CN108895831B - 模块化回转窑窑衬安装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于回转窑技术领域。一种模块化回转窑窑衬安装装置及方法，包括移动车、安装板和驱动组件，所述安装板的外周面与回转窑的回转筒体相匹配，且所述安装板下端枢接设置在所述移动车的侧部；所述驱动组件驱动所述安装板俯仰动作。本发明是通过针对模块化的窑衬结构，进行的针对性设计，其能够有效的提高施工效率，降低施工强度，使得施工进度和施工质量得到有效的提升，本申请的模块化回转窑窑衬安装装置针对不同窑径的回转窑，进行针对性设计和调整，从而使得整个窑衬的铺设工艺得到新的设计和优化，是对回转窑的技术的进一步的创新性提升，对该行业的发展具有重大的推动意义。

Description

模块化回转窑窑衬安装装置及方法

技术领域

本发明属于回转窑技术领域，具体涉及一种模块化回转窑窑衬安装装置及方法。

背景技术

目前，回转窑在水泥、石灰、有色金属等高温工业得到了广泛应用。回转窑在运转过程中，随着时间的延长窑体内的耐火材料窑衬逐步受到侵蚀损坏，窑衬厚度减小，从而使得筒体温度身高，增加了能源消耗，甚至导致筒体变形、红窑事故的发生，为保证回转窑的安全运行，必须进行停窑检修并砌筑耐火材料内衬以保证窑炉的安全运行。

目前，回转窑如水泥回转窑在维修过程中，需要借助运输车辆将耐火材料运输进入回转窑内部；使用人工对标准尺寸的耐火材料进行砌筑，为便于耐火材料的生产和砌筑施工，耐火材料标准砖尺寸较小，窑炉砌筑需要耗费大量的人力资源，施工效率低，存在一定的安全隐患。适应节能减排和环境保护的需要，公司开发了组合模块技术。组合后的耐火材料模块尺寸和重量大幅增加，传统的施工方式不仅效率低，也无法满足施工大尺寸和重量耐火材料的施工需要。且在耐火材料安装过程中，需要频繁的对回转窑进行转动来给窑体各个部位进行窑衬安装，操作复杂，在窑体翻转过程中，有可能会因为顶杠受力问题，导致维修事故发生。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，施工效率高，窑衬与回转筒体贴合度高，施工安全性得到有效保障的模块化回转窑窑衬安装装置及方法。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种模块化回转窑窑衬安装装置，包括：移动车；安装板，所述安装板的外周面与回转窑的回转筒体相匹配，且所述安装板下端枢接设置在所述移动车的侧部；和驱动组件，所述驱动组件驱动所述安装板俯仰动作。

还包括窑衬吊运系统，其包括：钢索轨道，所述钢索轨道沿回转窑的轴向布设；和窑衬吊运组件，所述窑衬吊运组件匹配设置在所述钢索轨道上，并沿所述钢索轨道往复运动；其中，所述窑衬吊运组件抓取窑衬，并在所述钢索轨道上沿回转窑轴向输送。

所述窑衬吊运组件为设置在钢索轨道上的至少一台平移机器人；所述钢索轨道中部通过转运平台撑设在回转窑内。

所述驱动组件包括俯仰液压缸、液压站和控制系统，所述俯仰液压缸的两端分别与移动车和安装板枢接。

所述安装板和驱动组件下端均设置有滑移座，通过滑移动力组件驱动所述滑移座相对所述移动车沿回转窑轴向滑移动作。

所述安装板外侧布设有多个调节板，所述调节板与安装板之间设置有调节动力组件，所述调节动力组件驱动调节板顶推动作，并调整相应位置处的窑衬模块；所述调节动力组件包括调节液压缸和设置在调节板与安装板之间的导向杆。

所述移动车包括车架和行走组件，所述车架的左右两侧对应滑动设置有支撑架，所述安装板匹配设置在所述支撑架上；所述安装板其中一侧设置有定位板，所述移动车上还设置有检修作业平台和液压升降平台。

