專利名稱：回轉窯內襯結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種回轉窯，尤其是涉及一種回轉窯內襯結構。
背景技術：
回轉窯在水泥、冶金、耐火材料、化學和其他工業部門都得到廣泛使用，回轉窯工作時的能耗是構成工作成本的重要指標。普通的水泥回轉窯的熱效率30%左右，比較先進的懸浮預熱器窯也只有50%左右，因此節能降耗挖潛空間較大。水泥回轉窯的熱損耗主要表現在熟料冷卻熱損失、回轉窯筒體熱輻射、不完全燃燒熱損失、蒸發水分帶走的熱損失、窯灰帶走的熱損失、廢氣帶走的熱損失等方面，其中回轉窯筒體熱輻射損失在12 17%，因此做好窯體熱防護技術對節能降耗非常有益。為滿足節能降耗的要求，浙江大學材料系無機非金屬材料研究所結合本所在水泥和高溫節能技術方面的優勢，利用研究所專有技術進行了系列回轉窯用復合磚研制，該材料實現重質/輕質材料無縫高溫結合，延長了使用壽命。以水泥回轉窯為例，隨著水泥生產新技術的不斷出現，水泥生產主機設備向大型化方向發展，增加產量、提高質量、節能降耗和降低成本成為生產管理中增加效益的關鍵。 現有的耐火磚和隔熱磚大都為單一結構，使用時需將各種性能的磚配合使用，若在相對固定的設備上，如隧道窯、倒閻窯，配合使用都能滿足要求；但在一些相對運動的設備上，如回轉窯，配合使用就很難滿足要求。一些廠家和研究單位對此進行了研究和攻關，并推出了一些重質和輕質相結合的復合磚，但由于輕質部分結構強度過低或輕質部位燒成溫度過低， 無法合成超高溫燒結堿性復合磚，無法滿足使用要求而沒有大范圍推廣，還是以重質磚為主；也有一些推出不同材質的復合磚，但導熱系數還是偏大，降溫作用有限。以海螺集團10000t/d的回轉窯為例，前過渡帶使用尖晶石磚、燒成帶使用鎂鉻磚，由于尖晶石磚和燒成帶使用的鎂鉻磚的導熱系數大(彡2. 7ff/m · K)，使得窯筒體外壁溫度較高(在380°C左右，高溫時能達420°C )。筒體外壁溫度較高，一方面使窯筒體散熱增加， 從而加大熟料熱耗，引起熟料單位成本增加；另一方面極易使筒體受熱膨脹，致使窯中部托輪瓦溫度升高，尤其是在使用后期或夏季給設備的正常運行帶來較大隱患。筒體過熱增加了機械設備的損壞幾率、加速了筒體變形，而筒體變形又加速了內襯的機械破壞，其結果是掉磚、停窯，影響水泥回轉窯的運轉率。因此若能在該部位使用耐火、隔熱雙重功能的復合磚不僅使過渡帶部位的筒體溫度降低，減少散熱損失，而且也有利于設備維護，提高設備運轉率。若在所有高溫部位均使用復合磚，則很好地解決了目前存在的問題。(回轉窯筒體表面溫度高，會加速回轉窯筒體鋼板與空氣中氧氣和腐蝕性氣體的化學反應速度，也就加速了回轉窯筒體的損壞進度，造成了不必要的經濟損失)。
發明內容
為了克服已有回轉窯用采用單一材質結構磚存在耐火材料導熱系數大的問題，已有重質和輕質相結合的復合磚存在輕質部位結構強度低易碎的缺點，現有多種結構復合砌筑存在易分離脫落的缺點，采用不同導熱系數重質/重質結構復合磚仍存在導熱系數較大的問題，本發明的目的在于提供一種回轉窯內襯結構，采用復合磚來進行窯體砌筑，克服采用上述原有內襯結構存在的各種問題，最終達到降低整體耐火材料用量、延長使用壽命、降低砌筑難度和節約能耗的目的。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一、一種回轉窯內襯結構，回轉窯依次包括后窯口、預熱帶、分解帶、上側過渡帶、燒成帶、下側過渡帶、前窯口 ；所述的回轉窯燒成帶內襯采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯前窯口和后窯口澆注料均采用致密澆注料，或致密澆注料和輕質澆注料組成的復合澆注料，致密澆注料為工作層與工作介質直接接觸，輕質澆注料為輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯預熱帶、分解帶、上側過渡帶、下側過渡帶內襯均采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯復合磚和回轉窯筒體之間有絕熱板，絕熱板材料為隔熱纖維板或硅鈣板。所述的回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶耐堿復合磚或粘土復合磚或高鋁復合磚或耐堿澆注料；
分解帶粘土復合磚或高鋁復合磚或硅莫復合磚；
上側過渡帶方鎂石尖晶石復合磚或硅莫復合磚或鎂質復合磚；
燒成帶鎂鉻復合磚或方鎂石尖晶石復合磚或鎂鈣鋯復合磚或鎂鐵鋁復合磚；
下側過渡帶硅莫復合磚或尖晶石復合磚或鎂質復合磚；
前窯口 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強莫來石質不定形澆注料復合而成。二、一種回轉窯內襯結構，回轉窯依次包括后窯口、預熱帶、分解帶、燒成帶、冷卻帶和前窯口 ；所述的回轉窯燒成帶內襯采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯前窯口和后窯口澆注料均采用致密澆注料，或致密澆注料和輕質澆注料組成的復合澆注料，致密澆注料為工作層與工作介質直接接觸，輕質澆注料為輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯預熱帶、分解帶和冷卻帶內襯均采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。所述的回轉窯復合磚和回轉窯筒體之間有絕熱板，絕熱板材料為隔熱纖維板或硅鈣板。所述的回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成； 預熱帶高鋁復合磚； 分解帶高鋁復合磚；
