CN103808147A - 一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法 - Google Patents

Abstract

一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，制作了三种不同形状的金属锚固件和设计和制作了带有凸凹槽的耐火材料砌块锚固砖，分别在窑衬的根部施加固定锚固、在窑衬的中部施加稳定锚固以及在窑衬的上部施加牵拉锚固，且窑衬根部的锚固点至少是窑衬中部或上部的1.5倍。本发明通过四种金属锚固件和耐火材料砌块造成的锚固砖在窑衬的根部、中部和上部施加锚固力，从常温到1400℃以上高温的回转热设备窑衬都可以形成长期稳定的锚固，有效地解决了窑衬的滑动移位，从而增强了窑衬与炉体内壁的结合强度，防止窑衬脱落或破损，延长了窑衬的使用寿命，降低了检修次数，节约了成本，提高了设备的利用率。

Description

一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法

技术领域

本发明涉及到回转热设备中窑衬的锚固，具体的说是一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法。

背景技术

在各种行业的加热领域，广泛地应用到在圆筒形钢壳内部加装窑衬的回转加热设备，也称回转窑、回转干燥器、回转焙烧炉、回转煅烧炉等。回转热设备回转部分一律采用钢外壳。由于设备运行中有较高工艺生产温度和具有热侵蚀，会使回转热设备钢外壳变形或软化。为此，需要在钢外壳内部加一层非金属内衬以抵抗较高温度和热侵蚀。炉衬可以用散状耐火保温材料现场预制成型，预制炉衬过程中必须把炉衬稳定牢固地锚固悬挂在钢外壳上以免运行时脱落。因此，根据炉衬的使用温度和工艺特点把炉衬长时间稳定在钢外壳设定的位置上，不因为热设备的转动和窜动使炉衬与钢外壳分离置关重要。

发明内容

为解决现有技术中圆筒形回转热设备由于窑衬锚固存在问题导致窑衬使用寿命低的问题，本发明提供了一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，分别在窑衬的根部、以及在窑衬的上部施加锚固件以将各部分炉衬稳定的固定在初始设定的位置上，且窑衬根部的锚固点至少是窑衬上部的1.5倍，所述锚固件包括“V”形锚固件、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件，并根据窑衬不同区域的温度区段，采用不同的组合排列配置锚固件，以保持整个窑衬锚固件对于窑衬锚固的有效性。

所述窑衬根据炉衬温度不同选用不同的锚固件组合，在炉衬温度≤300℃时，锚固件采用普通碳结钢棒材制作“V”形锚固件和“Y”形锚固件锚固窑衬；在炉衬温度300—500℃时，采用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件综合锚固窑衬；在窑衬温度≥500℃时，除了使用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件、斜三角形锚固件锚固外，还使用带有凸凹槽的耐火材料砌块对高温炉衬进行锚固。

    所述“V”形锚固件和“Y”形锚固件为具有“V” 形外观和“Y”形外观的锚固件，所述“Y” 形锚固件和斜三角形锚固件为二段组合锚固件，都是由“V”形锚固件作为基本锚固件被放置在锚固件的上部，下部用其他锚固件与“V”形锚固件焊接接长，接长部分形成“Y”形锚固件和斜三角形锚固件的中部区，在“Y”形锚固件和斜三角形锚固件的中部都设置有延展伸长段，使“Y”形锚固件和斜三角形锚固件高于“V”形锚固件，且延展伸长段垂直于“Y”形锚固件和斜三角形锚固件通过延展伸长段形成中部锚固平面；所述带有凸凹槽的耐火材料砌块，沿其高度方向通体分布环形的凸棱或凹槽，每个凸棱或凹槽都具有锚固功能。

所述窑衬上还施加有沿热设备转动方向的锚固力，该锚固力是通过在窑衬中沿长度方向设置止推梁和沿窑体旋转方向设置挡料圈来实现的，所述挡料圈由若干带有凸凹槽的耐火材料砌块配合耐高温金属制成的“V”形锚固件、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件构成，上述四种锚固件锚固在设备的钢壳内壁上，且彼此之间隔离的埋设在窑衬内。   

