专利名称：一种并流蓄热双膛窑支撑拱结构的制作方法1965年瑞士麦尔兹公司设计了一种全新的“并流蓄热式(PFR)石灰窑”，这种窑具有很高的热效率，并且能生产出高质量的石灰。由于不断地改进、取得专利直到拥有自己独到的特点，该石灰窑最终成为世界著名的“麦尔兹 窑”。最初设计的是烧油的日产150吨石灰窑，不久大产量的石灰窑和以气体为燃料的技术也迅速发展起来。七十年代后期，采用粉末固体燃料的专利技术也获成功。如今麦尔兹公司可提供日产100吨到800吨产量的并流蓄热双膛窑。石灰窑燃烧系统可以采用液体、气体以及粉末固体等流体燃料。麦尔兹公司已在全球50多个国家设计或建造了 600多座并流蓄热双膛窑。从上世纪80年代中国冶金部从瑞士麦尔兹欧芬堡公司引入第一座并流蓄热双膛窑后，中国大陆目前已有60多座在运行。并流蓄热双膛窑是由两个于较低位置相连的窑筒组成的竖窑。两个窑膛交替轮流煅烧和预热石灰石，在两个窑膛的煅烧带底部之间设有连接通道彼此连通，约每隔12分钟换向一次以变换窑膛的工作状态。在操作时，两个窑膛交替装入石灰石，燃料分别由两个窑膛的上部送入，通过穿过石灰石料层向下插入到预热带底部的30多支喷枪使燃料均匀地分布在整个窑膛的横断面上，煅烧带各横断面上的温度场均匀一致，很有利于石灰石的均匀煅烧。并流蓄热双膛窑属于正压操作，在正常生产情况下，煅烧的窑膛压力始终高于非煅烧的窑膛压力，从而保证了气体在窑体内的正常流动。在第一煅烧周期，助燃空气从窑膛一的顶部供入，并在压差的作用下向下流动。在预热带助燃空气一边向下流动，一边被热的石灰石加热升温。在到达煅烧带时与此处经沿窑膛横断面均匀布置的30多条喷枪喷射出的煤气混合。由于此处的石灰石已具有很高的温度，当空气和煤气的混合物接触到高温石灰石时便立即燃烧。空气和煤气燃烧产物与石灰石一起向下流动，这个工艺过程就称为“并流”，是并流蓄热双膛窑的热工特点之一。并流能够使燃烧火焰与石灰石直接接触，并且在很高的热交换效率下石灰石开始分解。在到达煅烧带末端时，燃烧烟气温度相对降低，即可保证石灰石在均勻轻烧温度下完成煅烧。煅烧完成后的石灰进入冷却带，与从窑底供入的石灰冷却空气进行热交换，使石灰温度降到60 80°C，然后进入窑底过渡料仓，再经窑底振动给料机卸出。石灰冷却空气与石灰完成热交换后温度升高，并上升到连接通道处与燃烧烟气混合进入窑膛二。在窑膛二内烟气由下向上流动穿过煅烧带后到达预热带。在预热带刚装入的石灰石相当于一个大的热交换器。高温烟气与石灰石直接进行热交换，把热能传递给石灰石后温度下降到约160 180°C从窑顶排出。石灰石吸收了烟气热能后温度升高把热量积蓄起来，等待下一周期来预热从窑顶供入的助燃空气，这种石灰石与高温烟气逆向运动，使石灰石吸收烟气热能的工艺过程就称为“蓄热”，是并流蓄热双膛窑的又一热工特点。一个持续12分钟的煅烧周期完成后开始换向，换向时间约需50 60秒。在换向期间，助燃空气和煤气转换到另一个窑膛、活性石灰从窑底卸出。换向完成后，助燃空气和煤气进入窑膛二，燃烧烟气从窑膛一顶部排出，石灰石从窑膛一顶部装入，这样第二个煅烧周期开始，由此形成2个炉膛之间并流煅烧和逆流蓄热的周期性作业。并流煅烧和逆流蓄热的热工特性决定了这种窑具有很高的热效率，其热能消耗在回转窑、套筒窑等所有类型石灰窑中是最低的，生产石灰的总热耗低于为3.8GJ/吨石灰(相当于130kg标煤/吨石灰)。并流蓄热双膛窑煅烧带及以上耐火材料的支撑方式有两种，一种是传统结构，SP牛腿支撑式，另一种是新型结构，即悬挂缸式。在全球600多座并流蓄热双膛窑中有60多座为悬挂缸式，其余均为牛腿支撑式，中国大陆的60多座并流蓄热双膛窑中有20多座为悬挂缸式，其余均为牛腿支撑式。现有的牛腿支撑式并流蓄热双膛窑存在的主要问题有:一是并流蓄热双膛窑煅烧带工作衬采用碱性耐火材料，大多为高纯镁砖，由于镁质耐火材料在制造、贮存、运输、砌筑等全过程中都必须采取有效的防潮防水措施，以防止砖体受潮粉化而使其结构遭到破坏，一般要求其生产到投入使用的时间不超过3个月；并且由于镁砖的热震稳定性相对较差，热膨胀系数大，1000°C时的膨胀率大约为I 1.2%，其膨胀应力相当于镁砖自身结构强度的6倍，在烘窑过程中升温速度掌握不好很容易造成砖体开裂，将严重缩短其使用寿命。二是牛腿支撑式双膛窑的十多个支撑拱是用几种不同形状的异形镁砖砌筑而成，在使用过程中会因烘炉不当、频繁停窑等原因造成较大的温度梯度，导致拱顶开裂、局部脱落，将严重缩短使用寿命，尤其是支撑拱在1050°C下支撑着其上方数百吨煅烧带和预热带耐火材料，一旦出现掉砖将会危及整个炉子的生命。
