CN203657441U - 一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构 - Google Patents
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Abstract
一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，将炉体分为进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域，进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域分界处均设置挡料圈，挡料圈凸出窑衬，使物料在进入不同温度区域时利用挡料圈凸出高度的阻挡功能使物料翻转和改变运行轨道。本实用新型有效的克服了传统砖砌窑衬运行中窑衬晃动与钢外壳分离产生滑差、窑衬没有整体强度、具有瞬间松弛解体、无法小范围快速维修等等缺陷，使圆筒形窑衬寿命较砖砌窑衬提高了一倍至数倍，窑衬内部工作空腔可以随工艺要求任意变造，窑衬某部分发生的损坏并不影响整个窑体寿命，快速小范围检修得以实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及到大型的圆筒形回转热设备，具体的说是一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构。
背景技术
在各种行业的加热领域，广泛地应用到在圆筒形钢壳内部加装窑衬的回转加热设备，也称回转窑、回转干燥器、回转焙烧炉、回转煅烧炉等等。圆筒形回转热设备的炉体一般都由外钢壳包裹炉衬组成工作区。圆筒形回转热设备按功能划分温度区段。工作时窑体呈一定斜度朝着一个方向作匀速旋转。从热设备尾部加入低温物料，热设备头部配置火焰喷枪向窑内喷火，在火焰中部和后部形成最高温度区。低温物料从尾部加料后随窑体旋转向窑头出料端逆火行走，经历从低到高直至见火的不同温度区段而达到高温状态，历经进料低温段、高温热反应段和出口流口三段，最后从热设备窑头流出。因此，圆筒形热设备在运行中内部窑衬的稳定和完好成为热设备能否正常使用的关键。
实用新型内容
为解决现有技术中圆筒形回转热设备的热效率利用率低、寿命短、检修费用高的问题，本实用新型创造了一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，用现代工业炉窑建造学技术建造高效节能使用寿命可达几年的整体窑衬，有效的克服了传统砖砌窑衬运行中窑衬晃动与钢外壳分离产生滑差、窑衬没有整体强度、具有瞬间松弛解体、无法小范围快速维修等等缺陷，使圆筒形热设备窑衬从构造、用材、建造技术、维护检修工艺都发生了颠覆性的改变，从而使圆筒形窑衬寿命较砖砌窑衬提高了一倍至数倍，窑衬内部工作空腔可以随工艺要求任意变造，窑衬某部分发生的损坏并不影响整个窑体寿命，快速小范围检修得以实现。
本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，将炉体分为进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域，进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域分界处均设置挡料圈，挡料圈凸出窑衬，使物料在进入不同温度区域时利用挡料圈凸出高度的阻挡功能使物料翻转和改变运行轨道；所述挡料圈根据热设备不同的温度区段所完成不同的功能：在低温段和高温段分界处设置的挡料圈为高温分界挡料圈，从热设备加热端至火焰尾部1-2米处高温段中间设置的挡料圈为倒焰挡料圈，热设备高温物料出口设置出料流口挡料圈，三个挡料圈均做成上部有斜梯形凸起圆环的形状且垂直于热设备中轴线，深度直达外钢壳内壁。
