CN101261079B

CN101261079B - 大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬

Info

Publication number: CN101261079B
Application number: CN2007100551305A
Authority: CN
Inventors: 李朝侠; 黄河; 黄兴远
Original assignee: 李朝侠
Current assignee: Luoyang Luohua powder engineering special refractory Co.,Ltd.
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: CN101261079A

Abstract

一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，采用钢纤维增强耐磨耐火浇注料或高强低水泥耐火浇注料与炉钢壳浇注成一体，在耐火炉衬内设置了多个耐热不锈钢锚固件，每一个耐热不锈钢锚固件一端的端面都与炉钢壳焊接，其另一端独立或采用环状连扣的方式平布在所设耐火炉衬层内，在耐热不锈钢锚固件上还涂刷两偏以上的沥青漆，在球形拱顶的内层与炉体的复合炉墙之间设有拱角圈梁，在炉衬重量下部采用抱箍梁承重与炉壁铆固件承重相结合的方式受力。炉体在不改变焙烧工艺条件下减薄了炉墙，炉衬质量减少20-25％，大大降低了成本，提高了炉体的密封性，防止了隔离层的破坏，解决了保温层泄露SO₂腐蚀炉壳的问题，提高了炉顶强度、气密性和稳定性增强了炉体的整体结构。

Description

大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬

技术领域

本发明涉及一种工业炉窑的炉衬结构，具体地说是一种大面积风口区流态化焙烧炉新型耐火炉衬，是对现有流态化焙烧炉炉衬的改进和换代，属于工业炉窑的筑炉技术。

背景技术

大面积风口区流态化焙烧炉，是我国有色冶金、化肥、化工、黄金等行业最关键的冶金设备，早期的制造技术分别从各国公司引进，其炉衬设计和安装砌筑工艺都无一例外带着引进方的技术特点和地域特色，近年来国内自行设计了多台流态化焙烧炉，但耐火炉衬结构和炉衬材料基本还保留着引进技术时的技术特点，变化不大。其缺点是：一、炉衬结构是硼化物类保温层加工作层的双复合砖砌结构；二、Al₂O₃∶SiO₂＝1.1∶1左右，二者合计比例高达95％；三、炉衬工作层材料基本都属于半莫来石相，密度低，虽能满足工艺要求，但属于耐受温度较低的冶金窑炉耐火材料；四、国外使用的是经过处理的纯净优质的天然粘土或者人工合成的半莫来石材料，其成本较高。我国虽然有丰富的粘土资源，但符合国外材料指标的天然矿很少。如果用氧化铝和优质硅砂合成的材料价格偏高，其高温耐受性和稳定性都远不如莫来石、刚玉类材料，生产成本和莫来石、刚玉类材料相似，应用厂家难以接受，用国内原料生产出的产品与国外指标比又存在一定的差距。面对苛刻的流态化焙烧工艺条件(1100-1150℃高温、高浓度的SO₂腐蚀气体、物料高速碰撞冲击等)，多数流态化焙烧炉的炉衬在投运初期就出现较为严重的磨损掉块、脱落现象，从而导致SO₂烟气的泄露、操作环境极度恶化或操作工况的不稳定，严重时需停炉检修。

本发明人曾于2001年，在ZL01262210.9专利中公开了一种炉体结构的技术方案，虽然克服了现有技术中用砖砌炉衬结构所存在的缺陷，但其技术只是适应于小型窑炉，特别是小面积风口区的炉窑，对大面积风口区流态化焙烧炉上的炉衬还无法满足技术的要求，也无法满足改造国内数万台各种炉型的大面积风口区流态化焙烧炉国产化炉衬结构的生产需要。

