一種適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，半包圍式防輻射外殼的半開放式空腔填充有內(nèi)部填充保溫材料(2)，且在內(nèi)部填充保溫材料(2)的開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的保溫空腔(4)，半包圍式防輻射外殼上設(shè)有熱電偶且熱電偶的測量頭處于保溫空腔(4)內(nèi)，在半包圍式防輻射外殼的內(nèi)表面安裝有支腳。正常運(yùn)行時(shí)本發(fā)明固定在陽極焙燒爐高溫區(qū)頂部的外表面，熱電偶將連續(xù)采集焙燒爐頂部的溫度數(shù)據(jù)，工作人員能通過采集的數(shù)據(jù)與頂部觀察孔檢測爐體運(yùn)行情況，且能簡單、快速地將保溫裝置從頂部拆下，方便維護(hù)人員進(jìn)行檢修和維護(hù)。本發(fā)明還具備使用壽命長、運(yùn)行維護(hù)工作量小、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，適于用作陽極焙燒爐高溫區(qū)的外保溫裝置。
【專利說明】
一種適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種保溫裝置，特別涉及一種焙燒爐(含環(huán)式焙燒爐、燒箱式焙燒爐、單室爐)的頂部(含焙燒區(qū)、預(yù)熱區(qū)、其它區(qū))外保溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鋁具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在當(dāng)今社會(huì)中扮演著越來越重要的角色。鋁及鋁合金的使用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)重要領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國共有100余家電解鋁生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)能位居世界第一位，是世界電解鋁工業(yè)生產(chǎn)大國，電解鋁工業(yè)為我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。陽極(亦稱炭陽極、陽極炭塊，簡稱陽極)的質(zhì)量直接影響著鋁電解槽的運(yùn)作狀況及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在鋁電解過程中起著重要作用。預(yù)焙陽極生產(chǎn)是獲得陽極的重要工序之一，是鋁電解槽正常工作的基礎(chǔ)，也是鋁電解工藝條件穩(wěn)定的核心。焙燒爐是對(duì)成型的炭素制品進(jìn)行焙燒熱處理的熱工設(shè)備，而焙燒是預(yù)焙陽極生產(chǎn)中最重要的工序，占到陽極生產(chǎn)總能耗的60%左右;此過程是在焙燒爐隔絕空氣的條件下，按一定的升溫速度，以間接加熱的方式進(jìn)行的；炭制品在焙燒爐中通過900?1100 °C的焙燒，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，形成的焦炭網(wǎng)格將所有不同尺寸的焦炭顆粒牢固地連接在一起，從而使焙燒后的制品具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕及良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，以滿足使用及進(jìn)一步熱加工(石墨化)的需要，此過程中焙燒爐的溫度控制對(duì)陽極產(chǎn)品質(zhì)量、焙燒爐使用壽命、產(chǎn)品能耗以及環(huán)境均有很大影響。因此，對(duì)陽極焙燒爐溫度的控制顯得至關(guān)重要。
[0003]由于陽極焙燒爐內(nèi)焙燒過程的物理化學(xué)過程十分復(fù)雜，既有氣體流動(dòng)、燃料燃燒，也有熱量傳遞和物料運(yùn)動(dòng)等過程。所以，在陽極焙燒爐設(shè)備的建造與實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中都面臨許多的問題。目前，主要存在以下問題:①陽極焙燒爐占地面積大，一般需帶頂棚的獨(dú)立廠房;②焙燒爐經(jīng)過4年以上運(yùn)行后，爐室密封不好，漏風(fēng)系數(shù)高，導(dǎo)致燃料利用率降低15 %以上，且影響產(chǎn)品質(zhì)量;③部分煤瀝青煙在火道內(nèi)得不到充分燃燒，隨焙燒煙氣排出，從而導(dǎo)致能耗升高且污染加重;④焙燒爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠合理導(dǎo)致的單位產(chǎn)品能耗較高、資源耗費(fèi)量大;⑤陽極焙燒爐頂部溫度過高，生產(chǎn)、維修環(huán)境艱苦，散熱損失大，能耗高。