一种模块化回转窑窑衬安装方法，通过上述的模块化回转窑窑衬安装装置进行的回转窑窑衬安装，具体包括以下步骤：

a、清扫、修整回转窑的回转筒体，并进行配置基准线；

b、下层窑衬铺设：沿所述回转筒体的环向，以基准线为标准，由回转筒体的内壁底部向两侧进行窑衬模块的吊装和铺设，并以第一环铺设的窑衬模块为基准，在回转筒体的下半部，沿回转筒体的轴向继续铺设窑衬模块；

c、上层窑衬铺设：待模块化回转窑窑衬安装装置能够在回转筒体下半部的窑衬上作业时，将模块化回转窑窑衬安装装置行驶至对应位置，安装板回收复位，将对应的窑衬模块依次放置在安装板上，调整安装板位置，并控制安装板举升，完成与对应的下层窑衬和回转筒体贴合对接；

d、锁口锁合：通过顶撑设备对环向的窑衬模块进行预紧顶撑，并将锁口模块对应放至锁口位置，完成窑衬管片环的拼装；

e、继续进行b、c、d的循环施工作业，直至完成整个回转窑窑衬的安装。

在回转筒体内配置至少一道轴向基准线和间隔配置的多道环向基准线。

相邻两窑衬管片环之间的窑衬模块对接缝呈错位拼接结构设置，且窑衬模块均与回转筒体内壁贴合支撑。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明是通过针对模块化的窑衬结构，进行的针对性设计，其能够有效的提高施工效率，降低施工强度，使得施工进度和施工质量得到有效的提升，本申请的模块化回转窑窑衬安装装置针对不同窑径的回转窑，进行针对性设计和调整，从而使得整个窑衬的铺设工艺得到新的设计和优化，是对回转窑的技术的进一步的创新性提升，对该行业的发展具有重大的推动意义。

此外通过窑衬吊运组件实现窑衬的中转和输送，从而大大提高了整个窑衬铺设施工的效率，能够相较于传统窑衬铺设效率提高一倍以上，且本申请对于回转窑的新的结构体系建设，有重大的积极推动作用，使得整个回转窑的结构体系更为完善。

附图说明

图1为本发明模块化回转窑窑衬安装装置的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为窑衬管片环的分区段施工结构示意图。

图4为窑衬管片环的结构示意图。

图5为窑衬管片环与回转筒体的结构示意图。

图6为相邻的窑衬管片环的结构示意图。

图7为窑衬模块的结构示意图。

图8为图7的俯视结构示意图。

图9为图7的左视结构示意图。

图10为窑衬吊运组件的布置结构示意图。

图11为转运平台的结构示意图。

图12为液压升降平台的结构示意图。

图13为顶撑设备的工作状态结构示意图。

图14为顶撑设备的回缩状态的结构示意图。

图中序号：100为窑衬模块、110为托板、111为支撑台、112为限位槽、113为限位凸起、120为保温层121为隔热层、122为绝热层、130为内衬工作层、200为回转筒体、310为移动车、311为车架、312为支撑架、313为检修作业平台、320为安装板、321为调节板、322为调节液压缸、324为定位板、330为驱动组件、331为俯仰液压缸、332为液压站、340为滑移座、400为液压升降平台、501为钢索轨道、502为平移机器人、503为转运平台、600为液压顶撑。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

参见图1-图9，本发明一种模块化回转窑窑衬安装装置，包括移动车310、安装板320和驱动组件330，安装板320的外周面与回转窑的回转筒体200相匹配，且所述安装板320下端枢接设置在所述移动车310的侧部；所述驱动组件驱动所述安装板俯仰动作。

本申请的驱动组件包括俯仰液压缸331、液压站332和控制系统，所述俯仰液压缸的两端分别于移动车和安装板枢接，为了进一步的提高安装板的稳定性，通过多组俯仰液压缸同步动作，驱动安装板的动作。

由于针对不同的窑径，需要进行设备的调节，同时便于整个装置的运输，其移动车包括车架311和行走组件，所述车架的左右两侧对应滑动设置有支撑架312，安装板320和驱动组件330下端均设置有滑移座340，并安装板和驱动组件的俯仰液压缸均枢接设置在滑移座上，滑移座340滑动设置在支撑架312上，从而使得安装板320和驱动组件330的滑移座340相对于所述移动车能够沿回转窑轴向滑移动作。

