CN112552934B - 一种干熄焦焦罐以及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干熄焦焦罐及其生产方法，一种干熄焦焦罐，包括焦罐主体，所述焦罐主体包括罐体、耐火纤维毡和格网；所述罐体由衬板预制块砌筑拼接而成；所述耐火纤维毡设置在所述罐体的外表面；所述格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面。通过对格网进行张拉，对焦罐施加预应力，使应力均匀传递到耐材工作层，抵消了焦炭对焦罐侧壁产生的拉应力，避免了内衬易开裂剥落的缺点，能有效提高焦罐的使用寿命。

Description

一种干熄焦焦罐以及生产方法

技术领域

本发明涉及冶金设备制造技术领域，特别涉及一种干熄焦焦罐以及生产方法。

背景技术

干熄焦焦罐是与干熄焦炉配套用来盛装红焦的设备，其罐体分为三个部分，上部是圆筒段，圆筒段下连接的是锥筒段，锥筒段底部是焦罐的开门机构。使用时，干熄焦焦炉所生产的红焦排放到干熄焦焦罐中，通过铁路运输送到干熄焦炉，火车运输和提升干熄焦焦罐时，焦罐开门机构是关闭状态，当干熄焦焦罐提升到干熄炉顶后放在专用机构上时，开门机构打开，红焦排入干熄炉中，上述流程在干熄焦工艺过程中不断循环。

传统焦罐的结构大多为工字钢骨架加合金衬板。工字钢骨架保证焦罐整体稳定性，合金衬板镶嵌于骨架上，用于存放红焦，但由于焦罐热面的工作温度在1000℃左右，且装焦时冲击力和磨损强度较大，金属衬板长期在高温下工作，强度下降较快，易遭受损坏，当改用耐火材料作为衬板时，需要将焦罐原来的工字钢骨架的结构改为整体的筒体结构，改造成本高，浪费较大。且采用的加固手段，如设置加强筋等均存在“被动”和“滞后”的问题。如果罐内不进行物料装填和施加其他外部荷载，则加固材料并不会发挥作用。罐内装填料之后，随着衬板受力增加，变形不断增大，当料压力增大到一定值时外部钢筒及加固手段才开始逐渐发挥自身作用，分担部分衬板由于料压力产生的拉应力。而耐火材料是一种脆性材料，抗压不抗拉，弹性变形很小，往往是当外部钢筒结构还没分担衬板压力或分担较小时，耐材衬板已经发生了裂纹甚至断裂剥落。因此该类型改造后的焦罐寿命仍较低

综上所述，现有技术中的干熄焦焦罐存在显著的耐材衬板易开裂剥落，使用寿命较低的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，实现本发明目的，本发明提供了一种干熄焦焦罐，以解决现有技术中焦罐内衬易开裂，寿命低的技术问题。

一种干熄焦焦罐，包括焦罐主体，所述焦罐主体又包括罐体、耐火纤维毡和格网；所述罐体由衬板预制块砌筑拼接而成；所述耐火纤维毡设置在所述罐体的外表面；所述格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面。

进一步地，所述干熄焦焦罐还包括结构钢，所述结构钢的形状和尺寸均与所述焦罐主体相匹配，所述结构钢套装于所述焦罐上。

进一步地，所述干熄焦焦罐还包括用于锚固所述格网的锚具，所述锚具设置在所述结构钢上，所述结构钢上开设有锚具固定位。

进一步地，所述罐体包括圆筒段罐体和连接到所述圆筒段罐体下方的锥筒段罐体，所述衬板预制块包括圆筒段衬板预制块和锥筒段衬板预制块，所述圆筒段罐体由所述圆筒段衬板预制块砌筑拼接而成，所述锥筒段罐体由所述锥筒段衬板预制块砌筑拼接而成。

进一步地，所述圆筒段罐体厚度范围为50mm～100mm，所述锥筒段罐体厚度范围为75mm～150mm，所述锥筒段罐体的厚度为所述圆筒段罐体的厚度的1.2～1.5倍。

