專利名稱：敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高溫窯爐設備中的敞開式陽極焙燒爐，尤其是一種敞開式陽極焙 燒爐的火道墻結構。
背景技術：
敞開式陽極焙燒爐是目前國內外用于焙燒碳素陽極制品的一種高溫窯爐，這種碳 素陽極制品使用在電解鋁行業的鋁電解槽中，作為金屬鋁電解槽的陽極使用。火道墻是敞 開式陽極焙燒爐的關鍵爐體，其主要組成結構包括設置在兩側的兩列火道墻及設置在這兩 列火道墻之間的料箱，每一列火道墻包括多條依次排列的火道墻，每一條火道墻由耐火材 料制成，其包括相互平行的外墻體、內墻體和設置在外墻體、內墻體之上的火口體，以及連 接在外墻體與內墻體之間的火焰分區結構和火焰導向體，火口體上設置有至少兩個火口， 各個火口與由火焰分區結構分隔成的各火焰分區相對應，各火焰分區是相互連通的。火焰 導向體為連接在外墻體與內墻體之間的柱狀結構，一般而言火焰導向體是垂直于墻體的， 從火口進入的一條火焰經過該結構時可以被分散為若干條火焰，其功能是將從火口進入的 火焰導向上下左右不同的方向，以利于火道墻內熱能的均衡分布。火道墻性能的優劣直接 影響焙燒爐的使用壽命。由于焙燒爐在工作過程中需反復裝、出碳素陽極制品，爐內溫度變化大，容易造成 爐體開裂，爐體容易凹凸變形。椐資料顯示和實踐證明，目前我國電解鋁行業敞開式陽極焙 燒爐普遍存在以下問題1、爐子的料箱沿高度和長度方向溫差大。2、爐子料箱結構的整體性較差；特別是爐子運行一年左右后容易出現角部開裂、 料箱和火道貫通的問題，其結果是增加了填充料的燒損，同時導致陽極產品的氧化，嚴重時 可降低產品的合格率甚至產品報廢。3、火道、料箱嚴重變形。爐子火道變形，將直接影響料箱尺寸的穩定性。變形嚴重 的火道和尺寸變化過大的料箱，不僅增加填充料的燒損，促使產品的氧化，而且對產品的裝 出爐操作非常有害，特別是對高度機械化操作的爐子，過大的變形將意味著爐子壽命的終結。4、爐子運行一段時間后出現不同程度的爐體開裂、漏氣。5、爐子火道頂部溫度過高。6、爐子的散熱和蓄熱損失大。以上問題中，料箱結構的整體性差、火道、料箱變形、爐子運行一段時間后出現不 同程度的爐體開裂、漏氣等對陽極焙燒爐的使用壽命、陽極焙燒的品質影響較大。產生上述問題的重要原因在于陽極焙燒爐關鍵部位如焙燒爐火道墻體等的耐火 材料整體結構設計和耐火材料質量未能達到現場使用條件的要求，從而導致關鍵部位的耐 火材料變形超過了允許的限度。目前，國內的碳素陽極焙燒爐火道墻大多采用普通高鋁磚塊砌筑。采用這種方式砌筑的火道墻問題很多，突出的問題有(1)因小磚塊之間磚縫很多，整體性差，高溫下其 整體結構強度不高，火道墻使用中容易開裂和變形，使用壽命較低；( 以一座36室的敞 開式陽極焙燒爐為例，其有三百多條火道墻，若用小磚塊砌筑，需用的磚塊數量巨大，施工 勞動強度大，效率低，施工周期長，每一條火道墻的大修施工時間一般需耗時72小時左右； (3)爐子的熱能分布不均衡，熱能利用率低，綜合成本高。已經公開的敞開式陽極焙燒爐相關專利技術文獻中，對其火道墻主要是在材質選 擇及局部結構改造方面，作了較多有益的探索，一定程度上能解決火道墻某一部位或某一 方面的問題，如解決火道墻的局部穩定性、透氣性、墻體材質的強度熱震性，但對解決料箱 結構的整體性差、火道變形、料箱變形、爐子運行一段時間后出現不同程度的爐體開裂、漏 氣等長期困擾焙燒爐用戶的常見問題效果有限。
