CN116143426A - 一种双膛窑拔火孔结构及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种双膛窑拔火孔结构及装配方法，涉及拔火孔结构领域。该双膛窑拔火孔结构包括安装座、碳化硅内筒以及多个耐火砖，碳化硅内筒与安装座连接，多个耐火砖在碳化硅内筒的外部呈矩阵设置，且多个耐火砖共同形成外筒，外筒和碳化硅内筒之间设有空腔，空腔用于设置浇注料。该双膛窑拔火孔结构在使用时，碳化硅内筒与安装座连接，外筒和碳化硅内筒之间的空腔设置浇注料进行密封，碳化硅内筒相比于现有技术中的内筒而言，碳化硅内筒的结构强度更强，碳化硅内筒的耐热性更好，提高了拔火孔的内筒的结构强度以及耐热性，缓解了拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保了双膛窑在生产运行过程中的安全性。

Description

一种双膛窑拔火孔结构及装配方法

技术领域

本发明涉及拔火孔结构领域，具体而言，涉及一种双膛窑拔火孔结构及装配方法。

背景技术

双膛窑是当今主流石灰煅烧热工装备之一，它可以采用液体、气体以及粉末固体等流体作燃料，生产出优质、低耗的活性石灰，由于其热能消耗在所有石灰窑炉中最低，因而在冶金石灰行业得以广泛应用。双膛窑是由两个于中低位置相连的两个窑筒组成的竖窑，在两个窑膛的煅烧带底部设有环绕窑膛的环形通道和连通两个窑膛的直联通道，生产过程中，窑内烟气从一个窑膛的环形通道进入另一个窑膛的环形通道。在牛腿式双膛窑环形通道、直联通道顶处均匀布置了拨火孔，每个窑膛18个，两膛共36个。拨火孔的作用是检查窑烟气环形通道的情况，也是定期清理通道的清理口。

由于拔火孔周围的温度较高，现有技术中的拨火孔容易出现内筒热损坏的现象，导致热气外逸或泄漏，最终造成拨火孔处平台钢板温度过高而被迫停窑大修的问题。

发明内容

本发明提供了一种双膛窑拔火孔结构及装配方法，其能够缓解拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保双膛窑在生产运行过程中的安全性。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种双膛窑拔火孔结构，其包括：

安装座；

碳化硅内筒，所述碳化硅内筒与所述安装座连接；

多个耐火砖，所述多个耐火砖在所述碳化硅内筒的外部呈矩阵设置，且所述多个耐火砖共同形成外筒，所述外筒和所述碳化硅内筒之间设有空腔，所述空腔用于设置浇注料。

可选地，所述碳化硅内筒包括筒体和筒肩，所述筒肩沿所述筒体的圆周方向设置，并与所述筒体的外壁连接，所述筒肩用于将所述筒体支撑在浇注料内。

可选地，所述筒肩为裙带翼状。

可选地，所述筒体的厚度范围在20mm-22mm之间。

可选地，所述碳化硅内筒还包括筒脚和筒头，所述筒脚和所述筒头均沿筒体的圆周方向设置，所述筒脚与所述筒体的底部边缘连接，所述筒头和所述筒体的顶部边缘连接，所述筒头与所述安装座抵接，所述筒脚用于与浇注料底部进行密封。

可选地，所述筒脚沿所述筒体的径向的宽度范围在25mm-35mm之间。

可选地，所述筒脚的厚度范围在30mm-32mm之间。

可选地，所述筒头的厚度范围在20mm-25mm之间。

可选地，所述空腔呈V型。

本发明的实施例还提供了一种双膛窑拔火孔结构的装配方法，用于装配所述的双膛窑拔火孔结构，所述装配方法包括：

将碳化硅内筒装配在安装座上，对筒肩和安装座之间的间隙进行密封；

将多个耐火砖堆砌在碳化硅内筒的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的间隙呈V型；

将浇注料倒入空腔内进行密封。

本发明实施例的双膛窑拔火孔结构及装配方法的有益效果包括，例如：

该双膛窑拔火孔结构包括安装座、碳化硅内筒以及多个耐火砖，碳化硅内筒与安装座连接，多个耐火砖在碳化硅内筒的外部呈矩阵设置，且多个耐火砖共同形成外筒，外筒和碳化硅内筒之间设有空腔，空腔用于设置浇注料。该双膛窑拔火孔结构在使用时，碳化硅内筒与安装座连接，外筒和碳化硅内筒之间的空腔设置浇注料进行密封，碳化硅内筒相比于现有技术中的内筒而言，碳化硅内筒的结构强度更强，碳化硅内筒的耐热性更好，提高了拔火孔的内筒的结构强度以及耐热性，缓解了拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保了双膛窑在生产运行过程中的安全性。

