CN104251618A - 一种节能型回转窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能型回转窑，包括高温带、过渡带和冷却带，其特征在于包括节能材料的选用和窑体结构的设计每个带结构相同，从结构上从窑体钢壳依次为节能涂料层、保温层、安全层和工作层；保温层、安全层和工作层间采用锚固钩贯穿，锚固钩焊接在窑体钢壳内壁上；相当于齿轮的齿作用。本发明不仅降低窑体外壳温度，每年节约能量35-36％，且安全层正面凸起结构带动工作层同步转动，避免窑体的损伤，延长了使用寿命。

Description

一种节能型回转窑

技术领域

本发明公开了一种节能型回转窑，其设计思想一是节能环保，二是降低窑体外壳温度，防止金属壳体高温变形，延长窑体使用寿命，也改善了工作环境。目前回转窑主要用于石灰、水泥、垃圾焚烧、矿物的煅烧和海绵铁、石油焦、氧化铝等耐火原料的制备，属于高温窑炉领域。

背景技术

回转窑是生产石灰、水泥、耐火原料、垃圾焚烧、海绵铁和石油焦的主要设备，回转窑分高温带、过渡带和冷却带。石灰回转窑的高温带的温度保持在1400～1800℃，该部分的耐火材料窑衬在窑体的持续转动下，受到机械应力作用和高温熔蚀反应而极易损坏。目前石灰回转窑高温带的内衬设计有下列三种：一是采用220～270mm镁尖晶石砖，外壳温度在340～380℃，导致外壳变形严重，不但窑体损坏，而且当高温段因高温膨胀大而造成的直径变大导致了回转窑无法转动工作而停产，使用和寿命只有一年的时间；二是采用复合砖的形式进行砌筑。即前段采用致密的镁尖晶石配料，后部分采用轻质的镁尖晶石质配料。这样制成一体的复合砖。这种结构实际运转过程中回转窑外壳温度还是过高，经常会超过350℃，对节能和安全工作环境产生很不利的影响。同时如果后部分强度过低，可能造成运转过程中粉碎导致停窑，影响了生产；三是钢壳内表面贴矿棉质、耐火纤维质的保温板、轻质浇注料和轻质保温砖。工作层采用致密烧成砖甚至复合砖。通过锚固件穿过保温毡等保温层把烧成砖和窑壳连接起来。起到固定工作层的作用。实际上，这种结构保温效果也不理想，窑壳温度也达到了280～320℃。同时在高温下，保温层因强度低而被压碎失去保温作用，导致后期窑壳温度进一步升高。针对回转窑目前窑壳温度高和使用寿命低的问题，为此，本发明拟提供一种节能型回转窑；实际上本发明是对现行回转窑作一结构上改进，达到更好的保温效果，以最大限度的节约能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型回转窑，其特征在于：

1、在所述的回转窑窑体钢壳内壁涂一层节能涂料，以减少热辐射的损失。这层涂料具有反射能波和隔热的作用。虽然涂层只有0.3-1mm左右，但是隔热效果显著，相对地可以降低温度30℃以上；

2、涂好节能涂料后，再贴10-20mm厚的纳米绝热板。所述的纳米绝热板是目前隔热行业的极品之一。600-800℃时的导热系数约0.025w/(mk)，发挥极优的隔热性能。有效降低窑壳温度到150℃左右。纳米绝热板又称纳米保温板。

3、贴好纳米绝热板后，砌筑安全层。安全层采用高强轻质纳微米保温预制块。所述的高强纳微米保温预制块，正面采用凸起结构，使之与工作层镶嵌，背面采用凹槽结构，保护内部纳米绝热板。这样的结构有下列效果：1)高强纳微米保温预制块的良好的隔热性，它的1000℃导热系数只有0.5w/(mk)，350℃导热系数只有0.21w/(mk)。这样从窑内传出的热量，被它有效隔断，达到纳米绝热板的温度低于纳米绝热板的安全温度。延长了窑炉的使用寿命；2)当回转窑工作时，窑衬向外膨胀而对窑衬产生挤压。由于这种结构相当于把纳米绝热板镶嵌到高强轻质纳微米保温预制块内，因此，高强纳微米保温预制块保护了纳米绝热板，防止了被压缩；3)因为采用了镶嵌结构，防止了回转窑运转过程中不同层之间的错动；4)所述高强轻质纳微米预制块的厚度为60-100mm。

