Шахта печи. Шахта печи состоит из стального кожуха и клад­ки. Шахта пересыпных печей может иметь вид полого цилиндра (рис. 53, а) или составленных основаниями двух усеченных ко­нусов (рис. 53, б). Наиболее рациональна цилиндрическая фор­ма шахты с сужением в нижней части, зоне охлаждения (рис. 53, в). Такая форма принята в современных печах.

Круглое поперечное сечение шахты имеет преимущества пе­ред остальными при пересыпном способе обжига: способствует равномерному распределению и опусканию кусковых материалов по сечению шахты. Шахта круглого сечения имеет меньшую объемную поверхность и поэтому отличается минимальными по­терями тепла в окружающую среду.

В полугазовых печах и печах на газообразном и жидком топливе применяются эллипсовидное (рис. 53, г) и прямоуголь­ное (рис. 53, д) сечения шахты. Эти сечения позволяют улуч­шить условия равномерного распределения газообразного топли­ва в слое обжигаемого материала.

Часть общей высоты шахты, соответствующая среднему нор­мальному уровню засыпки в нее материала, называется рабо­чей высотой шахты. Величина рабочей высоты шахты влияет на удельный расход топлива и качество получаемой извести. Рабо­чая высота шахты составляет 18—20 м.

Кладка шахты состоит из внутреннего защитного слоя— фу­теровки и наружного — теплоизоляционного. Футеровка шахты

Играет существенную роль в организации процесса обжига и оказывает влияние на его технико-экономические показа - •тели. Чем более тщательно выполнена футеровка и выше качество примененных огне­упоров, тем более высокая тем­пература обжига поддержива­ется в зоне обжига печи и уве­личивается рабочее время экс­плуатации печи. В итоге растет годовая производительность пе­чи и, следовательно, снижают­ся затраты на выпуск 1 т из­вести.

Футеровку выполняют из огнеупоров, обладающих высокой огнеупорностью, малой по­ристостью, достаточной прочностью и термостойкостью.

В верхней части шахты (Зоне подогрева) футеровка испыты­вает значительное механическое воздействие со стороны шихты (удары кусков известняка и каменного угля во время загрузки, истирание перемещающейся шихтой) и химическое воздействие отходящих газов (кислород, сернистые соединения), имеющих кислый характер. Поэтому применяемый материал должен быть нейтральным или кислым, плотным и прочным.

Зона подогрева подвержена колебаниям температуры, осо­бенно значительными в период загрузки шихты. Следователь­но, материал футеровки зоны подогрева должен быть достаточ­но термостойким, т. е. устойчивым к резким колебаниям тем­пературы. Всем этим условиям удовлетворяют шамотный рядовой кирпич и более качественный многошамотный кир­пич. Толщина футеровки зоны подогрева обычно составляет 210—230 мм.

Ф ф <§) €ЕЭ ЕЕ О) б/ В) г) й)

Рис. 53. Конфигурации шахты печей: А — полый цилиндр, б — составленные большими основаниями два усеченных ко­нуса, в — цилиндрическая с сужением вни­зу, г — щелевидная эллипсовидная с вер­тикальными стенками, д — прямоугольная с вертикальными стенками

В зоне обжига температура достигает 1200—1300° С, а в мес­тах скопления твердого топлива и ввода газообразного может
быть и выше. Огнеупорность материала футеровки должна быть выше температуры, наблюдаемой в рабочей зоне. Опыт эксплуа­тации показывает, что огнеупорные материалы разрушаются даже в том случае, когда их огнеупорность является достаточ­ной для имеющейся температуры. Это вызвано тем, что в зоне обжига футеровка подвергается химическому воздействию из­вести, шлака и золы топлива. Соприкасаясь при высокой темпе­ратуре с огнеупорным материалом, шлаки и зола топлива час­тично проникают через поры в глубь материала, вступая с ним в химическое взаимодействие и разрушая его.

Разрушающее действие на огнеупоры оказывает окись угле­рода СО. Глубина проникновения СО, шлака и газов в огнеупор зависит от его пористости. Поэтому для футеровки зоны обжига пригодны материалы с небольшой объемной пористостью.

