Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie grzewcze wielokomorowego pieca z przesuwanymi strefami wypalania, zwlaszcza elektrod weglowych oraz spo¬ sób ogrzewania wielokomorowego pieca z przesu¬ wanymi strefami wypalania, zwlaszcza elektrod weglowych. Urzadzenie to znajduje zastosowanie zwlaszcza przy wypalaniu produktów weglowych takich jak na przyklad anody weglowe ogniw do elektrolizy aluminium.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2 699 931 wielokomorowy piec z przesuwanymi strefami wypalania, zawierajacy sekcje komór rozmieszczone w dwóch równoleglych rzedach. Kazda sekcja zawiera szesc komór usta¬ wionych obok siebie, w których umieszczone sa produkty do wypalania powlekane materialami powlokowymi. Komory oddzielone sa od siebie wydrazonymi sciankami dzialowymi, ustawionymi w szeregu tak, aby gaz mógl przechodzic przez te scianki. Umieszczony na koncu lacznik umozliwia przelaczenie gazu z jednego rzedu na drugi. Oprócz komór piec posiada przewody wlotowe zimnego powietrza, rzedy palników grzewczych i przewody wylotowe spalin.Zespól komór, z których jedne sluza do podgrze¬ wania, inne do wypalania, a jeszcze inne do schla¬ dzania jest okreslany punktami laczacymi, które stanowia odpowiednio: przewód wlotowy zimnego powietrza, rzad palników grzewczych i wreszcie przewód wylotowy gazów spalinowych. Przez okres 16 do 48 godzin utrzymuje sie w takiej kolejnosci punkty polaczenia przewodów w jednej komorze, j to znaczy punkty polaczenia przewodów wlotu po¬ wietrza i wylotu gazów spalinowych oraz rzad pal¬ ników grzewczych, a nastepnie po uplywie tego czasu dokonuje sie zmiany. Zmiana ta jest doko¬ nywana w kierunku przeplywu powietrza i gazów 10 spalinowych. W opisywanym rozwiazaniu czesc zimnego powietrza przechodzi kolejno przez komo¬ ry stopniowo ogrzewajac sie. W momencie, gdy strumien powietrza osiaga temperature 500°C zo¬ staje do niego wprowadzony w tym samym kie- 15 runku strumien paliwa. Strumien paliwa spala sie stykajac sie z bardzo goracym powietrzem. Powsta¬ le gazy spalinowe plyna przez nastepne komory ogrzewajac je, a nastepnie wychodza przez wylo¬ towy przewód spalinowy, który odprowadza gazy 20 do komina. Oczywistym jest, ze przy takim rozwia¬ zaniu jest bardzo trudno osiagnac jednorodny roz¬ klad temperatury w komorze, w której dokonuje sie spalania, z uwagi na stosunkowo mala prze¬ strzen przeznaczona na przejscie gazów. 25 W cytowanym opisie patentowym zaznaczono zreszta, ze celem polepszenia rozkladu temperatur mozna zastosowac wewnatrz scianek dzialowych dodatkowe przegrody, pozwalajace na wydluzenie obiegu gazów, polepszenie wymiany ciepla miedzy 30 sciankan:i komór i gazów oraz mozliwosc omywa- 134 9493 134 949 4 nia scianek przez gazy na calej ich wysokosci i dlugosci. W tym celu umieszczono wewnatrz wydrazonej scianki dzialowej pionowe przegrody, które zmuszaja strumien gazu, aby plynal zygza¬ kiem pomiedzy nimi. Palnik umieszczony w po¬ drywie scianki dzialowej rozpyla z góry na dól strumien paliwa. Paliwo zapala sie stykajac sie z goracym powietrzem, które kieruje sie w dól pomiedzy przegrode pionowa a scianke. Nastepnie gorace gazy przeplywaja zygzakiem miedzy pio¬ nowymi przegrodami az do otworu wylotowego.Ogniwo termoelektryczne przeznaczone do pomia¬ ru temperatury jest na ogól umieszczone poza obre¬ bem dzialania plomienia, za przegroda pionowa, umieszczona w poblizu górnej czesci scianki dzia¬ lowej.W niektórych przypadkach, w celu polepszenia rozdzialu, ciepla, umieszcza sie drugi palnik w strefie, w której strumien gazowy schodzi w dól.Palnik ten jest regulowany drugim ogniwem ter- moeletkrycznym, które jest oddzielone od palnika przegroda pionowa.Okazuje sie, ze takie rozmieszczenie pionowych przegród palników oraz ogniw daly efekty stosun¬ kowo korzystne, jezeli chodzi o sprawnosc wymia¬ ny cieplnej miedzy gazami goracymi i produktami znajdujacymi sie w komorach, natomiast napoty¬ kano na powazne trudnosci w osiagnieciu jedno¬ rodnego pionowego rozdzialu temperatur, zwlaszcza w przypadku ogrzewania olejowego.Zazwyczaj obserwuje sie wzrost temperatur w dolnej czesci komory, a spadek u góry. Jest oczy¬ wiste, ze w tych warunkach produkty umieszczone na dole osiagaja stopien wypalania wyzszy niz te, które znajduja sie na górze. Z drugiej strony ob¬ serwuje sie bardzo powazne deformacje scianek komór, wykonanych z cegiel ogniotrwalych, wyste¬ pujace w sasiedztwie dna, to znaczy w obszarze, gdzie cegly przenosza cale obciazenie, co powoduje przyspieszone niszczenie wykladziny ogniotrwalej, i znaczne zmniejszenie jej trwalosci. Jezeli próbuje sie uniknac takich deformacji poprzez obnizenie temperatury i regulowanie jej, to stwierdzono, ze w niektórych przypadkach osiagana temperatura jest niewystarczajaca, aby wypalic produkty weglo¬ we.W przypadku wypalania anod weglowych jest szczególnie wazne, azeby byly one doprowadzone do temperatury maksymalnej, co najmniej okolo 1100°C, dla osiagniecia wymaganej charakterystyki fizyko-chemicznej. Ewentualne przegrzewanie anod, umieszczonych w strefach najgoretszych, moze wy¬ wolac zmiane charakterystyki fizycznej, w stosunku do charakterystyk wypalania w nizszych tempera¬ turach. Wynika z tego niejednorodnosc wlasciwosci otrzymanych zestawów wypalanych anod.Pomiary temperatury dokonywane za pomoca ogniw, wykazywaly odchylenia temperatury rzedu 150°C i wiecej miedzy górna i dolna czescia tych przegród, przy czym temperatury osiagane w dol¬ nej czesci przegród w strefach usytuowanych na przedluzeniu osi palników byly zawsze maksymal¬ ne.Celem wynalazku jest urzadzenie grzewcze, które zapewni znaczne zmniejszenie odchylen tempera¬ tur, wystepujacych miedzy strefami górna i dolna scianek dzialowych, które r.ie powodowalyby od¬ czuwalnych zmian w strukturze, zwlaszcza scianek wydrazonych. Wynalazek dotyczy równiez sposobu i ogrzewania wielokomorowego pieca, który zapewni lepsze rozlozenie deformacji cegiel tworzacych scianki dzialowe.Urzadzenie grzewcze wielokomorowego pieca z przesuwanymi strefami wypalania, zwlaszcza elektrod weglowych posiada palnik, który usytu¬ owany jest za przegrodami umieszczonymi w gór¬ nej czesci wydrazonej scianki dzialowej, natomiast srodek do pomiaru temperatury usytuowany jest za przegroda umieszczona w dolnej czesci wydra¬ zonej scianki dzialowej. Korzystnie srodek do po¬ miaru temperatury umieszczony jest w zasiegu plomienia palnika. Korzystnie srodek do pomiaru temperatury umieszczony jest w poblizu plomienia palnika. Korzystnie srodkiem do pomiaru tempera¬ tury jest ogniwo termoelektryczne.Sposób ogrzewania wielokomorowego pieca z przesuwanymi strefami wypalania, zwlaszcza elek¬ trod weglowych polega na tym; ze przez co naj¬ mniej czesc czasu potrzebnego do ogrzewania kie¬ ruje sie strumien gazu podtrzymujacego palenie w przeciwpradzie do strumienia wtryskiwanego paliwa.Korzystnie w nastepujacych po sobie cyklach wy¬ palania wlacza sie palniki tak, ze jezeli w jednym cyklu z danego palnika kieruje sie strumien pali¬ wa w przeciwpradzie do strumienia gazu podtrzy¬ mujacego palenie, to w czasie nastepnego cyklu kieruje sie z danego palnika strumien paliwa we wspólpradzie do strumienia gazu podtrzymujacego palenie.Dzieki zastosowaniu rozwiazania wedlug wyna¬ lazku zmniejszono zjawisko przegrzewania sie scianek dzialowych komór w strefie dolnej, po¬ przez skrócenie dlugosci plomienia palnika, uzy¬ skano lepszy rozklad naprezen deformujacych te scianki, co zwiekszylo znacznie ich trwalosc.Przedmiot wynalazku zostal przedstawiony na rysunku.Przez wydrazona scianke dzialowa 19, w której zostaly umieszczone pionowe przegrody 20, 21, 22 przeplywa zygzakiem strumien gazu podtrzymuja¬ cego palenie. Gaz ten wplywa otworem wlotowym 23, nastepnie podaza zgodnie ze strzalkami az do otworu wylotowego 24. Palnik 26, który umiesz¬ czony jest w pokrywie 27 scianki dzialowej 19 