книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие

камеры 6—10 м, а диаметр 6—8 м. Высота кипящего слоя 800— 1500 мм.

Электролизные ванны для получения алюминия

Исходным продуктом для производства алюминия электро­ литическим путем является чистый глинозем, полученный из бокситов, содержащих А120 3»65% .

Наиболее распространенным способом получения глинозема является спекание боксита при высоких температурах с содой и известняком. Получаемый при этом продукт, содержащий алюминат натрия, после выщелачивания водой в виде алюминатного раствора разлагают углекислотой с выделением алюми­ ния. Прокаливая последний, получают глинозем, годный для электролиза.

Схема электролизной ванны показана на рис. 86.

Процесс получения алюминия в электролизной ванне сво­ дится к следующему. Постоянный электрический ток, проходя через электролит — расплавленный криолит (3NaF-AlF3 или Na3AlF6) и растворенный в нем глинозем А120 3, поддерживает их в расплавленном состоянии и одновременно электролитичес­ ки разлагает глинозем. Образующийся при этом алюминий со­ бирается на подине ванны, служащей катодом. Таким образом, в ванне имеются два жидких слоя—слой алюминия и слой элек­ тролита, в который частично опущен анод.

В процессе работы на боковых стенках ванны за счет элек­ тролита образуется гарнисаж. На открытой поверхности ванны электролит образует твердую корку, на которую из бункеров подается глинозем. По мере необходимости корку разбивают и глинозем поступает в электролит. «Сгорание» (расход) анода происходит за счет выделения на нем кислорода, окисляющего углерод до СО и С02.

Алюминий извлекают из ванны с помощью сифона или ва­ куум-ковша через отверстие, пробиваемое в корке электролита.

Кожух ванны прямоугольной формы из листового металла крепят к фундаменту анкерными болтами. Дно ванны и ее бо­ ковые стены футеруют шамотным кирпичом. На шамотную фу­ теровку дна наносят слой углеродистой массы, на которую уста­ навливают прессованные предварительно обожженные угольные подовые блоки.

Электрический ток подается к углеродистым подовым бло­ кам (катодам) с помощью стальных стержней. Для обеспечения надежного контакта зазоры между блоками и стальными стерж­ нями заливают чугуном. Швы между блоками заполняют нагре­ той до 70—80° С углеродистой массой. Боковые стены ванны впритык к шамотной кладке футеруются углеродистыми плита­ ми. Глубина ванны от пода до верха футеровки стен составляет 0,4—0,5 м.

206

Рис. 86. Электрическая алюминиевая ванна с самообжигающимся анодом

207

ГЛАВА Ѵ Ш

ПЕЧИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 26. ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Строительные материалы обжигаются в кольцевых, туннель­ ных, шахтных и однокамерных печах.

Туннельные печи

Туннельные печи представляют собой непрерывно действую­ щие установки, в которых по специальному туннелю навстречу продуктам горения движутся вагонетки с обжигаемыми на них изделиями.

Туннельные механизированные печи в значительной степени вытеснили кольцевые и периодические газокамерные установки и в настоящее время находят все более широкое применение для

природный газ. В ряде случаев используется жидкое и твердое низкосортное топливо, сжигаемое в выносных топках.

Принцип работы туннельных печей заключается в том, что по мере продвижения по туннелю печи материалы, погружен­ ные на вагонетки, вначале подогреваются (в зоне подогрева) за счет отходящих продуктов горения и нагретого воздуха, посту­ пающего в зону подогрева из зоны охлаждения, затем обжига­ ются (в зоне обжига) и охлаждаются (в зоне охлаждения).

В туннельных печах регулируется подача топлива, воздуха для горения и охлаждения продукции, а также и количество продуктов горения и нагретого воздуха. Это осуществляется за счет установки раздельно работающих вентиляторов, дымососов и рециркуляции дымовых газов и воздуха по рециркуляционным каналам, располагаемым вдоль печи над сводом, по которым дымовые газы и воздух могут быть поданы в соответствующие зоны печи. Так, по системе рециркуляционных каналов отсасы­ ваемый воздух из одних участков зоны охлаждения подается в другие участки этой же зоны, продукты горения и воздух из зоны подогрева можно подавать в зону обжига и т. д. Регулиро­ вание распределения продуктов горения и воздуха позволяет применять широкую автоматизацию процессов подогрева, об­ жига и охлаждения изделий, обеспечивающую получение наи­ лучших технико-экономических показателей работы этих видов печей. Размеры туннелей зависят от вида топлива, назначения и производительности туннельных печей. Длина туннельных пе-

чей колеблется от 5 до 150 м, ширина (внутри) — от 1,5 до 3 ж и высота от пода вагонетки до замка свода 1,6—1,8 м от голов­ ки рельсов до замка свода 2,5 до 2,8 м.

На рис. 88, 89 показана туннельная печь для обжига керами­ ческих изделий длиной 87,5 м, шириной канала (в свету) 1,4 м и высотой (от головки рельсов до замка свода) 2.6 м. Стены пе­ чи выполнены в зоне подогрева из обыкновенного глиняного

га — из обыкновенного глиняного кирпича (630 мм), изоляци­ онного (345 мм) и шамотного (345 мм); в зоне охлаждения (ближе к зоне обжига) — из обыкновенного глиняного кирпича (380 мм), изоляционного (230 мм) и шамотного (230 мм) и в конце зоны охлаждения — только из обыкновенного глиняного кирпича (510 мм).

Свод туннеля по всей его длине выполнен из шамотного кир­ пича (250 мм). Межсводовые каналы выполнены из шамотного легковесного кирпича.