實用新型內容為了克服現有敞開式陽極焙燒爐火道墻整體性差、施工不便的不足，本實用新型 所要解決的技術問題是提供一種更便于施工且整體性更好的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻ο本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是敞開式陽極焙燒爐模塊式火道 墻，火道墻由耐火材料制成，其包括外墻體、內墻體和連接在外墻體、內墻體之上的火口體， 以及連接在外墻體與內墻體之間的火焰導向體，火口體上設置有至少兩個火口，各個火口 與由火焰分區結構分隔成的各火焰分區相對應，各火焰分區是相互連通的，所述火道墻由 模塊組裝形成，火口體由至少一塊預成形的火口模塊組成，火口模塊上的設置有與火口模 塊一體成形的火口 ；所述外墻體、內墻體和連接在外墻體、內墻體之間的火焰導向體由至少 一塊預成形的導焰模塊組成，單個導焰模塊由外側板、內側板和連接在外側板與內側板之 間的至少一個火焰導向體組成，火焰導向體與所述導焰模塊一體成形，各導焰模塊的外側 板組合后構成外墻體，各導焰模塊的內側板組合后構成內墻體。所述導焰模塊上還設置有火焰分區結構段，火焰分區結構段為連接在所述外側板 與內側板之間的擋板，各火焰分區結構段組合后構成火焰分區結構，火焰分區結構段與所 述導焰模塊一體成形。所述火口模塊同與其相鄰的至少一塊所述導焰模塊一體成形。在所述導焰模塊的外側板與內側板上對應設置有平行間隔布置的模塊貫通豎縫。所述模塊貫通豎縫的寬度為2 4mm，高度為90 100mm。所述導焰模塊分層布置，上、下相鄰的導焰模塊上設置有相互配合并與該模塊一 體成形的定位結構。所述相鄰的模塊之間相對的接觸面上設置有相適配的凹凸配合結構。所述相鄰的模塊之間以耐火膠泥粘接。所述模塊均用耐火材料一體澆筑后經高溫燒制而成。所述火道墻由2-60塊模塊組成。本實用新型的有益效果是火道墻整體性強，穩定性良好，使用過程中出現火道 墻、料箱移位、下沉、開裂、變形的機率較小；抗腐蝕、壽命長；拆裝方便快捷，整條火道墻的 拆除和安裝可在12 13小時完成；能耗低、節能效果較為突出，有較好的綜合經濟效益。
圖1是本實用新型的主視圖；圖2是圖1中模塊一的俯視圖圖3是圖2的A-A剖面圖；圖4是圖1中模塊二的俯視圖；圖5是圖4的主視圖；圖6是圖4中K部即模塊貫通豎縫的局部放大示意圖；圖7是圖1中模塊三的俯視圖；圖8是圖7的主視圖；圖9是圖1中模塊四的俯視圖；圖10是圖9的主視圖；圖11是圖1中模塊五的俯視圖；圖12是圖11的主視圖；圖13是圖1中模塊六的俯視圖；圖14是圖13的主視圖；圖15是圖1中模塊七的俯視圖；圖16是圖15的主視圖；圖17是上下相鄰兩塊模塊的配合剖視圖；圖18是本實用新型中同一模塊中兩寬面與火焰導向體連接部位示意圖；圖19是左右相鄰兩個模塊的配合剖視圖。圖20是火道墻結構示意圖。圖21是圖20的B-B剖視圖。圖中標記為，1-模塊一，2-模塊二，3-模塊三，4-模塊四，5-模塊五，6_模塊六， 7-模塊七，8-火焰導向區線，9-模塊貫通豎縫，10-火焰分區結構，11-火焰導向體，12-火 焰分區結構段，13-耐火膠泥，14-耐火材料，15-定位結構，16-火口，17-火焰分區，18-外 側板，19-內側板，20-擋板，21-外墻體，22-內墻體，23-火口體。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1 圖21所示，本實用新型的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻由耐火材料制 成，其包括外墻體21、內墻體22和連接在外墻體21、內墻體22之上的火口體23，以及連接 在外墻體21與內墻體22之間的火焰導向體11，火口體23上設置有至少兩個火口 16，各個 火口 16與由火焰分區結構10分隔成的各火焰分區17相對應，各火焰分區17是相互連通 的，所述火道墻由模塊組裝形成，火口體23由至少一塊預成形的火口模塊組成，火口模塊 上的火口 16與火口模塊一體成形；所述外墻體21、內墻體22和連接在外墻體21、內墻體22 之間的火焰導向體11由至少一塊預成形的導焰模塊組成，單個導焰模塊由外側板18、內側 板19和連接在外側板18與內側板19之間的至少一個火焰導向體11組成，火焰導向體11 與所述導焰模塊一體成形，火焰導向體11連接在外側板18、內側板19之間，相當于設置在二者之間的若干拉桿，客觀上還能起到增強模塊整體強度、防止模塊變形、開裂的作用。