專利名稱：耐火爐中的加熱壁的修補(bǔ)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及對耐火爐中的硅磚加熱壁的修補(bǔ)，更具體地，在非限制性和示例 性的實(shí)施例中涉及焦?fàn)t中的硅磚加熱壁、頂板和/或托臂區(qū)域的修補(bǔ)。
背景技術(shù)：
典型地，在焦?fàn)t組中產(chǎn)生焦炭，該焦?fàn)t組包括由加熱壁彼此分開的多個(gè)并排的焦 化室或爐，該加熱壁延伸室的整個(gè)長度。爐有時(shí)被稱作為“推爐”，這是因?yàn)樵诮够^程以后 焦炭被沿縱向方向推出爐外。典型的焦?fàn)t裝置可以包括例如30至超過100個(gè)成并排關(guān)系 的單個(gè)的焦化室或者爐，每一個(gè)室是3至7米高，典型地為14米或更長，且大約1/2至1米 寬。每一個(gè)加熱壁典型地由許多個(gè)水平地延伸的硅磚層建造，該磚塊被裝砌以限定在加熱 壁內(nèi)垂直地和/或水平地延伸的內(nèi)煙道或通風(fēng)口(和其它通路)。主要由于嚴(yán)酷的熱循環(huán)環(huán)境、在一些或全部加熱壁上的操作實(shí)踐或焦煤壓力，頂 板和/或托臂區(qū)域需要及時(shí)地進(jìn)行修補(bǔ)和/或重建。當(dāng)前，典型地通過更換在受損區(qū)域中的單個(gè)磚，對焦?fàn)t中的加熱壁進(jìn)行修補(bǔ)。例如 參見美國專利No. 2，476，305。更近一些的專利美國專利No. 4，452，749公開了由澆鑄的耐 火材料模制單獨(dú)的更換磚塊。然而，這些過程是非常勞動(dòng)密集的、昂貴的且費(fèi)時(shí)的。依然需要簡單的和成本低廉的修補(bǔ)方法，尤其在裝置的預(yù)期剩余有效壽命是在5 至20年之間的情形中。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)非限制性示例性實(shí)施例，在此處公開了用于修補(bǔ)或更換(重建)焦?fàn)t中損壞 的加熱壁(和/或頂板和托臂區(qū)域)的新工藝。具體地，加熱壁的所述需要修補(bǔ)/更換的 部分經(jīng)由適合的清拆程序被移除，并采用對所有相關(guān)工人安全來說所需要的防護(hù)。對于本 發(fā)明的目的，假定一個(gè)加熱壁的一個(gè)部分需要重建，但是應(yīng)當(dāng)理解此處描述的修補(bǔ)/重建 過程適用于整個(gè)壁、頂板(或它的一部分)和/或托臂區(qū)域需要更換的情形。因此。提到 “耐火磚壁”時(shí)是要包含垂直的壁以及水平的頂板和底部(托臂)區(qū)域。在待修補(bǔ)的壁部分中的單個(gè)硅磚被移除以后，且根據(jù)需要安裝了適合的支柱的情 況下，預(yù)先工程加工預(yù)先制造的模板被建造，且可澆鑄的耐火材料被注入模板中以形成新 的壁部分。在優(yōu)選的配置中，新的壁部分在級中建造，且高度為約2至12英寸的外部模板 被沿著待修補(bǔ)的部分的整個(gè)長度安裝。添加內(nèi)部的、一次性模板，以限定例如垂直煙道通風(fēng) 口和任何其它需要的通路。耐火的可澆鑄的材料之后被注入模板中且被允許固化。另一個(gè) 模板級被堆疊到第一級上，且所述過程被重復(fù)直到新的壁到達(dá)室或爐的頂板。在此處被進(jìn) 一步討論在頂板水平高度的完成程序。因此，一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及修補(bǔ)在爐中的耐火磚壁的方法，該方法包括(a)識別需要修補(bǔ)/重建的耐火磚壁或耐火磚壁的一部分；(b)清拆所述耐火磚壁或者耐火磚壁的一部分；
