專利名稱：炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種炭素回轉(zhuǎn)窯的二、三次風(fēng)嘴，具體的說(shuō)是一種復(fù)合而成的風(fēng)嘴。
背景技術(shù)：
二、三次風(fēng)嘴在炭素回轉(zhuǎn)窯中的作用1、用它把窯外的自然空氣引入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)助燃炭素原料的揮發(fā)份。在煅燒炭素原料時(shí)，從200℃開(kāi)始便有揮發(fā)份析出，這些揮發(fā)份主要是以CO和烷烴類及少量氣態(tài)雜質(zhì)。這些揮發(fā)份基本上是可燃物，如能在窯內(nèi)燃燒，可節(jié)約大量能源。如果二、三次風(fēng)嘴正常運(yùn)行，基本上不用補(bǔ)充燃料。但是二、三次風(fēng)嘴如不能正常運(yùn)行，就必須外加燃料。以Φ2.2×45m回轉(zhuǎn)窯煅燒料產(chǎn)能3.5t～5.5t/h所消耗的重油計(jì)算，0.5t/h、12t/d、一個(gè)月燃燒重油360t。除此之外，如果揮發(fā)份不能在窯內(nèi)燃燒，就會(huì)隨負(fù)壓抽到沉灰室。在沉灰室遇到氧氣便劇烈燃燒，同時(shí)引燃進(jìn)入沉灰室的高溫的炭素原料，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生噴爆事故。也有的企業(yè)出現(xiàn)燒塌沉灰室、燒壞余熱鍋爐的事故。
2、拉長(zhǎng)煅燒帶。由于二、三次風(fēng)嘴燃燒了揮發(fā)份，在窯內(nèi)形成了較長(zhǎng)的高溫區(qū)域，使過(guò)渡段溫度梯度平緩。
3、發(fā)揮沉灰室作用。由于揮發(fā)份基本在窯內(nèi)燒盡，進(jìn)入沉灰室的只有高溫?zé)煔?，沒(méi)有可燃物，溫度可控制在1000℃±50℃。沉灰室的作用充分發(fā)揮出來(lái)，沉灰室的使用壽命也可延長(zhǎng)。并阻撓粉塵進(jìn)入余熱鍋爐，延長(zhǎng)余熱鍋爐使用壽命，減少了向環(huán)境排放的粉塵。
4、提高煅燒料質(zhì)量。由于有了較長(zhǎng)的高溫區(qū)域和平緩的過(guò)渡段溫度梯度。炭素原料在煅燒過(guò)程中的重?zé)湛s是逐漸而有規(guī)律地完成的，所以質(zhì)量比較均勻，對(duì)后期產(chǎn)品的質(zhì)量是非常有利的。
5、減少停窯次數(shù)，可有效延長(zhǎng)回轉(zhuǎn)窯的使用壽命。
目前，二、三次風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)為鋼骨架內(nèi)管外包澆注料，二、三次風(fēng)嘴是在現(xiàn)場(chǎng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)施工的，先將鋼骨架內(nèi)管安裝定位，然后沿鋼骨架內(nèi)管的外圍按指定距離圍成模板，再將澆注料注入模內(nèi)搗打予制。相關(guān)專利為“CN2573972Y回轉(zhuǎn)窯的風(fēng)嘴澆注體”。風(fēng)嘴在窯內(nèi)搗打予制后經(jīng)過(guò)3～5天的自然養(yǎng)護(hù)，然后希望在點(diǎn)火烘窯的過(guò)程中完成燒結(jié)。但是從脫模養(yǎng)護(hù)到點(diǎn)火烘窯以及在窯內(nèi)燒成的全過(guò)程中，對(duì)澆注料二、三次風(fēng)嘴的搗打質(zhì)量只能用目測(cè)方法去檢查。如果質(zhì)量缺陷比較明顯，就必須拆除重做。但要有足夠的工期。由于生產(chǎn)任務(wù)緊迫，一般企業(yè)是沒(méi)有條件的。如果質(zhì)量缺陷不明顯，靠目測(cè)難以發(fā)現(xiàn)，處在一種無(wú)把握的隨機(jī)狀態(tài)。二次風(fēng)嘴在回轉(zhuǎn)窯這樣一個(gè)高溫、震動(dòng)、沖刷、內(nèi)冷外熱的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。風(fēng)嘴缺陷延伸，以及內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生新的缺陷、掉塊、燒熔等。以上任何一個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)后，都造成回轉(zhuǎn)窯的再度停產(chǎn)。
另一方面，鋼骨架內(nèi)管澆注料二、三次風(fēng)嘴有著難以避免的自身缺陷矛盾。
1、鋼內(nèi)管和澆注料在理化指標(biāo)上有著本質(zhì)的區(qū)別。一類是金屬材料、一類是無(wú)機(jī)非金屬材料，長(zhǎng)久共處在＞1250℃高溫中運(yùn)行必然出現(xiàn)各種問(wèn)題。
2、膨脹的起始溫度和膨脹系數(shù)不同，內(nèi)管從100℃開(kāi)始膨脹，系數(shù)為16.1～18.8×10-6/℃，而澆注料的從200℃～1000℃的膨脹系數(shù)為4.5～8.5×10-6/℃，同時(shí)在高溫時(shí)還會(huì)重?zé)湛s。鋼內(nèi)管和澆注料互相在不同的時(shí)間和位置做不一致的運(yùn)動(dòng)。這種錯(cuò)動(dòng)損害造成了兩類材料的不同缺陷。
3、鋼骨架內(nèi)管外包澆注料二、三次風(fēng)嘴的重結(jié)晶要靠烘窯過(guò)程和使用溫度才能完成。但是目前鋁行業(yè)的炭素回轉(zhuǎn)窯烘窯最高溫度為1250℃±50℃，僅靠窯內(nèi)溫度是難以完成的。