发明内容

本发明的目的是，为解决上述技术问题的不足，公开了一种大面积风口区流态化焙烧炉的新型耐火炉衬，将我国现有的连体多层砖砌筑炉衬结构，改为采用钢纤维增强耐磨耐火浇注料或高强低水泥耐火浇注料加耐热不锈钢锚固件与其连接的结构，即连续重力负荷体系改变为分段重力负荷体系，将以层间抱箍圈梁和炉壳点状金属锚固件组成的复合炉墙双系统承重，提高炉衬在非平衡热力系统中长期运行的抗热震力、抗剪切力、抗扭曲力和抗高温烟气流的冲击能力，使炉衬整体强度成倍提高。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，包括炉钢壳和炉体的复合炉墙、球形拱顶、前室顶、后室顶、侧壁、进料口、出料口、高温烟道炉膛出口及烟气出口与余热锅炉相接处的烟道，耐火炉衬采用钢纤维增强耐磨耐火浇注料或高强低水泥耐火浇注料与炉钢壳浇注成一体，在耐火炉衬内设置了多个耐热不锈钢锚固件，每一个耐热不锈钢锚固件一端的端面都与炉钢壳焊接，其另一端独立或采用环状连扣的方式平布在所设耐火炉衬层厚度≥50％的浇注料层内，在耐热不锈钢锚固件上还涂刷两遍以上的沥青漆，在球形拱顶的内层与炉体的复合炉墙之间设有拱角圈梁，在拱角圈梁中设有多个耐热不锈钢锚固件将球形拱顶、拱角圈梁、炉体的复合炉墙连接成为一个整体，在炉衬重量下部采用抱箍梁承重与炉壁铆固件承重相结合的方式受力。

本发明所述的炉体的复合炉墙，主要由钢纤维增强耐磨耐火浇注料、轻质漂珠保温砖、纤维毡、V形金属锚固件、炉钢壳组成，V形金属锚固件的开口端设置在钢纤维增强耐磨耐火浇注料层内，其另一端穿过轻质漂珠保温砖和纤维毡层焊接在炉钢壳上，使炉体的复合炉墙与炉钢壳连接为一体。

本发明所述的前室顶、后室顶及侧壁，采用250×250mm见方点布的耐热不锈钢锚固件并焊接耐热不锈钢筋网做骨架，并在耐热不锈钢锚固件和耐热不锈钢筋网的骨架上刷有沥青漆≮2mm，保证频繁拆卸水套和前后室进精粉产焙砂的可靠性。

本发明所述的高温烟道炉膛出口，还设有烟道加强抱箍带，流态化焙烧炉不管是炉顶导出烟气还是侧壁导出烟气，是矩形烟道还是园形烟道，在炉膛出口均设加强带，以求炉衬的整体稳定性和配套寿命达15-20年的时间。

本发明所述的烟气出口与余热锅炉相接处的烟道，还设有石棉板层与轻质耐火浇注料层，并设有炉外高温软联结软性膨胀节和焙烧炉与余热锅炉衔接伸缩缝。

为更好的实现本发明的目的，所述的金属锚固件与耐磨耐火浇注料的接触表面上设有沥青涂层。

在上述技术方案中所提及的金属锚固件的截面形状为圆形或椭圆形，所提及的金属锚固件与耐磨耐火浇注料的接触表面上设有沥青涂层，可以保证在温度突变的情况下消除金属锚固件与耐磨耐火浇注料因热膨胀系数不同而产生的破坏性应力。

在上述技术方案中所提及的复合炉墙使用的刚性保温层为LH-QZL轻质漂珠保温砖；重质耐磨浇注料为LH-900系列高强低水泥耐火浇注料；抱箍圈梁、拱角圈梁和烟气出口与余热锅炉相接处的炉衬所使用的钢纤维增强耐磨耐火浇注料为LH-1100系列钢纤维增强耐磨耐火浇注料；前、后部室顶及侧壁的炉衬所使用的低水泥耐火浇注料为LH-900系列浇注料，上述材料由洛阳市洛华粉体工程特种耐火材料有限公司生产，市场有售。

本发明的优点是：

1、流态化焙烧炉炉体不再泄露SO₂气体，达到长期环保运行。

2、将现代建筑理念、新型炉衬材料和新型筑炉技术共同糅合在一起，引进到流态化焙烧炉炉衬设计中，使炉体寿命提高到20年以上，在炉衬正常运行状态下基本取消了炉衬大修。是对炉衬材料结构设计、材料配制、施工、烘炉、运行五大因素的新的炉窑整体理念的贡献。