所述的高强轻质纳微米预制块的材质为莫来石、刚玉莫来石或锆莫来石。

4、工作层采用镁尖晶石等高耐碱的耐火喷射浇注料，能产生下列效果：1)能有效抵抗工作介质的侵蚀和磨损。能显著提高使用寿命；2)机械化喷涂，施工方便，提高了工作效率和减少了劳动强度；3)工作面采用了凸起结构，起到了扬料板的效果。对均匀物料、均匀温度、快速热交换、提高产率和稳定产品质量发挥良好效果；4)修补维护方便、缩短了维护周期和减少了消耗。

保温层、安全层和工作层采用锚固钩贯穿，以保持三层同步转动，避免窑体损伤，锚固钩焊接在窑体钢壳内壁上。

所述的耐火喷射浇注料的材质为镁锆钙质、镁尖晶石质、铝硅质、锆质和镁钙质喷射浇注料，厚度介于100-150mm之间，太厚增加重量，太薄起不到满意的隔热效果。

总之，本发明提供的一种节能型回转窑，包括节能材料的选用和窑体结构的设计。其特征在于：1.回转窑窑体钢壳内表面涂上节能涂料，保温层采用纳米保温材料，安全层采用高强纳微米保温预制块，工作层采用耐火喷射浇注料；2.保温层、安全层和工作层采用锚固钩相连，锚固钩焊接在窑体钢壳内壁上；3.为了防止窑体运转过程中安全层与工作层之间的错动，同时也进一步保护纳米绝热板。高强纳微米保温预制块正面采用凸起结构，使之与工作层镶嵌，避免错动，背面采用凹槽，起到保护纳米绝热板的作用。工作层采用喷射浇注料，采用的是机械施工，不用模具，缩短了施工周期和减少了劳动强度；4.在工作层采用了凸起结构，这样起到扬料的作用，增强了窑内高温热气流和物料的换热效果，提高了回转窑系统产能，提高了熟料质量，降低了吨熟料煤耗。

本发明不仅可以降低回转窑窑体外壳温度，达到节能环保的效果，将每日消耗天然气的量由原来的9100～9220m³降低至6400～6470m³。再加上提高回转窑寿命从而避免了维修或重新筑窑,生产期间不需停窑、升温,每年节约能量35～36％。还可以使保温层、安全层和工作层保持同步转动，避免对窑体的损坏。

附图说明

图1为现有的回转窑结构图；

图2为本发明的回转窑结构图；

图3为本发明的高强轻质预制块及镶嵌结构。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐明本发明实质性特点和显著的进步，但本发明决非仅局限于实施例。

实施例1

由图2可知，本发明实际上是提供了一种改进型的回转窑的结构，包括节能材料的选用和窑体结构的设计，所述回转窑虽仍分为高温带、过渡带和冷却带，但每个带的结构与相同，仅工作层使用的材质不同(表1)。以高温带为例，窑体钢壳内先涂一层节能涂料，虽然涂层只有0.5-1mm，但隔热效果显著。窑壳理论温度为170℃，可以使用的涂层材料很多，使用温度为600℃，也即经过下述设计的多层结构后，涂层材料使用在600℃及以下，本发明所使用的作为代表性隔热节能材料为山东柯信材料有限公司生产的GR-600型隔热节能材料，它的比重为0.6g/cm³。

依本发明所述的结构在涂好节能涂料后贴10-15mm厚的纳米绝热板，它可以显著降低窑壳温度，所述的纳米绝热板在600-800℃的导热系数为0.025w/(mk)，推荐的纳米绝热板厚度为10mm，在纳米绝热板之间留有5-10mm间隙。本发明使用的纳米绝热板系上海柯瑞冶金炉料有限公司生产的CR-CDNB型，最高使用温度是800℃，实际上不只是CR-CDNB型绝热材料，只是导热系数在此范围内均可适用。

表1回转窑内衬结构设计实施例

与纳米绝热板相邻的是安全层，安全层使用的材料为高强纳微米保温预制块，正如图2和图3所示，正面采用凸起结构，使之与工作层镶嵌，背面采用凹槽结构，保护内部纳米绝热板，使之免受挤压，正面凸起结构可以在转动时带动工作层同步转动，相当于齿轮的齿的作用。

保温层、安全层和工作层采用锚固贯穿，锚固钩焊接在窑体钢壳壁上，当窑体钢壳转动时，锚固中带动预制块转动。预制块的凸起又前置牵制工作层转动。因此确保保温层、安全层及工作层同步转动，从而有效避免了三层错位滑动。

安全层使用的高强纳微米保温预制块的材料是莫来石、刚玉莫来石或锆莫来石。它的作用是降低窑衬的热传导，保护纳米保温板。使用的原料中有部分是纳米级或微米级的，主要起保温作用。