在窑衬温度超过500℃时，所述带有凸凹槽的耐火材料砌块与耐热不锈钢制作的“V”形锚固件、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件互相穿插埋设在窑衬中。

所述“Y”形锚固件为“V”形锚固件的V形顶部位置加设一条竖直的延长段；所述斜三角形锚固件为两个“V”形锚固件的V形顶部相勾连，并在两个“V”形锚固件的V形顶部处加设一条延长段，且该延长段与其中“V”形锚固件的两个底部构成三角形支撑结构。

本发明设计和制作了三种不同外形的金属锚固件和带有凸凹槽的矩形耐火材料砌块,在使用中，根据热设备不同的温度区段进行组合和配置。

本发明所述锚固结构对窑衬的锚固是通过把三种外形不同的锚固件（“V” 形锚固件、“Y”形锚固件、斜三角形锚固件）和带有凸凹槽的耐火材料砌块互相配置组合，对窑衬进行全方位整个窑衬高度的锚固。

本发明所述窑衬根部、中部和上部分别对应于钢外壳的内壁焊接面、“V” 形锚固件顶部、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件的中部上伸长段的高度、金属锚固件顶部，带有凸凹槽的耐火材料砌块通体的高度。

本发明所述锚固结构是指通过在整个钢外壳内壁上根据温度和工艺分界面不同分别采用不同材质把“V” 形锚固件顶部、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件三种锚固件与带有凸凹槽的耐火材料砌块的穿插配置和均匀排列来实现的：在≥500℃配置带有凸凹槽的耐火材料砌块，以带有凸凹槽的耐火材料砌块作为主要的高温锚固件，根据工艺需要，在温度分界面截面处设置圆环挡料圈和沿窑体长度方向设置止推梁，挡料圈和止推梁的锚固结构由若干金属锚固件和带有凸凹槽的耐火材料砌块组成，对挡料圈处炉衬进行锚固。耐火材料砌块之间彼此隔开，顶端高度不高于窑衬的厚度，所具备的锚固强度比旁边不用带有凸凹槽的耐火材料砌块锚固的窑衬的强度高7—10倍。

本发明中，金属锚固件的材料采用普通碳结钢和高温耐热不锈钢制作，制作成“V” 形锚固件、“Y”形锚固件和斜三角形锚固件，顶部为具有向“V” 形或“Y”形两侧延伸的延伸段，从而形成稳定的锚固平面。

本发明中，“V” 形锚固件和“Y”形锚固件以及斜三角形锚固件交错均匀排布，且“V” 形锚固件和“Y”形锚固件的设置方向相互垂直，并满足窑衬根部的锚固点至少是窑衬中部或上部的1.5倍，也就是说“V” 形金属锚固件的数量至少为“Y”形金属锚固件或斜三角形锚固件的1.5倍。

本发明中，带有凸凹槽的耐火材料砌块具有多个高度上的止推力，分布在耐火材料砌块从根部向上的整个耐火材料砌块的分布面高度上。由于带有凸凹槽的耐火材料砌块锚固面积是金属锚固件表面积的几十倍而且不因温度的变化而变形和晃动，所以将其布置在炉衬的高温区，筒体在高温转动时窑衬在回转方向的离心力和滑动移位被有效的遏制和消解。

有益效果：本发明通过交错排布设置不同材质的“V” 形锚固件、中部带有延展伸长段的“Y”形锚固件、中部带有延展伸长段的斜三角形锚固件以及带有凸凹槽的耐火材料砌块自钢外壳内壁开始，对窑衬的下部、中部和上部进行锚固，不仅形成三个高度和三个平面上的综合锚固，而且也限制了窑衬由于炉窑转动导致的滑动移位，从而增强了窑衬与炉体内壁的结合强度以及窑衬的强度，防止其脱落或破损。在高温区，采用带有凸凹槽的耐火材料砌块作为主要的高温锚固件使用。带有凸凹槽的耐火材料砌块的外形和品质不因为温度高就变形和软化，保持稳定的高强度特征，使窑衬能长久稳定地与窑体钢壳锚固在一起。本发明的锚固结构融合和表现了锚固结构所能够具有的焊接力、阻挡力、牵拉力和固定力多种柔性和刚性的锚固力的集成，是一个具有优越的锚固结构系统。