Важным показателем качества применяемых в зоне обжига огнеупоров является температура их деформации под нагрузкой, так как материал футеровки зоны обжига испытывает давление вышележащих слоев кирпичей, давление от теплового расшире­ния материала и давление шихты.

В качестве футеровочного материала зоны обжига широко применяют многошамотный кирпич марки Д (доменный). Для печей большой мощности целесообразней применять хромомаг - незитовые и высокоглиноземистые огнеупоры. Длительная служ­ба футеровки наблюдается при послойной укладке хромомаг- незитовых и многошамотных огнеупоров.

Применение высокоогнеупорных плотных хромомагнезито- вых и высокоглиноземистых огнеупоров в зоне обжига известе - обжигательных печей резко уменьшает привары извести к фу­теровке печи и в 2—2,5 раза увеличивает срок службы футеров­ки, что дает значительный экономический эффект. Толщина фу­теровки в зоне обжига составляет 345—460 мм.

В нижней части шахты (Зоне охлаждения) материал футе­ровки подвергается механическому и химическому воздействию раскаленной извести и колебаниям температуры. Однако усло­вия его работы значительно легче по сравнению с зоной обжи­га. Поэтому для футеровки зоны охлаждения применяют много­шамотный доменный или рядовой шамотный кирпич. Толщина рабочего слоя составляет 210—230 мм.

Следующий за футеровкой слой огнеупоров не подвергается столь значительному воздействию среды и служит, в основном для теплоизоляции. Основными требованиями, предъявляемыми к теплоизоляционным огнеупорам, являются огнеупорность и теплопроводность. Теплопроводность материала связана с его объемным весом. Чем ниже объемный вес материала, тем мень­шей теплопроводностью он обладает.

Теплоизоляционный слой футеровки шахты обычно выполня­ют из шамотных легковесных огнеупоров. Его толщина состав­ляет 210—230 мм.

Пространство между кладкой и металлическим кожухом за­сыпают молотым шамотом или трепелом для улучшения тепло­изоляции. Толщина слоя засыпки 50—65 мм. Кожух выполняют из углеродистой стали толщиной 8—10 мм.

Загрузочное устройство. Загрузочное устройство шахтной пе­чи служит для равномерного распределения сырья и топлива по поперечному сечению шахты и ее герметизации. Наиболее рас­пространенными являются следующие загрузочные устройства.

Загрузочное уст­ройство с прямым рассеивающим коло­колом и отбойной обечайкой (рис. 54) со­стоит из приемного бункера 1, прямого рассеивающего колокола 2, траверсы 4, ка­чающихся пластин 3 и от­бойной обечайки 5. Отбой­ная обичайка служит для предохранения футеровки печи от ударов о нее кусков сырья и отбрасывания мате­риала к оси шахты. Качаю­щиеся пластины при ударе о них кусков различной ве­личины отклоняются на раз­ный угол, чем способствуют более равномерному распре­делению материала по по­верхности шахты в печи. При загрузке печи шихтой траверса с колоколом опус­кается вниз и материал про­сыпается в кольцевой зазор между колоколом и горлови­ной приемного бункера. Пос­ле окончания загрузки печи порцией шихты траверса с колоко­лом поднимается, закрывая горловину.

Данное устройство распределяет крупную и мелкую фракции шихты в центральную часть сечения, а среднюю фракцию — в периферийную. При этом более равномерное распределение топ­лива по сечению печи получается, если топливо засыпано в бункере поверх сырья.

Загрузочное устройство с поворотным спи­ралеобразным конусом и отбойником (рис.55) состоит из приемного бункера-воронки 1, спиралеобразного рас­сеивающего конуса 2 с отбойником, штанги 3, механизма поворо­Та, уравновешивающего груза 7 и отбойной обечайки 8.

Рис. 54. Загрузочное устройство с пря­мым рассеивающим колоколом и отбой­ной обечайкой: 1 — приемный бункер, 2 — колокол, 3 — качаю­щееся пластины, 4 — траверса, 5 — отбойная обечайка

110

При загрузке шихты в приемный бункер конус опускается в нижнее положение и материал ссыпается в шахту печи. При дви­жении материала по поверхности конуса он ссыпается по спира­ли, имеющей свое начало в центре шахты.