由于在窑衬安装过程中，需要保障窑衬与回转筒体贴合紧密，需要对局部位置的窑衬进行顶推修正，故在安装板外侧布设有多个调节板，所述调节板与安装板之间设置有调节动力组件，所述调节动力组件驱动调节板顶推动作，并调整相应位置处的窑衬模块，本申请的调节动力组件包括调节液压缸和设置在调节板与安装板之间的导向杆，由于在安装板上摆放窑衬模块时需要保障其对齐，故在安装板其中一侧设置有定位板，当进行锁口作业时或者其他辅助作业、维修等工作时，需要有操作平台，故在移动车中部设置有作业平台。

为了使得本领域技术人员更为方便理解，对窑衬模块的结构进行进一步的说明：包括托板110、内衬工作层130和保温层120，其内衬工作层、保温层通过托板使用粘结剂粘结成为组合模块。内衬工作层由1-30（块尺寸、形状相同或不相同的耐火砖组成以能够使得内衬工作层的内表面与回转窑的回转筒体内壁对应平行，避免发生窑衬模块拼装不平整的情况，同一窑衬模块的多块耐火砖也通过粘结剂粘合；根据隔热效果的设计要求，保温层可为一层，也可由多层粘结复合而成，其可以通过一种保温材料或多层不同的保温材料实现保温，即通过不同材质的隔热层121和绝热层122进行组合保温。在托板面向保温层一面有局部凸起，即支撑台111，对保温层起到支撑保护作用。粘结剂可采用目前市售的高温粘结剂，也可根据粘结材料的不同，选用碱性、高铝材质的粘结剂专用粘结剂。

组合好的窑衬模块经常温下放置2小时以上或经干燥处理后，常温下的粘结强度可达到吊装、运输所需的强度；粘结剂在常温，中高温下具有粘结强度，起到防止工作衬砖块脱落、抽签的作用。

适应不同窑径的回转窑，模块整体及各组成部分环向具有一定的弧度，径向带有一定的稍度。托板环向两侧分别有限位凸起113和限位槽112，从而形成限位件，实现相邻的窑衬模块拼装定位，起到限位作用，相互镶嵌，形成圆环，紧靠筒体置于回转窑内。其中限位凸起可为连续凸起，也可为间断凸起，其形状可为弧形、梯形、矩形、直型等形状，限位凸起的形状可一致也可不一致；限位槽与限位凸起的形状相对应，限位槽的截面尺寸大于相应部位的限位凸起的尺寸。

对于窑体结构中，其窑衬模块整体呈弧形结构，并与回转筒体内壁弧度相匹配；相邻两所述窑衬管片环中对应的窑衬模块拼接缝，呈错缝拼装结构设置。同时，窑衬管片环还包括有锁缝模块和/或锁缝钢板，其中锁缝模块的结构与窑衬模块结构相同，当铺设至最后的锁口位置时，由于锁口尺寸受多种因素的影响，锁缝模块的尺寸需要进行变更，与常规的窑衬模块不同，为了进一步的保障窑衬管片环的稳定性，通过设置锁缝钢板，从而使得整个窑衬管片环与回转筒体实现稳定的支撑，避免在回转过程中窑衬管片环发生位移。

由于窑衬的输送属于一个工作量较大，且制约窑衬拼装的施工效率的重大因素，故对于窑衬的输送，本申请针对其结构特点设计了窑衬吊运系统，其包括钢索轨道和窑衬吊运组件，钢索轨道沿回转窑的轴向布设，其可以为一条，也可以为两条并排设置；窑衬吊运组件匹配设置在所述钢索轨道上，并沿所述钢索轨道往复运动；窑衬吊运组件具有抓取功能和沿钢索轨道运动的功能，工作过程中通过抓取窑衬，并在所述钢索轨道上沿回转窑轴向输送，从而提高工作效率。