4、工作溫度和耐火度(鋼材的熔點(diǎn))不同。外包澆注料為無(wú)機(jī)非金屬材料，它的燒結(jié)溫度也是它的強(qiáng)度最低點(diǎn)，就是原始結(jié)構(gòu)已失效，原有的粘結(jié)劑在1100℃以上時(shí)隨著溫度升高和向深層遷移而失去粘結(jié)性，新的結(jié)構(gòu)要在1250℃～1350℃溫度中重新形成，這段溫度空白中澆注料自身的分解是第一步。而此時(shí)鋼內(nèi)管的端頭已開(kāi)始熔融(Cr25Ni20Si材質(zhì)在1150℃以上2h就開(kāi)始熔融)，起不到依托作用。耐火材料由于失去依托便形成不規(guī)則的脫落。耐火材料脫落后鋼內(nèi)管的下一段端頭又暴露在高溫火焰之下，在高溫下鋼內(nèi)管的端頭又產(chǎn)生熔融，……，如此反復(fù)惡性循環(huán)。直到管端低于窯內(nèi)料面(料面淹沒(méi)管端后就會(huì)從管口將物料倒灌進(jìn)入風(fēng)機(jī))，被迫停窯。
目前鋁行業(yè)炭素回轉(zhuǎn)窯中通過(guò)施工、烘爐、燒結(jié)后質(zhì)量合格的二次風(fēng)嘴使用壽命一般為90天左右。也就是說(shuō)完全合格的二次風(fēng)嘴也要每運(yùn)行三個(gè)月就要停窯檢修更換一次。但是在回轉(zhuǎn)窯中一組10個(gè)二、三次風(fēng)嘴中的任何一個(gè)損壞都必須停窯處理。
一般企業(yè)的回轉(zhuǎn)窯由于內(nèi)襯原因每年都要大修或中修。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種炭素回轉(zhuǎn)窯用的復(fù)合二、三次風(fēng)嘴，以解決現(xiàn)有炭素回轉(zhuǎn)窯用的二、三次風(fēng)嘴由于采用鋼骨架內(nèi)管外包澆注料的結(jié)構(gòu)，使鋼骨架內(nèi)管與澆注料在高溫中的不協(xié)調(diào)，另外外層澆注料要依靠使用回轉(zhuǎn)窯自身溫度來(lái)燒結(jié)以完成風(fēng)嘴的重結(jié)晶，風(fēng)嘴在回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)運(yùn)行中壽命短、故障率高，不能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴，風(fēng)嘴固定在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，風(fēng)嘴外部為圓錐體結(jié)構(gòu)。
在回轉(zhuǎn)窯中二次風(fēng)部位采用三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的風(fēng)嘴，它由耐高溫外層、骨架層、輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層三層復(fù)合而成，耐高溫外層與輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層之間為骨架層；風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料，耐高溫外層的材質(zhì)選自莫來(lái)石、硅線石、鎂鋁尖晶石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料，優(yōu)選莫來(lái)石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料；輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層的材質(zhì)選自硅酸鈣、漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料，優(yōu)選硅酸鈣或漂珠澆注料；骨架層的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅。
在回轉(zhuǎn)窯中三次風(fēng)部位的溫度較低，可采用雙層復(fù)合層風(fēng)嘴，其由耐高溫外層和輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層雙層復(fù)合而成，風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料；耐高溫外層的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層的材質(zhì)選自硅酸鈣漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料。
本實(shí)用新型復(fù)合風(fēng)嘴由圓環(huán)形鋼卡箍緊固并焊接在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，鋼卡箍?jī)?nèi)圓環(huán)卡在風(fēng)嘴外壁下部距風(fēng)嘴底端140～180mm處。
在回轉(zhuǎn)窯中二次風(fēng)部位，使用溫度為1300℃，燒成溫度為1450℃～1600℃，因而采用三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的風(fēng)嘴。在回轉(zhuǎn)窯中三次風(fēng)部位的溫度較低(約950℃～1150℃)，采用雙層復(fù)合層風(fēng)嘴較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