Поднимаясь под действием груза 7 вверх, выступ 5 штанги скользит по спиральной прорези 4 и конус поворачивается на

Рис. 55. Загрузочное устройство с поворотным спиралеобраз­ным конусом и отбойной обечайкой: / — приемная воронка, 2 — спиралеобразный рассеивающий конус, 3 — штаига, 4 — прорезь, 5 — выступ, 6 — храповое колесо, 7 — груз, 8 — от­бойная обечайка

Угол 45°. Поворот конуса фиксируется храповым колесом 6. Та­ким образом достигается равномерное распределение крупных н мелких фракций сырья и топлива по сечению печи.

Лучшие результаты получены при расположении топлива в приемном бункере загрузочного устройства поверх сырья, для чего необходимо предусмотреть дозирование топлива в скип до загрузки в него сырья.

Загрузочное устройство с вращающейся во­ронкой, прямым рассеивающим конусом и от­бойной обечайкой (рис. 56) имеет вращающуюся воронку с приводом

Рис. 56. Загрузочное устройство с вращающейся воронкой, прямым рассеивающим колоколом и отбойной обечайкой: 1 — загрузочная воронка, 2 — колокол, 3 — предохранительный ко­нус, 4 — венцовая шестерня, 5 — электродвигатель, 6 — противовес

Работа загрузочного устройства синхронизирована с движе­нием загрузочного скипа. Нагруженный шихтой скип поднимает­ся по рельсам эстакады и высыпает материал в загрузочную воронку 1, выходное отверстие которой закрыто колоколом 2. Высыпав материал, скип движется вниз и при этом включает электродвигатель привода воронки, который вращает ее посред­ством редуктора и венцовой шестерни 4. Воронка вместе с ма - гериалом поворачивается на определенный угол, например 40°, и останавливается.

При вторичном подъеме скип поднимает противовес 6 и коло­кол опускается вниз, пропуская материал в шахту. Под дейст­вием противовеса колокол закрывает горловину приемной ворон­ки. Поднявшийся на верх печи скип высыпает в воронку новую порцию материала и начинает движение вниз, включая при­вод воронки. Воронка с материалом вновь поворачивается на 40°. Таким образом загрузка печи осуществляется последовательно по окружности шахты. При этом способе устраняется отрица­тельное влияние односторонней загрузки шихты из скипа в при­емную воронку.

В промышленности применяют загрузочные устройства с вра­щающейся воронкой объемом 0,8—2 м3. Длительность цикла со­ставляет от 30 до 60 сек. Мощность электродвигателя привода 0,75—3,5 кет. Скорость вращения воронки 2,7—3,7 об/мин.

Двухклапанное загрузочное устройство с по­воротной приемной воронкой, прямым конусом - рассекателем и отбойной обечайкой (рис. 57), ста­ниной 10 опирается на верхнюю часть шахты печи. Снизу стани­ны монтируется неподвижный усеченный конус 14, сверху — ро­ликовые опоры 7. На последние опирается подвижная чаша 2 с венцовой шестерней 3. Герметизация чаши осуществляется пе­сочным затвором 1.

Конус 4, являющийся направляющей для пустотелой тяги 5, Крепится на чаше при помощи радиальных колосников 6. Ниж­няя часть подвижной чаши перекрывается конусом 11, жестко закрепленным на тяге 5. Неподвижный усеченный конус 14 пере­крывается конусом 15, укрепленным на штоке 13.

Конус 12 и тяга 5 служат направляющими для штока 13. Ко­нусы 11 и 15 служат затвором для герметизации загрузочного устройства, в связи с чем они открываются и закрываются по­очередно. Механизм подъема и опускания нижнего конуса-рас­секателя соединен с противовесом 9 и штанговым указателем уровня 8 шихты в печи.

Усреднение шихты по сечению шахты достигается последо­вательным поворотом чаши 2 с материалом от индивидуального привода на угол 60° и применением конуса-рассекателя 15 с от­бойной обечайкой 16.

Механизмы загрузочного устройства сблокированы со скипо­вым подъемником и штанговым уровнемером и работают авто­матически.

Это загрузочное устройство показало хорошие результаты при установке на шахтных пересыпных печах и нашло широкое применение на печах, отапливаемых газообразным топливом.

