Вращающуюся печь футеруют огнеупорными материалами для защиты корпуса от влияния высоких температур. Одновременно слой футеровки является теплоизолятором, существенно сокращающим теплопотери печи за счет излучения, и защитой кожуха от истирания обжигающим материалом. В процессе производства футеровка подвергается воздействию:
Технологические зоны печи требуют разного подхода к защите корпуса, в зависимости от способа обработки сырья в каждой из зон.
Вращающиеся печи используют для воздействия высокими температурами на промышленные и строительные сыпучие материалы. Основную часть печи составляет стальной цилиндрический корпус, футеруемый огнеупорными материалами. Печь поворачивается вокруг своей оси посредством вращения вала, который закреплен на стойке с жаропрочными роликами.
Внутренняя часть корпуса поделена на зоны, которые оказывают разное действие на обрабатываемый материал:
Выполняют футеровку после окончания всех монтажных работ по установке печи. Каждая зона внутри корпуса вращающейся печи отличается материалом футеровки:
Для улучшения конструкции и прокаливания масс нефтяного кокса на обогревательных простенках делают кладку динасовым кирпичом с низкой плотностью и высокой теплопроводностью. Такое устройство интенсифицирует технологические процессы, что приводит к увеличению скорости коксования. Чтобы работа была эффективна, торцы барабана необходимо надежно герметизировать. В противном случае при ненормированном поступлении воздуха увеличивается сгорание кокса, что в свою очередь значительно уменьшает КПД работы механизма, а процесс управления прокаливанием осложняется.
Конструкция вращающейся прокалочной печи для спекания нефтяного кокса представляет собой цилиндрический барабан, выполненный из высокопрочной стали. Установку делают под углом 2 – 4˚ с частотой вращения 0,5 – 3 мин. Чтобы при эксплуатации футеровка оставалась целой и не разрушалась, необходима достаточная жесткость конструкции. Причем все части должны нагреваться согласованно. Необходимо исключить перегрев в отдельных элементах.
В барабанной системе футеровка внутри производится огнеупорным кирпичом. На кладке имеются выступы из формованного материала, имеющего температурное расширение равное или выше, чем у кирпичной кладки. Выступающие элементы в барабанной печи кокса должны располагаться диаметрально, с продольным смещением относительно друг друга.
К внутренней части примыкает гнездо футеровки, имеющее форму усеченной пирамиды. Основание гнезда – прямоугольник. Нижний выступ устанавливают в основание гнезда. Верхний выступ выходит за пояс футеровки и крепится расклиниванием. Для укладки выступов применяют шамотный или муллитный кирпич. Выкладка выступа повторяет форму футерованного пояса.
Металл корпуса печи защищается от высоких температур. Эта кладка одновременно снижает потери тепла. Раскаленные газы нагревают ее до температуры, превышающей спекаемые массы. При полном обороте материал контактирует с поверхностью, передающей ему тепло, ускоряя прокаливание.
Кладку огнеупоров в корпусе вращающейся печи выполняют вперевязку либо кольцами. В качестве связки используют металлические пластины или мертель. Металлические пластины, кроме связки, выполняют функцию термокомпенсаторов. У каждого способа кладки есть свои недостатки:
Укладывают огнеупоры, поворачивая постепенно печь по своей оси. Огнеупорные блоки к корпусу крепят в двух местах, напротив друг друга. Первый поворот делают на 90°, затем два поворота на 45-50°. Такие углы выбраны для удобного уравновешивания кладки.
Второй способ – без поворота, закрепляя кладку специальными упорами. В таком случае укладывать огнеупоры возможно только кольцевым способом. В качестве связки используют металлические пластины, приклеенные к кирпичу, иначе в верхней части корпуса футеровку сделать невозможно.
Производственный процесс обжига формирует в зоне спекания на футеровке слой защитной обмазки. Обмазка дополнительно предохраняет огнеупоры от теплового, химического и физического воздействия. На формирование обмазки основное влияние имеет состав обжигаемой смеси. Оптимальной добавкой для припекания частиц является оксид алюминия.
Наличие в сырье крупнокристаллического кварца значительно снижает скорость формирования защитной обмазки. В этом случае спекание клинкера затрудняется и повышается вероятность излишнего расхода топлива, обрушения сформировавшейся обмазки, внезапных теплосмен на поверхности огнеупорных блоков и появления сколов.
В случаях остановки производства, обрушения защитной обмазки, нестабильного процесса обжига возникает термоудар. При термоударе существенно и резко возрастает тепловая и механическая нагрузка на огнеупоры и связку. Возникает риск формирования трещин, параллельных к рабочей поверхности блоков и скол этой части.
В зонах с высокой температурой повысить формирование защитной обмазки и, соответственно, общей стойкости футеровки, можно путем рационального сжигания топлива. Одновременно нужно проводить технологически правильный розжиг печи. Качественный прогрев огнеупоров без риска их повреждения составляет подъем температуры на 50°C в час.
Повышают стойкость футеровки несколько факторов:
Футеровку вращающейся печи делают с помощью различных вариантов огнеупорных материалов и связок:
Износоустойчивость бетона существенно повышает добавка в виде щебня или металлической стружки. В качестве связки бетона применяют жидкое стекло или глиноземистый цемент. Для быстрого затвердевания бетонную футеровку присыпают сверху негашеной известью. Известь отсосет из бетонной смеси лишнюю жидкость, что значительно увеличит прочность и жесткость. Поле впитывания известью жидкости из бетона, она начнет гаситься, вследствие этого выделиться тепло, которое разогреет бетонную смесь и уменьшит срок затвердевания.
Все статьи