进一步地，所述圆筒段衬板预制块为带弧度的矩形衬板，投影为正方形，边长为500mm～800mm，单块所述圆筒段衬板预制块的重量为50Kg～80Kg；

进一步地，所述锥筒段衬板预制块为上宽下窄的梯形长条状衬板，水平投影长度为2m～2.2m，单块所述锥筒段衬板预制块的重量为160Kg～200Kg。

进一步地，所述耐火纤维毡最大压缩厚度为10mm～40mm，在10℃～1000℃范围内导热系数≤0.2W/(m·k)。

一种用于生产干熄焦焦罐的生产方法，包括以下几个步骤:

衬板预制块成型，将高强耐火浇注料经模具成型后高温烧制,得到所述衬板预制块；

罐体成型，将所述衬板预制块拼接砌筑，得到所述罐体；

铺设耐火纤维毡，在所述罐体的外表面裹覆一层耐火纤维毡；

铺设格网，在所述耐火纤维毡外表面铺设一层格网，张拉并固定所述格网，以使所述格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面，得到焦罐主体；

安装固定，将所述焦罐主体安装在相匹配的结构钢内，得到干熄焦焦罐。

进一步地，所述罐体成型步骤，具体包括：将所述衬板预制块通过挤压紧箍的方式拼接砌筑，得到所述罐体。

本发明提供的一种干熄焦焦罐，包括焦罐主体，焦罐主体又包括罐体、耐火纤维毡和格网；罐体由衬板砌筑拼接而成，衬板均由耐火材料制得，可在高温下工作，通过挤压拼接成型，无需其他辅助部件；耐火纤维毡设置在罐体的外表面，耐火纤维毡由一定韧性的耐火隔热材料制成的，起到保温隔热作用；格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面，通过张拉后包覆在所述罐体外面的格网约束所述干熄焦焦罐的罐壁，与未使用预应力时最大的不同在于变“被动”为“主动”，对罐壁提供主动约束力，使焦罐在填装料之前即受到一个指向圆心的径向压力，此时耐材衬板受到环向压应力。填装料之后内压力首先要克服预应力产生的罐壁环向压力后才能使罐壁转向受拉，明显提高罐壁的开裂荷载和极限荷载，减小焦罐在使用时的衬板变形、开裂，限制了裂缝的产生和发展。

附图说明

图1为本发明提供的干熄焦焦罐示意图；

图2为本发明提供的干熄焦焦罐圆筒段衬板示意图；

图3为本发明提供的干熄焦焦罐圆锥段衬板示意图；

图4为本发明提供的干熄焦焦罐的圆筒段CFRP格网示意图；

图5为单张的第一规格圆锥段CFRP格网的结构图；

图6为单张的第二规格圆锥段CFRP格网的结构图。

附图说明：1-圆筒段衬板预制板；2-圆锥段衬板预制板；3-耐火纤维毡；4-CFRP格网；5-第一规格圆锥段CFRP格网；6-第二规格圆锥段CFRP格网；7-圆筒段CFRP格网。

具体实施方式

本发明提供一种干熄焦焦罐及其生产方法，解决了现有技术中焦罐内衬易开裂，寿命低的技术问题。为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例1

本发明提供了一种干熄焦焦罐，包括焦罐主体，焦罐主体包括罐体、耐火纤维毡3和格网；罐体由衬板砌筑拼接而成；耐火纤维毡3表面均匀铺设在罐体的外表面；格网经过张拉之后包覆在耐火纤维毡3的外表面。如图1所示，钢结构和锚具尺寸太小，在图中未标注。

进一步地，罐体包括圆筒段罐体和连接到圆筒段罐体下方的锥筒段罐体，衬板预制块也对应包括圆筒段衬板预制块1和锥筒段衬板预制块2，圆筒段罐体由圆筒段衬板预制块1砌筑拼接而成，锥筒段罐体由锥筒段衬板预制块2砌筑拼接而成。圆筒段罐体和锥桶段罐体的厚度可根据圆筒直径大小和焦罐提升机构的限重设置不同的厚度，典型圆筒段厚度范围为50～100mm，锥筒段罐体厚度范围为75～150mm，锥筒段罐体厚度为圆筒段罐体厚度的1.2～1.5倍，罐体的重载工作温度在900～1100℃。