燒成帶鎂鉻復合磚或方鎂石尖晶石復合磚或鎂鈣復合磚或高鋁復合組； 冷卻帶高鋁復合磚；前窯口 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增韌莫來石質不定形澆注料復合而成。以上兩種回轉窯輕質隔熱層的導熱系數小于1. 0 ff/m. K。以上兩種回轉窯輕質隔熱層骨料為氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鋁鈣空心球、鎂鋁鈣空心球、鋁鈦空心球、鎂鉻空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球、鎂鈦空心球、氧化鎂空心球、輕質莫來石骨料、輕質高鋁骨料、漂珠、輕質陶粒中的一種或一種以上的混合物。本發明的具有的有益效果是
采用電熔空心球作為輕質部分骨料，解決水泥回轉窯用燒成帶用耐火材料超溫度燒結隔熱層收縮，并保持高強度，取得超高溫燒結梯度復合材料的重大突破，可以克服現有重質或輕質內襯結構窯爐存在的缺點，延長窯爐使用壽命，降低能耗，降低成本。研究成果在水泥回轉窯生產線上使用，筒體熱損耗可降低2. 8%，筒體耐火材料內襯減重20%以上，筒體表面溫度下降超過100°C，有效提高水泥回轉窯使用年限。以2010年18. 5億噸水泥熟料產量計算，利用該成果每年可節約標煤約830萬噸，減少C02排放約四60萬噸。
圖1是水泥回轉窯內襯結構圖。圖2是帶絕熱板水泥回轉窯內襯結構圖。圖3是耐火原料回轉窯、氧化鋁回轉窯、碳素煅燒回轉窯、球團回轉窯和石灰回轉窯內襯結構圖。圖4是帶絕熱板耐火原料回轉窯、氧化鋁回轉窯、碳素煅燒回轉窯、球團回轉窯和石灰回轉窯內襯結構圖。圖5是原有水泥回轉窯耐火磚配置及筒體表面溫度圖。圖6是本發明采用低導熱系數隔熱層復合磚配置水泥回轉窯及筒體表面溫度圖。圖7是本發明采用較高導熱系數隔熱層復合磚配置水泥回轉窯及筒體表面溫度圖。圖中1、前窯口，2、下過渡帶，3、燒成帶，4、上過渡帶，5、分解帶，6、預熱帶，7、后窯口，8、筒體，9、絕熱板，10、內襯，11、冷卻帶，12、輪帶位置。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。實施例1
如圖1所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6 耐堿復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
上側過渡帶4 方鎂石尖晶石復合磚；
燒成帶3 鎂鉻復合磚；
下側過渡帶2 硅莫復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成。
5
采用復合磚磚厚200mm，工作層與隔熱層厚度比為1:1，輕質隔熱層密度為1. 36g/
cm3，/,^ο.5+αοοοι-1 (°c)，以產
量5000t/d(04. 8mX72m)水泥回轉窯為例，傳統水泥回轉窯的耐火磚配置，以及正常運行過程中回轉窯筒體表面溫度如圖5所示，其中12為輪帶位置。在不改變原有材質和配置的情況下，將燒成帶使用的鎂鉻磚、上過渡帶使用的鎂鋁尖晶石磚、下過渡帶使用的硅莫磚、 預熱帶使用的高鋁磚全部更換成相應材質的結構隔熱一體化復合磚，根據結構隔熱一體化復合磚的導熱系數估算出更換以后的筒體表面溫度，如圖6所示，其中12為輪帶位置。實施例2
如圖1，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增韌高鋁質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6 粘土復合磚；
分解帶5 硅莫復合磚；
上側過渡帶4 方鎂石尖晶石復合磚；
燒成帶3 方鎂石尖晶石復合磚；
下側過渡帶2 尖晶石復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增韌高鋁質不定形澆注料復合而成。采用復合磚磚厚200mm，工作層與隔熱層厚度比為1:1，輕質隔熱層密度為1. 51g/ cm3, /^0 65+0 0001 t CC )，以產量5000t/d(04. 8mX72m)水泥回轉窯為例，傳統水泥回轉窯的耐火磚配置，以及正常運行過程中回轉窯筒體表面溫度如圖5所示，其中12為輪帶位置。在不改變原有材質和配置的情況下，將燒成帶使用的鎂鉻磚、上過渡帶使用的鎂鋁尖晶石磚、下過渡帶使用的硅莫磚、預熱帶使用的高鋁磚全部更換成相應材質的結構隔熱一體化復合磚，根據結構隔熱一體化復合磚的導熱系數估算出更換以后的筒體表面溫度，如圖7所示，其中12為輪帶位置。實施例3
如圖1所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 鋼纖維增強高鋁澆注料；
預熱帶6 耐堿澆注料；
分解帶5 硅莫復合磚；
上側過渡帶4 鎂鈣復合磚；
燒成帶3 鎂鈣鋯復合磚；
下側過渡帶2 硅莫復合磚；
前窯口 1 鋼纖維增強高鋁澆注料。實施例4
如圖2所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6 耐堿復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
上側過渡帶4 方鎂石尖晶石復合磚；
