CN107702536A - 碳素焙烧炉窑修理用的喷涂搅拌机 - Google Patents

Abstract

本发明的题目是“碳素焙烧炉窑修理用的喷涂搅拌机”。本发明提供了喷涂搅拌机，其具有搅拌和喷涂结构。采用本发明的工具，可以混合密封组合物，并将密封组合物输送到碳素焙烧炉的裂缝中实现修补。组合物主要成分有高铝矾土、微膨胀细粉，可以进一步配有低温结合剂、分散减水剂、防爆纤维等。本发明的工具可以具有多个搅拌室，从而喷涂料可以有多种，适用于碳素焙烧窑的不同部位的修补。

Description

碳素焙烧炉窑修理用的喷涂搅拌机

技术领域

本发明属于机械领域。具体而言，本发明提供了一种喷涂搅拌机。本喷涂搅拌机尤其适合修复碳素焙烧炉窑的裂缝。

背景技术

环式焙烧炉是生产碳素制品最关键的大型热工炉窑设备。碳素也写作炭素，碳素生产也写作炭素生产。

对一个预焙阳极生产厂而言，环式焙烧炉的基建投资占整个碳素厂总投资的50％～60％，而且焙烧炉设计及技术的先进性对产品的质量单位投资的产能、能耗及能源综合利用、炉子寿命、产品生产成本都有很大的影响。焙烧炉火道墙结构的设计，材质的选择和施工工艺是设计焙烧炉最关键的技术。

碳素生产企业环式焙烧炉的火道墙采用砖砌结构，由轻质耐火砖、粘土耐火砖、异型耐火砖砌筑而成。

根据焙烧炉火道墙尺寸的不同，每条火道墙重约7～9吨，砖层多达40层。有时，甚至使用更多层砖块。

在生产过程中，依照工艺要求反复地升降温(800℃～1250℃)，降温(60℃～40℃)，每次装、出炉时，天车夹具、碳素产品都不可避免地会碰撞到火道墙上，这样火道墙就会发生变形，变形达到一定程度，就必须拆除重砌。

火道墙主要损坏形式：传统工艺采用耐火砖加耐火泥浆砌筑，采用了卧缝打灰、立缝不打灰的砌筑工艺，这样会出现砖缝泥浆脱落，影响了火道墙的整体结构强度。

由于砌砖更多的注重了火道墙的牢固性，但忽视了火焰的流向，不可避免地出现温度死角，对产品的均匀性造成影响。

在生产过程中由于产生不均匀热膨胀以及频繁升降温和装出焙烧品的撞击，造成火道墙变形，继而火焰不走正道→温度死角→温差变大→炉箱变形等恶性循环，能耗增大，降低炉体寿命，出现频繁中小修。

目前国内碳素焙烧炉的设计是50年代从国外引进的技术，火道墙采用砖砌筑结构，经历了半个世纪，并为大多数碳素厂所采用。随着生产实践的进一步深入，该技术的一些技术问题也逐渐暴露出来。主要的问题有如下几个：

(1)边火道墙向外突出或整体倾斜，使料箱变窄，装出炉困难；

(2)中间火道向内外凹陷，使火道变窄，影响热流气体的流动和燃烧效果；

(3)火道墙裂缝严重，导致漏风漏料，影响产品质量，增大热能损耗，破损比较严重的火道墙必须进行中修、大修。由于火道墙是由小块耐火砖砌筑而成，拆除一条火道墙大约需要7～8小时，重新砌筑需24小时左右，拆除并重砌一条火道墙就必须搬运近17吨的材料，这不仅给修炉工作带来困难，而且给车间的正常生产增加难度。特别是环式焙烧炉是以循环方式作业，留给维修、拆除、重砌火道墙的时间非常紧张，通常在炉温还有80℃～90℃时就必须开始刨修，工作环境极为恶劣，反过来又影响施工质量，形成恶性循环。