进一步地，圆筒段衬板预制块1为带一定弧度的矩形衬板，投影为正方形，边长为500～800mm，每块重量为50～80Kg；锥筒段衬板预制块2为一条上宽下窄的梯形长条状衬板，水平投影长度为2～2.2m，每块重量为160～200Kg。本实施例中，干熄焦焦罐的圆筒段衬板预制块1为厚度为70mm带一定弧度投影为正方形的矩形衬板，边长为614mm；锥筒段衬板预制块2为上宽下窄的梯形长条状衬板，水平投影长度为1.526m，厚度为100mm。

本实施例中，罐体外表面贴有一层由具有一定韧性的耐火隔热材料制成的耐火纤维毡3，最大压缩厚度为20mm，在-10～1000℃范围内导热系数≤0.2W/(m·k)，起到保温隔热作用。

本实施例中，格网为CFRP格网4，是预应力碳纤维增强复合材料形成的整体格网状制品。进一步地，CFRP格网4由碳纤维束编织而成，每束碳纤维皆由12000根单丝组成，即12K碳纤维，单丝直径为6.9μm，单束碳纤维荷载≥30kN，格网筋平均抗拉强度≥2500MPa。在圆筒段布置单张格网宽度为1.25mm，长度为9.5m，孔洞尺寸为50×100mm的矩形圆筒段CFRP格网7，参见图4。两张为一环，在圆筒段罐体上一共布置4环圆筒段CFRP格网7，在锥筒段罐体的上半段布置第一规格圆锥段CFRP格网5，单张扇形格网左右边长为1.25mm，上弧长为9.5m，下弧长为7m，两张第一规格圆锥段CFRP格网5可覆盖上锥段；在锥筒段罐体的下半段布置第二规格圆锥段CFRP格网6，单张扇形格网左右边长为1.25mm，上弧长为7m，下弧长为4.7m，两张第二规格圆锥段CFRP格网6可覆盖下锥段。

为了增强干熄焦焦罐的强度，本实施例中，干熄焦焦罐还包括完整的结构钢，结构钢的形状、尺寸与焦罐主体匹配，焦罐放置在结构钢上。

为了实现CFRP格网4的张拉和固定，本实施例中，干熄焦焦罐还包括设置在结构钢上的锚具，在结构钢上开设有锚具固定位，网格不能独立固定住，只能通过锚具悬挂到框架上。锚具钩住格网并朝着张拉格网的方向在所在平面内运动，沿着焦罐和结构钢的周向运动，张拉至格网两端面相遇或使格网的两端面有重叠部分，锚具将网格的端面进行固定，张拉到位后，锚具的一端钩住格网一端固定在结构钢上的锚具固定位上。本实施例对锚具数量和运动不做限定，张拉过程可以是格网一端通过锚具固定在结构钢上，另一端通过锚具张拉。也可以是两端同时通过锚具张拉。本实施例提供的干熄焦焦罐，通过锚具张拉网格板固定，就可以实现并对焦罐主体施加预应力。

实施例2

本发明提供了一种干熄焦焦罐生产方法，用于生产制造本发明提供的一种干熄焦焦罐，包括以下几个步骤:

衬板预制块成型，将高强耐火浇注料经模具成型后高温烧制,得到所述衬板预制块；罐体成型，将衬板预制块拼接砌筑，得到罐体；铺设耐火纤维毡3，在罐体的外表面裹覆一层耐火纤维毡3；铺设格网，在耐火纤维毡3外表面铺设一层格网，张拉并固定格网，以使格网以拉伸状态包覆于耐火纤维毡3的外表面，得到焦罐主体；安装固定，将焦罐主体安装在相匹配的结构钢内，得到干熄焦焦罐。