(1)根據(jù)工程研究來建立更換壁的基準(zhǔn)和構(gòu)造尺寸；(c)就地安裝在外部的可再次使用的限定新壁或壁部分的模板；(d)安裝在內(nèi)部的一次性的限定在新壁或壁部分中的一個(gè)或更多的通路的模板； 禾口(e)將可澆鑄材料抽吸到由外部模板、已有的硅磚和鋼結(jié)構(gòu)界限的區(qū)域中，且圍繞 內(nèi)部模板；(f)固化可澆鑄的材料；和(g)移除所述外部模板； (h)執(zhí)行新耐火的受控制的加熱(i)用立柱彈簧拉緊新壁(j)建立將已修補(bǔ)的爐返回至服務(wù)中的工廠操作的日程表。在示例性實(shí)施例中，執(zhí)行步驟(C)至(f)以形成新壁或壁部分的第一部分，所述第 一部分的高度小于新壁或壁部分的最終高度，和重復(fù)步驟(c)至(e)以形成彼此堆疊的一 個(gè)或更多的額外的部分，直到達(dá)到最終高度為止。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種更換焦?fàn)t中的硅磚加熱壁的所有部分或一部分的 方法，所述加熱壁位于一對相鄰的爐之間且包含至少一個(gè)煙道通路，所述方法包括(a)清拆所述壁或所述壁的一部分；(b)在所述相鄰的爐之間就地安裝限定新壁或壁部分的外部模板，以及安裝限定 所述新壁或壁部分中的至少一個(gè)新煙道通路的內(nèi)部一次性模板；(c)將耐火的可澆鑄的材料抽吸到所述外部模板中且圍繞所述內(nèi)部模板，并允許 所述材料固化；(d)移除所述外部模板；和(e)執(zhí)行受控制的加熱(f)用立柱彈簧拉緊新壁(g)建立使已修補(bǔ)的爐返回使用的工廠操作的日程表現(xiàn)在結(jié)合下文確定的附圖對示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。


圖1是多個(gè)并排的焦化爐的示意側(cè)視圖，其中修補(bǔ)隔墻被安裝在待修補(bǔ)的壁的任 一側(cè)上的爐中；圖2是圖1中顯示出的爐的平面示意圖；圖3是類似于圖2的平面視圖，但隔熱毯被安裝在修補(bǔ)區(qū)域中；圖4是類似于圖3的平面視圖，但支撐件被安裝靠近具有待修補(bǔ)的壁的界面；圖5是爐中的修補(bǔ)區(qū)域的端視圖，安裝了額外的可選擇的縱向的支柱；圖6是在本發(fā)明的過程中采用的示例性模板的部分透視圖；圖7是一部分修補(bǔ)的壁部分的部分透視圖，顯示出安裝在較低的級中的外部模板 和內(nèi)部模板，耐火的可澆鑄材料被注入到其中；圖8是顯示出新壁部分是如何被構(gòu)造和被注入到級中的示意圖；圖9和10是顯示出內(nèi)部煙道通路是如何被構(gòu)造和被注入到級中的示意圖；和
圖11-16是可以用在修補(bǔ)或更換過程中的不同的專門的預(yù)先工程加工的模板的 視圖。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1和2，示出 較大的焦?fàn)t的一個(gè)部分10，其包括一系列或多個(gè)大致平行 的并排的加熱室或焦化爐12、14、16和18，它們被加熱壁20、22、24、26和28分開。由參考 標(biāo)記30來表示底板或托臂區(qū)域，可以理解，底板的構(gòu)造比此處所顯示的更復(fù)雜。頂板32延 伸跨過加熱壁的頂部。還應(yīng)當(dāng)理解，為了易于理解本發(fā)明公開的內(nèi)容圖僅顯示出焦?fàn)t的很 小的一部分，且僅以某種簡化的方式顯示出。在圖1和2中，顯示出的每個(gè)加熱壁包括在壁的內(nèi)部中的多個(gè)垂直地取向的煙 道34。也可以有形成在加熱壁中的另外的通路(例如水平的煙道部分、水平或垂直的管道 等)，它們都被術(shù)語“煙道”、“通風(fēng)口”或“其它通路”涵蓋。每個(gè)加熱壁由堆疊的硅磚構(gòu)造， 且為了本發(fā)明公開的內(nèi)容的目的，假定加熱壁24中的磚受損，因此需要如在下文更詳細(xì)地 描述那樣重建至少一部分加熱壁24。在圖2的平面視圖中，可以理解，交替的加熱壁和加熱室或爐在相反的方向上延 伸超過所顯示出的范圍。加熱壁24的所述待修補(bǔ)的部分由虛線36、38顯示，在實(shí)線40處 終止。