对于窑衬吊运组件的具体结构，其可以为设置在钢索轨道501上的至少一台平移机器人502，可以通过在钢索轨道中部设置转运平台503，不仅能够起到对钢索轨道的支撑，而且可以作为中转台，实现多台平移机器人502的协同作业，即实现分段式吊运，从而大大提高了吊运效率，并且可以实现分段作业，分段搭设钢索轨道，实用性强。窑衬吊运组件还可以为包括架体、设置在架体上的支撑轮和行走轮、驱动行走轮动作的驱动电机，通过支撑轮和行走轮的作用使得架体悬吊在钢索轨道上，并由行走轮的动作，实现在钢索上的行走，其可以在架体底部设置起吊电机和起吊钢索，通过起吊钢索对窑衬进行撑托和起吊，实现输送，还可以在架体底部设置夹持爪，通过多个夹持爪的作用实现对窑衬的夹持固定。

在安装过程中，尤其是锁口作业时，还需要进行工人协同作业，故还通过设置检修作业平台和液压升降平台400，实现工人的作业空间和锁口部位的窑衬的顶托，便于进行锁口，在锁口时通过顶撑设备（即液压顶撑600）对两侧的窑衬进行顶推预紧，保障整个窑衬环的稳定性，其液压升降平台可以与移动车为一体结构，也可以为分体结构，其液压升降平台主要包括下框架、上框架和设置在下框架与上框架之间的油缸，由油缸的顶推作用实现上框架的升降，在下框架底部还可以设置行走轮，便于在回转窑内移动。

对于本申请中的模块化回转窑窑衬安装装置具体的使用方法和作业情况进行以下说明：本申请的控制系统采用PLC控制系统，其具备动力控制功能以及突发状况保护功能，在突然停电或者电气线路故障、机械故障发生时，能够启动保护功能，保证维修人员安全。安装板安装在支撑架上能够俯仰动作，也能够在移动车上进行前后、左右的调节动作，并通过液压站提供动力，移动车中部设有作业平台，给维修人员或施工人员提供空间。在窑衬安装过程中，由人工将回转窑下半部分区域窑衬安装完毕后，将节能新型窑衬安装工具放入回转窑中。移动车可以通过移动轮在铺设好的下半部分窑衬上移动。安装上半部分的窑衬时，将窑衬放置在安装板上，工作中安装板向两侧撑起，使窑衬与回转筒体的上半部分紧密结合，随后进行锁口，由施工人员站立在作业平台上，借助压力均衡器或其他顶撑设备，将回转窑顶端的最后一个锁口窑衬镶嵌进去，保证各个窑衬紧密结合不脱落。

本申请窑衬结构以及安装设备，能够提高施工效果以及施工效率。本申请中的行走组件为行走轮，其采用特殊材料制成的轮胎，耐性用更强，车轮在行进过程中，对窑衬的磨损极低，液压阀选用大通径不锈钢液压阀，提高液压站压力的传输性，为了进一步的提高施工效率，通过增设一台可360⁰旋转的单臂吊，其能够承受250kg的重量，采用高效节能电机，移动速度有效提高，电力消耗低，同时采用遥控控制，从而进行辅助作业。

本申请还公开了一种模块化回转窑窑衬安装方法，通过上述的模块化回转窑窑衬安装装置进行的回转窑窑衬安装，具体包括以下步骤：

a、清扫并修整回转窑的回转筒体，并进行配置基准线；

b、下层窑衬铺设：沿所述回转筒体的环向，以基准线为标准，由回转筒体的内壁底部向两侧进行窑衬模块的吊装和铺设，并以第一环铺设的窑衬模块为基准，在回转筒体的下半部，沿回转筒体的轴向继续铺设窑衬模块；

c、上层窑衬铺设：待模块化回转窑窑衬安装装置能够在回转筒体下半部的窑衬上作业时，将模块化回转窑窑衬安装装置行驶至对应位置，安装板回收复位，将对应的窑衬模块依次放置在安装板上，调整安装板位置，并控制安装板举升，完成与对应的下层窑衬和回转筒体贴合对接；

d、锁口锁合：通过顶撑设备将锁口模块顶撑至锁口位置，完成该窑衬管片环的拼装；

e、继续进行b、c、d的循环施工作业，直至完成整个回转窑窑衬的安装。

图3中的X1、X2、X3、X4即为窑衬模块的安装顺序，其中X2和X3可以的顺序可以调整。

本申请施工过程中，在回转筒体内配置至少一道轴向基准线和间隔配置的多道环向基准线，相邻两窑衬管片环之间的窑衬模块对接缝呈错位拼接结构设置，且窑衬模块均与回转筒体内壁贴合支撑。