В двухклапанных загрузочных устройствах последних конст­рукций прямой конус-рассекатель 15 в ряде случаев заменен на неравнобокий конус или спиралеобразный конус с отбойником.

В этом случае загрузочное устройство дополняется механизмом поворота нижнего конуса.

Выгрузочный механизм. Выгрузочный механизм служит для непрерывной и равномерной выгрузки извести по поперечному сечению шахты и регулирования производительности печи.

Выгрузочный механизм с движущимися ка­ретками (рис. 58) применяют на шахтных печах всех типов. Механизм состоит из чугунных ступенчатых кареток 4, попарно связанных тягами 3 с приводными кривошипными валами 2, при­водного вала 6 и электропривода. Ход каретки шипа можно из­менять перестановкой пальца кривошипа.

Рис. 57. Двухклапанное загрузочное устройство: T — песочный затвор, 2 — подвижная чаша, 3 — венцовая шестерня, 4 и 12 — предохранительные конусы, 5 — пусто­телая тяга, 6 — радиальные колосники, 7 — роликовые опоры, 8 — штанговый указатель уровня. 9 — противовес, 10 — станина, 11 — верхний герметизирующий клапан (конус), /3— шток, 14 — усеченный конус бункера, 15 — Нижний герметизирующий и распределительный конус - рассекатель, 16 — отбойная обечайка

Кривошипные валы соединены с приводным валом через ко­нические шестерни и снабжены шарнирами и разъемными муф­тами. Шарниры упрощают подгонку соединенней, а муфты позво- 2 6 Рис. 58. Выгрузочный механизм с движущимися каретками: 1 — коробка, 2 — кривошипный вал, 3 — тяга. 4 — ступенчатые каретки, 5 — ролики. ' — приводной вал, 7 — шкнвы, 8 — гребень, 9 — бункер, 10 — пластинчатый транспор­тер, 11 — течка, 12 — люк

Л Я ют останавливать любую каретку независимо от остальных. Это создает возможность для регулирования выгрузки извести при неравномерном протекании процесса в зоне обжига.

Количество выгружаемой извести регулируется изменением числа оборотов приводного вала при помощи ступенчатых шки­вов 7 ременной передачи.

Обычно имеется четыре ступени скорости движения кареток, позволяющих в широких пределах изменять скорость выгрузки материала из печи. Каретки расположены в коробках 1, вмон­тированных в выгрузочных очелках печи. Они перемещаются по роликам 5.

Между очелками расположен кирпичный гребень 8, служа­щий для распределения по очелкам извести, опускающейся из зоны охлаждения печи. У печей, работающих под давлением, над кирпичным гребнем расположен чугунный конус, через кото­рый в зону охлаждения печи нагнетается холодный воздух. Ко­робки снабжены люками 12, которые используются при осмотре и ремонте выгрузочного механизма.

Известь распределяется по длине каретки под углом естест­венного откоса. При возвратно-поступательном движении ка­ретки она захватывает куски извести своими уступами и протал­кивает их к выгрузочным отверстиям, откуда известь попадает в течку 11, бункер 9 и на пластинчатый траспортер 10.

На печах средней мощности устанавливают четыре каретки, на печах производительностью 150—200 т/сут число кареток до­стигает восьми.

Выгрузочный механизм с движущимися каретками отличает­ся периферийностью выгрузки извести из печи. Этот недостаток механизма особенно проявляется при обжиге сравнительно мел­ких фракций известняка (30—60 мм).

Выгрузочная решетка (рис. 59) представляет собой подвижный металлический под шахты, имеющий возвратно-по­ступательное движение. Этот тип выгрузочного механизма прост в изготовлении, обеспечивает равномерное распределение воздуха по сечению шахты, стабильную работу на материале различной гранулометрии и равномерную разгрузку печи по всей площади поперечного сечения шахты.

Выгрузочная решетка состоит из каретки 8, установленной на стальных катках 1, и привода. Каретка представляет собой сварную платформу с колосниковой решеткой 6, колосники ко­торой установлены под наклоном к краям каретки. Колосники имеют клинообразную форму, в связи с чем расстояние между ними увеличивается от центра к краям платформы. Опорами для катков служат балки 9.