我国用在环式焙烧炉上的耐火材料质量与国外同类产品相比，有较大的差距，具体来说，高温抗蠕变性、荷重软化点、高温热稳定性等理化指标及产品外形尺寸精确度都有差距。加之生产管理，操作等方面的影响，我国碳素焙烧炉火道墙的平均使用寿命为80～100炉次，国外焙烧炉一般达到150炉次。

在市场竞争日趋激烈的今天，各类产品都必须以优质廉价来赢得市场，炭素制品也不例外。若焙烧炉火道墙变形严重，势必影响产品的质量，特别是影响产量，增加生产成本，不能满足生产需求，难以取得良好的经济效益。

针对砖砌火道墙存在的上述缺陷，国外多家碳素制品生产公司对火道墙结构的设计，材质的采用及砌筑方式等方面作了大量研究的改进。据有关资料报道，美国贝克莱和利德汗姆公司对火道墙的砌筑方式进行了大胆创新，采用异地预砌墙的方法，整体吊运到现场安装。该技术大大缩短了施工时间，改善了施工环境，减轻了劳动强度，提高了焙烧炉的产量及砖砌火道墙的质量。鉴于我国耐火砖型尺寸的精确度及各类碳素厂起重设备受限，实现异地整体预砌、整体吊装难以实现。

我国环形焙烧炉技术共经历两个发展阶段。第一阶段50～70年代环式焙烧炉基本上未跳出苏联援建时的炉型框架，只在局部结构上有所改进，总体上看来，基本上环式炉技术落后。第二阶段，从80年代开始至今是我国环式炉向新环式炉转变时期。

80年代初期我国从日本引进了新的环式技术，此后，沈阳设计院又为我国铝用碳素厂设计了一批具有“日轻炉”或“里德哈默炉”技术特点的新环式炉，并已相继投产。

新一代环式焙烧炉虽从炉室容积、燃烧方式、炉盖内衬材料等方面有很大改进，使环式焙烧炉的技术经济指标得以明显改变，但是火道墙仍是采用小块砖砌筑的砖砌技术，火道墙存在的使用寿命短，大、中修时间长等困扰产量，产品质量问题依然存在。

20年来，我国在环式炉火道墙的研究、创新方面做的工作比较少。

目前，我国环式焙烧炉火道墙凹陷、变形、使用周期短是影响炉子产能的主要因素；砖砌火道墙的裂缝、漏风、炉子上下温差大对产品质量有较大的影响；大修时间长、施工环境恶劣是生产管理上的难题。

因此说，炭素行业急需研制、开发使用新型耐火材料，结构新颖、科学、便于施工、维修的火道墙新技术。

使用性能优异的耐火材料，使焙烧炉火道墙的使用周期延长，使炉室内温度分布更均匀，有利于提高产品质量，设计出科学、合理、高效、简便的施工工艺，缩短大修火道墙的时间，尽可能提高焙烧炉的产能，降低生产成本。