[0004]上述問題中，第①是固定資產(chǎn)一次性投資問題，第②?④能通過對(duì)焙燒爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)來解決，如能通過優(yōu)化料箱、爐膛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、火道結(jié)構(gòu)尺寸，增大火道內(nèi)煙氣流通截面，減小火道內(nèi)阻力等方法實(shí)現(xiàn)，第⑤是屬于運(yùn)行過程長期存在的問題，是最有潛力，也亟待解決的首要問題。
[0005]針對(duì)焙燒爐頂部散熱損失大，能耗高。目前常用的保溫方法有5種:第一種是2005年以前的環(huán)式焙燒爐爐蓋，基本都是采用耐火輕質(zhì)黏土磚砌筑而成，國內(nèi)大多數(shù)炭素企業(yè)至今仍在使用，其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，施工簡便，但缺點(diǎn)是耐火磚導(dǎo)熱系數(shù)較高，且隨爐室溫度的升高而增大，在長期高溫使用過程中，耐火磚收縮變形，相互之間出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致爐室負(fù)壓損失較大，熱量損耗較多，造成能源過度浪費(fèi)。第二種是2005年以后，隨著新材料、新技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，新建炭素企業(yè)的環(huán)式焙燒爐爐蓋，多數(shù)采用陶瓷纖維模塊錨固安裝制作而成，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，容重低，熱能損耗小等優(yōu)點(diǎn)，但一次性造價(jià)高。第三種是用硅藻土磚在爐蓋表面輕質(zhì)磚上進(jìn)行覆蓋，優(yōu)點(diǎn)是重量較輕，密度僅為0.5g/cm3，但整體性較差，密封性不好，現(xiàn)早已淘汰。第四種為采用輕質(zhì)澆注料在耐火磚表面上均勻涂抹，優(yōu)點(diǎn)是整體性較好，使用初期爐蓋保溫密封性也較佳，但隨著生產(chǎn)溫度高低的反復(fù)變化，澆注料抗熱震性較差，出現(xiàn)開裂、脫落等現(xiàn)象，達(dá)不到密封、保溫效果。第五種是現(xiàn)在環(huán)式焙燒爐爐蓋較常見的保溫方式，即采用硅酸鹽復(fù)合保溫涂料在耐火磚表面進(jìn)行涂抹覆蓋，它是由耐火纖維粉料、添加劑、黏結(jié)劑等組成，保溫效果較好，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低，炭素生產(chǎn)行業(yè)粉塵較大，需要經(jīng)常清掃，硅酸鹽復(fù)合保溫料在清掃、使用過程中逐層脫落，需要進(jìn)行經(jīng)常性修補(bǔ)，使用壽命較短。
[0006]基于上述原因，這五種加強(qiáng)保溫的方法各有明顯不足，在實(shí)際生產(chǎn)中均難以得到廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便、能實(shí)時(shí)檢測保溫面溫度波動(dòng)、保溫效果好、不影響正常操作、使用壽命長、運(yùn)行維護(hù)工作量小、運(yùn)行成本低的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，半包圍式防輻射外殼的半開放式空腔均勻且緊實(shí)填充有內(nèi)部填充保溫材料，且在所述的內(nèi)部填充保溫材料的開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的保溫空腔，所述的半包圍式防輻射外殼上設(shè)有熱電偶且所述的熱電偶的測量頭處于所述的保溫空腔內(nèi)，在所述的半包圍式防輻射外殼的內(nèi)表面安裝有多根起固定作用的支腳。