По оси печи над кареткой устанавливается воздухоохлаждае - мая полая балка 7, имеющая треугольное сечение. Балка служит гребнем, распределяющим материал симметрично по обе сто­роны решетки, воспринимает на себя часть давления столба ма­териала и одновременно является опорной плоскостью, задер­живающей движение извести при обратном ходе решетки. Вы­грузочная решетка заключена в металлический кожух, снаб­женный с противоположных сторон люками 5, через которые производится ее обслуживание и ремонт.

А-А

Рис. 59. Выгрузочная решетка: ' — каток, 2 — рабочий цилиндр гидропривода, 3 — бак, 4 — шток, 5 — люк, 6 — Колосниковая решетка. 7 — балка (гребень), 8 — каретка, 9 —опорная" балка. Ю — промежуточный бункер, II — бункер, 12— барабанный затвор, 13 — течка Извести

При возвратно-поступательном движении каретки мелкие куски извести проваливаются в щели между колосниками, а крупные, сползая по наклонным колосникам, ссыпаются то с од­ной, то с другой стороны платформы в промежуточный бункер 10. Из бункера известь просыпается в барабанный затвор 12 и из него поступает в течку 13.

Привод решетки выполняется в двух вариантах: электромеха­нический с храповым механизмом и гидравлический. Электро­механический привод более металлоемок, имеет ступенчатое ре­гулирование производительности. Гидравлический привод со­стоит из маслонасоса, бака 3 с маслом и рабочего цилиндра 2 Со штоком 4, соединенного со штангой выгрузочной решетки.

Вращающаяся выгрузочная решетка или вра­щающийся выгрузочный стол (рис. 60, а, б) состоит из вращающейся решетки 4, насаженной на вертикальный вал 3, Шлюзового затвора 2 и привода решетки. Решетка выполнена из стальных ребер с острыми зубчатыми выступами, расположен­ными между отверстиями-ячейками.

Рис. 60. Вращающийся выгрузочный стол: А — вертикальный разрез выгрузочного механизма, б — привод стола; / — течка, 2 — шлю­зовой затвор, 3— вертикальный вал, 4— вращающаяся решетка (стол), 5 — редуктор. 6 — электродвигатель

Вращение вертикального вала осуществляется электродвига­телем 6 посредством редуктора 5 и червячной передачи. При вра­щении решетки зубья рыхлят известь и она, проваливаясь через отверстия, попадает в шлюзовой затвор и по течке 1 на пластин­чатый транспортер. Если для привода решетки используется электродвигатель постоянного тока, то число оборотов решетки можно регулировать в зависимости от требующейся производи­тельности в пределах 0,5—1,5 об/ч.

Недостатком вращающегося стола является некоторая нерав­номерность разгрузки печи по периферии к центру шахты и за­бивание решетки крупной фракцией материала (более 80 мм).

Шлюзовой затвор (рис. 61) состоит из трех последова­тельно соединенных камер 6, имеющих клапаны 9, 11, 13 с прину­дительными зажимами. Противовесы 10, 12, 14 плотно прижима­ют клапаны 9, 11 и 13 к горловинам 7 камер, не пропуская из-

Сеч

Весть и воздух в другие камеры. Клапаны последовательно открываются с помощью тяг 5, соединенных с эксцентриковыми кулачками 3 переключающего механизма. Кулачки закреплены на оси 4, получающей вращение от электродвигателя 16 через червячный редуктор 15.

Переключающий механизм отрегулирован таким образом, что известь пропускается только при открытом клапане одной каме­ры; клапаны двух других камер в это время закрыты. Шлюзовой затвор обеспечивает герметизацию нижней части шахты печи при давлении воздуха до 500 мм вод. ст и устраняет выделение пыли в помещение.

Рис. 62. Выгрузочный механизм с вра Щающимся подом (улитой): 1 — колпак, 2 — плита (улита). 3 — круглый - неподвижный стол, 4 — кольцевой транспортер, 5 — выгрузочная течка, 6 — барабанный за­твор, 7 — опорный вал, 8 — приводной меха­низм

Цикл открывания затворов (выдачи извести) механизма со­ставляет 20—40 сек и регулируется числом оборотов кулачково­го вала.