3、在不改变焙烧工艺条件下减薄了炉墙，炉衬重量减少20-25 ％，大大降低了成本。

4、将连体复合多层砖炉衬改为框架现场浇注高强不定型耐火材料结构，将一个连续性重力负荷体系改变为分段重力负荷体系，炉衬质量以下部材料承重与复合炉墙点布锚固件承重相结合的方式受力，大大提供了炉体在非平衡热力系数中长期运行的抗热震力、抗剪切力、抗扭曲力和抗高温SO₂烟尘、烟气流冲刷的能力，将炉体的整体强度提高了几倍。

5、采用整体浇注炉衬，提高了炉体的密封性，防止了隔离层的破坏，解决了保温层泄露SO₂腐蚀炉壳的问题。

6、改变了传统筑炉工艺，用机械化的混凝土施工取代人工不可控的手工砌筑工艺，使冶金炉炉衬筑炉机械化和连续不间断滑模施工成为现实。

7、提高了炉顶强度、气密性和稳定性增强了炉体的整体结构。

8、新技术的应用使炉子的整体热容增大，炉子焙烧温度波动范围变小易控，生产操作条件改善，设备利用率高。

9、根据炉体的荷重和损毁特点，使用的新材料新技术能使炉子整体寿命趋于一致，炉体各参数相互干扰因素减少，可平稳连续进行采集，建立可操作平台，使整个工艺系数方便的进行计算机网络控制中，提高了整个流态化焙烧炉的控制水平。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明给出的复合炉墙的结构示意图；

图3是本发明的抱箍梁的结构示意图；

图4是本发明的拱角圈梁的结构示意图；

图5是本发明的球形拱顶的浇注示意图；

图6是本发明的高温烟道炉膛出口加固带结构示意图；

图7是本发明的烟气出口与余热锅炉相接烟道过渡带结构示意图。

图中标记：1、炉顶防雨钢壳；2、炉顶保温层；3、炉顶浇注料层；4、抱箍圈梁；5、排烟口；6、抱箍圈梁；7、抱箍圈梁；8、后室顶；9、出料口；10、拱角圈梁；11、耐热不锈钢锚固件；12、炉体的复合炉墙；13、炉钢壳；14、抱箍圈梁；15、进料口；16、前室顶；17、侧壁；18、纤维毡；19、轻质漂珠保温砖；20、钢纤维增强耐磨耐火浇注料；21、连筋耐热不锈钢抱箍；22、热失性膨胀缝；23、环环之间加固连筋；24、炉膛出口；25、加固带；26、加固锚钉；27、石棉板；28、轻质耐火浇注料；29、炉外高温软联结柔性膨胀节；30、焙烧炉与余热锅炉衔接伸缩缝。

具体实施方式

由图1可知，本发明的耐火炉衬由于炉体本身的结构特点所决定其耐火炉衬是根据不同部位的形状变化而实施不同的固件和加强结构，主要包括炉顶浇注料层3、炉体的复合炉墙12、排烟口5、前室顶16、后室顶8、侧壁17、拱角圈梁10、抱箍圈梁14和6，耐火炉衬采用钢纤维增强耐磨耐火浇注料或高强低水泥耐火浇注料与炉钢壳13连接成一体，在耐火炉衬内设置了多个耐热不锈钢锚固件 11，每一个耐热不锈钢锚固件11一端的端面都与炉钢壳13焊接，其另一端独立或采用环状连扣的方式平布在所设耐火炉衬层厚度≥50％的浇注料层内，在耐热不锈钢锚固件11上还涂刷两遍以上的沥青漆，在球形拱顶的内层与炉体的复合炉墙12之间设有拱角圈梁10，在拱角圈梁10中设有多个耐热不锈钢锚固件11将球形拱顶、拱角圈梁10、炉体的复合炉墙12连接成为一个整体，在炉衬重量下部采用抱箍梁7承重与炉壁铆固件承重相结合的方式受力。

由图2可知，本发明的复合炉墙12由纤维毡18层、轻质漂珠保温砖19层、钢纤维增强耐磨耐火浇注料20层构成，在复合炉墙12中设有耐热不锈钢锚固件11，耐热不锈钢锚固件11将复合炉墙12与炉钢壳13连为一体，同抱箍圈梁4相铺，组成力学承重体系。

