CN111662729A - 一种具有自密封的复合结构焦罐 - Google Patents

一种具有自密封的复合结构焦罐 Download PDF

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Abstract

一种具有自密封的复合结构焦罐，整体上主要分为焦炭入口段、储料圆筒体段、焦炭出口段；每段均由金属壳、金属壳内壁的锚固件及浇注料层组成，其段与段之间均为相互崁入式密封连接方式；焦炭入口段结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；浇注料层采用密度为1.6~1.9g/cm3的轻质耐火浇注料；储料圆筒体段结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；在金属壳上粘贴纳米保温板；浇注料层采用密度在2.0~2.6g/cm3的半重质耐火浇注料；焦炭出口段结构同于储料圆筒体段结构。本发明在不增加制作成本的前提下，能提高焦罐衬板的使用寿命，更换周期比原来提高至少6个月，维护成本可低至少30%，且能降低罐壳外表面温度50~100℃。

Description

一种具有自密封的复合结构焦罐
技术领域
本发明涉及一种焦化行业干熄焦用设备，具体涉及一种具有自密封的复合结构焦罐。
背景技术
干法熄焦技术（CDQ）相对于湿熄焦而言，优点明显，可回收红焦显热，提高焦炭强度，同时利于高炉的炼铁操作，降低焦比。干熄焦设备使用寿命长，如果企业干熄焦生产量没有富余，停产检修对炼铁生产影响大，存在炼铁干熄焦的缺口与保障问题。
焦罐安装在焦罐运载车上，通过电机车牵引，在炼焦炉孔及干熄焦提升井架下往复运行。焦罐装运炭化室推出的红焦，输送到干熄焦炉炉顶，与装入装置配合，将红焦装入干熄焦炉内。由于干熄焦系统的连续运行，要求与红焦直接接触的焦罐必须具备很高的操作可靠性。从焦炉炭化室推出来的成熟的红热焦炭，温度约为1050±50℃，旋转焦罐在接焦过程中由驱动电机带动减速机使焦罐围绕中心旋转，每分钟 6-9 转，可提高焦炭的装载系数，减轻焦罐的重量及容积，同时又可改善焦炭在焦罐内的粒度分布。旋转焦罐主要由焦罐本体、衬板、吊杆、传动杆、环形 八角梁、导向轮组、底闸门、缓冲座、耐火材料和润滑管路等构成。焦罐本体主要由 10mm厚钢板及 T型钢焊接而成，做为整个焦罐体的支撑，结构件材质为 Q345B。焦罐衬板作为与红热焦炭直接接触的部件，该部分材质需要较强的耐热性及耐磨性，热态下的强度和韧性以及必须能适应冷热交替变化的性能。衬板材质直段部分有的采用耐热铸铁件，材质为QT600- 3、G35Cr24Ni7、ZG3Cr7Si2或耐热不锈钢 20X23H18；锥段及底闸门部分衬板采用耐热铸钢 ZG35Cr24Ni7SiN、耐热不锈钢 20X23H18等材质，其具有良好的耐磨性及耐热性，可短时耐热 1100℃。有的公司焦罐部分衬板采用耐热不锈钢材质，与红焦接触的联结螺栓采用大方头结构、不锈钢材质，衬板与焦罐骨架联结方式更加牢固可靠；以提高衬板寿命，避免其过早损坏。
耐热铸铁耐高温性能好，材料价格便宜，但硬度高，脆性大，易碎无法修整，热疲劳性能较差，使用寿命短，一般只用于侧壁衬板。中铬铸钢 ZG3Cr7Si2 耐高温性能好，耐激冷激热性好，性能较好，价格适中，缺点是隔热性能较耐热锈钢差；使用寿命较短，成本较高。耐热合金钢可耐1130℃高温，但价格昂贵，加工性能较差，制作较困难，国内有些材质需要进口。
由于干熄焦焦罐和焦罐盖使用寿命较短，使用过程中出现衬板脱落、烧损、引发各种设备问题，影响干熄焦的正常生产。某公司干熄焦旋转焦罐衬板均使用2520铸钢浇筑块，平均0.5～1年需整体更换一次。因为材质和生产作业问题，有部分炉号炉头焦炭偏生造成粑焦罐，长时间烧衬板，导致焦罐衬板局部更换过于频繁，维护成本高；频繁更换衬板造成干熄率降低，蒸汽产量减少，焦炭质量下降。若破损的衬板掉入干熄炉，在处理过程中会严重威胁检修人员的身体健康。底部衬板易掉落，造成红焦直接烧损焦罐笼架结构，使用寿命较短。一般1～2个月检修人员就要停机对焦罐笼架下部结构大修一次，因时间紧任务重，往往被迫用浇水冷却降温焦罐，骤冷骤热对焦罐衬板及结构存在较大破坏。频繁检修致使设备物料、人工成本一直处于高消耗状态，结构经反复修补后变形严重难以校正，导致衬板安装困难，恶性循环，也会大幅度缩短笼架的使用寿命。