Выгрузочный механизм с вращающимся по­дом (рис. 62) в качестве основного элемента имеет вращаю­щийся под, состоящий из чугунного колпака /, спиралеобразной ступенчатой круглой плиты (улиты) 2, круглого неподвижного стола 3, кольцевого транспортера 4 и выгрузочной течки 5. Под расположен на чугунной плите, движущейся по рельсам с по­мощью роликов, и вращается со скоростью 0,25; 0,5; 2; 8; 10 и 12 оборотов в час в зависимости от мощности и типа печи.

Улита воспринимает давление всего столба шихты печи и обеспечивает равномерную выгрузку извести по поперечному сечению шахты.

Форма колпака отдельных механизмов различная: от плоской до остроконечной. Остроконечная форма колпака способствует равномерной осадке шихты и выходу из печи глыб материала (козлов) и поэтому является предпочтительной.

Опорный вал 7, приводные механизмы 8 и вращающаяся пли­та охлаждаются воздухом, нагнетаемым вентилятором высоко­го давления. Воздух поступает в зону охлаждения печи через за­зоры под колпаком.

При работе вращающийся под как бы ввинчивается в известь и выталкивает ее боковой спиралью из шахты на круглый не­подвижный стол 3, а затем на периодически вращающийся вы­грузочный кольцевой транспортер. При вращении транспортера известь поступает на жестко закрепленный нож, который сбра­сывает ее в выгрузочную течку. Для обеспечения непрерывной выдачи извести и герметизации нижней части печи на выходной течке устанавливают барабанный затвор 6 (иногда трехшлюзо- вой).

Барабанный затвор (рис. 63) применяют для гермети­зации шахтных печей. Он состоит из литого чугунного корпуса (барабана) 2 и шестисекционного трефеля 3 с регулируемыми ножами 4. Затвор имеет входное (приемное) отверстие 6 и вы­ходное 1.

Люк 5 служит для обслуживания и ремонта барабанного за­твора. Корпус барабана закреплен на валу 8, который вращается в подшипниках 10, расположенных в опорах 9. Вал посредством зубчатого колеса 7 приводится во вращение электродвигателем через редуктор со скоростью 2—4 об/мин.

При вращении барабанного затвора куски извести из течки или бункера печи через входное отверстие затвора попадают в подошедшую секцию и заполняют ее. Заполненная известью сек­ция, вращаясь, перемещается в сторону выгрузочного отверстия, а следующая за ней секция в это время наполняется известью.

В момент начала совмещения первой ячейки с выгрузочным отверстием происходит загрузка известью третьей секции. Таким образом, между загрузочным и выгрузочным отверстиями зат­вора на пути газов находятся постоянно две лопасти трефеля с заполненными известью секциями.

Барабанные затворы обеспечивают достаточную герметиза­цию печи при давлении дутьевого воздуха до200—250 мм вод. ст., В связи с чем на печах с давлением дутьевого воздуха выше 300 мм вод. ст. устанавливают последовательно два барабанных затвора.

Турникетный выгрузочный механизм (рис.64) состоит из стальной неподвижной воронки 1, герметичной сталь­ной коробки 2, в которой находится турникетный вал с насажен­ными на него звездочками 3. Вал вращается электродвигателем посредством специального механизма, связанного также с клапа­нами шлюзового затвора 4.

Шлюзовой затвор служит для герметизации выгрузочного механизма. Клапаны 5 шлюзового затвора периодически и по­очередно открываются и закрываются, пропуская известь. Щи ток 6 с противовесом 7 предохраняет вал и звездочки от поломки

! К

При заклинивании выгружаемым материалом. При выгрузке из­вести турникетный вал совершает от 0,3 до 2 об/мин.

Места соединения коробки с воронкой и шлюзовым затвором уплотнены прокладками, устраняющими пылевыделение во вре­мя работы механизма.

Недостаток турникетного выгрузочного механизма состоит в том, что известь выгружается преимущественно по центру шах­ты и материал дробится.

Рис. 64. Турникетный выгрузочный механизм: I — воронка, 2 — коробка, 3 — звездочка, 4 — шлюзовой затвор, 5 — клапаны затвора, 6 — предохранительный щиток, 7 — противовес