所述高温分界挡料圈和倒焰挡料圈的物料导入坡度小于物料导出坡度，物料导入坡度是物料导出坡度的50%-75%，高温分界挡料圈和倒焰挡料圈的物料导入坡度和导出坡度均相同，凸出旁边窑衬的高度也相同；高温分界挡料圈凸出窑衬部分宽度小于倒焰挡料圈的15%-20%，出料流口挡料圈物料导入坡度是物料导出坡度的1/3，凸出窑衬高度是高温分界挡料圈和倒焰挡料圈的1.3-1.5倍，窑内长度方向占位是高温分界挡料圈和倒焰挡料圈的1.3-1.8倍。
在高温分界挡料圈至出料流口挡料圈之间的高温区段，沿圆筒形回转热设备的长度方向设置止推梁，止推梁埋设在窑衬中，厚度与圆弧形表面的窑衬相同，锚固固定在外钢壳上，是周围窑衬锚固强度的8-10倍，止推梁在窑内设置1-6道。
所述窑衬由分块浇注形成的若干块分块窑衬组合而成，在外钢壳内壁和窑衬之间设置排水通道，窑衬用锚固件直接锚固在外钢壳内壁上，在分块窑衬的四周预留膨胀缝，其表面预留排气孔。
所述预留膨胀缝材料为硬质热失性材料，且为间断性敷设，在热设备投运前的烘炉过程中热失性膨胀缝材料将热融飞蚀，所留间隙可吸收膨胀应力，在烘炉过程中与排气孔一同作为膨胀后的带压力水和蒸汽借助窑衬不平衡温度场和不平衡压力场反向通过窑衬，构成向热设备中心排水排汽的通道。
所述窑衬厚度不超过270毫米的多层结构，由外钢壳向内依次为紧贴外钢壳的柔性涂抹料层、与涂抹料粘接在一起的两层隔离保温层、高强浇注料构成的工作层，且工作层的厚度是隔离保温层厚度的10倍以上，涂抹料厚度是隔离保温层的2/3。
所述窑衬的工作层根据热设备不同温度段采用不同耐高温浇注料：在低中温段，采用耐温1000℃以下的中温耐火浇注料，在高温段，采用耐温1700℃以下的高温耐侵蚀耐火浇注料，在高温火焰段，采用耐温1700℃温度段的高温抗侵蚀抗软化耐火浇注料，在物料出口流口处，采用1700℃以下温度段的高强耐磨损浇注料。
所述进料低温段的入口处设置有进料口挡料圈。
把大型圆筒形回转热设备的浇注料整体窑衬按物料加热工艺和窑体在不同长度区域内的平均温度分为进料低温段、高温热反应段和出口流口三段，在高温热反应段与进料低温段和出口流口段连接的部位分界处设置有突出窑衬表面的挡料圈，当物料通过这一温度区域达到挡料圈时，挡料圈凸出部分使物料受到阻挡而停滞翻转，从而改变了物料的流速和运行轨迹，牵制和改变了物料在热设备的流束形状和停留时间，以更好的完成热工艺要求和提高热效率。
在大型圆筒形回转热设备的长度轴线方向沿钢外壳内壁按圆形截面360度总弧长均匀划分设置一条至数条止推梁，用于控制热设备在回转运行时窑衬和外钢壳因惯性分层在圆环截面上产生大的滑差和窜动，使窑衬承受震动、撕裂牵拉而损坏。止推梁与钢外壳的锚固力是窑衬与钢外壳锚固力的8—10倍。止推梁埋设在窑衬中，且与窑衬外形平齐。
所述挡料圈和止推梁内部埋设了若干带有凸凹槽的耐火材料砌块和耐高温不锈钢锚固件，彼此焊接固定在外钢壳内壁上，构成挡料圈和止推梁的骨架。挡料圈和止推梁内部带有凸凹槽的耐火材料砌块和高温金属锚固件交织形成了坚实的骨架。由于带有凸凹槽的耐火材料砌块的锚固表面积是金属锚固件的表面积的几十倍而且不因温度的变化产生变形和晃动，所以挡料圈和止推梁内部的锚固力是旁边窑衬锚固力的8—10倍，它们和特殊配置的高温高强耐火浇注料一同制作成为高温高强钢筋耐火混凝土部件，有效的控制和制止了筒形回转热设备在高温转动运行时窑衬在长度方向因热设备的安装斜度和内部物料产生的不平衡负荷造成的窑衬前后窜动，也有效地限制和消解了回转方向上由于整个窑体的离心力、反弹向心力造成的窑衬滑动移位给窑衬带来的轴向碰撞破坏。