wtryskuje strumien paliwa ciezkiego, kieruje go z góry na dól w obszar pomiedzy pionowymi prze¬ grodami 20 i 21, a jednoczesnie strumien gazu pod¬ trzymujacego.. palenie kieruje sie z dolu do góry.Ogniwo termoelektryczne 28 jest umieszczone w górnej czesci scianki dzialowej 19 pomiedzy prze¬ grodami 21 i 22 w taki sposób, zeby dzieki niskie¬ mu polozeniu przegrody 21, znajdowalo sie ono w zasiegu dzialania, co najmniej czesci plomienia powstajacego ze spalania paliwa.Mozliwe jest umieszczenie dwóch palników 29 po¬ miedzy przegroda 22 i scianka 30, która oddziela scianke dzialowa 19 od nastepnej scianki dzialo¬ wej 25. Palnik 29 umieszczony jest równiez w taki sposób, zeby strumien paliwa, które on wtryskuje 15 20 25 M 35 4* 45 50 555 134 949 ft byl w przeciwpradzie ze strumieniem gazu, który wznosi sie z dolu do góry. Dzialanie tych dwóch palników 29 jest kontrolowane przez jedno z dwóch ogniw termoelektrycznych 31, umieszczonych w górnej czesci nastepnej scianki dzialowej 25.Przy próbie eksploatacji zastosowano paliwo ciezkie, a scianki dzialowe mialy okolo 4,5 m wy¬ sokosci i 5 m dlugosci przy szerokosci wewnetrz¬ nej 0,250 m. Porównawcze próby wypalania pro¬ duktów weglowych pokazaly, ze jednakowe w kaz¬ dym przypadku zreszta temperatury scianek prze¬ gród sa znacznie lepiej rozlozone przy zastosowa¬ niu nowego urzadzenia grzewczego z przeciwpra- dem.Pomiary temperatury byly dokonywane w po¬ blizu osi palników w sciankach ogniotrwalych prze¬ grody w jej górnej czesci w polowie wysokosci i na dole.Ponizsza tabela podaje uzyskane rezultaty: Srednia temperatura przegród w poblizu osi | palników w °C temperatura mierzona termoelementami regulacyjnymi temperatura u góry przegrody temperatura w polo¬ wie wysokosci prze¬ grody temperatura u dolu przegrody wtrysk w kierunku strugi gazowej 1170 1175 1285 1295 wtrysk w przeciw¬ pradzie 1222 1180 1290 , \ 1180 Z powyzszego wynika, ze w urzadzeniu klasycz^ nym dolna czesc przegród osiaga temperature srednia 1295°C. Faktycznie w wielu przypadkach temperatura ta przekracza 1300°C i jest przyczyna deformacji scianek przez pelzanie, zmniejszajacej w sposób bardzo powazny zywotnosc przegród.W górnej czesci przegrody temperatura srednia jest nizsza o 120°C od temperatury w dolnej czesci przegrody. Natomiast w srodkowej czesci tempera¬ tura ta jest tylko nieco nizsza od temperatury u dolu. Mozna stwierdzic takze, ze temperatura dna przekracza temperature górnej czesci przegro¬ dy najwyzej o 120°C co jest przyjmowane jako wymóg regulacji.W przypadku wystepowania przeciwpradu tem¬ peratury przegród od góry do dolu sa praktycznie równe, podczas, gdy w polowie wysokosci tempe¬ ratura jest wyzsza o okolo sto stopni. Taki rozdzial temperatury jest duzo korzystniejszy. W efekcie dolna czesc przegrody, w której cegly przenosza najwieksze obciazenia, znajduje sie w temperaturze nizszej niz w polowie wysokosci. Wytrzymuje wiec duzo lepiej zjawisko pelzania. Zreszta, strefa górna, która jest na ogól za zimna, znajduje sie w tem¬ peraturze co najmniej równej temperaturze dna, co jest szczególnie korzystne przy jednorodnym wypa¬ laniu. Stwierdzono równiez, ze umieszczenie ter- moelementów regulacyjnych, czesciowo w plomie¬ niu wtryskiwanego paliwa znacznie poprawia pre¬ cyzje i czulosc wyposazenia regulacyjnego, ¦; 5 Próby wykazaly, ze zastosowanie urzadzenia, wedlug wynalazku, pozwala na zwiekszenie o okolo 30% zywotnosci przegród tych pieców. W efekcie, deformacje przegród polegajace na pelzaniu powo¬ duja, ze konieczna jest ich wymiana co dwa lata, 10 w przypadku wypalania produktów weglowych.Zastosowanie urzadzenia grzewczego wedlug wy¬ nalazku pozwala przewidziec wzrost srednio o szesc do osmiu miesiecy zywotnosci przegród, co stanowi powazna oszczednosc. 