本實(shí)用新型復(fù)合風(fēng)嘴各層所選材料均為多種功能和理化指標(biāo)不同的無(wú)機(jī)非金屬材料制成，熱膨脹起始溫度和膨脹系數(shù)非常相近，沒(méi)有互相錯(cuò)動(dòng)傷害的物理?xiàng)l件。由于本實(shí)用新型復(fù)合二、三次風(fēng)嘴的耐高溫外層及骨架層的制作都是在高于使用溫度的炭素回轉(zhuǎn)窯外的高溫爐窯中完成的，所以在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)使用時(shí)不會(huì)再出現(xiàn)缺陷延伸和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。只有熱脹冷縮的體積變化。
本實(shí)用新型復(fù)合二、三次風(fēng)嘴的正常使用壽命一般在24個(gè)月以上。
優(yōu)質(zhì)的二、三次風(fēng)嘴的節(jié)能效益很高，以φ2.2×45M回轉(zhuǎn)窯為例年運(yùn)行工作日歷300天，設(shè)計(jì)產(chǎn)能5.5噸/h，39600噸/年，重油消耗為65kg～95kg/噸產(chǎn)品，年消耗重油2574噸～3762噸。使用二、三次風(fēng)嘴后設(shè)計(jì)重油消耗0kg～35kg/噸產(chǎn)品。年消耗重油小于1380噸。事實(shí)上使用二、三次風(fēng)嘴熟練的企業(yè)可達(dá)到微消耗，只在烘爐時(shí)使用燃料。
表1本發(fā)明復(fù)合風(fēng)嘴所用各類材料理化指標(biāo)參照表

表2鋁行業(yè)的炭素回轉(zhuǎn)窯二、三次風(fēng)嘴經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表


圖1是現(xiàn)有二、三次風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中鋼卡箍的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型復(fù)合風(fēng)嘴與鋼卡箍配套的立體圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型風(fēng)嘴固定在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，風(fēng)嘴外部為圓錐體結(jié)構(gòu)。復(fù)合風(fēng)嘴由圓環(huán)形鋼卡箍4緊固并焊接在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，鋼卡箍4內(nèi)圓環(huán)卡在風(fēng)嘴外壁下部距風(fēng)嘴底端140～180mm處。鋼卡箍的形狀如圖4所示。
在回轉(zhuǎn)窯中二次風(fēng)部位，使用溫度為1300℃，燒成溫度為1450℃～1600℃，因而采用三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的風(fēng)嘴。圖2示出了本實(shí)用新型第一種實(shí)施方式三層復(fù)合風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)，風(fēng)嘴由耐高溫外層1、骨架層3、輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層2三層復(fù)合而成，耐高溫外層1與輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層2之間為骨架層3；風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料，耐高溫外層1的材質(zhì)選自莫來(lái)石、硅線石、鎂鋁尖晶石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料，優(yōu)選莫來(lái)石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料；輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層2的材質(zhì)選自硅酸鈣、漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料，優(yōu)選硅酸鈣或漂珠澆注料；骨架層3的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅。輕質(zhì)隔熱層的作用在于阻隔窯外進(jìn)入的冷空氣對(duì)骨架層的破壞。
在回轉(zhuǎn)窯中三次風(fēng)部位的溫度較低(約950℃～1150℃)，可采用雙層復(fù)合層風(fēng)嘴，圖3示出了本實(shí)用新型第二種實(shí)施方式雙層復(fù)合風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)，其由耐高溫外層1和輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層2雙層復(fù)合而成，風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料；耐高溫外層1的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層2的材質(zhì)選自硅酸鈣漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料。輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層的作用在于阻隔窯外進(jìn)入的冷空氣對(duì)外層的破壞。