有益效果：本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1）本实用新型通过在高温热反应段与进料低温段和出口流口段分界处设置有凸出窑衬表面的倒挡料圈，挡料圈锚固在外钢壳内壁上，是窑衬锚固强度的8—10倍，有效的遏制了窑衬沿斜度在长度方向上产生的窜动和移位。保持了窑衬运行中的稳定性。挡料圈使高温区热量更多地反射聚集在高温区域内，反射到窑衬内壁上，提高了高温区窑内壁的表面温度，使在窑衬内壁上的物料接受了更高的温度。物料在通过挡料圈时翻滚，改变了物料的速度和流束形状，从而提高了物料在高温区的停留时间。由于窑衬内部设置了挡料圈，提高了热效率利用率，保护了窑体出料口外壳钢构部件；
2）本实用新型通过交错排布设置，焊接固定在外钢壳内壁上的多种形状、多种金属材料制作的金属锚固件、带有凸凹槽的耐火材料砌块，再配置不同材质型号的耐火浇注料所制作的高强组合窑衬，使窑衬自身被建造成为一个具有高的整体强度并且能长期稳定运行的耐高温的高强的特殊组合的混凝土部件；
3)本实用新型在窑衬内部根据热设备工艺和温度区域、窑衬稳定平衡体系评价结果，在窑衬圆环截面方向根据温度区域划分，在中低温区域、高温区域和物料出口区设置了挡料圈，不但在这些挡料圈部位造成物料翻滚、改变了物料的速度和流束形状外，还有效地遏制了窑衬沿着窑体的斜度方向的滑动；
4）本实用新型还根据窑体转动体系重力平衡估算，在窑衬圆环截面上设置止推梁，止推梁锚固在外钢壳内壁上，锚固力是旁边窑衬的8—10倍，有效的破除了大型窑体在运行中产生的离心力、反弹向心力给窑衬造成的共振破坏，也有效的控制了窑衬转动时窑衬重量和内部物料重量带来的窑衬环状方向滑动位移。从而增强了窑衬与炉体内壁的结合强度以及窑衬的整体强度，防止了窑衬相互碰撞损坏；
5）本实用新型是以热设备的工艺特点和温度区域划分来确定不同的工艺要求和温度区段所使用的浇注料品种、锚固材料品种和锚固方法，以尽可能节省窑衬建造费用，使本实用新型的窑衬具有最佳价格性能比；
6）本实用新型窑衬为现场分块建造，在建造中在外钢壳内壁和窑衬之间设置了排水空腔通道，在分块制作窑衬时在每块窑衬的边缘留设了膨胀缝，在每块窑衬的中间留设有排气孔，与窑衬下部的排水通道共同组成排水管网。大型圆筒形回转热设备窑衬平均含水2—3吨/立方米，烘炉初期窑衬内部水随温度剧烈膨胀并形成带压蒸汽向窑衬外喷射，有效通畅的排水管网使大型热设备的窑衬能安全度过烘炉期；
7）本实用新型窑衬采用多层结构的组合窑衬设置,在窑衬工作层中设置了多层柔性和保温层薄层窑衬，用于缓冲和消解强度和硬度都很大外钢壳与工作层窑衬之间的碰撞力、共振力和膨胀引发的挤压力。避免了二强物质的相互破坏。同时，由于传热过程中的边界特性，多层柔性保温层对于从工作窑衬向外传递的热能具有很好的阻挡作用，减少了热设备的热散失，降低了窑体的外表面温度，提高了热效率，节能环保；
8)本实用新型窑衬可以高效稳定长期运行，且可以长时间基本不损坏也不用特殊维护和检修，窑衬大修期可达几年，是砖砌窑衬寿命的几倍。窑衬可以根据工艺要求将窑衬建造成多种形状多种用途的形式，满足不同工艺要求，大大拓宽了大型圆筒形热设备的使用范围。窑衬的整体化和高强度将会促进生产制造出更大更多样的大型圆筒形回转热设备。
附图说明
图1为本实用新型窑衬分块组合结构示意图；
图2为本实用新型窑衬侧面结构示意图；
附图标记：1、高温分界挡料圈，2、倒焰挡料圈，3、出料流口挡料圈，4、进料口挡料圈。
具体实施方式
如图所示，一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，将炉体分为进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域，进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域分界处均设置挡料圈，挡料圈凸出窑衬，使物料在进入不同温度区域时利用挡料圈凸出高度的阻挡功能使物料翻转和改变运行轨道；所述挡料圈根据热设备不同的温度区段完成不同的功能：在低温段和高温段分界处设置的挡料圈为高温分界挡料圈1，从热设备加热端至火焰尾部1-2米处高温段中间设置的挡料圈为倒焰挡料圈2，热设备高温物料出口设置出料流口挡料圈3，三个挡料圈均做成上部有斜梯形凸起圆环的形状且垂直于热设备中轴线，深度直达外钢壳内壁。