15 Wtrysk w przeciwpradzie jest szczególnie ko¬ rzystny przy zastosowaniu paliwa ciezkiego tego rodzaju jak zastosowano w opisanych próbach.W efekcie, kiedy wtryskuje sie takie paliwo w kie¬ runku strumienia gazu nastepuje szczególnie wy- 20 sokie ogrzanie den przegród. Dzieje sie tak wskutek powolnego spalania tych paliw, których tempera¬ tura parowania jest podwyzszona. Efekt zastoso¬ wania przeciwpradu jest wiec szczególnie znaczacy, poniewaz hamuje powazne spadanie kropelek pa¬ ss liwa. Z drugiej strony, w przypadku paliwa ciezkie¬ go wieksza czesc ciepla jest emitowana na drodze promieniowania plomienia.Przy rozmieszczeniu klasycznym termoelement, który odizolowany jest przegroda pionowa od plo- 30 mienia, nie uwzglednia promieniowania, które dzia¬ la bezposrednio na pobliskie cegly. W przeciwpra¬ dzie zas termoelement jest wystawiany na dzia¬ lanie plomienia iw ten sposób jest poddawany bezposredniemu wplywowi promieniowania. 35 Zaleta wtryskiwania w przeciwpradzie wedlug wynalazku, chociaz mniej znaczaca, jest równiez obserwowana w przypadku wtryskiwania paliwa lzejszego, a takze chociaz w sposób nieco mniej od¬ czuwalny, w przypadku wtryskiwania paliw ga- 40 zowych takich jak na przyklad gaz ziemny.W przypadku gazu ziemnego problem stwarzany przez powolne parowanie kropelek weglowodorów w zasadzie przestaje istniec i obserwuje sie bar¬ dziej regularny rozklad pionowy temperatur. Jed- 45 nakze w zaleznosci od typu palnika gazowego pro¬ mieniowanie cieplne plomienia moze byc równiez wieksze od tego, jakie ma plomien paliwa ciezkie¬ go. W tym przypadku polozenie termoelementu umozliwiajace wystawianie go na dzialanie plo- 50 mienia, co umozliwia praca w przeciwpradzie, jest decydujace dla precyzji i czulosci regulacjL W przypadku, gdy sa stosowane palniki gazowe, które w jednym lub drugim polozeniu daja roz¬ dzial temperatur dosyc zróznicowany, stosuje sie 55 oba sposoby spalania, przy czym palniki sa roz¬ mieszczone alternatywnie w kierunku strumienia albo w przeciwpradzie.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie grzewcze wielokomorowego pieca 60 z przesuwanyrri strefami wypalania, zwlaszcza elektrod weglowych zawierajace pomiedzy kazda z komór wydrazona scianke dzialowa z umieszczo¬ nymi w niej przegrodami, przesunietymi wzgledem siebie, oraz z usytuowanym w czesci górnej wy- 63 drazonej scianki dzialowej co najmniej jednym pal-i 7 nikiem i srodkiem do pomiaru temperatury, zna¬ mienne tym, ze palnik (2f6, 29) usytuowany jest za przegrodami (ZO, 22) umieszczonymi w górnej czesci wydrazonej sclafiki dzialowej (19), natomiast srodek do pomiaru temperatury (28, 31) usytuowany jest za pfzggfóda (21) umieszczona w dolnej czesci Wy¬ drazonej scidriki dzialowej (19). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze srodek do pomiaru temperatury (28, 31) umiesz¬ czony jest w zasiegu plomienia palnika (26, 29). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze srodek do pomiaru temperatury (28, 31) umiesz¬ czony jest w poblizu plomienia palnika (26, 29). 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienne t£m, ze srodkiem do pomiaru temperatury (28, 31) jest ogniwo termoelektryczne. 7 4 949 8 5. Spccób ogrzewania wielokomorowego pieca z przesuwanymi strefami wypalania, zwlaszcza elektrod weglowych polegajacy na wprowadzeniu do wnetrza wydrazonej scianki dzialowej strumie- 5 nia gazu podtrzymujacego palenie oraz strumienia paliwa, znamienny tym, ze przez co najmniej czesc cz^su potrzebnego do ogrzewania kieruje sie stru¬ mien gazu podtrzymujacego palenie w przeciwpra- dzie do strumienia wtryskiwanego paliwa. io 6. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze w nastepujacych po sobie cyklach wypalania wla¬ cza sie palniki tak, ze jezeli w jednym cyklu z da¬ nego palnika kieruje sie strumien paliwa w prze- ciwpradzie do strumienia gazu podtrzymujacego 15 palenie, to w czasie nastepnego cyklu kieruje sie z danego palnika strumien paliwa we wspólpradzie do strumienia gazu podtrzymujacego palenie.OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 871 (90+15) 5.86 Cena IN ii PL PL PL