本实施例制造一个装焦量为80t的干熄焦焦罐，其分为上部外径为6m，高5m的圆筒段罐体和下部出口处直径为3m的锥筒段罐体，具体来说，包括以下步骤：

衬板预制块成型，本实施例中，罐体包括圆筒段罐体和连接到圆筒段罐体下方的锥筒段罐体，所以相对应的，衬板预制块包括由高强耐火浇注料经模具成型后高温烧成的圆筒段衬板预制块1和锥筒段衬板预制块2。

罐体成型，将所述圆筒段衬板预制块1和所述锥筒段衬板预制块2拼接砌筑，得到所述罐体；本实施例中，圆筒段衬板预制块1厚度为70mm带一定弧度的矩形衬板，投影为正方形，边长为614mm；锥筒段衬板预制块2为上宽下窄的梯形长条状衬板，水平投影长度为1.526m，厚度为100mm，本发明对衬板预制块拼接砌筑方式不做限定，本实施例中，罐体由圆筒段衬板预制块1和锥筒段衬板预制块2通过纤维布挤压紧箍的方式砌筑得到，参加图1、图2、图3。

铺设耐火纤维毡3，耐火纤维毡3是具有一定韧性的耐火隔热材料，最大压缩厚度为10～40mm，在-10～1000℃范围内导热系数≤0.2W/(m·k)。本实施例中，在罐体外表面贴一层耐火纤维毡3，压缩厚度为20mm，起到保温隔热作用。

铺设格网，本实施例中，格网为CFRP格网4，是预应力碳纤维增强复合材料形成的整体格网状制品。进一步地，CFRP格网4由碳纤维束编织而成，每束碳纤维皆由12000根单丝组成，即12K碳纤维，单丝直径为6.9μm，单束碳纤维荷载≥30kN，格网筋平均抗拉强度≥2500MPa。在圆筒段罐体布置单张格网宽度为1.25mm，长度为9.5m，孔洞尺寸为50×100mm的矩形圆筒段CFRP格网7，参见图4。两张为一环，在圆筒段一共布置4环圆筒段CFRP格网7，在锥筒段罐体的上锥段布置第一规格圆锥段CFRP格网5，单张扇形格网左右边长为1.25mm，上弧长为9.5m，下弧长为7m，两张第一规格圆锥段CFRP格网5可覆盖上锥段；在锥筒段罐体的下锥段布置第二规格圆锥段CFRP格网6，单张扇形格网左右边长为1.25mm，上弧长为7m，下弧长为4.7m，两张第二规格圆锥段CFRP格网6可覆盖下锥段，参见图5。

施加应力，为了便于干熄焦焦罐的搬运运输以及固定支撑干熄焦焦罐，本实施例中，干熄焦焦罐还包括结构钢，为了张拉CFRP格网4、对罐壁提供主动约束力，干熄焦焦罐还包括设置在结构钢上的锚具，结构钢上开设有锚具固定位，锚具沿焦罐从下到上对每一环的两张格网进行分段张拉并连接固定每环两张格网的端部，每一环的张拉强度在400～800MPa，使焦罐在填装料之前即受到一个指向圆心的径向压力，得到焦罐主体。

安装固定，将得到的焦罐主体与结构钢进行组装，得到干熄焦焦罐。

该干熄焦焦罐经烘烤后即可投入使用，使用寿命从原来半年增加至3年且中间无需修补，大大减轻了劳动强度，具有较好的经济效益。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)使用CFRP格网约束圆筒形罐壁后，与未使用预应力时最大的不同在于变“被动”为“主动”，对罐壁提供主动约束力，使焦罐在填装料之前即受到一个指向圆心的径向压力，此时耐材衬板受到环向压应力。填装料之后内压力首先要克服预应力产生的罐壁环向压力后才能使罐壁转向受拉，明显提高罐壁的开裂荷载和极限荷载，减小焦罐在使用时的衬板变形、开裂，限制了裂缝的产生和发展。

2)碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种纤维与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的材料，其具有抗拉强度高、轻质、耐腐蚀和耐疲劳等特点。该材料属于线弹性材料，产生的侧向应力随着耐材衬板变形的增大而持续增大，所以理论上焦罐的最终破坏将是外部包裹的纤维被拉断，仓壁突然丧失侧向约束而使裂缝扩展而破坏。由于CFRP的抗拉强度达到2500MPa，而焦罐最大的装焦量为80t，对侧壁产生的压强远小于CFRP抗拉强度，因此使用该材料实施预应力安全系数较高。

