна из которых показана на чертеже. Во всех возможных системах обязательными частями будут по меньшей мере одна газовая горелка 23, подключенная к источнику горючего (обычно природного) газа, и воздухопровод 24, подключенный к воздухонагревателю 8. The furnace can be equipped with different gas heating systems, only one of which is shown in the drawing. In all possible systems, the required parts will be at least one gas burner 23 connected to a source of combustible (usually natural) gas, and an air duct 24 connected to an air heater 8.

Более конкретно, желательно иметь три сводовых двухпроводных горелки 23; одну в зоне доводки расплава в ванне 3 между перегородкой 18 и леткой 17; по меньшей мере одну в своде зоны интенсивного плавления минеральной шихты в ванне 3 и также по меньшей мере одну в своде 16 переходного канала 2. При этом каждая из горелок 23 будет подключена к разводящим коллекторам 25 газа и 26 подогретого воздуха. More specifically, it is desirable to have three vaulted two-wire burners 23; one in the melt refinement zone in the bath 3 between the partition 18 and the letka 17; at least one in the arch of the intensive melting zone of the mineral charge in the bath 3 and also at least one in the arch 16 of the transition channel 2. In this case, each of the burners 23 will be connected to the distributing collectors 25 of gas and 26 heated air.

Целесообразно также подключать коллектор 26 для подачи нагретого воздуха от воздухоподогревателя 8 по воздухопроводу 24 через промежуточный теплообменник типа "труба в трубе", внешняя труба 27 которого охватывает байпасный газоход 19, а над леткой 17 устанавливать зонт с дополнительным газоходом 28 для отвода продуктов сгорания газа из зоны доводки расплава в атмосферу. It is also advisable to connect the collector 26 for supplying heated air from the air heater 8 through the air duct 24 through an intermediate pipe-to-pipe heat exchanger, the outer pipe 27 of which covers the bypass duct 19, and install an umbrella with an additional duct 28 above the tap hole 17 to remove gas combustion products from zones for melt refinement into the atmosphere.

Минеральные расплавы приготовляют в описанной комбинированной шахтно-отражательной плавильной печи следующим образом. Mineral melts are prepared in the described combined shaft-reflective melting furnace as follows.

В период запуска при полностью свободном проеме шахты 1 и продолжающего ее газохода, полностью открытом регуляторе 20 расхода продуктов сгорания (дымовых газов) через байпасный газоход 19 и полностью закрытом регуляторе 14 расхода воздуха через ответвление 13 включают воздуходувку 9 и продувают полость ванны 3, переходного канала 2 и шахты 1 чистым воздухом. Затем на горелку 23 (или горелки, если их больше одной) в своде ванны 3, включая и горелку 23 в зоне доводки и выпуска расплава, и горелку (горелки) 23 в своде 16 переходного канала 2 подают газообразное топливо и нагревают футеровку печи до 1500.1600^oC (1773.1873 К). По мере нагрева футеровки до указанных температур расход продуктов сгорания через байпасный газоход 19 уменьшают, а регулятор 14 расхода воздуха через ответвление 13 увеличивают (последнее необходимо для исключения прогара полой насадки 12 на выходе из шахты 1).During the start-up period with a completely free passage of the shaft 1 and the gas duct continuing, a fully open regulator 20 of the flow of combustion products (flue gases) through the bypass duct 19 and a completely closed regulator 14 of the air flow through the branch 13, turn on the blower 9 and blow the cavity of the bath 3, transition channel 2 and shaft 1 with clean air. Then, gaseous fuel is supplied to the burner 23 (or burners, if there are more than one) in the roof of the bath 3, including the burner 23 in the melt refinement and discharge zone, and the burner (burners) 23 in the roof 16 of the transition channel 2 and heat the furnace lining to 1500.1600 ^o C (1773.1873 K). As the lining is heated to the indicated temperatures, the consumption of combustion products through the bypass duct 19 is reduced, and the air flow regulator 14 through the branch 13 is increased (the latter is necessary to prevent burn-out of the hollow nozzle 12 at the outlet of the mine 1).

