Печь (рис. 8.2) представляет собой шахту, образованную сопряжением большими основаниями двух усеченных конусов. Нижний конус 10, объем которого составляет 25% объема всей печи, называется холодильником, а верхний 9 – горном. Печь опирается на фундамент 12.

Шахту выкладывают изнутри огнеупорным шамотным кирпичом. Этот слой называется футеровкой 7. Футеровку покрывают снаружи обмуровкой 6 из простого кирпича. Для большой прочности и газонепроницаемости сверху обмуровки устанавливают кожух 5 из листового железа толщиной 5…8мм.

Между кожухом и обмуровкой оставляют зазор величиной около 75 мм, который засыпают изоляционной массой, в качестве которой обычно применяют измельченный шамот. Это делают для того, чтобы обеспечить свободное изменение объема кирпичной кладки при температурных расширениях.

Вверху шахта покрыта сводом 4, образованным ступенчатыми выступами футеровки. В кирпичной кладке свода проходят два канала 25 для отвода печных газов, которые при  помощи четырех вертикальных проходов 24 сообщаются с внутренним пространством шахты. Каналы для отвода печных газов соединены между собой наружной полукольцевой трубой, от которой отводится коммуникация на газовый лавер. В центре свода устроена горловина для загрузки известняка. Над горловиной установлена загрузочная чугунная воронка 3, над которой располагается цилиндр 2, имеющий вверху конус 10. Горловина печи и отверстия верхнего конуса закрыты колоколом-пробкой 18.  Известковый камень и антрацит, загружаемые в печь, равномерно распределяются по сечению конусом-рассекателем 17, установленным на крестообразных балках. Снаружи печи на ее кожухе подвешивают металлические кронштейны, к которым прикрепляют площадки для обслуживания печи. Площадки ограждены перилами и соединены между собой лестницами.

 

Рис. 8.2. Известково-газовая печь системы «Трубострой»:

1 – конус; 2 – цилиндр; 3 – воронка; 4 – свод; 5 – кожух; 6 – обмуровка; 7 – футеровка; 8  - смотровые окна; 9, 10 – верхний и нижний конусы шахты; 11 – очолки; 12 – фундамент; 13 – течка; 14 – транспортер; 15 – мост; 16 – трос; 17 – конус-рассекатель; 18 – колокол-пробка; 19 – привод; 20 – каретки; 21 – валы; 22 – вариатор; 23 – редуктор; 24 – проходы; 25 – каналы; 26 – бункер с вибролотком; 27 – бункер; 28 – вибросито; 29 – лоток; 30 – ковш; 31 – весы; 32 – вагонетка-скип. 

 

Известковый камень и антрацит загружают в печь скиповым подъемником. Он представляет собой металлический мост 15, наклоненный к горизонту под углом 76°, по которому проложены швеллерные рельсы. Верхние концы швеллеров раздваиваются таким образом, что наружные части швеллеров образуют широкую колею, направление которой совпадает с направлением швеллерных рельсов, а внутренние части концов швеллеров образуют узкую колею, дугообразно загнутую вниз.

По рельсам ходит вагонетка-скип 32, который прикреплен к одному из концов стального троса 16, переброшенного в верхней части моста подъемника через блок. Другой конец троса закреплен на барабане электрической лебедки. Она останавливается при помощи концевых выключателей, когда вагонетки находятся в верхнем и нижнем положениях.

Ширина колен узких ободов передних колес вагонетки соответствует узкой колее рельсов, а широкие ободы задних колес захватывают рельсы широкой и узкой колеи. При подходе вагонетки к разветвлению рельсов передние колеса движутся по выгнутым вниз рельсам, а задние – перемещаются в прежнем направлении по широкой колее. Вагонетка занимает наклонное положение, и ее содержимое высыпается в загрузочное устройство печи.

В старых конструкциях печей загрузка осуществляется при подъеме колокола-пробки от отдельной лебедки. В новых конструкциях печей предусмотрены два колокола: верхний и нижний, которые приводятся в действие от вагонетки-скипа.

Высота  загрузки печи известковым камнем и углем определяется индикатором, который представляет собой тяжелую штангу, подвешенную на стальном тросе и пропущенную внутрь печи через отверстие в ее своде. Индикатор поднимается и опускается при помощи специальной лебедки из помещения управления. В последнее время применяют индикатор нового типа, который приводится в действие от троса вагонетки-скипа.

Для загрузки вагонетки-скипа известковым камнем и углем служит загрузочное устройство. При работе печи на природном газе устройство включает в себя бункер 27, снизу которого известковый камень по лотку поступает в вагонетку, которая стоит на левой платформе весов 31. На правой платформе находятся гири, соответствующие массе шихты. Окончание загрузки вагонетки определяется конечным выключателем весов.

При работе печи на твердом топливе к загрузочному устройству добавляют бункер 26 с вибролотком и ковшом 30. Уголь в ковш поступает по лотку при включении вибратора. По достижении заданной массы ковш опрокидывается и уголь поступает в лоток 29. По этому лотку он вместе с известковым камнем направляется в вагонетку.