经检索：中国专利申请号为CN200510039214.0的文献，其所公开的旋转焦罐包括罐体及与其连接的两扇对开式底门，罐体骨架为圆筒形、网格状框架，其内侧上沿口呈喇叭形，中部为圆筒形，下部呈漏斗状，内侧上下均设置绝热材料和衬板，罐体底部设置罐底圈和密封材料；骨架下部设密封罩、弹性支座和底门铰链座；设有吊装梁和圆锥形定位孔的底门铰接在罐体底部的两侧；吊装梁两端设吊装凹槽。这种结构可以满足焦罐旋转接焦的要求，装载焦炭荷载均匀，问题在于衬板为合金或耐热铸铁，容易烧损、脱落、散热大、且容易漏风造成焦炭自燃。
中国专利公开号为CN110643377A的文献，其在于免维护干熄焦焦罐：焦罐外层结构中的柱形筒体为一个整体结构,倒圆台形筒体部分也是是整体式结构,它们连接成整体结构,不需要使用支撑架,外层结构均采用钢板制作；焦罐内层也称浇注层,采用耐火材料原料制作,并与外层紧密贴合,避免了内层与外层间的夹层及内层翘起的不足。内层的柱形筒体、圆台形筒体的浇注层材料密度及厚度不同,以适应了不同部位的撞击力度等。问题在于外壳整体钢板难用合金或耐热铸铁成型，浇注料难以均匀施工，容易剥落开裂，且与钢壳在长期使用下膨胀系数不同，造成开裂。
中国专利公开号为CN109704792A的文献，公开了一种《用于制造焦罐内衬的浇注料及用于制造焦罐内衬的方法》, 其浇注料按重量百分比计的组成为：粒度介于5mm～8mm范围内的高铝矾土：10％～22％；粒度介于3mm～5mm范围内的六铝酸钙：20％～38％；粒度介于1mm～3mm范围内的煅烧石英：6％～10％；粒度小于或等于1mm的镁橄榄石：11％～21％；粒度为180目的镁铝尖晶石：9％～19％；硅酸乙酯：2％～7％；粒度小于0.088mm的水合氧化铝：2％～10％；糊精：1％～4％；减水剂：1％～3％。高铝矾土抗急冷急热性能不佳，焦罐一天出焦装焦数十次，浇注料容易损坏；硅酸乙酯、水合氧化铝结合，强度低，不耐磨损。
中国专利公开号为CN209854057U的文献，公开的新型焦罐复合衬板及其罐体由一层钢板层和一层耐火材料层上下连接构成；钢板层和耐火材料层之间由固接装置连接；所述固接装置为锚固钉或螺栓。复合衬板的长为300-600mm,宽为300-500mm，厚度为40-60mm；钢板层的厚度为3-5mm。若干块预制好的复合衬板通过焊接、螺栓或铆接的方式固定在焦罐的框架上，改造或制造成本都比原来使用的合金衬板低很多。其存在焦罐框架是金属件，长期使用会变形，小块的衬板焊接焊缝多，容易烧穿；螺栓或锚固鼎固定的稳固性不强，整体耐焦炭的冲击性和耐磨损性不佳；且容易漏风烧焦炭。
中国专利公开号为CN110511771A的文献，其主要是通过在出焦口设置出口保护圈解决了底闸门上挂红焦对出焦口边缘形成的挤压损坏、焦罐盖和焦罐对位及密封问题。
中国专利公开号为CN209652227U的文献，其底部结构包括浇筑体和中间梁,浇筑体套在中间梁上,浇筑体的两侧为竖直浇筑区、隆起浇筑区，内部均设置数组V字形加强筋；从而进一步提高了浇筑体的抗形变、抗脱落性能。
中国专利公开号为CN208980641U的文献，其包括数块焦罐底部衬板、锥段部位衬板、圆柱段部位衬板或上边沿衬板,每块衬板的内表面上均设置数条纵向和横向凸肋,使内表面形成数个凹槽,每块衬板上均开设与焦罐连接的通孔或/和在衬板背面设置与焦罐连接的安装柱,衬板的内表面均设置纳米陶瓷层。其不足在于衬板相互有缝隙，容易串火，纳米涂层容易剥落，不耐急冷急热，与金属膨胀系数差异太大。
中国专利公开号为CN108485684A的文献，所述的焦罐衬板,包括衬板本体和衬板龙骨,衬板本体为耐火浇注料,经模具成型后烘烤而成,所述衬板龙骨为φ12mm不锈钢制成呈Π形支架,Π形支架在块体内部长度向布置作衬板龙骨,在Π形不锈钢支架顶端中间部位与一螺栓的头部焊接，使螺杆与支架平面垂直，,且螺杆伸出块体表面一定距离。其存在的不足在于浇注料与φ12mm不锈钢的膨胀系数差异太大，且如此粗的支架反而促使了浇注料的异向膨胀导致开裂，且容易导致局部点的散热。