由图3可知，本发明的抱箍梁由耐热不锈钢锚固件11做骨架并浇注钢纤维增强耐磨耐火浇注料20构成，使抱箍梁与炉钢壳13连为一体，在耐热不锈钢锚固件11与钢纤维增强耐磨耐火浇注料20的接触表面上还设有沥青涂层。

由图4可知，本发明的拱角圈梁10由耐热不锈钢锚固件11做骨架并浇注钢纤维增强耐磨耐火浇注料20构成，在拱角圈梁10中设有双Y形锚固件，双Y形锚固件之间通过连筋21相连接，该双Y形锚固件的一个开口端设在钢纤维增强耐磨耐火浇注料20内，其另一个开口端穿过钢纤维增强耐磨耐火浇注料20层焊接在炉体的炉钢壳13上，使拱角圈梁10与炉钢壳13连为一体，在耐热不锈钢锚固件11与钢纤维增强耐磨耐火浇注料20的接触表面上还设有沥青涂层。

由图5可知，本发明的球形拱顶是由分环、分块浇注而成的复合结构，将球形拱顶分成若干环，每环与环之间设置加强不锈钢双Y形锚固件23，并保证浇注时其高度在上下两层模板之间。

由图6可知，本发明的流态化焙烧炉不管是炉顶导出烟气还是侧壁导出烟气，是矩形烟道还是园形烟道，在炉膛出口均设加固带即烟道加强抱箍带，以求炉衬的整体稳定性和配套寿命20年。

由图7可知，本发明的烟气出口与余热锅炉相接处的炉衬结构由石棉板27层、轻质耐火浇注料28层和钢纤维增强耐磨耐火浇注料20层构成，并设有炉外高温软联结软性膨胀节29和焙烧炉与余热锅炉衔接伸缩缝30，从而解决了由于传统的定形制品炉衬热胀冷缩，其纵向位移以45m²流态化焙烧炉为例可达300mm，其烟气出口与余热锅炉相接烟道往往由于开停炉产生大的撕裂这一有色和化肥行业的通病。

Claims

1.一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，包括炉顶防雨钢壳(1)、炉体的复合炉墙(12)、前室顶(16)、后室顶(8)、侧壁(17)、进料口(15)、出料口(9)、排烟口(5)及烟气出口与余热锅炉相接处的烟道，耐火炉衬采用钢纤维增强耐磨耐火浇注料与炉壁钢壳浇注成一体，其特征在于：在耐火炉衬内设置了多个耐热不锈钢锚固件(11)，耐热不锈钢锚固件(11)的截面形状为圆形，每一个耐热不锈钢锚固件(11)一端的端面都与炉钢壳焊接，其另一端独立或采用环状连扣的方式平布在所设耐火炉衬层厚度≥50％的浇注料层内，在耐热不锈钢锚固件(11)上还涂刷两遍以上的沥青漆，在球形拱顶的内层与炉体的复合炉墙(12)之间设有拱角圈梁(10)，在拱角圈梁(10)中设有多个耐热不锈钢锚固件将球形拱顶、拱角圈梁(10)、炉体的复合炉墙(12)连接成为一个整体，在炉衬承重下部采用抱箍梁承重与炉壁铆固件承重相结合的方式受力，所述的耐火炉衬，在烟气出口与余热锅炉相接处还设有石棉板(27)层，并设有炉外高温软联结软性膨胀节和焙烧炉与余热锅炉衔接伸缩缝。

2.根据权利要求1所述的一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，其特征在于：所述炉体的复合炉墙(12)，由纤维毡(18)层、轻质漂珠保温砖(19)层、钢纤维增强耐磨耐火浇注料(20)层和耐热不锈钢锚固件(11)构成。

3.根据权利要求1所述的一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，其特征在于：所述的前室顶(16)、后室顶(8)及侧壁(17)，采用250×250mm见方点布的耐热不锈钢锚固件并焊接耐热不锈钢筋网做骨架。

4.根据权利要求1所述的一种大面积风口区流态化焙烧炉耐火炉衬，其特征在于：所述的排烟口(5)，还设有烟道加强抱箍带。