对于具体的施工过程和施工过程中的实际情况进行以下说明：

首先进行准备工作：熟悉安装要求，不同部位采用不同材质的模块；窑内清扫检查，在安装模块的部位，检查筒体内壁及内侧焊缝的凸起高度不能超过1.5mm，超过此高度必须磨光；材料出库检查，模块开箱后要一一检查，破损的模块要选出来，不能使用。

进行具体的施工操作：

其安装方向按从窑头到窑尾（低端到高端）渐进安装，模块按环向法安装。

安装前对窑内应放好配置基准线，控制安装精度。首先从回转窑筒体内（水平仪器）底部划一条与窑轴中心线平行的直线为轴向基准线或为纵向中心线（如有条件允许可沿筒体圆周长方向每2m放一条要与窑轴线平行的窑纵向线）；环向基准线每2m放一条，作为施工控制线，环向基准线均应互相平行且垂直于窑纵向中心线（划线时可参考窑环向焊接缝和轴向焊接缝）。砌筑时无论采取何种安装方法，均要严格按基准线进行安装，严禁不放线安装。在窑筒体内至少划出不少于1条平行于窑筒体的纵向中心线，以及2米一段的环向基准线，以便控制安装模块的质量。

从窑底部开始，沿纵向水平方向同时均匀地向两边环向进行模块安装，准确地按画在窑壳上的纵向直线和环向线为控制线进行安装，同时以第一列模块为标准，在筒体下半部纵向安装6至8米后架设模块化回转窑窑衬安装装置机，再进行上半圈安装并锁口。在模块化回转窑窑衬安装装置每个安装板上放上7个模块，两个安装板全部升起后随着护板下面俯仰液压缸的动作把窑衬模块撑起与回转筒体紧密贴近。最上面2个模块之间的实际距离已小于常规的窑衬模块的尺寸500mm，故使用顶撑撑紧锁口窑衬，此部位是锁口位置。锁口位置使用锁口窑衬进行锁口），其中一个锁缝模块已经组装好，另一个锁缝模块根据实际间隙加工托板和组合砖，先按照间隙加工合理尺寸的托板，托板进行组织后打进锁口位置，若松动要打进一块6x350x3mm的锁缝钢板锁紧，然后测量放砖位置的实际间隙，逐一加工每一块弧形砖，把加工好的锁缝砖逐一塞进去，若有松动再打进锁缝钢板，直至没有砖松动为止。然后移动模块化回转窑窑衬安装装置进行下一环作业。

其中窑衬模块环向安装要求是：窑衬模块紧贴壳体，窑衬模块与窑衬模块之间顶靠严实，窑衬模块安装缝要直，不错位、不下垂脱空，做到横平竖直，不扭曲。安装要求做到两个100﹪：模块底部要求与筒体100﹪贴紧；窑衬模块侧面之间要求100﹪贴紧，窑衬模块与模块缝泥浆饱满度＞90﹪，窑筒内壁与窑衬模块间隙≤2mm，且饱满度＞95﹪，窑衬模块与模块之间灰缝＜２mm，砌筑时要注意窑衬模块表面的保护，要用橡皮锤或用木板垫着使用铁锤审砖，以免将模块角等破损。

窑衬模块纵向错缝安装基本要求：窑衬模块纵向安装缝应根据纵向基准线安装，并同窑轴线平行，窑衬模块环与环之间不能对缝，缝隙必须相错半块弧形砖，本环即模块的纵向缝隙对着下环模块弧形砖的中心。

锁口及使用锁缝钢板要求：6x350x3mm钢板是锁托板，110x130x3mm是锁弧形砖，150x180x3mm是审窑时有松动模块进行锁缝。锁缝钢板要求平整、不卷边、不扭曲、无毛刺。同一砖缝只能使用一块锁缝钢板，不得出现搭桥、探空现象；锁缝钢板控制尽量少用，禁止采用窄锁缝钢板。