本申请的发明人经过长期研究和试验，发明了新的施工器械，可以将修补材料进行搅拌并喷涂，加压送入碳素焙烧炉的裂缝中，实现快速凝固，进行修复。

发明内容

本发明提供了一个施工工具。

该施工工具是一个喷涂装置，包括喷涂结构和搅拌结构。

搅拌结构是一个强制式搅拌机，包括电机和旋转装置。电机连接搅拌箱内部的旋转装置，旋转装置上有搅拌叶片。旋转装置包括轴和其上的叶片。

物料进入搅拌腔，电机带动旋转装置，搅拌均匀物料。

搅拌箱可以进行分室，从而有多个搅拌室，适合同时搅拌几种材料。在这种情况下，轴是共用的，而不同室中均有叶片。

搅拌机的电机功率可以根据实际需要进行选择。典型地，电机功率是5.5kw。

搅拌结构能够使搅拌速度快，而且搅拌料均匀。

搅拌结构连着喷涂结构。

喷涂结构是一个湿喷机。

湿喷机优选可以连接有变频器。变频器可以调节出料量的大小。

湿喷机能够输送的距离达到40米。适合了远距离喷涂的需要。

湿喷机的电机功率可以根据实际需要进行选择。典型地，电机功率是7.5kw。

这种搅拌喷涂一体机的使用，可以使喷涂质量得以保证。

更进一步而言，该施工工具可以连接压缩空气发生器装置，从而使湿料喷射到缝隙中。

搅拌喷涂一体机的使用，以及压力施加，能够将修补材料填入到裂缝的深处，达到较好的修补效果。

优选地，本发明的搅拌喷涂一体机可以设计成一次搅拌大约300公斤的物料，能够适用于大约7个燃烧室(也称作沟或者箱)的修复。

本发明的一体机可以自带空气压缩机，形成高压喷射涂布。

本发明的一体机也可以适用窑炉现场的空气压缩机或者管道，从而使用工厂里的压缩空气。

喷涂机的喷头优选是具有调频功能的。从而，喷射频率可以进行调整。

在搅拌机和喷涂机之间可以有关闭阀门，从而实现分离工作。阀门可以用管子与搅拌机和喷涂机连接。当阀门处于开放状态时，搅拌后的物料可以进入喷涂机，从而喷涂到预定缝隙中。

典型地，搅拌箱是一个半圆柱体，中央装有搅拌轴，搅拌轴上有搅拌叶片。在搅拌箱一端外面有电机，电机和搅拌轴相连接。搅拌箱可以是两室结构，或者三室结构，或者多室结构。室与室之间有横格隔断隔开。搅拌箱连接喷涂机。喷涂机上有输送管，在输送管端有喷嘴。

优选地，喷涂机上有变频器。

优选地，喷涂机上可以连接空气压缩器，或者可以用压缩空气推进喷涂料液。

本发明的喷涂搅拌机的搅拌箱形状可以是圆柱形的。

可以有机架将搅拌机和电机支撑起来，从而适合操作工操作。

本发明的喷涂搅拌机尤其适合喷涂如下的组合物。

所喷涂组合物是一种新型压入材料，用于碳素焙烧炉的修补。具有耐高温的特性。使用中，采用高压打入裂缝的技术，比较传统使用人工抹入而言容易进入裂缝内部。

它为特种喷涂料，其性能特点：体积密度、耐压强度、荷重软化温度、线变化率、耐火度、高温抗折强度、热震稳定性、导热率等均比传统工艺强，并高出许多。具体指标详见表1。

表1

检测项目	新型材料平均值
		体积密度(110℃*24/2)g/cm-3	2.45
耐压强度(110℃*24/2)MPa	96.7
		耐压强度(1400℃*24/2)MPa	46.2
荷重软化温度(0.2MPa0.6％)℃	1470
		线变化率(1400*3/2)％	+0.2
耐火度℃	＞1800
		高温抗折强度(1300℃*1/2)MPa	1.2
抗震稳定性(1100℃*水冷)/次	≥50
		AL203％	69.76
导热率(表面温度1100℃)W/M.K	1.130

上述压入料是用倒焰窑高铝质矾土熟料为主，加入微膨胀细粉，加低温结合剂，加分散减水剂，加防爆纤维，配成预混料。使用时，在预混料中，再加入硅溶胶。

在耐火材料行业中，铝矾土通常是指煅烧后Al₂O₃大于等于48％、而含有Fe₂O₃较低的铝土矿。

在耐火材料行业中，高铝矾土熟料是经过煅烧的铝矾土矿。熟料为灰白浅黄及深灰色。主要用于高铝质耐火材料。高铝矾土熟料也可以叫做高铝铝矾土熟料。

倒焰窑是一种间歇式的窑炉。其名称是由火焰流动情况而获得。燃烧所产生的火焰都从燃烧室的喷火口上行至窑顶，由于窑顶是密封的，火焰不能继续上行，在走投无路的情况下，就被烟囱的抽力拉向下行，经过匣钵柱的间隙，自窑底吸火孔进支烟道、主烟道，最后由烟囱排出。因为热气体重度轻，总是浮在上面，所以人们习惯把火焰从下到上称为“顺”。而把由上向下流动的火焰称为“倒”，这就是“倒焰窑”称呼的由来。