[0009]所述的半包圍式防輻射外殼為方形半包圍式防輻射外殼。
[0010]所述的熱電偶為K型熱電偶。
[0011]所述的圓柱支腳為圓柱支腳。
[0012]所述的半包圍式防輻射外殼的中心開有比觀察孔孔徑略大的圓孔并由所述的內(nèi)部填充保溫材料構(gòu)造出觀察孔檢測口。
[0013]在所述半包圍式防輻射外殼兩側(cè)的內(nèi)表面對(duì)稱位置安裝有4根所述的支腳，所述的支腳的安裝點(diǎn)在所在邊內(nèi)側(cè)1/51^與4/51^的位置,L1為所述的半包圍式防輻射外殼的邊長。
[0014]所述的半包圍式防輻射外殼由2?5mm的耐高溫鋼板制成。
[0015]所述的內(nèi)部填充保溫材料由百分比含量為62%的膨脹蛭石、22%的硅酸鹽保溫材料、7.2%的耐高溫水泥、7.8%的玻璃纖維氈及巖棉加壓混合制成，所述的內(nèi)部填充保溫材料在常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)的傳熱系數(shù)小于0.012W/m.K，厚度為15?50mm。
[0016]所述的保溫空腔的長為9/10U，寬為9/10L2，空腔高度h為10?20mm適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，L1為所述的半包圍式防輻射外殼的邊長，L2為所述的半包圍式防輻射外殼的邊寬。
[0017]所述的熱電偶的測溫范圍在O °C?1200 °C之間，熱響應(yīng)時(shí)間為0.2S。
[0018]采用上述技術(shù)方案的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，陽極焙燒爐含環(huán)式焙燒爐、燒箱式焙燒爐、單室爐，頂部含焙燒區(qū)、預(yù)熱區(qū)、其它區(qū)，方形半包圍式防輻射外殼，整體呈半開放式的方形容器結(jié)構(gòu)，用于觀察孔處的外殼中心開有比觀察孔外徑略大的圓孔，由2?5mm的耐高溫鋼板制成，能耐焙燒爐外表面高溫，由于金屬的比福射率比非金屬的小得多，且外殼的溫度比爐頂要低很多，使得此外殼能大量減少爐頂向周圍環(huán)境輻射的能量。觀察孔檢測口由內(nèi)部填充保溫材料在觀察孔開口處構(gòu)造出，其外徑比觀察孔孔徑略大，安裝后能很好的貼合觀察孔，能在高效保溫的同時(shí)方便工作人員隨時(shí)觀察爐內(nèi)情況。內(nèi)部填充保溫材料由百分比含量為62%的膨脹蛭石、22%的硅酸鹽保溫材料、7.2%的耐高溫水泥、7.8%的玻璃纖維氈及巖棉等材料加壓混合制成，均勻且緊實(shí)的填充方形半包圍式防輻射外殼的半開放式空腔，并在開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的空氣腔體即保溫空腔。此內(nèi)部填充保溫材料在常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)的傳熱系數(shù)小于0.012W/m.K，厚度約15?50mm，能隔絕絕大部分能量的熱傳導(dǎo)，且其比熱容比常規(guī)保溫材料小，因此本身吸收的熱量很少，只有普通材料的1/8，有效降低了保溫裝置本身的熱容量。通過使用內(nèi)部填充保溫材料填充方形半包圍式防輻射外殼的內(nèi)表面，構(gòu)造出保溫空腔(觀察孔處保溫裝置的保溫空腔中間為觀察孔檢測口)，其長為9/10U，寬為9/10L2，空腔高度h為10?20mm;因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)熱系數(shù)一般在幾十到幾百W/m.K之間，所以本發(fā)明用內(nèi)部填充保溫材料將防輻射外殼的金屬內(nèi)表面部分(包括與爐面接觸的邊沿)都包裹住，從而減少從防輻射外殼向外界傳導(dǎo)的熱量;保溫空腔不僅能避免保溫材料直接與爐頂高溫表面接觸，形成的腔室空間中心也是K型熱電偶測量頭安裝的位置(觀察孔處的熱電偶安裝于7/101^、1/21^處)，能使單個(gè)熱電偶檢測一塊較大的爐面區(qū)域，如焙燒爐面出現(xiàn)裂縫時(shí)，熾熱的煙氣將會(huì)充入腔室，從而被K型熱電偶檢測到溫度劇烈波動(dòng)。所述K型熱電偶測溫范圍在O°C?1200°C之間，熱響應(yīng)時(shí)間為0.2S，熱電偶的測量頭安裝在保溫空腔空間的中心位置(觀察孔處的熱電偶安裝于7/101^、1/21^處);1(型熱電偶連續(xù)測量空腔中心點(diǎn)的溫度，在PC端把測得的數(shù)據(jù)繪制成時(shí)間t一溫度。