附图说明

图1为本发明高温区（超过500℃）的锚固件排布图；

图2为本发明中、低温区（不超过500℃）的锚固件排布图；

图3为本发明挡料圈和止推梁处锚固件的排布图；

图4为本发明“V”形锚固件的结构示意图；

图5为本发明“Y” 形锚固件的结构示意图；

图6为本发明斜三角形锚固件的结构示意图；

图7为本发明带有凸凹槽的耐火材料砌块的结构示意图；

附图标记：1、“V”形锚固件，2、“Y”形锚固件，3、斜三角形锚固件，4、带有凸凹槽的耐火材料砌块，5、止推梁，6、挡料圈。

具体实施方式

如图所示，一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，分别在窑衬的根部、以及在窑衬的上部施加锚固件以将各部分炉衬稳定的固定在初始设定的位置上，且窑衬根部的锚固点至少是窑衬上部的1.5倍，所述锚固件包括“V”形锚固件1、“Y”形锚固件2、斜三角形锚固件3，和带有凸凹槽的耐火材料砌块4并根据窑衬不同区域的温度区段，采用不同的组合排列配置锚固件，以保持整个窑衬锚固件对于窑衬锚固的有效性。

   所述窑衬根据炉衬温度不同选用不同的锚固件组合，在炉衬温度≤300℃时，锚固件采用普通碳结钢棒材制作“V”形锚固件1和“Y”形锚固件2锚固窑衬；在炉衬温度300—500℃时，采用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件1、“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3综合锚固窑衬；在窑衬温度≥500℃时，除了使用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件1、“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3锚固外，还使用带有凸凹槽的耐火材料砌块4对高温炉衬进行锚固。

     所述“V”形锚固件1和“Y”形锚固件2为具有“V” 形外观和“Y”形外观的锚固件，所述“Y” 形锚固件2和斜三角形锚固件3为二段组合锚固件，都是由“V”形锚固件1作为基本锚固件被放置在锚固件的上部，“Y”形锚固件2下部用直棒钢筋与“∨”形锚固件焊接，斜三角形锚固件3下部与“V”形锚固件1与直棒钢筋接长，接长部位形成“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3的中部区，在“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3的中部都设置有延展伸长段，使“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3高于“V”形锚固件1，且延展伸长段垂直于“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3通过延展伸长段形成中部锚固平面；所述带有凸凹槽的耐火材料砌块4，沿其高度方向通体分布环形的凸棱或凹槽，每个凸棱或凹槽都具有锚固功能。

所述窑衬上还施加有沿热设备转动方向的锚固力，该锚固力是通过在窑衬中沿长度方向设置止推梁5和沿窑体旋转方向设置挡料圈6来实现的，所述止推梁5和挡料圈6由若干带有凸凹槽的耐火材料砌块4配合耐高温金属制成的“V”形锚固件1、“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3构成，上述四种锚固件锚固在设备的钢壳内壁上，且彼此之间隔离的埋设在窑衬内。   

在窑衬温度超过500℃时，所述带有凸凹槽的耐火材料砌块4与耐热不锈钢制作的“V”形锚固件1、“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3互相穿插埋设在窑衬中。

所述“Y”形锚固件2为“V”形锚固件1的V形顶部位置加设一条竖直的延长段；所述斜三角形锚固件3为两个“V”形锚固件的V形顶部相勾连，并在两个“V”形锚固件的V形顶部处加设一条延长段，且该延长段与其中“V”形锚固件1的两个底部构成三角形支撑结构。

     所述“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3均由“V”形锚固件1加装直条加高，锚固件中部对接处设置有延展伸长段，且延展伸长段垂直于“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3形成的平面。所述窑衬根部（或锚固件有效的高度）是指钢外壳内壁面，炉衬中部分别对应于“V” 形锚固件1顶部、“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3。中部延展伸长段部位的高度，炉衬上部分别对应“Y”形锚固件2顶部、斜三角形锚固件3顶部和带有凸凹槽的耐火材料砌块4的顶部及以上部位。