在本发明中，铝矾土可以使用其他方式煅烧所制得的铝矾土。优选地，使用倒焰窑高铝质矾土熟料为骨料，原因在于这种制造方法所得的铝矾土熟料性质较为稳定。

在本发明中，倒焰窑料烧结温度高，作为熟料时，收缩小。

微膨胀细粉在600℃开始膨胀，以减少铝矾土高温收缩时产生的裂缝，能更好地使材料的急冷、急热性能增加。

低温结合剂的作用在于更便于低温下烧结成型。

分散减水剂的功能在于用水量减少，流动性增加，强度增加。

防爆纤维的作用是增加透气性和粘结度。

上述成分混合成预混料。预混料可以在远离现场的地方进行配制。也可以在时间上提前进行配制。预混料可以作为一个产品，单独销售。

在现场或者其他地方，使用前，可以将硅溶胶加入预混料中。硅溶胶的作用是增加粘结度，便于烧结。

在一个实例中，材料组合物具有如下组成和特性：

三氧化二铝50％，三氧化二铁<1.8％，二氧化硅≧28％

耐压强度Mpa 1200℃*3h≧35

抗折强度Mpa 350℃*3h 12.5

线变化率％1000℃*3h-0.1

体积密度g/cm³ 110℃*24h≧2.2g

Mpa荷重软化温度1350℃

总的来说，材料组合物含有的三氧化二铝份额要偏大，三氧化二铁有一个上限值，二氧化硅有一个下限值。在这些成分符合要求情况下，进一步要满足耐压强度、抗折强度、线变化率、体积密度、荷重软化温度的要求。凡是在上述指标范围内的材料组合物，均可以使用本发明的机器进行搅拌喷涂。

材料组合物可以由于三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化硅的含量或者比例变化，从而配制成多种性能不同的材料组合物。

比如可以配制出如下组合物：高铝矾土为骨料总含量65％，莫来石细粉(200目)或者红柱石细粉(200目)35％作为微膨胀细粉。磷酸二氢铝作为结合剂，微量。

又比如可以配制出如下组合物：高铝矾土为骨料，其总含量65％；粉料用棕刚玉细粉(200目)、煅烧氧化铝粉(500目)、硅石粉做微膨胀细粉用(细粉总含量35％)，加低温结合剂(微量)组成。

施工时，外加硅溶胶复合。

本发明的喷涂工具所适合喷涂的材料组合物可以以单独商品出售，也可以与相应量的硅溶胶组成二组合产品销售。

材料组合物也可以作为是含有硅溶胶的终产品，进行限时销售或者短保质期产品进行销售。

材料组合物可以是自己配制的，可以是购买的。

本发明的工具能够用于实施针对碳素焙烧炉的修补。

碳素焙烧炉窑和其他炉窑区别特点是：

1.体积大，典型设计是长度100米—150米，宽度20米---40米，深度5—6米；

2.工艺升温降温频繁，例如最高温度达1250度；

3.炉室设计孔洞多，例如一台54室炉窑观察孔、测量孔多大500个。

所以，受其工艺特点的影响，碳素焙烧炉运行一段时间后，炉窑开裂不可避免。再加上自身设计预留的孔洞多，导致焙烧炉窑跑风走气，最终造成燃气消耗高，产品氧化，合格率下降，炉窑寿命缩短。