C曲線，方便工作人員觀察與判斷焙燒爐的運(yùn)行情況;如由于高溫?zé)煔忾L期直接接觸爐頂，能造成爐頂變形與開裂，內(nèi)部填充保溫材料及保溫空腔的存在能將由于開裂導(dǎo)致的焙燒爐內(nèi)部炙熱煙氣限制在保溫空腔中，極大減少熱量損失，而K型熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測的溫度波動(dòng)將準(zhǔn)確且快速地向工作人員反應(yīng)焙燒爐的異常情況，幫助工作人員快速排除問題。所述圓柱支腳由直徑6?8mm的圓鋼柱制成，能耐焙燒爐外表面高溫，4根圓鋼柱分別安裝在方形半包圍式防輻射外殼內(nèi)側(cè)對(duì)稱的1/51^與4/51^的位置;安裝時(shí)插入在焙燒爐面燃燒室與料箱之間的磚縫中，方便工作人員打開保溫裝置對(duì)焙燒爐進(jìn)行檢修與日常維護(hù)。在焙燒爐頂部外表面高溫區(qū)(含焙燒區(qū)、預(yù)熱區(qū)、其它區(qū))及觀察孔處安裝此保溫裝置，能有效提高焙燒爐膛內(nèi)的溫度，一般能提高5?65°C;且相較于頂部敞開向空中時(shí)，透過焙燒爐頂部向外部環(huán)境損失的熱量能減少68%以上。
[0019]本發(fā)明是在方形半包圍式防福射外殼側(cè)面加裝一層3?8mm厚的內(nèi)部填充保溫材料，應(yīng)用此法能在安裝頂部保溫層的過程中省去填充低蠕變輕質(zhì)黏土的步驟，進(jìn)一步增加便攜性，能使維護(hù)更加方便，且密封性完全符合生產(chǎn)要求。此改進(jìn)主要考慮到頂部保溫層的密封保溫性能，能進(jìn)一步增強(qiáng)安裝、維護(hù)和施工的方便。
[0020]本發(fā)明的工作原理簡述于下:
[0021]以某炭素廠為例，正常生產(chǎn)時(shí)，陽極焙燒爐的天然氣消耗約為78m3/t，燃料利用率一般約55%左右，其余熱量則消耗于出爐煙氣、出爐熟料、冷空氣進(jìn)入、爐面散熱和爐內(nèi)的不完全燃燒。其中，爐面散熱約占陽極焙燒爐總熱支出的7%。焙燒爐的焙燒區(qū)是火焰燃燒的區(qū)域，在此區(qū)域中炭制品需通過900?1100°C的焙燒，形成的焦炭網(wǎng)格才能將所有不同尺寸的焦炭顆粒牢固地連接在一起。此時(shí)，爐面溫度往往達(dá)到150?220°C左右，尤其當(dāng)高溫?zé)煔忾L期直接接觸造成爐頂變形與開裂時(shí)，導(dǎo)致爐室負(fù)壓損失較大，熱量損耗將更多。因此，加強(qiáng)陽極焙燒爐爐面保溫，減少爐面散熱是焙燒過程中節(jié)能降耗的重要舉措。
[0022]正常生產(chǎn)時(shí)，將本裝置安裝在陽極焙燒爐高溫區(qū)(主要指焙燒區(qū)和預(yù)熱區(qū))頂部的外表面，該裝置的方形半包圍式防輻射外殼，整體呈半開放式的方形容器結(jié)構(gòu)，用于觀察孔處的外殼中心開有比觀察孔外徑略大的圓孔，方形半包圍式防福射外殼由2?5mm的耐高溫鋼板制成，能耐焙燒爐外表面高溫，同時(shí)由于金屬的比輻射率比非金屬的小得多，且方形半包圍式防輻射外殼的溫度比爐頂要低很多，使得此方形半包圍式防輻射外殼能大量減少爐頂向周圍環(huán)境輻射的能量。內(nèi)部填充保溫材料由百分比含量為62%的膨脹蛭石、22%的硅酸鹽保溫材料、7.2%的耐高溫水泥、7.8%的玻璃纖維氈及巖棉等材料加壓混合制成，均勻且緊實(shí)的填充方形半包圍式防輻射外殼的內(nèi)部面，并在開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的空氣腔體即保溫空腔，此保溫材料在常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)的傳熱系數(shù)小于0.012W/m.K，厚度約15?50mm，能隔絕絕大部分能量的熱傳導(dǎo)，且其比熱容比常規(guī)保溫材料小，因此本身吸收的熱量很少，只有普通材料的1/8，有效降低了保溫裝置本身的熱容量。保溫空腔由內(nèi)部填充保溫材料填充方形半包圍式防輻射外殼的半開放式空腔時(shí)在開放面端構(gòu)造出(觀察孔處保溫裝置的保溫空腔中間為觀察孔檢測口)，內(nèi)部填充保溫材料將方形半包圍式防輻射外殼的內(nèi)表面金屬部分(包括與爐面接觸的邊沿)都包裹住，從而減少從防福射外殼向外界傳導(dǎo)的熱量，保溫空腔長9/10U，寬9/10L2，高度10?20mm;保溫空腔不僅能避免保溫材料直接與爐頂高溫表面接觸，形成的腔室空間中心也是K型熱電偶的測量頭安裝的位置，這能使單個(gè)K型熱電偶檢測一塊較大的爐面區(qū)域，如焙燒爐面出現(xiàn)裂縫時(shí)，熾熱的煙氣將會(huì)充入保溫空腔，從而被K型熱電偶檢測到溫度劇烈波動(dòng)。