在回转筒体内设置挡砖圈，挡砖圈处（异型砖）砖砌筑要求：挡砖圈必须与窑体中心线垂直，其偏斜量≤1.5mm，挡砖圈处砖的砌筑需用异形砖时，根据挡砖圈结构加工相应尺寸砖型。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种模块化回转窑窑衬安装装置，其特征在于，包括：

移动车；

安装板，所述安装板的外周面与回转窑的回转筒体相匹配，且所述安装板下端枢接设置在所述移动车的侧部；

以及驱动组件和控制系统，所述驱动组件驱动所述安装板俯仰动作；

还包括窑衬吊运系统，其包括：

钢索轨道，所述钢索轨道沿回转窑的轴向布设；

和窑衬吊运组件，所述窑衬吊运组件匹配设置在所述钢索轨道上，并沿所述钢索轨道往复运动；

其中，所述窑衬吊运组件抓取窑衬，并在所述钢索轨道上沿回转窑轴向输送；

所述安装板和驱动组件下端均设置有滑移座，通过滑移动力组件驱动所述滑移座相对所述移动车沿回转窑轴向滑移动作；

所述安装板外侧布设有多个调节板，所述调节板与安装板之间设置有调节动力组件，所述调节动力组件驱动调节板顶推动作，并调整相应位置处的窑衬模块；所述调节动力组件包括调节液压缸和设置在调节板与安装板之间的导向杆；

所述移动车包括车架和行走组件，所述车架的左右两侧对应滑动设置有支撑架，所述安装板匹配设置在所述支撑架上；所述安装板其中一侧设置有定位板，所述移动车上还设置有检修作业平台和液压升降平台。

2.根据权利要求1所述的模块化回转窑窑衬安装装置，其特征在于，所述窑衬吊运组件为设置在钢索轨道上的至少一台平移机器人；所述钢索轨道中部通过转运平台撑设在回转窑内。

3.根据权利要求1所述的模块化回转窑窑衬安装装置，其特征在于，所述驱动组件包括俯仰液压缸、液压站和控制系统，所述俯仰液压缸的两端分别与移动车和安装板枢接。

4.根据权利要求1所述的模块化回转窑窑衬安装装置，其特征在于，所述控制系统包括自动保护系统，当停断电时，所述自动保护系统锁止各部件的动作。

5.一种模块化回转窑窑衬安装方法，其特征在于，通过权利要求1-4任一所述的模块化回转窑窑衬安装装置进行的回转窑窑衬安装，具体包括以下步骤：

a、清扫、修整回转窑的回转筒体，并进行配置基准线；

b、下层窑衬铺设：沿所述回转筒体的环向，以基准线为标准，由回转筒体的内壁底部向两侧进行窑衬模块的吊装和铺设，并以第一环铺设的窑衬模块为基准，在回转筒体的下半部，沿回转筒体的轴向继续铺设窑衬模块；

c、上层窑衬铺设：待模块化回转窑窑衬安装装置能够在回转筒体下半部的窑衬上作业时，将模块化回转窑窑衬安装装置行驶至对应位置，安装板回收复位，将对应的窑衬模块依次放置在安装板上，调整安装板位置，并控制安装板举升，完成与对应的下层窑衬和回转筒体贴合对接；

d、锁口锁合：通过顶撑设备对环向的窑衬模块进行预紧顶撑，并将锁口模块对应放至锁口位置，完成窑衬管片环的拼装；

e、继续进行b、c、d的循环施工作业，直至完成整个回转窑窑衬的安装。

6.根据权利要求5所述的模块化回转窑窑衬安装方法，其特征在于，在回转筒体内配置至少一道轴向基准线和间隔配置的多道环向基准线。

7.根据权利要求5所述的模块化回转窑窑衬安装方法，其特征在于，相邻两窑衬管片环之间的窑衬模块对接缝呈错位拼接结构设置，且窑衬模块均与回转筒体内壁贴合支撑。