根 據對不同部位火焰導向要求的不同，所述火焰導向體11可采用不同截面形狀的柱狀結構， 其截面形狀可以是矩形、跑道形等。各導焰模塊的外側板18組合后構成外墻體21，各模塊 的內側板19組合后構成內墻體22。由于火口模塊、導焰模塊都是預成形的，強度較高，墻體 的整體性得到改善，火焰導向體11與導焰模塊是一體成形的，克服了現有墻體在砌筑火焰 導向體時施工不便的不足，既提高了施工效率，又提高了火道墻使用壽命，也有利于改善敞 開式陽極焙燒爐的產品質量。此外，如果使用過程中有某一塊模塊損壞不能繼續使用，可較 方便省事的將損壞的模塊進行更換，對焙燒爐運行的影響較小。如圖1、圖4 圖21所示，為進一步方便施工，所述導焰模塊上還設置有火焰分區 結構段12，火焰分區結構段12為連接在所述外側板18與內側板19之間的擋板20，各火焰 分區結構段12組合后構成火焰分區結構10，火焰分區結構段12與所述導焰模塊一體成形。 當各模塊組裝連接完成后，火焰分區結構10也隨之形成，方便施工，火焰分區結構段12與 所述導焰模塊一體成形，火焰分區結構10的強度墻強，相當于又在外墻體21與內墻體22 之間設置了若干拉固結構，能起到增強火道墻整體強度、防止其變形、開裂的作用，改善了 火道墻的整體性，使火道墻整體強度提高，更不易變形、開裂，有利于改善敞開式陽極焙燒 爐的產品質量。如果模塊內部沒有設置火焰導向結構，那么模塊即成為空心腔體。對比而言，本實 用新型在模塊內部設置了火焰導向體11、火焰分區結構段12等導向結構，則模塊腔體外圍 的墻體之間互有支撐，整個模塊的整體強度比沒有火焰導向結構的空心腔體型模塊更高， 具有更好的整體性，同時又使進入火道墻內的火焰能到達火道墻內部的每個部位，料箱內 各部位溫度均衡，熱能利用充分，節能高效，還進一步方便了整個火道墻的施工作業。為進一步提高火道墻的整體性，所述火口模塊還可同與其相鄰的至少一塊所述導 焰模塊一體成形。如圖1、圖4和圖6所示，在所述導焰模塊的外側板18與內側板19上對應設置有 平行間隔布置的模塊貫通豎縫9，所述模塊貫通豎縫9也是在制作導焰模塊時就一體預成 形的，是對應開設在外側板18與內側板19上的多個條形通孔結構，這種結構是均勻布置 的，并且豎向設置，亦即在組裝好后系平行于火焰進入方向設置，可以進一步保證火道墻內 熱量分布的均勻性，保證產品質量的穩定，此外，通孔結構可使陽極碳塊在焙燒過程中排除 的雜質、廢氣在火道負壓條件下順利進入火道，一方面促進火道內的燃燒，另一方面促進了 陽極碳塊的排雜凈化，有利于提高炭素產品的品質。為達到較穩定的上述效果，所述模塊貫通豎縫9的寬度為2 4mm，高度為90 100mm,即將模塊貫通豎縫9設計為窄條形狀，既可以避免火焰通過模塊貫通豎縫9而直接 接觸到焙燒爐內的產品，導致產品質量缺陷，同時又盡力避免了料箱內的填料將所述模塊 貫通豎縫9堵塞而妨礙上述效果的情況。單個導焰模塊的模塊貫通豎縫9的數量，亦即模塊貫通豎縫9排布的疏密，可根據 制作的模塊尺寸和各陽極焙燒爐工藝條件，如設計的火道墻的豎縫分布狀況、能耗狀況等 來確定。通常條件下，所述每一導焰模塊上的模塊貫通豎縫9的條數為30 590條。由于火道墻外墻體21、內墻體22的長度、高度尺寸一般在5m 6m，寬度約在 550mm左右，為方便單個模塊的制作、運輸、安裝和拆卸，并保證澆筑質量，一般將火道墻劃分為上下排列的各個層來制作，所述導焰模塊分層布置，根據需要，每一層又可根據需要再 分別由兩塊以上的模塊來組成，為方便安裝定位，分屬上、下兩層的相鄰的導焰模塊上設置 有相互配合并與該模塊一體成形的定位結構15。