K型熱電偶測溫范圍在(TC?1200°C之間，熱響應(yīng)時(shí)間為0.2S，K型熱電偶的測量頭安裝在保溫空腔的空間的中心位置(觀察孔處的熱電偶安裝于7/101^、1/21^處);1(型熱電偶將連續(xù)測量空腔中心點(diǎn)的溫度，在?(:端把測得的數(shù)據(jù)繪制成時(shí)間t一溫度°C曲線，方便工作人員觀察與判斷焙燒爐的運(yùn)行情況;如由于高溫?zé)煔忾L期直接接觸爐頂，能造成爐頂變形與開裂，內(nèi)部填充保溫材料及保溫空腔的存在能將由于開裂導(dǎo)致的焙燒爐內(nèi)部炙熱煙氣限制在保溫空腔中，極大減少熱量損失，而K型熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測的溫度波動(dòng)則將精確且快速的向工作人員反應(yīng)焙燒爐的異常情況，幫助工作人員快速排除問題與險(xiǎn)情。柱支腳由直徑6?8mm的圓鋼柱制成，能耐焙燒爐外表面高溫，4根圓鋼柱分別安裝在方形半包圍式防福射外殼內(nèi)側(cè)對(duì)稱的l/5Li與4/5Li的位置;安裝時(shí)插入在焙燒爐面燃燒室與料箱之間的磚縫中，方便工作人員打開保溫裝置對(duì)焙燒爐進(jìn)行檢修與日常維護(hù)，能保證本裝置正常連續(xù)工作達(dá)到7年以上。
[0023]本發(fā)明保溫效果好，能節(jié)約占陽極焙燒爐總熱支出近6.52%的熱量，造價(jià)低廉，具備極強(qiáng)的保溫能力，能實(shí)時(shí)監(jiān)測爐面溫度波動(dòng)與隨時(shí)觀測爐內(nèi)情況等功能，使用壽命能達(dá)7年以上、運(yùn)行維護(hù)工作量小、拆裝方便快速、運(yùn)行成本低，適于作為陽極焙燒爐(含環(huán)式焙燒爐、燒箱式焙燒爐、單室爐)頂部(含焙燒區(qū)、預(yù)熱區(qū)、其它區(qū))的外保溫裝置。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明除火道位置保溫裝置主半剖視圖。
[0025]圖2為本發(fā)明火道處保溫裝置主剖視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明除火道位置保溫裝置側(cè)剖視圖。
[0027]圖4為本發(fā)明火道處保溫裝置側(cè)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
[0029]如圖1和圖3所示，方形半包圍式防輻射外殼I的半開放式空腔均勻且緊實(shí)填充有內(nèi)部填充保溫材料2，且在內(nèi)部填充保溫材料2的開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的保溫空腔4，方形半包圍式防輻射外殼I上設(shè)有K型熱電偶5且K型熱電偶5的測量頭處于保溫空腔4內(nèi)，K型熱電偶5固定在保溫空腔4的空間的中心點(diǎn)處，在方形半包圍式防輻射外殼I的內(nèi)表面安裝有4根起固定作用的圓柱支腳3。
[0030]如圖2和圖4所示，方形半包圍式防輻射外殼I的半開放式空腔均勻且緊實(shí)填充有內(nèi)部填充保溫材料2，且在內(nèi)部填充保溫材料2的開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的保溫空腔4，方形半包圍式防輻射外殼I的中心開有比觀察孔孔徑略大的圓孔并由內(nèi)部填充保溫材料2構(gòu)造出觀察孔檢測口 6，方形半包圍式防輻射外殼I上設(shè)有K型熱電偶5且K型熱電偶5的測量頭處于保溫空腔4內(nèi)，K型熱電偶5安裝于保溫空腔4內(nèi)7/101^、1/21^處，在方形半包圍式防輻射外殼I的內(nèi)表面安裝有4根起固定作用的圓柱支腳3。
[0031]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，方形半包圍式防輻射外殼1、內(nèi)部填充保溫材料2與保溫空腔4共同構(gòu)成焙燒爐的保溫層;K型熱電偶5實(shí)時(shí)監(jiān)測保溫空腔的溫度;觀察孔檢測口 6方便工作人員隨時(shí)打開火道保溫蓋，對(duì)焙燒爐內(nèi)部進(jìn)行檢測與觀察；圓柱支腳3對(duì)外保溫層起固定作用。