由于碳素焙烧炉运行一段时间后，炉窑开裂不可避免。如何能够开发炉窑密封技术，降低生产成本，越来越受到重视。

本申请的发明人经过仔细研究，发现传统的炉窑密封只是针对炉墙立面，忽略立体，采用的是人工泥浆涂抹，寿命短，使用一次就脱落，施工速度慢，火泥浪费大。

于是，本申请的发明人提出了新型炭素炉窑密封节能技术，就是采用本发明的工具将材料组合物压入碳素焙烧炉裂缝，使其凝固，从而修复碳素炉窑。

本发明的机器的使用带来了如下优势：

1.使用碳素炉窑专用密封设备，代替人工泥浆抹涂，节省了人工。

施工现场干净环保，不需要使用塑料布进行遮盖，因为不会掉料。

附图说明

图1是碳素焙烧炉的局部示意图。为顶视图。1为燃烧室，也叫作箱或者沟，是原料接受焙烧处理的地方，为长方体形状。2为边火墙。3为中间火墙。4为横墙。5为炉口。6为排烟口。

实际的焙烧炉会有很多的沟，沟上容易产生裂缝，是本发明的工具适合于将密封修补材料喷涂到裂缝中。

图2是喷涂搅拌机的示意图。为侧视图。10为电机，20为搅拌箱，30为喷涂装置。电机可以带动搅拌箱内的搅拌装置，对物料进行搅拌。喷涂装置可以将搅拌好的物料喷到需要修复的焙烧炉的沟上裂缝中。

图3是喷涂搅拌机的一种实施方式的示意图。10为电机，20为搅拌箱，30为喷涂装置。201为搅拌轴，202为搅拌叶片，203为搅拌箱内的隔断。搅拌室内的隔断可以将搅拌箱分成不同的搅拌室，从而可以同时搅拌2种以及两种以上材料组合物。301为喷涂机主体，302为输料管子，303为喷嘴。

具体实施方式

本部分参照附图对本发明进行更加详细的描述。

图1为碳素焙烧炉的局部示意图。在实际使用的碳素焙烧炉中，有很多个燃烧室。燃烧室是长方体形状，长度100米—150米，宽度20米---40米，深度5—6米，为砖砌结构。在使用中，燃烧室的壁容易开裂。传统方法是采用人工抹耐火泥来修复，效率低下，修复效果差。本发明提供了修复工具，可以高效涂抹，且能够压入到缝隙深处，实现良好修复效果。

图2是本发明的工具的原理示意图，包括电机(10)，它连接搅拌箱(20)中搅拌装置，搅拌装置有搅拌轴和搅拌叶片(在图3中用虚线标识出来)，给搅拌提供动力来源；搅拌箱(20)，有加料口，可以加入材料组合物和水等，经过搅拌形成涂抹材料；喷涂装置(30)，它包括加压结构、管子、喷头，进一步可以有变频器，用于将涂抹材料输送到预定部位。

第一实施方案

图3所示为本发明的第一实施方案。

电机(10)给搅拌箱(20)提供动力，搅拌物料，从喷涂装置(30)喷涂到相应位置。

在本实施方案中，201为搅拌轴，202为搅拌叶片，203为搅拌箱内的隔断。203处于搅拌箱的中间位置。为二室搅拌箱，两室中各有搅拌叶片。实现了同时搅拌两种混合材料的需要。

301为喷涂机主体，302为输料管子，303为喷嘴。输料管子长度可以根据施工范围进行长度选择。

301喷涂机主体可以是移动式的，可以分别对接二室搅拌箱的不同混合材料。

喷枪可以喷出两种材料用于焙烧炉的修复。

第二实施方案

图3的搅拌箱是三室结构。在各室中均有叶片。可以同时搅拌三种材料组合物。

喷枪可以喷出三种材料用于焙烧炉的修复。

以上仅为本发明的优选说明书摘要而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种喷涂工具，其包括：1.电机(10)，2.搅拌装置(20)，3.喷涂装置(30)。

2.根据权利要求1的喷涂工具，所述搅拌装置(20)中间设有隔断(203)。

3.根据权利要求2的喷涂工具，所述搅拌装置(20)可以同时搅拌两种混合物。

4.根据权利要求1的喷涂工具，喷涂装置(30)设有变频结构。

5.根据权利要求1的喷涂工具，喷涂装置(30)包括喷涂机主体(301)，输料管子(302)，喷嘴(303)。