中国专利CN204265692U、CN203036233U所述的焦罐衬板特征在于螺栓与衬板的固定方式，与复合衬体无关。中国专利CN102212820A所述的焦罐用耐高温磨损衬板的制备方法, 特征在于由金属衬板和熔覆在金属衬板表面上的金属陶瓷层构成。问题在于金属涂层容易剥落，不耐急冷急热，与金属膨胀系数差异太大。 中国专利CN110668832A所述的焦罐用耐磨浇注料组成为：矾土：30～68份；所述矾土的粒度≤5mm；氧化铝空心球：10～45份；所述氧化铝空心球的粒度≤3mm；氧化铝微粉：1～5份；硅微粉：5～12份；纯铝酸钙水泥：3～10份；分散剂：0.1～1份；防爆剂：0.1～1份；酒石酸：0.02～0.03份。其具有良好的抗压强度、抗折强度和耐磨性能；但空心球太多，矾土为主，急冷急热性能不好，容易剥落。
从检索的文献看：虽然国内有个别厂家使用了耐火浇注料浇注焦罐内衬，其一般是针对在4m、6m焦炉，这些焦炉的焦罐容积小，会有一定的效果，但仍存在衬板材料剥落问题。因此需要开发更加实用的焦罐结构与材质，以满足生产的需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的针对现有干熄焦焦罐衬板容易损坏、脱落、传热大、浇注料施工复杂、容易开裂等不足，通过在焦罐不同部位采用不同材质浇注料及对衬板结构的改变，复合成一个整体的结构，避免了直缝所产生的不足，能更好的解决焦罐容易烧损、漏风、脱落、热损失大的问题；且在不增加成本的前提下，还能提高焦罐的使用寿命和保温效果。
实现上述目的的措施：
一种具有自密封的复合结构焦罐，整体上主要分为焦炭入口段、储料圆筒体段、焦炭出口段；每段均由金属壳、金属壳内壁的锚固件及浇注料层组成，其在于：焦炭入口段与储料圆筒体段以及储料圆筒体段与焦炭出口段均采用相互崁入式密封连接方式；焦炭入口段的结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；浇注料层采用密度为1.6~1.9g/cm3的轻质耐火浇注料；
储料圆筒体段结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；在金属壳上粘贴有厚度不超过8mm的纳米保温板；浇注料层采用密度在2.0~2.6g/cm3的半重质耐火浇注料；
焦炭出口段结构同于储料圆筒体段结构；所述锚固件的高度不超过复合结构焦罐厚度的三分之二。
其在于：所述金属壳的厚度在4~6mm，其耐温度不低于1000℃。
其在于：所述锚固件的直径不超过10mm。
其在于：所述耐火浇注料的使用温度不低于1300℃。
其在于：所述金属网层的金属丝的直径不超过2mm；金属网层的网格边长尺寸在8~20mm。
其在于：所述纳米保温板通过耐火粘接剂粘贴到金属壳上。
其在于：焦炭出口段沿圆周方向的块数不大于6块；其外板的外侧设置带固定孔的挂件，通过螺栓与罐架连接。这样的结构以利于在预制件安装过程中减少结构件重量，以利于吊挂安装。
本发明中主要部件的作用
本发明之所以采用在锚固件上连接金属网层，是由于浇注料在径向有锚固件的支撑和强化，防止其开裂剥落，而在圆周方向，通过金属网层，可以强化浇注料的强度及抗热破坏性能。
本发明之所以在储料圆筒体段及焦炭出口段的金属壳与浇注料层之间设有纳米级保温板，是由于由于受罐体重量及容积的限制，浇注料层不能过厚，这样导热过大，会增加金属壳的表面温度，引起变形，也导致热量损失；采用纳米级保温板，仅需要不大于8mm厚度的保温板，可以降低金属壳的表面温度，处于200℃以下的安全范围。
本发明之所以在焦炭入口段的浇注料层采用密度为1.6~1.9g/cm3的轻质耐火浇注料，是由于罐口散热快，焦炭装入后温度高，辐射热大，使用轻质浇注料可以吸热，保温性能好。而这个部位焦炭冲击力小，可以用轻质浇注料作为预制件炉衬。
本发明之所以在储料圆筒体段及焦炭出口段的浇注料层采用密度为1.91~2.6g/cm3的半重质耐火浇注料，是由于储料圆筒体段及焦炭出口段在焦炭装入过程中有冲击力，有磨损，而且卸去焦炭后罐体温度降低，急冷急热，因此不能用不耐磨损的轻质浇注料，用过于密度大的浇注料，增加罐重，保温性能不好，温度损失大。采用用1.91~2.6g/cm3的半重质耐火浇注料作为预制件炉衬，保温效果好，耐磨、抗热破坏性能好，寿命长。
本发明与现有技术相比，在不增加制作成本的前提下，通过对焦罐结构的改变，从而能提高焦罐衬板的使用寿命，更换周期比原来提高至少6个月，由此使维护成本可降低至少30%，且能降低罐壳外表面的温度50~100℃。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中储料圆筒体段或焦炭出口段截面示意图；