Для предотвращения попадания продуктов горения и возду­ ха из рабочей части туннеля в подвагонеточное пространство вдоль всей печи (по обеим сторонам) устроен песчаный затвор. В стенах печи имеются специальные отверстия, через которые

впесчаный затвор периодически подсыпают песок.

Вначале туннельной печи имеется входная камера, а в кон­ ц е — выходная камера с затворами, обеспечивающими герметич­ ность туннеля при закатывании и выкатывании из печи вагоне­ ток. Продвижение вагонеток по рельсовым путям внутри печи происходит с помощью гидравлических или механических (вин­ товых) толкателей.

Подъем и опускание затворов связаны с работой толкателей. При заталкивании вагонетки с помощью системы автоматичес­ кой регулировки происходит подъем заслонок, подача в печь

213

очередной груженой вагонетки (в начале печи) и выкатка ваго­ нетки (в конце печи) с готовой продукцией. При возвращении механизма толкания в исходное положение затворы автомати­ чески опускаются.

Вагонетки туннельных печей (рис. 90) двухосные. Рама ва­ гонетки состоит из жесткого металлического каркаса, на кото­ рый кладется огнеупорная футеровка, служащая одновременно и основанием для размещения на ней обжигаемой продукции и подиной рабочего пространства туннеля. Футеровка вагонеток выполняется из различных огнеупорных материалов: шамотных фасонных изделий, нормального шамотного кирпича, жаростой­ кого бетона в различных комбинациях. В торцах футеровки ва­ гонеток устраивают специальные выступы и впадины для соз­ дания надежного уплотнения между ними.

Топливосжигающие устройства в печи располагаются в обе­ их стенах зоны обжига. Продукты горения из зоны обжига на­ правляются в зону подогрева и из нее через боров и дымовую трубу в атмосферу или с помощью дымососа в сушильные ка­ меры. Холодный воздух в зону охлаждения подается вентилято­ ром. Воздух, нагретый за счет тепла остывающей продукции, частично поступает в зону обжига (вторичный воздух), а ча­ стично через окна в стенах печей и вертикальные каналы в меж­ сводовый канал и через него в зону подогрева. Излишки возду­ ха с помощью дымососов поступают в сушильные камеры.

Конструкции туннельных печей в зависимости от назначения и видов топлива хотя несколько отличаются друг от друга, од­ нако принцип их работы и основные конструктивные элементы остаются те же.

В последнее время широкое распространение получили тун­ нельные печи, сооружаемые из жаростойких блоков. Конструк­ ция туннельной печи, работающей на твердом топливе, произво­ дительностью 8—12 млн. шт. условного обыкновенного глиняно­ го кирпича в год показана на рис. 91. Длина печи 70 м, ширина туннеля 1740 мм, высота 2480 мм (от верха головки рельсов до свода).

По длине печи укладывается 29 блоков, по высоте — 3 бло­ ка. Свод подвесной. Всего стеновых блоков 184 шт.—20 типо­ размеров. Длина каждого блока 2250 мм, за исключением кон­ цевых блоков печи, длина которых составляет 2140 и 1125 мм. Высота блока первого ряда (по вертикали) 1185 мм, второго ряда —850 мм и третьего ряда—850 мм. Несмотря на довольно

'большое количество типоразмеров стеновых блоков (20), их практически можно изготовить в 8 типах опалубки, так как бло­ ки первого ряда, а также второго и третьего рядов отличаются только по длине и наличием в них отверстий. Изготовление раз­ личных блоков осуществляется в опалубке, где бетонируются основные виды блоков, путем вставки в нее различных вкла­ дышей.

214

Рис. 91. Туннельная печь из жаростойких железобетонных блоков

/ — цокольный блок (первый ряд); 2 — стеновой блок (второй ряд); 3 —- стеновой блок (третий ряд); 4 — сводовые блоки; сочный затвор; 6 —»короб рециркуляции дымовых газов

215

и 1000 кг\ второго и третьего рядов — в зоне подогрева и охлаж­

между ребрами бетонных блоков. Максимальная масса блоков 2,75 т, минимальная — 0,7 т. Монтаж стеновых блоков осуществ­ ляется без перевязок горизонтальных и вертикальных швов на растворе следующего состава: портландцемент марки 400 16— 20%, шамотный порошок 80—84%, огнеупорная глина (в % от массы сухой смеси сверх 100%) 0,8—1,2%. Вертикальные швы (пазы) заполняются этим же раствором с обязательным их уплотнением с помощью вибратора. Между наружной стороной стеновых блоков второго и третьего рядов и кожухом печи (из листового алюминия 6= 0,8 мм) прокладывается слой минеральной ваты толщиной 100 мм. Для заполнения темпера­ турных швов в стенах печи применяется масса следующего со­ става: шамотный мертель марки ШК-2—70%; асбест хризотиловый сорт VI—30%, вода —200—250 л.

Сводовые блоки, подвешиваемые на специальных подвесках к верхним поперечным балкам каркаса печи, однотипные. Бетон для их изготовления применяется такой же, как и для стеновых блоков зоны обжига. Швы между блоками перекрываются пенодиатомитовым кирпичом на растворе. Пазухи между ребрами сводовых блоков и между ребрами блоков и каркасом печи фу­ теруются диатомитовым кирпичом на растворе. Верхняя часть

Рабочее пространство шахтных печей, в которых ведется об­ жиг материалов, по высоте можно разделить на три части: зону обжига, расположенную несколько ниже середины печи; зону подогрева — выше зоны обжига до загрузочного отверстия и зо­ ну охлаждения — ниже зоны обжига до разгрузочных устройств.

В зоне охлаждения поступающий в шахту печи холодный воздух охлаждает готовую продукцию, выходящую из зоны об­ жига, и при этом нагревается до температуры 300—500° С.

216