所述高温分界挡料圈1和倒焰挡料圈2的物料导入坡度小于物料导出坡度，物料导入坡度是物料导出坡度的50%-75%，高温分界挡料圈1和倒焰挡料圈2的物料导入坡度和导出坡度均相同，凸出旁边窑衬的高度也相同；高温分界挡料圈1凸出窑衬部分宽度小于倒焰挡料圈2的15%-20%，出料流口挡料圈3物料导入坡度是物料导出坡度的1/3，凸出窑衬高度是高温分界挡料圈1和倒焰挡料圈2的1.3-1.5倍，窑内长度方向占位是高温分界挡料圈1和倒焰挡料圈2的1.3-1.8倍。
在高温分界挡料圈1至出料流口挡料圈3之间的高温区段，沿圆筒形回转热设备的长度方向设置止推梁，止推梁埋设在窑衬中，厚度与圆弧形表面的窑衬相同，锚固固定在外钢壳上，是周围窑衬锚固强度的8-10倍，止推梁在窑内设置1-6道。
所述窑衬由分块浇注形成的若干块分块窑衬组合而成（将窑衬圆环截面过热设备轴线向外均匀切出定长等分弧面制成模具，窑衬建造时采用现场现浇建造窑衬，建造时将圆环窑衬矩形圆弧面按一定长度、分块浇注窑衬组合窑衬），在外钢壳内壁和窑衬之间设置排水通道，窑衬用锚固件直接锚固在外钢壳内壁上，在分块窑衬的四周预留膨胀缝，其表面预留排气孔。
所述预留膨胀缝材料为硬质热失性材料，且为间断性敷设，在热设备投运前的烘炉过程中热失性膨胀缝材料将热融飞蚀，所留间隙可吸收膨胀应力，在烘炉过程中与排气孔一同作为膨胀后的带压力水和蒸汽借助窑衬不平衡温度场和不平衡压力场反向通过窑衬，构成向热设备中心排水排汽的通道。
所述窑衬厚度不超过270毫米的多层结构，由外钢壳向内依次为紧贴外钢壳的柔性涂抹料层、与涂抹料粘接在一起的两层隔离保温层、高强浇注料构成的工作层，且工作层的厚度是隔离保温层厚度的10倍以上，涂抹料厚度是隔离保温层的2/3。
所述窑衬的工作层根据热设备不同温度段采用不同耐高温浇注料：在低中温段，采用耐温1000℃以下的中温耐火浇注料，在高温段，采用耐温1700℃以下的高温耐侵蚀耐火浇注料，在高温火焰段，采用耐温1700℃温度段的高温抗侵蚀抗软化耐火浇注料，在物料出口流口处，采用1700℃以下温度段的高强耐磨损浇注料。
所述进料低温段的入口处设置有进料口挡料圈4。
本实用新型中，将炉体分为进料低温段、高温热反应段和物料出口流口三段，分别采用不同型号规格的浇注料作为工作层。在高温热反应段与进料低温段和出口流口段部位的分界处设置有突出旁边窑衬表面的低高温分界挡料圈、高温区倒焰挡料圈和物料出口流口挡料圈。在窑衬圆环截面上沿窑体长度方向均分窑衬圆形弧长位置设置止推梁。挡料圈和止推梁锚固在外钢壳内壁上，锚固力是旁边窑衬的8-10倍。窑衬中的挡料圈和止推梁组成整个窑衬的骨架网，有效地遏制和阻止了大型圆筒形热设备在运行时窑衬由于沿窑体斜度方向的窜动和因为重力差引起的旋转方向窑衬滑动。热设备窑体外钢壳与窑衬之间设置了空腔排水通道。把窑衬在环形截面均匀划分成多个矩形弧面分块制作，使窑衬小范围快速检修成为可能。在每块窑衬边缘预留膨胀缝，在每块窑衬上预留排气孔，这些膨胀缝和排气孔与窑衬底部留设的排水空腔通道一起组成了排水管网，在烘炉时迅速有效地将膨胀带压的水和蒸汽带出窑衬，保护烘炉安全。窑衬分作多层制作，在外钢壳与工作衬之间设置多层柔性保温薄层窑衬，以避免外钢壳与工作衬的相互挤压碰撞，同时降低窑体外钢壳温度，减少窑体热散失。窑衬工作衬根据工艺要求和温度区域划分采用不同型号和规格的高强浇注料和锚固材料建造炉衬，以尽量节省建设成本。高温区窑衬和挡料圈、止推梁用带有凸凹槽的耐火材料砌块与高温耐热不锈钢金属共同制作组合成骨架，以利于大型回转热设备窑衬的整体强度稳定。