图中：1—焦炭入口段，2—储料圆筒体段，3—焦炭出口段，4—金属壳，5—锚固件，6—浇注料层，7—金属网层，8—纳米级保温板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明予以详细描述：
一种具有自密封的复合结构焦罐，整体上主要分为焦炭入口段1、储料圆筒体段2、焦炭出口段3；每段均由金属壳4、金属壳4内壁的锚固件5及浇注料层6组成，其在于：焦炭入口段1与储料圆筒体段2、以及储料圆筒体段3与焦炭出口段3均采用凹凸结构或上下插接的相互崁入式连接方式进行连接，即使连接处不为直缝状；
焦炭入口段1的结构：在锚固件5上固定有金属网层7且与锚固件5焊接连接；浇注料层6采用密度在1.6~1.9g/cm3任一值的轻质耐火浇注料即可，其使用温度在1300℃以上；
储料圆筒体段2结构：在锚固件5上固定有金属网层7且与锚固件5焊接连接；在金属壳4上用耐火粘接剂粘贴有纳米级且厚度为6mm的保温板8；在锚固件5上固定有金属网层7且与锚固件5焊接连接；浇注料层6采用密度在1.91~2.6g/cm3任一值的半重质耐火浇注料即可，其使用温度在1300℃以上。耐火粘接剂可以是磷酸二氢铝或水玻璃类结合剂涂刷一层粘贴即可。
焦炭出口段3结构同于储料圆筒体段2结构，但采用的是拼接方式连接而成，即沿圆周方向的块数3块；且在其每块外板的外表设置螺栓孔，通过螺栓与罐架连接。这样的结构以利于在预制件安装过程中减少结构件重量，以利于吊挂安装。
上述的：金属壳4材质为A3钢板，厚度在5.5mm；用于制作锚固件5的钢丝直径为8.5mm，材质为不锈钢，锚固件5为Y型或V型锚固件，其高度不超过复合结构焦罐厚度的三分之二即可；用于制作金属网层7的钢丝直径为1.5mm，材质为不锈钢；
经试验测试，经对本实施例试用13个月的检测情况，所制备的焦罐，未发现损坏、脱落及开裂现象，也未产生漏风问题，热损由原来外壳表面温度300-400℃降到180-250℃，密封效果良好。根据情况认为至少还可试用6个月。
具体实施方式仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (7)

1.一种具有自密封的复合结构焦罐，整体上主要分为焦炭入口段、储料圆筒体段、焦炭出口段；每段均由金属壳、金属壳内壁的锚固件及浇注料层组成，其特征在于：焦炭入口段与储料圆筒体段以及储料圆筒体段与焦炭出口段均采用相互崁入式密封连接方式；焦炭入口段的结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；浇注料层采用密度为1.6~1.9g/cm3的轻质耐火浇注料；
储料圆筒体段结构：在锚固件上固定有金属网层且与锚固件连接；在金属壳上粘贴有厚度不超过8mm的纳米保温板；浇注料层采用密度在2.0~2.6g/cm3的半重质耐火浇注料；
焦炭出口段结构同于储料圆筒体段结构；所述锚固件的高度不超过复合结构焦罐厚度的三分之二。
2.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：所述金属壳的厚度在4~6mm，其耐温度不低于1000℃。
3.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：所述锚固件的直径不超过10mm。
4.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：所述耐火浇注料的使用温度不低于1300℃。
5.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：所述金属网层的金属丝的直径不超过2mm；金属网层的网格边长尺寸在8~20mm。
6.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：所述纳米保温板通过耐火粘接剂粘贴到金属壳上。
7.如权利要求1所述的一种具有自密封的复合结构焦罐，其特征在于：焦炭出口段沿圆周方向的块数不大于6块；其外板的外侧设置带固定孔的挂件，通过螺栓与罐架连接。
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