该双膛窑拔火孔结构的装配方法包括将碳化硅内筒装配在安装座上，对筒肩和安装座之间的间隙进行密封；将多个耐火砖堆砌在碳化硅内筒的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的间隙呈V型；将浇注料倒入空腔内进行密封。该装配方法操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实施例提供的一种双膛窑拔火孔结构的示意图；

图2为本实施例提供的碳化硅内筒的结构示意图；

图3为本实施例提供的耐火砖的结构示意图。

图标：10-安装座；20-碳化硅内筒；21-筒体；22-筒肩；23-筒脚；24-筒头；30-耐火砖；40-空腔；100-双膛窑拔火孔结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

双膛窑是当今主流石灰煅烧热工装备之一，它可以采用液体、气体以及粉末固体等流体作燃料，生产出优质、低耗的活性石灰，由于其热能消耗在所有石灰窑炉中最低，因而在冶金石灰行业得以广泛应用。双膛窑是由两个于中低位置相连的两个窑筒组成的竖窑，在两个窑膛的煅烧带底部设有环绕窑膛的环形通道和连通两个窑膛的直联通道，生产过程中，窑内烟气从一个窑膛的环形通道进入另一个窑膛的环形通道。在牛腿式双膛窑环形通道、直联通道顶处均匀布置了拨火孔，每个窑膛18个，两膛共36个。拨火孔的作用是检查窑烟气环形通道的情况，也是定期清理通道的清理口。

由于拔火孔周围的温度较高，现有技术中的拨火孔容易出现内筒热损坏的现象，导致热气外逸或泄漏，最终造成拨火孔处平台钢板温度过高而被迫停窑大修的问题。

请参考图1-图3，本实施例提供了一种双膛窑拔火孔结构100，其可以有效改善上述提到的技术问题，能够缓解拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保双膛窑在生产运行过程中的安全性。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种双膛窑拔火孔结构100包括安装座10、碳化硅内筒20以及多个耐火砖30，碳化硅内筒20与安装座10连接，多个耐火砖30在碳化硅内筒20的外部呈矩阵设置，且多个耐火砖30共同形成外筒，外筒和碳化硅内筒20之间设有空腔40，空腔40用于设置浇注料。

具体地，现有技术中的拨火孔在技术设计上采用了耐热钢，解决了钢性硬度问题，在生产运行时，耐热钢内筒在高温下受热膨胀，但由于耐热钢膨胀系数远大于周边的浇注料耐材膨胀系数，使得内筒对周边耐材向外热应力性挤压，造成挤裂损坏。在通道清理通道或拨火孔检查时，均需停窑打开拨火孔盖，为确保清理作业和检查作业安全，须开启引风机形成负压，抽冷风入拨火孔，就会造成拨火孔骤然降温，形成冷态性收缩，同样由于耐热钢内筒收缩系数远大于周边的烧注料耐材，因此会产生收缩性缝隙，长期反复“热-冷-热”多次交替后拨火孔内筒就会对周边浇注耐材造成不可逆转的热应力性的挤裂性损坏，致使烧注料脱落，很快形成空腔缝隙。热烟气上窜。为了解决这一技术问题，本实施例提供的双膛窑拔火孔结构100采用碳化硅内筒20，相比于现有技术中的内筒而言，碳化硅内筒20的结构强度更强，碳化硅内筒20的耐热性更好，提高了拔火孔的内筒的结构强度以及耐热性，缓解了拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保了双膛窑在生产运行过程中的安全性。

具体地，碳化硅内筒20的性能指标要求如下表所示：

表1

项目类别	参数指标
		＊体积密度g/cm3	≥3.0
＊气缝率	≤0.1
		＊莫氏硬度	≥9.3
*威氏显微密硬度	≥2000KG/mm2
		抗拉强度	450Mpa(20℃)400Mpa(1200℃)
抗弯强度	250Mpa(20℃)280Mpa(1200℃)
		弹性模量	330Gpa(20℃)300Gpa(1200℃)
导热系数	≤9.0W/m.k
		＊使用温度	≥1600℃
＊线膨胀系数	≤5×10-6(m/℃)