Claims (8)
1.一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，将炉体分为进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域，其特征在于：进料低温段、高温热反应段和出口流口三个区域分界处均设置挡料圈，挡料圈凸出窑衬，使物料在进入不同温度区域时利用挡料圈凸出高度的阻挡功能使物料翻转和改变运行轨道；所述挡料圈根据热设备不同的温度区段完成不同的功能：在低温段和高温段分界处设置的挡料圈为高温分界挡料圈⑴，从热设备加热端至火焰尾部1-2米处高温段中间设置的挡料圈为倒焰挡料圈⑵，热设备高温物料出口设置出料流口挡料圈⑶，三个挡料圈均做成上部有斜梯形凸起圆环的形状且垂直于热设备中轴线，深度直达外钢壳内壁。
2.根据权利1所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述高温分界挡料圈⑴和倒焰挡料圈⑵的物料导入坡度小于物料导出坡度，物料导入坡度是物料导出坡度的50%-75%，高温分界挡料圈⑴和倒焰挡料圈⑵的物料导入坡度和导出坡度均相同，凸出旁边窑衬的高度也相同；高温分界挡料圈⑴凸出窑衬部分宽度小于倒焰挡料圈⑵的15%-20%，出料流口挡料圈⑶物料导入坡度是物料导出坡度的1/3，凸出窑衬高度是高温分界挡料圈⑴和倒焰挡料圈⑵的1.3-1.5倍，窑内长度方向占位是高温分界挡料圈⑴和倒焰挡料圈⑵的1.3-1.8倍。
3.根据权利1所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：在高温分界挡料圈⑴至出料流口挡料圈⑶之间的高温区段，沿圆筒形回转热设备的长度方向设置止推梁，止推梁埋设在窑衬中，厚度与圆弧形表面的窑衬相同，锚固固定在外钢壳上，是周围窑衬锚固强度的8-10倍，止推梁在窑内设置1-6道。
4.根据权利1所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述窑衬由分块浇注形成的若干块分块窑衬组合而成，在外钢壳内壁和窑衬之间设置排水通道，窑衬用锚固件直接锚固在外钢壳内壁上，在分块窑衬的四周预留膨胀缝，其表面预留排气孔。
5.根据权利要求4所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述预留膨胀缝材料为硬质热失性材料，且为间断性敷设。
6.根据权利要求1所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述窑衬厚度不超过270毫米的多层结构，由外钢壳向内依次为紧贴外钢壳的柔性涂抹料层、与涂抹料粘接在一起的两层隔离保温层、高强浇注料构成的工作层，且工作层的厚度是隔离保温层厚度的10倍以上，涂抹料厚度是隔离保温层的2/3。
7.根据权利6要求所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述窑衬的工作层根据热设备不同温度段采用不同耐高温浇注料：在低中温段，采用耐温1000℃以下的中温耐火浇注料，在高温段，采用耐温1700℃以下的高温耐侵蚀耐火浇注料，在高温火焰段，采用耐温1700℃温度段的高温抗侵蚀抗软化耐火浇注料，在物料出口流口处，采用1700℃以下温度段的高强耐磨损浇注料。
8.根据权利1要求所述的一种圆筒形回转热设备的浇注料炉体结构，其特征为：所述进料低温段的入口处设置有进料口挡料圈（4）。
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