3)本发明的耐材衬板砌筑的焦罐内衬加耐火纤维毡保温，可使焦罐外表面温度稳定在100℃以下，而外表面包裹的CFRP格网可在-20℃～500℃之间正常使用，安全性进一步提高。且因保温效果较好，罐内红焦的散热损失大大减少，提高了干熄焦作业率。

4)使用本发明改造传统的焦罐结构，无需把原有的工字钢骨架改为圆筒结构，只需把合金衬板替换为具有一定厚度的耐材衬板即可，还可以利用结构钢上的锚具固定位布置锚具，对CFRP格网实施张拉和固定。降低了改造的难度和成本。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种干熄焦焦罐，其特征在于，包括焦罐主体，所述焦罐主体包括罐体、耐火纤维毡和格网；所述罐体由衬板预制块砌筑拼接而成；所述耐火纤维毡设置在所述罐体的外表面；所述格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面；格网为CFRP格网，是预应力碳纤维增强复合材料形成的整体格网状制品；进一步地，CFRP格网由碳纤维束编织而成，每束碳纤维皆由12000根单丝组成，即12K碳纤维，单丝直径为6.9μm，单束碳纤维荷载≥30kN，格网筋平均抗拉强度≥2500MPa；所述耐火纤维毡最大压缩厚度为10mm~40mm，在10℃~1000℃范围内导热系数≤0.2W/(m·k)。

2.如权利要求1所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述干熄焦焦罐还包括结构钢，所述结构钢的形状和尺寸均与所述焦罐主体相匹配，所述结构钢套装于所述焦罐上。

3.如权利要求2所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述干熄焦焦罐还包括用于锚固所述格网的锚具，所述锚具设置在所述结构钢上，所述结构钢上开设有锚具固定位。

4.如权利要求1所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述罐体包括圆筒段罐体和连接到所述圆筒段罐体下方的锥筒段罐体，所述衬板预制块包括圆筒段衬板预制块和锥筒段衬板预制块，所述圆筒段罐体由所述圆筒段衬板预制块砌筑拼接而成，所述锥筒段罐体由所述锥筒段衬板预制块砌筑拼接而成。

5.如权利要求4所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述圆筒段罐体厚度范围为50mm~100mm，所述锥筒段罐体厚度范围为75mm~150mm，所述锥筒段罐体的厚度为所述圆筒段罐体的厚度的1.2~1.5倍。

6.如权利要求5所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述圆筒段衬板预制块为带弧度的矩形衬板，投影为正方形，边长为500mm~800mm，单块所述圆筒段衬板预制块的重量为50Kg~80Kg。

7.如权利要求4所述的干熄焦焦罐，其特征在于，所述锥筒段衬板预制块为上宽下窄的梯形长条状衬板，水平投影长度为2m~2.2m，单块所述锥筒段衬板预制块的重量为160Kg~200Kg。

8.一种用于生产权利要求1-7中任一项所述干熄焦焦罐的生产方法，其特征在于，包括以下几个步骤:

衬板预制块成型，将高强耐火浇注料经模具成型后高温烧制,得到所述衬板预制块；

罐体成型，将所述衬板预制块拼接砌筑，得到所述罐体；

铺设耐火纤维毡，在所述罐体的外表面裹覆一层耐火纤维毡；

铺设格网，在所述耐火纤维毡外表面铺设一层格网，张拉并固定所述格网，以使所述格网以拉伸状态包覆于所述耐火纤维毡的外表面，得到焦罐主体；

安装固定，将所述焦罐主体安装在相匹配的结构钢内，得到干熄焦焦罐。

9.如权利要求8所述的干熄焦焦罐生产方法，其特征在于，所述罐体成型步骤，具体包括：将所述衬板预制块通过挤压紧箍的方式拼接砌筑，得到所述罐体。

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