燒成帶3 鎂鋯復合磚；下側過渡帶2 尖晶石復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強莫來石質不定形澆注料復合而成； 回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例5
如圖2所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7:高鋁澆注料；
預熱帶6 耐堿磚；
分解帶5 高鋁磚；
上側過渡帶4 硅莫復合磚；
燒成帶3 鎂鐵鋁復合磚；
下側過渡帶2 硅莫磚；
前窯口 1:高鋁澆注料；
回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例6
如圖1所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7:高鋁澆注料；
預熱帶6 耐堿復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
上側過渡帶4 方鎂石尖晶石復合磚；
燒成帶3 鎂鉻復合磚；
下側過渡帶2 硅莫復合磚；
前窯口 1 高鋁澆注料。實施例7
如圖1所示，具有良好節能效果的水泥回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁不定形澆注料復合而成；
預熱帶6 耐堿磚；
分解帶5 高鋁磚；
上側過渡帶4 方鎂石尖晶石磚；
燒成帶3 鎂鉻復合磚；
下側過渡帶2 硅莫磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁不定形澆注料復合而成。實施例8
如圖3所示，具有良好節能效果的石灰回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3 鎂鉻復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 莫來石質不定形澆注料復合而成。
實施例9
如圖4所示，具有良好節能效果的石灰回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3 方鎂石尖晶石復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；
回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例10
如圖4所示，具有良好節能效果的石灰回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:高鋁復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 高鋁質不定形澆注料復合而成；
回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例11
如圖3所示，具有良好節能效果的石灰回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 莫來石質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3 鎂鈣復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 高鋁質不定形澆注料復合而成。實施例12
如圖3所示，具有良好節能效果的高鋁礬土燒結回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 高鋁不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:剛玉復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 高鋁不定形澆注料復合而成。實施例13
如圖4所示，具有良好節能效果的高鋁礬土燒結回轉窯內襯由如下材料組成 后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成； 預熱帶6:高鋁復合磚復合磚； 分解帶5 高鋁復合磚；燒成帶3:剛玉復合磚； 冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；
回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例14
如圖4所示，具有良好節能效果的高鋁礬土燒結回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:高鋁復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁質不定形澆注料復合而成；
回轉窯復合磚內襯10和回轉窯筒體8之間有絕熱板9，材料為隔熱纖維板或硅鈣板。實施例15
如圖3所示，具有良好節能效果的氧化鋁回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:高鋁復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強高鋁質不定形澆注料復合而成。實施例16