Обожженный известковый камень выгружается из нижней части печи механическим выгружателем (сечение 1-1), расположенным в очолках 11 под сводами, перекрывающими очолки. Выгружатель состоит из четырех прямоугольных многоступенчатых кареток 20, совершающих возвратно-поступательное движение от привода 19. Привод состоит из вариатора 22, конического редуктора 23 и валов 21 с кривошипами на концах. Каретки перемещаются на роликах. При движении каретки от центра печи к периферии лежащей на ступеньках обожженный камень перемещается вместе с кареткой. При ходе каретки назад камень сдвигается с ее ступеней, направляется в течку 13 и далее – на пластинчатый транспортер 14.

Привод кареток (рис. 8.3) осуществляется от электродвигателя 6, вариатора 5, конических редукторов 1 и 4 и кривошипных валов 8. Производительность выгружателя регулируется числом двойных ходов кареток и длиной их хода. Число двойных ходов регулируется при помощи вариатора, а длина хода – величиной радиуса кривошипа, которая зависит от положения пальца кривошипа в отверстиях шатуна.

 

Рис. 8.3. Конструкции печи. Кинематическая схема привода кареток механического выгружателя:

1 – 4 – редукторы; 2 – кривошип; 3 – каретка; 5 – вариатор; 6 – электродвигатель; 7 – главный вал; 8 – вал каретки

 

Печь работает следующим образом. Известковый камень и антрацит, загруженные в печь, по мере выгрузки обожженного известкового камня опускаются в печь. Сначала камень и антрацит подогреваются, затем происходит сгорание антрацита и разложение известкового камня на известь и диоксид углерода. Воздух, необходимый для горения антрацита, поступает в печь снизу и нагревается вследствие контакта с горячим опускающимся вниз камнем, а сам камень охлаждается. Нагретый воздух поступает на сжигание антрацита. Продукты горения топлива и избыток воздуха смешиваются с диоксидом углерода, выделившегося в результате разложения известкового камня, и поднимаются вверх. Проходя между кусками топлива и известкового камня, печные газы нагревают их, а сами при этом охлаждаются и уходят из верхней части печи с пониженной температурой.

Распределение температур камня и газа по высоте печи представлено на рис. 8.4. Весь объем печи по температурному признаку разделяется на три зоны: зона подогрева, зона разложения и зона охлаждения. Как видно на рис. 8.4, необходимо различать температуру обжигаемого камня и температуру окружающего газа.

При нормальном расходе топлива, составляющим 8,5…9,0% к массовому расходу камня, и коэффициенте избытка воздуха, равном 1,3, средняя температура газа в зоне разложения равна 950°С, а максимальная – 1150…1200°С. При увеличении расхода сжигаемого топлива температура газа повышается, а при увеличении коэффициента избытка воздуха – понижается.

При нормальной работе печи зона разложения занимает около 50% всего объема шахты. Зона подогрева находится выше зоны разложения и занимает около 25% объема шахты.

Эксплуатация печей типа «Трубострой» показала, что загрузочные устройства имеют существенные недостатки, один из которых – неравномерное распределение шихты при ее загрузке в печь. Железобетонный свод печи, расположенный под углом 30°, на котором смонтированы распределительные устройства, не позволяет в достаточной степени регулировать равномерное распределение шихты, а кирпичный свод часто разрушается и создает подсосы воздуха.

 

Рис. 8.4. Температурный режим печи. График для определения температур (°С) известняка и газа по высоте печи

 

Впоследствии конструкция загрузочного устройства была значительно улучшена (рис. 8.5).

Свод 17 загрузочного устройства выполнен из жароупорного бетона с углом наклона к горизонту 18°. Внутренняя поверхность свода защищена стальным листом толщиной 7…8мм. Центральная кольцевая часть свода расположена горизонтально. Загрузочный конус 20 выполнен спиралеобразно и на нем установлены три металлических отбойника. Такое устройство загрузочного конуса позволяет создать оптимальные условия распределения шихты при ее загрузке в печь.

 Описанная конструкция загрузочного устройства позволила увеличить вместимость приемного бункера 21 с 0,5 до 1,0 т, повысить уровень шихты в печи на 1,2…1,4м благодаря расположению газоотборных труб 18 непосредственно на своде и увеличить производительность печи на 10…15%.

 

Рис. 8.5. Усовершенствованное загрузочное устройство известково-газовой печи:

1 – поворотный лоток; 2 – направляющие ролики; 3 – копер; 4, 7 – поворотные устройства;  5 – скиповый подъемник; 6 – тормоз; 8 – индикатор уровня; 9 – температурный шов; 10 – теплоизоляция; 11 – люк; 12 – верхний уровень шихты; 13 – оптимальный уровень шихты; 14 – площадка; 15 – нижний уровень шихты; 16 – изотопный сигнализатор уровня; 17 – свод железобетонный; 18 – труба; 19 – воронка загрузочная; 20 – корпус загрузочный; 21 – бункер