При достижении указанной температуры транспортером 7 через окно 6 порциями заливают шихту в шахту 1 и сталкивают ее толкателем 22 на подину 15 переходного канала 2. Темп подачи шихты регулируют таким образом, чтобы каждая очередная порция успевала расплавиться и стечь по подине 15 в ванну 3. Как только уровень расплава в ванне 3 поднимается над нижним срезом перегородки 18 и возникнет подпор продуктов сгорания в части ванны, непосредственно сообщающейся с переходным каналом 2, в этом канале 2, шахте 1 и газоходах, подачу шихты транспортером 7 увеличивают и заполняют ею проем шахты 1 ниже уровня загрузочного окна 6, а затем подачу шихты регулируют, сообразуясь с отбором расплава через летку 17 на переработку. When the specified temperature is reached, conveyor 7 through the window 6 pours the charge into the shaft 1 in portions and pushes it with a pusher 22 onto the bottom 15 of the transition channel 2. The feed rate of the charge is regulated so that each next portion has time to melt and drain along the bottom 15 into the bath 3. How only the melt level in the bath 3 rises above the lower cut of the partition 18 and there will be a back-up of combustion products in the part of the bath that is directly connected to the transition channel 2, in this channel 2, shaft 1 and flues, the charge of the charge by conveyor 7 is increased they open and fill the opening of the mine 1 with it below the level of the loading window 6, and then the charge supply is regulated in accordance with the selection of the melt through the notch 17 for processing.

Одновременно с заполнением проема шахты 1 твердой шихтой расход продуктов сгорания через байпасный газоход уменьшают, а расход воздуха через ответвление 13 и полость насадки 12 увеличивают таким образом, чтобы температура шихты на выходе из шахты 1 была максимально приближена к температуре начала плавления расплавляемого минерала, но подплавление и слипание частиц шихты и ее зависание в проеме шахты 1 исключались. Simultaneously with filling the opening of the mine 1 with a solid charge, the consumption of combustion products through the bypass duct is reduced, and the air flow through the branch 13 and the cavity of the nozzle 12 is increased so that the temperature of the mixture at the outlet of the mine 1 is as close as possible to the temperature at which the melted mineral begins to melt, but melting and sticking of the particles of the mixture and its freezing in the opening of the shaft 1 were excluded.

Выполнение указанных условий означает переход к квазистационарному режиму плавления шихты, в котором непрерывность плавления сочетается с дискретной (порционной) подачей шихты и непрерывным (возможно, колеблющимся) или периодическим отбором расплава из буферной емкости между перегородкой 18 и торцевой стенкой ванны 3. Fulfillment of these conditions means a transition to a quasistationary mode of melting the mixture, in which continuity of melting is combined with a discrete (batch) feed of the mixture and continuous (possibly oscillating) or periodic selection of the melt from the buffer tank between the partition 18 and the end wall of the bath 3.

Выбивающиеся из летки 17 продукты сгорания от горелки 23, установленной в зоне доводки и выдача расплава (т.е. упомянутой "буферной емкости") удаляются в атмосферу через зонт с дополнительным газоходом 28. The combustion products knocked out from the notch 17 from the burner 23 installed in the lapping zone and the delivery of the melt (ie the aforementioned “buffer tank”) are removed to the atmosphere through an umbrella with an additional gas duct 28.

Claims

1. A melting furnace for the preparation of mineral melts, comprising a shaft with a loading window and a device for loading a bulk charge, a bath for melting the charge and finishing the melt, connected to the lower part of the shaft, with a tap for melt discharge and a heat-reflecting refractory arch, gas heating system and gas flues for removing waste products of fuel combustion, characterized in that the lower part of the shaft and the bath are connected by a transition channel lined with refractory materials, the bottom of which is inclined to the horizontal at an angle m, equal to or greater than the angle of repose of the bulk charge material, the gas duct is connected to the shaft above the level of the loading window and has a recuperative heat exchanger, an air heater with a blower, the outlet of which is connected to the gas heating system, and the section of the transition channel remote from the bath is connected to the bypass gas outlet connected to mine in front of the heat exchanger air heater.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the lower part of the shaft is made with a hollow air-cooled nozzle, the entrance to the cavity of which is connected to a branch of the discharge air duct behind the blower, and the outlet from the cavity of which is open into the space between the shaft and the inlet section of the transition channel.

3. The furnace according to claim 1, characterized in that the bypass gas pipeline has a flow rate regulator for the combustion products flowing through it, controlled by a temperature sensor in the lower part of the shaft.

4. The furnace according to claim 1, characterized in that a pusher is installed at the entrance to the transition channel under the mine opening to force the charge to collide on the bottom of the transition channel.

5. The furnace according to claim 1, characterized in that the gas heating system has at least one gas burner, and at least one burner is installed in the arch above the bath and at least one other burner is installed in the arch of the transition channel.

6. The furnace according to claim 1, characterized in that in the arch and walls of the bath in front of the tap with a gap relative to the bottom of the bath there is a refractory partition separating the lapping zone of the melt from the zone of intensive melting of the charge, and on the bath arch in the gap between the tap and the partition there is an additional burner.