:图1是窑膛一和窑膛二的轴向纵剖面图。图2是图1中所述砖砌弧顶支撑拱的结构示意图。图3是图1中所述预制平顶支撑拱的结构示意图。图中:1-直连通道盖、2-煅烧带工作衬、3-砖砌弧顶支撑拱、4-支撑牛腿、5-平顶支撑拱、6-预热带、7-煅烧带、8-冷却带。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:参见图1至图3，一种并流蓄热双膛窑支撑拱结构，是涉及一种牛腿支撑式并流蓄热双膛窑支撑拱结构，炉体分为预热带6、煅烧带7和冷却带8，煅烧带7内的工作衬2全部使用高铝质或刚玉质耐火砖，在冷却带8内的支撑牛腿4顶上装有采用氧化铝纤维或钢纤维增强高铝质或刚玉质浇注料预制而成的平顶支撑拱5。煅烧带工作衬2全部使用高铝质或刚玉质耐火砖，由于高铝质和刚玉质材料对防水防潮的要求比镁质材料要低很多，且高铝和刚玉质材料的热震稳定性也优于镁质材料，因此对于烘炉升温和停窑造成较大温度梯度的敏感性较差。并流蓄热双膛窑煅烧带横断面温度场非常均匀，其煅烧带工作衬的工作条件远优于周边烧嘴式气烧石灰竖窑。周边烧嘴式气烧石灰竖窑存在局部温度高达1200°C以上的环形高温区，而并流蓄热双膛窑煅烧带温度很容易控制，且各断面温度都不会达到或超过1200°C，周边烧嘴式气烧石灰竖窑以高铝砖为煅烧带工作衬，在极为恶劣的工作条件下一次性炉龄都能达到10年以上，并流蓄热双膛窑一次性炉龄则会更长。牛腿支撑式双膛窑的平顶支撑拱5采用氧化铝纤维或钢纤维增强高铝质或刚玉质预制块，支撑拱在炉外预制成型，并将拱顶制成平面，筑窑时整体吊装就位，再在其上方砌筑煅烧带工作衬2，从而根本解决了拱砖掉落问题，也使异形砖种类数量减少。具体实施方法是:A、按原设计的形状和尺寸加工制作除支撑拱外的煅烧带工作衬砖形，砖体材质选用高铝质或刚玉质；B、按原设计的砖砌弧顶支撑拱尺寸，在炉外预制成型氧化铝纤维或不锈钢纤维增强高铝质或刚玉质平顶支撑拱；C、用原设计的筑窑图将窑内衬砌筑到支撑牛腿顶面处，将预制平顶支撑拱由直连通道孔吊入窑内，并就位到相邻的两个牛腿顶上。预制拱全部安装就位后，检查并调整预制拱的位置，以确保预制拱环处窑内径与设计内径相同；本实用新型的煅烧带工作衬为高铝质或刚玉质材料，支撑拱为氧化铝纤维或不锈钢纤维增强高铝质或刚玉质浇注料预制的平顶结构，使用过程中不会发生开裂、掉砖现象，使并流蓄热双膛窑一次性炉龄由6年延长到10年以上。实例1:参见图1和图3，以日产500吨牛腿支撑式并流蓄热双膛窑为例，首先按原砌筑尺寸设计，并以氧化铝纤维增强高铝浇注料预制成平顶支撑拱5，加工制作除支撑拱以外的所有砖形，且煅烧带砖体材质为高铝质。在新建或大修并流蓄热双膛窑时，用原设计的筑窑图将窑内衬砌筑到支撑牛腿4顶面处，将预制的平顶支撑拱5由直连通道孔I吊入窑内，并就位到相邻的两个支撑牛腿4顶上。预制平顶支撑拱5全部安装就位后，检查并调整预制拱的位置，以确保预制拱环处窑内径与设计内径相同；继续按原设计的筑窑图向上砌筑至炉顶即可。实例2:参见图1和图3，以日产600吨牛腿支撑式并流蓄热双膛窑为例，首先按原砌筑尺寸设计，并以不锈钢纤维增强刚玉浇注料预制成平顶支撑拱5，加工制作除支撑拱以外的所有砖形，且煅烧带砖体材质为刚玉质。[0033] 在新建或大修并流蓄热双膛窑时，用原设计的筑窑图将窑内衬砌筑到支撑牛腿4顶面处，将预制的平顶支撑拱5由直连通道孔I吊入窑内，并就位到相邻的两个支撑牛腿4顶上。预制平顶支撑拱5全部安装就位后，检查并调整预制拱的位置，以确保预制拱环处窑内径与设计内径相同；继续按原设计的筑窑图向上砌筑至炉顶即可。