具体地，碳化硅内筒20包括筒体21和筒肩22，筒肩22沿筒体21的圆周方向设置，并与筒体21的外壁连接，筒肩22用于将筒体21支撑在浇注料内。

其中，筒体21为圆柱形，筒肩22与筒体21的顶部边缘之间的距离为200mm，筒肩22的长度范围在20mm-25mm之间。

在本实施例中，筒肩22的长度为20mm。在其他实施例中，筒肩22的长度可以为21mm或24mm，在此不做具体限定。

在本实施例中，筒肩22的位置与浇注料层的位置相对应，使得筒肩22能够将筒体21支撑在浇注料层上，避免筒体21在高温下出现滑动的情况，确保筒体21在高温膨胀下也能够与浇注料层保持相对静止。同时避免筒体21对周围的浇注料产生不可逆的破坏导致浇注料脱落。

在本实施例中，筒肩22为裙带翼状。

现有技术中的拨火孔内筒周边形成空腔后，热烟气会上窜。在设计上拨火孔周边浇料厚度20-40mm，拨火孔内筒周边的砌砖原设计是由4类异形砖，采用组合围砌而成形成直筒型的空腔，空腔处实施浇注料填塞捣打密实，常因空腔小，同时受制于现场作业空间小，堵塞料捣打不结实。再者直筒型的空腔捣打料填塞，在日后生产运行中一旦出现爆裂、冲刷蚀损，极易造成填塞体“多米诺骨”式的持续脱落。在经过多次工艺停窑通道清理和检查作业后，烧注料的脱落后，很快在内筒周边形成空腔，近1000℃的热烟气在高压下，随即到达轻质浇注料和耐火棉隔热层，并形成高温、高压的热冲刷，致使隔热层的轻质浇注料和耐火棉被高温烧损，热气流在拨火孔处上下窜动，形成热辐射及热传导，导致拨火孔周边平台温度过高，温度高达近300℃或直接烧红现象，这给平台钢结构带来变形及热裂纹等安全隐患，同时热损失造窑能耗成本上升。本实施例采用的碳化硅内筒20相比于现有技术中的耐热钢内筒而言，筒体21的厚度范围在20mm-22mm之间，相比于现有技术中的筒体21，本实施例的筒体21厚度增加，碳化硅内筒20的重量更轻，同时有效提升碳化硅内筒20的强度、提升碳化硅内筒20的抗高温气流冲刷性以及耐磨性。

在本实施例中，筒体21的厚度为20mm。在其他实施例中，筒体21的厚度可以为21mm或22mm，在此不做具体限定。

还需要进行说明的是，碳化硅内筒20还包括筒脚23和筒头24，筒脚23和筒头24均沿筒体21的圆周方向设置，筒脚23与筒体21的底部边缘连接，筒头24和筒体21的顶部边缘连接，筒头24与安装座10抵接，筒脚23用于与浇注料底部进行密封。

在本实施例中，筒脚23和筒头24均呈圆环形。

具体地，筒脚23沿筒体21的径向的宽度范围在25mm-35mm之间。在本实施例中，筒脚23沿筒体21的径向的宽度为25mm。在其他实施例中，筒脚23沿筒体21的径向的宽度可以为28mm、30mm或34mm，在此不做具体限定。

具体地，筒脚23的厚度范围在30mm-32mm之间。在本实施例中，筒脚23的厚度为30mm。在其他实施例中，筒脚23沿筒体21的径向的宽度可以为31mm或32mm，在此不做具体限定。

需要进行说明的是，现有技术中的拨火孔内筒套管的下部易热损坏变形，再受高温热烟尘冲刷变薄损坏，因此拔火孔内筒的底部容易发生热失控现象。本实施例提供的双膛窑拔火孔结构100由于筒体21的底部边缘连接有筒脚23，因此在向空腔40内浇筑浇注料时无需在底部预先支模进行承托，筒脚23和浇注料能够进行密封，同时筒脚23能够实现承托作用，防止浇注料意外受损后持续脱落从而导致空腔40的恶化。

具体地，筒头24的厚度范围在20mm-25mm之间。在本实施例中，筒头24的厚度为25mm。在其他实施例中，筒头24的厚度可以为24或21mm，在此不做具体限定。

在本实施例中，为了便于在对空腔40浇筑时，浇注料可以轻松灌进空腔40沿着空腔40的进行自流，空腔40呈V型。

请参考图3，需要进行说明的是，对耐火砖30进行切割时，沿耐火额砖上边缘以切角A为77-82度进行切割，以耐火砖30围砌后满足上口距内筒60-90mm，下口距内筒20-30mm为条件进行切点选择，多个耐火砖30围砌后，使得在碳化硅内筒20的上下部形成整体的V型结构。