工作层使用的是耐火喷射浇注料。通常，所述耐火浇注料是由耐火骨料(粒度>0.074mm)和粉料(粒度<0.074mm)、结合剂、外加剂(如减水剂、促进剂)等组成的混合料，其材质是镁锆钙质、镁尖晶石质、铝硅质、锆质和镁钙质的喷射浇注料。

实施例2表2列出了实施例2选用的主要材料的理化指标

表2

表中，①粘土质耐火喷射浇注料是指Al₂O₃含量介于30-48％的硅酸铝质耐火材料，主要晶相是莫来石、方英石与玻璃相；

②高铝喷射浇注料是指Al₂O₃含量大于48％的硅酸铝制品，按Al₂O₃含量不同分成48，55，65，75几种；

③优先推荐的镁尖晶石耐火喷射浇注料是以方镁石和镁铝尖晶石为主要组成的耐火制品，MgO含量一般为80-96％，Al₂O₃含量一般为3-16％，镁铝尖晶石相的含量为6-24％。

上述镁尖晶石质喷射浇注料、高铝质喷射浇注料和粘土质耐火喷射浇注料分别用作高温带、过渡带及冷却带的工作层的材料。其厚度介于100-150mm之间，通常厚度介于100-120mm。经试验，100-120mm的喷射浇注料是较为合适的厚度。因为太薄或太厚均达不到发明内容所述的效果。

同样，安全层使用的高强轻质预制块的材质可以为莫来石、刚玉莫来石或锆莫来石中任一种，厚度介于60-100mm之间，常用的是70-90mm，且它与纳米绝热板和工作层之间厚度因为镶嵌结构，所以有一个彼此间匹配问题，而表1所列的各层厚度是适合实际的匹配厚度。

由于试用了表1所示的内衬结构和相应的材料，使本发明提供的一种节能型回转窑，节能效果明显：

根据某公司回转窑尺寸为Ф4800×70000，每年一条回转窑节约天然气为618294m³，按照每立方天然气的单价3元，每年直接经济成本可节省180万元，如果五条都改为节能回转窑，每年将节能900余万元，另外还有重要的社会环保效益。

Claims (7)

1.一种节能型回转窑，包括高温带、过渡带和冷却带，其特征在于每个带的结构相同，仅工作层使用的材质不同，具体是：

(1)结构上从窑体钢壳依次为节能涂料层、保温层、安全层和工作层；保温层、安全层和工作层间采用锚固钩贯穿，锚固钩焊接在窑体钢壳内壁上；

(2)①所述的节能涂料层是在窑体钢壳内表面涂上节能涂料，涂料使用的温度为600℃，厚度为0.3-1mm；

②所述的保温层是在涂好节能涂料后贴10-20mm厚度纳米绝热板，纳米绝热板600-800℃时的导热系数为0.025w/(mk)；

③安全层采用高强轻质纳微米保温预制块，厚度为60-100mm，正面采用凸起结构，与工作层镶嵌，避免错动；背面采用凹槽结构，保护纳米绝热板受挤压；

④工作层为耐火喷射浇注料，采用机械施工方式，厚度为100-150mm；

⑤保温层、安全层和工作层间有一个尺寸匹配，保证镶嵌结构的实施和三层同步运动，避免错动。

2.按权利要求1所述的回转窑，其特征在于高温带的工作层使用的耐火喷射浇注料的材质是镁尖晶石质、镁锆钙质、铝硅质、锆质或镁钙质；过渡带的工作层使用的耐火喷射浇注料为高铝质耐火浇注料，冷却带的工作层为粘土质耐火喷射浇注料。

3.按权利要求1所述的回转窑，其特征在于：

a)节能涂料层厚度为0.5-1mm；

b)安全层使用的高强轻质纳微米保温预制块的厚度为70-90mm；

c)工作层使用的耐火喷射浇注料厚度为100-120mm。

4.按权利要求1或3所述的回转窑，其特征在于：

a)安全层使用的轻质纳微米保温预制块的材质为莫来石、刚玉莫来石或锆莫来石；

b)工作层使用的耐火浇注料的材质为镁锆钙质、镁尖晶石质、铝硅质、锆质或镁钙质。

5.按权利要求4所述的回转窑，其特征在于工作层使用的耐火浇注料的材质为镁尖晶石质。

6.按权利要求1所述的回转窑，其特征在于纳米绝热板之间留于5-10mm间隙。

7.按权利要求1所述的回转窑，其特征在于：

a)所述的纳米绝热板系上海柯瑞冶金炉料有限公司生产的CR-CDNB型，最高使用温度为800℃；

b)安全层正面凸起结构在转动时带动工作层同步转动，相当于齿轮的齿作用；

c)所述的隔热涂料为山东柯信材料有限公司生产的GR-600型，涂层的比重为0.6g/cm³。