所述“V” 形锚固件1和“Y”形锚固件2、斜三角形锚固件3设置方式为：采用“V” 形锚固件1和“Y”形锚固件2（或斜三角形锚固件3）交错排列进行，锚固件焊接固定在窑体钢壳内壁上。锚固件的锚固力分布在“V” 形锚固件1的高度顶端、“Y”形锚固件2（或斜三角形锚固件3）中部接长端和锚固件高度顶端。“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3分上下两段连接而成。在上下两段对接的分界面的金属棒向四周延展伸长。在≤500℃温度区段，采用三种金属锚固件锚固窑衬。这种锚固结构在“V” 形锚固件1、“Y”形锚固件2、斜三角形锚固件3相互配置穿插排列，在窑体钢壳内壁焊接面，中部对接延长伸展面和金属锚固件上部向外伸展面的三个不同高度产生锚固力锚固窑衬。在≥500℃温度区段，增加通体带有凸凹槽的耐火材料砌块4作为高温区特种锚固件，带有凸凹槽的耐火材料砌块4具有高强度的矩形外形，沿高度方向通体分布有凸棱或凹槽，沿带有凸凹槽的耐火材料砌块4不同的高度层面上产生锚固力，从里到外对整个窑衬进行锚固。

本发明所述在窑体钢壳上焊接“V” 形锚固件1、“Y”形锚固件2、或者斜三角形锚固件3时，以锚固件上部顶端张开方向为基础，在窑体钢壳弧面上相互垂直安装。在安装时，所述“Y”形锚固件2或斜三角形锚固件3的中部对接处，下部的锚固件顶端向外延展伸长也形成某方向的夹角，二个相邻的锚固件在安装时也要相互垂直在平面上呈现90度夹角张开，使锚固力最大化。

在高温段，本发明把高温不锈钢金属“V” 形锚固件1、“Y”形锚固件2、或者斜三角形锚固件3与带有凸凹槽的耐火材料砌4混搭布置，作为高强耐高温锚固件使用。在使用中，高温不锈钢金属锚固件与带有凸凹槽的耐火材料砌块4采用隔行设置、交错安排的方法在窑衬钢壳内侧进行固定。带有凸凹槽的耐火材料砌块4通体布满了凸凹槽，使整个砌块都具有高强的锚固力，而且不因高温而产生变形和软化。固定在窑体钢壳内壁上锚固“V” 形锚固件1和“Y”形锚固件2(或斜三角形锚固件3)的顶部为具有向“V” 形或“Y”形两侧延伸的延伸段，从而形成稳定的锚固平面。在设置锚固点时，将“V” 形锚固件1和“Y”形锚固件2（或斜三角形锚固件3）交错排布，且相邻“V” 形锚固件和“Y”形锚固件（或斜三角形锚固件）的设置方向相垂直。带有凸凹槽的耐火材料砌块呈矩形，以侧面对应各种金属锚固件。

所述在窑衬温度分界面上沿热设备截面上加装物料转动方向止推力是通过在热设备截面方向设置圆环形挡料圈来实现的，所述挡料圈由若干金属锚固件和带有凸凹槽的耐火材料砌块4一同锚固在设备内壁上构成，且金属锚固件和带有凸凹槽的耐火材料砌块之间彼此分隔开，带有凸凹槽的耐火材料砌块的高度不高于窑衬的厚度。