如圖1所示，所述定位結構可采用簡單的 凸臺、凹槽結構。這樣，在底層的模塊安裝完成后，很方便根據定位結構15就位其上層的其 它模塊，如此逐層砌筑，施工方便快捷。—般地，綜合考慮焙燒爐用戶的需要和焙燒爐的整體使用性能，所述墻體可以由 2 60塊模塊組成，單個模塊的模具設計不會太復雜，同時，模塊的數量也不太多，便于施 工，可以在12 13小時之內就完成一條火道墻的安裝工作。如圖17、圖19所示，為提高火道墻的穩固性，并防止火焰從模塊接觸配合處漏出， 所述左右或上下相鄰的導焰模塊之間、火口模塊之間或火口模塊與導焰模塊之間相對的接 觸面上均設置有相適配的凹凸配合結構。除了上述的在上、下或左、右相鄰模塊的接觸部位設計凹凸結構外，如圖1所示， 為提高火道墻的整體性，更好的手段是，所述相鄰的導焰模塊之間、火口模塊之間或火口模 塊與導焰模塊之間以耐火膠泥13粘接。為提高模塊的整體性及提高施工效率，所述火口模塊、導焰模塊等兩種模塊均用 耐火材料一體澆筑后經高溫燒制而成。實施例如圖1 圖13所示，以一面火道墻由12塊模塊組成為例進一步說明本實用新型 的內容。圖1所示火道墻的墻體由12塊模塊組成，從上到下分了五層，第一層是由兩塊模 塊一 1組成的火口體23，模塊一 1上設置有火口 16，為火口模塊；第二層 第五層是由十塊 導焰模塊砌筑成的外墻體21、內墻體22及二者間的火焰導向體11及火焰分區結構10，第 二層由兩塊模塊二 2及兩者間的模塊三3組成，第三層由兩塊模塊四4組成，第四層由兩塊 模塊五5及兩者間的模塊六6組成，第五層由兩塊模塊七7組成。也可將圖1所示火道墻的墻體簡單分割成兩個部分來一體成形，例如由上述的上 三層模塊一體成形構成上模塊，上述的下兩層模塊一體成形構成下模塊。即火口模塊可以 和至少一塊導焰模塊一體成形，上面所說的上模塊就是這樣。火口模塊和導焰模塊統稱模 塊。如圖17、圖19所示，各模塊上設置有與相鄰模塊相適配的凹凸配合結構。圖1所示火道墻具有四個火口 16，相應設置有大致均等的四個火焰分區17，各導 焰模塊上設置了火焰導向體11、火焰分區結構段12及多條平行間隔設置的模塊貫通豎縫 9，各模塊之間用耐火膠泥13粘接后，四個火焰分區17的火焰分區結構10隨之形成，每一 火焰分區17又被基本沿火焰導向區線8間隔分布的兩列火焰導向體11大致分為三個小的 火焰導向區，共有12個火焰導向區，各火焰分區17相互連通，各火焰導向區亦相互連通，保 證火焰能夠達到火道墻的各個位置，由此，火道墻內部被劃分為12個小的熱能傳遞區域， 增強了火道墻內熱能的均衡分布，有利于火道墻向料箱的均衡傳熱。各模塊最好是采用具有良好的抗熱震穩定性、荷重軟化溫度高、抗硫化物及氟化 物的侵蝕、高溫強度高、導熱性能好的氮化硅復合高性能澆注料預制而成，預制時，屬于模 塊組成部分的火焰導向體11及火焰分區結構段12也一并成形。[0068] 這種火道墻的優點在于模塊化設計，施工快捷方便，局部火道墻修復不需要停 爐，模塊的整體性及火道墻的整體性都較好，不容易發生變形、開裂，使用壽命較長，一般在 5年以上；整條火道墻有較好的整體性、穩固性、安全性；內部結構具有滿足焙燒碳素陽極 產品熱能分布、透氣性等多方面技術條件的功能分區，火道墻能均勻傳熱，碳素制品各部位 受熱均衡，一般不會出現欠燒和過燒現象，也有利于提高焙燒爐的產品質量。