除此之外，本实施例采用的浇注料选用自流性好且强度高的钢纤维增强刚玉浇料，该浇注料能够振动成型，确保致密性。采用铝矾土熟料作骨料,以矾土熟料及刚玉细粉作基质,以超微粉等多种复合材料为结合剂和添加剂,外加不锈钢耐热纤维配制而成。除具有常规的高温耐磨损性能外,因在其配料中加入了一定数量的耐热不锈钢纤维,还能够防止材料中骨料与基质在高温状态下产生的涨差,以及避免在启停炉时产生的温度梯度变化所产生的应力导致浇注体破坏,有效提升热震性能，同时,由于钢纤维的加入,使材料浇注后整体强度大大增强，可明显增强浇注料的整体韧性和强度，较好解决浇注料高温爆裂和剥落损坏。

具体地，该浇注料的性能指标要求如下表所示：

表2

本发明的实施例还提供了一种双膛窑拔火孔结构100的装配方法，用于装配上述的双膛窑拔火孔结构100，装配方法包括：

S1：将碳化硅内筒20装配在安装座10上，对筒肩22和安装座10之间的间隙进行密封；

具体地，将碳化硅内筒20装配在安装座10上，筒肩22与安装座10之间的间隙用碳化硅耐火泥密封一周，提升密封性；

S2：用陶瓷纤维毡包裹碳化硅内筒20，以保护下一步的浇注料膨胀间隙，具体地，要求其陶瓷纤维毡厚度为10mm，高度为500-600mm，进一步要求陶瓷纤维毡耐高温1200℃，高出耐火砖30围砌高度250-300mm。

陶瓷纤维毡的包裹应用可有效消除碳化硅内筒20与浇注料间由于高温导致的不同的膨胀应力，并保持两者紧密结合；

S3：将多个耐火砖30堆砌在碳化硅内筒20的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的间隙呈V型；

具体地，将多个耐火砖30堆砌在碳化硅内筒20的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的空腔40呈V型漏斗状，以利于浇注施工和浇注料的自流填充，进一步要求空腔40的上口距内筒60-90mm，空腔40的下口距内筒20-30mm；

S4：检查筒脚23与耐火砖30之间的间隙，采用耐火棉进行堵塞，防止浇注时局部跑料；

S5：将浇注料倒入空腔40内进行密封；

具体地，把已搅拌好的钢纤维增强浇注料一次性倒入“V”字漏斗圆筒空腔40内，并用振动棒均匀振实，保证浇注体的强度；

S6：浇注完成后，经24小时自然干燥，在耐火砖30上方和碳化硅内筒20周边浇注轻质粘土浇注料，厚度要求200-300mm，并用耙子推耙平整，提升密封隔热效果；

S7：最后在轻质粘土浇注料与拨火孔平台间的空隙用耐火棉进行填塞，要求借助木棍对碳化硅内筒20周边的耐火棉进行填充塞实，提升密封隔热效果。

本实施例提供的一种双膛窑拔火孔结构100及装配方法至少具有以下优点：

该双膛窑拔火孔结构100从技术上消除了内筒材质高温变形和热损的问题，大大延长了内筒使用寿命，且可以同周边浇注料耐材有效配合，实现对其整体完好性保护，浇注料及密封施工技术的创新改良应用，实现了很好的密封、隔热，从技术上解决了高温、高压的含粉尘烟气对拨火孔内筒和通道耐材实体的冲刷、磨损和热损，大大降低拨火孔及周边平台的温度，大幅度减少了热损失，提高了拨火孔结构的使用寿命，节能降耗等经济效益明显。

该双膛窑拔火孔结构100采用碳化硅内筒20，碳化硅内筒20的材质硬度高、膨胀系数小、热震性好和耐高温。在停窑打开拨火孔检查和高温下清理作业时，碳化硅内筒20不易产生断裂、爆裂；同时在停窑、开窑的急剧骤冷和骤热的温变下，碳化硅内筒20不会产生爆裂；而且在生产运行中的高压、高温气流下，碳化硅内筒20不易高温变形热损和冲刷脆化损坏。