[0032]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明中，方形半包圍式防輻射外殼I整體呈半開放式的方形容器結(jié)構(gòu)，用于觀察孔處的外殼中心開有比觀察孔外徑略大的圓孔，方形半包圍式防輻射外殼I由2?5mm的耐高溫鋼板制成，能耐焙燒爐外表面高溫。
[0033]本發(fā)明中，內(nèi)部填充保溫材料2由百分比含量為62%的膨脹蛭石、22%的硅酸鹽保溫材料、7.2%的耐高溫水泥、7.8%的玻璃纖維氈及巖棉等材料加壓混合制成，均勻且緊實(shí)的填充在方形半包圍式防輻射外殼I的半開放式空腔，并在開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的空氣腔體即保溫空腔4。此內(nèi)部填充保溫材料2在常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)的傳熱系數(shù)小于
0.012ff/m.K，厚度約15?50mm，其比熱容比常規(guī)保溫材料小，因此本身吸收的熱量很少，只有普通材料的1/8，大部分熱量被它隔離傳遞。在焙燒爐頂部外表面高溫區(qū)及觀察孔處安裝填充有此材料的保溫裝置，能有效提高焙燒爐膛內(nèi)的溫度，一般能提高5?65°C;且相較于頂部敞開向空氣時(shí)，透過焙燒爐頂部向外部環(huán)境損失的熱量能減少6.52%以上，顯著提升能源利用率。
[0034]本發(fā)明中，保溫空腔4由內(nèi)部填充保溫材料2填充在方形半包圍式防輻射外殼I的半開放式空腔時(shí)在開放面端構(gòu)造出(觀察孔處保溫裝置的保溫空腔4中間為觀察孔檢測口6)，其長為9/10U，寬為9/10L2，空腔高度h為10?20111111山為方形半包圍式防輻射外殼I的邊長，L2為方形半包圍式防輻射外殼I的邊寬。金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般在幾十到幾百W/m.K之間，所以本發(fā)明用內(nèi)部填充保溫材料2將方形半包圍式防輻射外殼I的內(nèi)表面金屬部分(包括與爐面接觸的邊沿)都包裹住。保溫空腔4不僅能避免內(nèi)部填充保溫材料2直接與爐頂高溫表面接觸;形成的腔室空間中心也是K型熱電偶5測量頭安裝的位置，這能使單個(gè)K型熱電偶5檢測一塊較大的爐面區(qū)域，如焙燒爐面出現(xiàn)裂縫時(shí)，熾熱的煙氣將會(huì)充入保溫空腔4，從而被K型熱電偶5檢測到溫度劇烈波動(dòng)。另外封閉狀態(tài)下，常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)空氣本身換熱系數(shù)在0.03W/m.K左右，因此保溫空腔4本身也具有一定的保溫功效。
[0035]本發(fā)明中，K型熱電偶5測溫范圍在O?1200 °C之間，熱響應(yīng)時(shí)間為0.2S，K型熱電偶5的測量頭安裝在保溫空腔4空間的中心位置(觀察孔檢測口 6處的K型熱電偶5安裝于保溫空腔4內(nèi)7/101^、1/21^處)。1(型熱電偶5將實(shí)時(shí)測量空腔中心點(diǎn)的溫度，在?(:端把測得的數(shù)據(jù)繪制成時(shí)間t一溫度°C曲線，方便工作人員觀察與判斷焙燒爐的運(yùn)行情況。
[0036]本發(fā)明中，圓柱支腳3由直徑6?8mm的圓鋼柱制成，能耐焙燒爐外表面高溫，4根圓柱支腳3分別安裝在方形半包圍式防福射外殼I內(nèi)側(cè)對(duì)稱的l/5Li與4/5Li的位置。安裝時(shí)插入在焙燒爐面燃燒室與料箱之間的磚縫中，方便工作人員打開保溫裝置對(duì)焙燒爐進(jìn)行檢修與日常維護(hù)。L1為方形半包圍式防輻射外殼I的邊長。
[0037]本發(fā)明中，觀察孔檢測口6由在方形半包圍式防輻射外殼I內(nèi)的內(nèi)部填充保溫材料2在觀察孔開口處構(gòu)造出，其外徑比觀察孔孔徑略大，安裝后能很好的貼合觀察孔。此觀察孔檢測口 6能在兼具高效保溫的同時(shí)方便工作人員隨時(shí)觀察爐內(nèi)情況。