權利要求1.敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，火道墻由耐火材料制成，其包括外墻體(21)、內 墻體0 和連接在外墻體01)、內墻體0 之上的火口體(23)，以及連接在外墻體與內墻體02)之間的火焰導向體(11)，火口體03)上設置有至少兩個火口(16)，各個火 口(16)與由火焰分區結構(10)分隔成的各火焰分區(17)相對應，各火焰分區(17)是相 互連通的，其特征是所述火道墻由模塊組裝形成，火口體由至少一塊預成形的火口 模塊組成，火口模塊上設置有與火口模塊一體成形的火口(16)，所述外墻體01)、內墻體 (22)和連接在外墻體01)、內墻體02)之間的火焰導向體(11)由至少一塊預成形的導焰 模塊組成，單個導焰模塊由外側板(18)、內側板(19)和連接在外側板(18)與內側板(19) 之間的至少一個火焰導向體(11)組成，火焰導向體(U)與所述導焰模塊一體成形，各導焰 模塊的外側板(18)組合后構成外墻體(21)，各導焰模塊的內側板(19)組合后構成內墻體 (22)。
2.如權利要求1所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述導焰模塊上 還設置有火焰分區結構段(12)，火焰分區結構段(12)為連接在所述外側板(18)與內側板 (19)之間的擋板(20)，各火焰分區結構段(12)組合后構成火焰分區結構(10)，火焰分區結 構段(12)與所述導焰模塊一體成形。
3.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述火口模 塊同與其相鄰的至少一塊所述導焰模塊一體成形。
4.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是在所述導焰 模塊的外側板(18)與內側板(19)上對應設置有平行間隔布置的模塊貫通豎縫(9)。
5.如權利要求4所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述模塊貫通豎 縫(9)的寬度為2 4mm，高度為90 100mm。
6.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述導焰 模塊分層布置，上、下相鄰的導焰模塊上設置有相互配合并與該模塊一體成形的定位結構 (15)。
7.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述相鄰的 模塊之間相對的接觸面上設置有相適配的凹凸配合結構。
8.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述相鄰的 模塊之間以耐火膠泥(1 粘接。
9.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述模塊均 用耐火材料一體澆筑后經高溫燒制而成。
10.如權利要求1或2所述的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其特征是所述火道墻 由2-60塊模塊組成。
專利摘要本實用新型公開了一種更便于施工且整體性更好的敞開式陽極焙燒爐模塊式火道墻，其由2-60個不等的耐火預制模塊組裝而成，設置有火口的模塊為火口模塊，設置有火焰導向體的模塊為導焰模塊，每一導焰模塊上另設置有火焰分區結構段，各火焰分區結構段組合形成的火焰分區結構將整個火道墻分別與各個火口相對應的火焰分區，上下層模塊之間設置有定位結構，模塊之間相對的接觸面上設置有相適配的凹凸配合結構，火焰導向體等與模塊一體成形。導焰模塊上設計有模塊貫通豎縫，其數量根據模塊尺寸和陽極焙燒爐焙燒工藝確定。本實用新型的火道墻施工方便、快捷高效、整體性強、穩定性好、使用壽命較長、能耗低、有很好的綜合經濟效益。
文檔編號F27D1/00GK201837245SQ201020561618
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月14日 優先權日2010年10月14日
發明者岳衛東, 曾學清, 李勇, 李貴華, 楊求思, 熊飛, 王有來, 石明均, 車金平, 鄧文 申請人:四川啟明星鋁業有限責任公司, 四川省眉山市金石耐火材料有限公司, 洛陽理工學院