该双膛窑拔火孔结构100采用自流性好且强度高的钢纤维增强刚玉浇料，该浇注料不爆裂，整体完好、稳固。而且碳化硅内筒20的材质与周边浇注料同属耐材，膨胀系数较为接近，在高温下的膨胀线变化差异小，再加上碳化硅内筒20外壁包裹的陶瓷纤维棉做缓冲垫，能较好避免不同材质的热膨胀产生的热应力对浇注料挤压性破坏。浇注料材质选型改进为钢纤维增强刚玉浇注料，耐高温且韧性好，能较好适应高温、高压气流冲击。

该双膛窑拔火孔结构100具有结构稳固，不脱落的技术效果，筒头24可以让筒体21平衡坐挂在安装座10上，筒肩22可以让筒体21稳固坐撑在浇注料里，筒脚23可以对浇注料底部很好起到支撑和密封的作用，防止浇注料脱落下来。同时周边耐火砖30的V型围砌，形成上大、下小的漏斗式结构也使得浇注料块稳固包裹在碳化硅内筒20周边，不会下坠位移、脱落。

综上所述，本发明实施例提供了一种双膛窑拔火孔结构100及装配方法，该双膛窑拔火孔结构100包括安装座10、碳化硅内筒20以及多个耐火砖30，碳化硅内筒20与安装座10连接，多个耐火砖30在碳化硅内筒20的外部呈矩阵设置，且多个耐火砖30共同形成外筒，外筒和碳化硅内筒20之间设有空腔40，空腔40用于设置浇注料。该双膛窑拔火孔结构100在使用时，碳化硅内筒20与安装座10连接，外筒和碳化硅内筒20之间的空腔40设置浇注料进行密封，碳化硅内筒20相比于现有技术中的内筒而言，碳化硅内筒20的结构强度更强，碳化硅内筒20的耐热性更好，提高了拔火孔的内筒的结构强度以及耐热性，缓解了拔火孔内筒出现热损坏的现象，避免热气外逸或泄漏，确保了双膛窑在生产运行过程中的安全性。

该双膛窑拔火孔结构100的装配方法包括将碳化硅内筒20装配在安装座10上，对筒肩22和安装座10之间的间隙进行密封；将多个耐火砖30堆砌在碳化硅内筒20的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的间隙呈V型；将浇注料倒入空腔40内进行密封。该装配方法操作简单。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双膛窑拔火孔结构，其特征在于，包括：

安装座(10)；

碳化硅内筒(20)，所述碳化硅内筒(20)与所述安装座(10)连接；

多个耐火砖(30)，所述多个耐火砖(30)在所述碳化硅内筒(20)的外部呈矩阵设置，且所述多个耐火砖(30)共同形成外筒，所述外筒和所述碳化硅内筒(20)之间设有空腔(40)，所述空腔(40)用于设置浇注料。

2.根据权利要求1所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述碳化硅内筒(20)包括筒体(21)和筒肩(22)，所述筒肩(22)沿所述筒体(21)的圆周方向设置，并与所述筒体(21)的外壁连接，所述筒肩(22)用于将所述筒体(21)支撑在浇注料内。

3.根据权利要求2所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述筒肩(22)为裙带翼状。

4.根据权利要求2所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述筒体(21)的厚度范围在20mm-22mm之间。

5.根据权利要求2所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述碳化硅内筒(20)还包括筒脚(23)和筒头(24)，所述筒脚(23)和所述筒头(24)均沿筒体(21)的圆周方向设置，所述筒脚(23)与所述筒体(21)的底部边缘连接，所述筒头(24)和所述筒体(21)的顶部边缘连接，所述筒头(24)与所述安装座(10)抵接，所述筒脚(23)用于与浇注料底部进行密封。

6.根据权利要求5所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述筒脚(23)沿所述筒体(21)的径向的宽度范围在25mm-35mm之间。

7.根据权利要求5所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述筒脚(23)的厚度范围在30mm-32mm之间。

8.根据权利要求5所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述筒头(24)的厚度范围在20mm-25mm之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双膛窑拔火孔结构，其特征在于，所述空腔(40)呈V型。

10.一种双膛窑拔火孔结构的装配方法，其特征在于，用于装配权利要求1-9任一项所述的双膛窑拔火孔结构(100)，所述装配方法包括：

将碳化硅内筒(20)装配在安装座(10)上，对筒肩(22)和安装座(10)之间的间隙进行密封；

将多个耐火砖(30)堆砌在碳化硅内筒(20)的周边形成外筒，并使得外筒和内筒之间的间隙呈V型；

将浇注料倒入空腔(40)内进行密封。

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