所述挡料圈的数量根据炉窑的长度和工艺特点设置，一般为3-4条，在热设备的工艺节点或温度分界面位置上布置。

通过以上设置，当安装完窑衬后，窑衬至少受到三个高度和三个平面的锚固力作用以防止其脱落：三个高度由钢外壳向里通过整个窑衬厚度达到热设备中心的锚固力依次为：带“Y”形锚固件2和斜三角形锚固件3的“Y”形顶部、“V”形锚固件1的“V”形顶部和“Y”形金属锚固件2和斜三角形锚固件3中部的延展伸长段所处的高度。三个平面上产生了巨大的锚固力以控制窑衬在旋转中由质量产生的轴向向心力和离心反弹力；金属锚固件的向上竖起立筋产生了强大的止推力控制窑衬沿热设备的斜度和受重力差影响的长度方向的窜动。而带有凸凹槽的耐火材料砌块4，锚固特性更为优异，它的锚固表面积是金属锚固件的几十倍，通过通体覆盖的凸凹槽和矩形外形的四角，在四面四角方向整个高度上产生锚固力，而且自身并不随温度升高而降低锚固力和产生高温变形。

使本发明的锚固结构根据低温、中温、高温区不同的锚固要求产生挤压力、阻挡力、牵拉力和固定力对窑衬进行多层次全方位的锚固。本发明的锚固结构在窑体长期运行中极为稳定，从而保证了窑衬的长期稳定运行。

Claims (6)

1.一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：分别在窑衬的根部、以及在窑衬的上部施加锚固件以将各部分炉衬稳定的固定在初始设定的位置上，且窑衬根部的锚固点至少是窑衬上部的1.5倍，所述锚固件包括“V”形锚固件（1）、“Y”形锚固件（2）、斜三角形锚固件（3）和带有凸凹槽的耐火材砌块料⑷，并根据窑衬不同区域的温度区段，采用不同的组合排列配置锚固件，以保持整个窑衬锚固件对于窑衬锚固的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：所述窑衬根据炉衬温度不同选用不同的锚固件组合，在炉衬温度≤300℃时，锚固件采用普通碳结钢棒材制作“V”形锚固件（1）和“Y”形锚固件（2）锚固窑衬；在炉衬温度300—500℃时，采用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件（1）、“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）综合锚固窑衬；在窑衬温度≥500℃时，除了使用耐热不锈钢制作的“V”形锚固件（1）、斜三角形锚固件（3）锚固外，还使用带有凸凹槽的耐火材料砌块（4）对高温炉衬进行锚固。

3.根据权利要求2所述的一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：所述“V”形锚固件（1）和“Y”形锚固件（2）为具有“V” 形外观和“Y”形外观的锚固件，所述“Y” 形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）为二段组合锚固件，都是由“V”形锚固件（1）作为基本锚固件被放置在锚固件的上部，下部用其他锚固件与“V”形锚固件（1）焊接接长，接长部分形成“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）的下部区，在“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）的与上部焊接的中部都设置有延展伸长段，使“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）高于“V”形锚固件（1），且延展伸长段垂直于“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）通过延展伸长段形成中部锚固平面；所述带有凸凹槽的耐火材料砌块（4），沿其高度方向通体分布环形的凸棱或凹槽，每个凸棱或凹槽都具有锚固功能。

4.根据权利要求1所述的一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：所述窑衬上还施加有沿热设备转动方向的锚固力，该锚固力是通过在窑衬中沿长度方向设置止推梁(5)和沿窑体旋转方向设置挡料圈(6)来实现的，所述止推梁(5)和挡料圈(6)由若干带有凸凹槽的耐火材料砌块（4）配合耐高温金属制成的“V”形锚固件（1）、“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）构成，上述四种锚固件锚固在设备的钢壳内壁上，且彼此之间隔离的埋设在窑衬内。

5.根据权利要求1所述的一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：在窑衬温度超过500℃时，所述带有凸凹槽的耐火材料砌块（4）与耐热不锈钢制作的“V”形锚固件（1）、“Y”形锚固件（2）和斜三角形锚固件（3）互相穿插埋设在窑衬中。

6.根据权利要求1所述的一种圆筒形回转热设备窑衬的锚固方法，其特征在于：所述“Y”形锚固件（2）为“V”形锚固件（1）的V形顶部位置加设一条竖直的延长段；所述斜三角形锚固件（3）为两个“V”形锚固件的V形顶部相勾连，并在两个“V”形锚固件的V形顶部处加设一条延长段，且该延长段与其中“V”形锚固件（1）的两个底部构成三角形支撑结构。

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