在回轉(zhuǎn)窯中施工安裝時(shí)應(yīng)按以下工序施工拆除原有的鋼內(nèi)管及二、三次風(fēng)澆注料，在原位置上安裝復(fù)合層無(wú)機(jī)非金屬材料二、三次風(fēng)嘴，用錨固鋼卡箍緊固復(fù)合風(fēng)嘴并焊接在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，用回轉(zhuǎn)窯耐高溫內(nèi)襯5和內(nèi)襯隔熱層6填充周?chē)B(yǎng)護(hù)完成后按烘窯曲線升溫。
權(quán)利要求1.一種炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴，風(fēng)嘴固定在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，風(fēng)嘴外部為圓錐體結(jié)構(gòu)，其特征在于風(fēng)嘴由耐高溫外層(1)、骨架層(3)、輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層(2)三層復(fù)合而成，耐高溫外層(1)與輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層(2)之間為骨架層(3)；風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料，耐高溫外層(1)的材質(zhì)選自莫來(lái)石、硅線石、鎂鋁尖晶石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料，優(yōu)選莫來(lái)石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料；輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層(2)的材質(zhì)選自硅酸鈣、漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料，優(yōu)選硅酸鈣或漂珠澆注料；骨架層(3)的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅。
2.一種炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴，風(fēng)嘴固定在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，風(fēng)嘴外部為圓錐體結(jié)構(gòu)，其特征在于風(fēng)嘴由耐高溫外層(1)和輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層(2)雙層復(fù)合而成，風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料；耐高溫外層(1)的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，優(yōu)選氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅，輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層(2)的材質(zhì)選自硅酸鈣漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴，其特征在于所述風(fēng)嘴由圓環(huán)形鋼卡箍(4)緊固并焊接在回轉(zhuǎn)窯筒壁上，鋼卡箍4內(nèi)圓環(huán)卡在風(fēng)嘴外壁下部距風(fēng)嘴底端140～180mm處。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種炭素回轉(zhuǎn)窯復(fù)合二、三次風(fēng)嘴。本實(shí)用新型三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的風(fēng)嘴，由耐高溫外層、骨架層、輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層三層復(fù)合而成，耐高溫外層與輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層之間為骨架層；風(fēng)嘴的材質(zhì)為無(wú)機(jī)非金屬材料，耐高溫外層的材質(zhì)選自莫來(lái)石、硅線石、鎂鋁尖晶石或抗蠕變高鋁質(zhì)材料；輕質(zhì)隔熱保溫內(nèi)層的材質(zhì)選自硅酸鈣、漂珠澆注料或氧化鋁空心球澆注料；骨架層的材質(zhì)選自含氧碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅或重結(jié)晶碳化硅。由于本實(shí)用新型復(fù)合二、三次風(fēng)嘴的耐高溫外層、骨架層的制作都是在高于使用溫度的炭素回轉(zhuǎn)窯外的高溫爐窯中完成的，所以在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)使用時(shí)不會(huì)再出現(xiàn)缺陷延伸和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，只有熱脹冷縮的體積變化。
文檔編號(hào)F23L9/00GK2679517SQ20042000808
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者徐向成 申請(qǐng)人:徐向成