[0038]本發(fā)明的一種具體應(yīng)用是將其運(yùn)用在陽極焙燒爐的節(jié)能降耗技術(shù)當(dāng)中，無需大量投入，即能達(dá)到較強(qiáng)的保溫節(jié)能效果及良好的實(shí)時(shí)檢測效果。此方法從焙燒爐對(duì)外界環(huán)境的熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱、輻射傳熱三方面入手，通過減少爐頂各方面熱損失，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。保溫空腔及K型熱電偶使得本發(fā)明能實(shí)時(shí)監(jiān)測焙燒爐頂表面的溫度情況，幫助工作人員判斷焙燒爐工作正常與否，發(fā)現(xiàn)異常溫度波動(dòng)后能幫助工作人員及時(shí)排除險(xiǎn)情與隱患。觀察孔處的本發(fā)明能在兼具高效保溫的同時(shí)方便工作人員隨時(shí)觀察爐內(nèi)情況。通過合理利用本發(fā)明一般能節(jié)約占陽極焙燒爐總熱支出近6.52%的熱量，且該裝置還具有操作使用方便、保溫效果好、使用壽命長(能達(dá)7年以上)、運(yùn)行維護(hù)工作量小、運(yùn)行成本低、不影響焙燒爐的正常操作等諸多特點(diǎn)，另外該裝置運(yùn)用靈活，能緊急快速的對(duì)焙燒爐頂任何部位進(jìn)行快速修補(bǔ)，也能根據(jù)現(xiàn)場情況決定整體還是局部使用，達(dá)到資源利率的最大化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:半包圍式防輻射外殼(I)的半開放式空腔均勻且緊實(shí)填充有內(nèi)部填充保溫材料(2)，且在所述的內(nèi)部填充保溫材料的開放面端構(gòu)造出一個(gè)半開放的保溫空腔(4)，所述的半包圍式防輻射外殼上設(shè)有熱電偶(5)且所述的熱電偶的測量頭處于所述的保溫空腔(4)內(nèi)，用于火道處的保溫裝置中心設(shè)置有觀察孔檢測口(6)，在所述的半包圍式防輻射外殼的內(nèi)表面安裝有多根起固定作用的支腳(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的半包圍式防福射外殼為方形半包圍式防福射外殼(I)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的熱電偶為K型熱電偶(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的圓柱支腳為圓柱支腳(3)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的半包圍式防輻射外殼的中心開有比觀察孔孔徑略大的圓孔并由所述的內(nèi)部填充保溫材料(2)構(gòu)造出觀察孔檢測口(6)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:在所述半包圍式防輻射外殼兩側(cè)的內(nèi)表面對(duì)稱位置安裝有4根所述的支腳，所述的支腳的安裝點(diǎn)在所在邊內(nèi)側(cè)1/51^與4/51^的位置，LI為所述的半包圍式防輻射外殼的邊長。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的半包圍式防福射外殼由2?5mm的耐高溫鋼板制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的內(nèi)部填充保溫材料(2)由百分比含量為62%的膨脹蛭石、22%的硅酸鹽保溫材料、7.2%的耐高溫水泥、7.8%的玻璃纖維氈及巖棉加壓混合制成，所述的內(nèi)部填充保溫材料(2)在常壓、熱力學(xué)溫度473K時(shí)的傳熱系數(shù)小于0.012W/m.K，厚度為15?50mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的保溫空腔(4)的長為9/10U，寬為9/10L2，空腔高度h為10?20mm適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，L1為所述的半包圍式防輻射外殼的邊長，L2為所述的半包圍式防輻射外殼的邊寬。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適于陽極焙燒爐的頂部保溫裝置，其特征是:所述的熱電偶的測溫范圍在O °C?1200 °C之間，熱響應(yīng)時(shí)間為0.2S。
【文檔編號(hào)】F27D1/02GK105865207SQ201610250560
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】鄧勝祥, 楊敬飚, 龐博, 徐慧, 賈書東
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)