如圖3所示，具有良好節能效果的碳素煅燒回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6 粘土復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:高鋁復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強高鋁質不定形澆注料復合而成。實施例17
如圖3所示，具有良好節能效果的球團回轉窯內襯由如下材料組成
后窯口 7 剛玉空心球輕質澆注料和高鋁質不定形澆注料復合而成；
預熱帶6:高鋁復合磚；
分解帶5 高鋁復合磚；
燒成帶3:高鋁復合磚；
冷卻帶11 高鋁復合磚；
前窯口 1 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強高鋁質不定形澆注料復合而成。
權利要求
1.一種回轉窯內襯結構，回轉窯依次包括后窯口、預熱帶、分解帶、上側過渡帶、燒成帶、下側過渡帶、前窯口 ；其特征在于所述的回轉窯燒成帶內襯采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
2.根據權利要求1所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯前窯口和后窯口澆注料均采用致密澆注料，或致密澆注料和輕質澆注料組成的復合澆注料，致密澆注料為工作層與工作介質直接接觸，輕質澆注料為輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
3.根據權利要求1所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯預熱帶、 分解帶、上側過渡帶、下側過渡帶內襯均采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
4.根據權利要求1-3所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯復合磚和回轉窯筒體之間有絕熱板，絕熱板材料為隔熱纖維板或硅鈣板。
5.根據權利要求1-3所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯內襯由如下材料組成后窯口 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；預熱帶耐堿復合磚或粘土復合磚或高鋁復合磚或耐堿澆注料；分解帶粘土復合磚或高鋁復合磚或硅莫復合磚；上側過渡帶方鎂石尖晶石復合磚或硅莫復合磚或鎂質復合磚；燒成帶鎂鉻復合磚或方鎂石尖晶石復合磚或鎂鈣鋯復合磚或鎂鐵鋁復合磚；下側過渡帶硅莫復合磚或尖晶石復合磚或鎂質復合磚；前窯口 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強莫來石質不定形澆注料復合而成。
6.一種回轉窯內襯結構，回轉窯依次包括后窯口、預熱帶、分解帶、燒成帶、冷卻帶和前窯口 ；其特征在于所述的回轉窯燒成帶內襯采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
7.根據權利要求6所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯前窯口和后窯口澆注料均采用致密澆注料，或致密澆注料和輕質澆注料組成的復合澆注料，致密澆注料為工作層與工作介質直接接觸，輕質澆注料為輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
8.根據權利要求6所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯預熱帶、分解帶和冷卻帶內襯均采用復合磚，復合磚致密工作層與工作介質直接接觸，輕質隔熱層與回轉窯筒體鋼板接觸。
9.根據權利要求6-8所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯復合磚和回轉窯筒體之間有絕熱板，絕熱板材料為隔熱纖維板或硅鈣板。
10.根據權利要求6-8所述的一種回轉窯內襯結構，其特征在于所述的回轉窯內襯由如下材料組成后窯口 剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成； 預熱帶高鋁復合磚； 分解帶高鋁復合磚；燒成帶鎂鉻復合磚或方鎂石尖晶石復合磚或鎂鈣復合磚或高鋁復合組； 冷卻帶高鋁復合磚；前窯口 剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增韌莫來石質不定形澆注料復合而成。
全文摘要
本發明公開了一種回轉窯內襯結構。其內襯的后窯口剛玉空心球輕質澆注料和莫來石質不定形澆注料復合而成；預熱帶耐堿復合磚或粘土復合磚或高鋁復合磚或耐堿澆注料；分解帶粘土復合磚或高鋁復合磚或硅莫復合磚；上側過渡帶方鎂石尖晶石復合磚或硅莫復合磚或鎂質復合磚；燒成帶鎂鉻復合磚或方鎂石尖晶石復合磚或鎂鈣鋯復合磚或鎂鐵鋁復合磚；下側過渡帶硅莫復合磚或尖晶石復合磚或鎂質復合磚；前窯口剛玉空心球輕質澆注料和鋼纖維增強莫來石質不定形澆注料復合而成。采用具有節能功能的重質/輕質復合耐火材料為內襯，并根據需要分段砌筑，特別是燒成帶使用重質/輕質復合磚，大幅度降低筒壁溫度，實現延長回轉窯壽命和節能降耗。
文檔編號F27B7/28GK102235820SQ201110210058
公開日2011年11月9日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者傅曉云, 王家邦 申請人:浙江大學