因此，待修補(bǔ)的壁24的所述部分包括4個(gè)分立的大致垂直取向的煙道34，可以理解 水平取向的通路也可以出現(xiàn)在壁結(jié)構(gòu)中。首先，待重建的區(qū)域必須被密封，為此目的，隔墻42、44被構(gòu)造到鄰近的室或爐 16、18中，在待修補(bǔ)的區(qū)域之外。隔墻42、44由磚46構(gòu)成，例如4. 5X9X3英寸的隔熱(對 1800° F或更高)粘土磚，它們?nèi)缭趫D1中最佳地看到那樣堆疊起來?？梢愿鶕?jù)需要而鋸 開磚用于裝配，且彼此干燥地且緊密地疊放。隔墻基本延伸到頂板，有效地隔離待修補(bǔ)的區(qū) 域。在使?fàn)t室進(jìn)入之前安裝了所謂的“頭痛”架(未顯示)，用于在清拆已損壞的壁區(qū) 域期間和以后提供保護(hù)以免遭落下的碎片砸。這些架可以包括金屬網(wǎng)或類似物，從頂板懸 掛或以任何其它適合的方式懸掛?？蛇x擇地，隔熱可以采用陶瓷纖維毯48、50的形式，其可以被應(yīng)用至鄰近的加熱 壁的暴露的壁且跨過隔墻44、46(圖3)。可以以具有重疊縫的兩個(gè)1英寸或1. 5英寸的層 的形式來應(yīng)用陶瓷纖維毯，且以任何適合的方式臨時(shí)固定這些纖維毯。應(yīng)當(dāng)理解，隨著重建 的進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)沿著實(shí)體壁40省略隔熱或者在級中移除隔熱。隔熱是尤其有利的，因?yàn)樵谛?補(bǔ)過程中鄰近的工作爐依然被加熱至高溫。轉(zhuǎn)至圖4，在安裝了陶瓷纖維毯之后，一個(gè)或更多的支柱52被安裝在鄰近的加熱 壁22、26和仍然例如不需要重建的壁24的一部分之間。每個(gè)支柱52可以包括一對帶螺紋 的伸縮桿54、56和擰緊螺母58，從而允許支柱延伸到與鄰近的壁表面接觸。因?yàn)樾枰脑S 多支柱52可以從底板的附近至頂板的附近進(jìn)行垂直地隔開，根據(jù)期望可以設(shè)置支柱的相 似組。應(yīng)當(dāng)理解，還可以根據(jù)需要利用天花板支撐件。這些支柱或支撐件將穩(wěn)定已有的壁 和煙道。在這樣的前期工作完成時(shí)，可以開始清拆，已損壞的(和周圍的，根據(jù)期望)的耐 火磚被從頂部移除下來。在清拆過程中的一些時(shí)刻，可能需要或期望撐住正在修補(bǔ)的加熱壁的已有的、剩余的一部分。更具體地，垂直地取向的“立柱”(I型柱)60可以可選擇被安 裝遠(yuǎn)離修補(bǔ)壁的已有的煙道62，如在圖5中最佳地看到的。一個(gè)或更多的可調(diào)節(jié)的水平取 向的支柱支撐件64可以在磚立柱60和已有的煙道壁62之間延伸，從而防止已有的煙道壁 朝清拆期間產(chǎn)生的開口向外移動(dòng)。支撐件64也可以包括伸縮的螺紋桿66、68和膨脹螺母 70，較寬的支撐部分72適合于接合已有的壁。隨著清拆的繼續(xù)，可以根據(jù)需要安裝額外的支柱。在所有的已損壞的和周圍的壁 磚已經(jīng)被移除之后，所述區(qū)域被清除并為了構(gòu)造新的壁而做好準(zhǔn)備。通過使用類似于在典 型的混凝土壁構(gòu)造中所使用的可再次使用和一次性的模板的組合來構(gòu)造這些新的壁。
具體地參考圖6，外壁模板74、76可以由膠合板、鋁、以及木材和金屬的疊層板構(gòu) 造(例如在內(nèi)側(cè)上的膠合板和在外側(cè)上的諸如鋁的金屬)、或其它的適合的材料構(gòu)造而成。 內(nèi)部模板優(yōu)選地是木材、纖維板、紙板、PVC或其它的適合的一次性材料，當(dāng)在完成重建工作 而加熱被修補(bǔ)的爐時(shí)，它們會燃燒掉。優(yōu)選地，在多個(gè)級中構(gòu)造模板結(jié)構(gòu)，且模板的高度優(yōu) 選地是24-30英寸，長度等于待修補(bǔ)壁的適用長度。因此，構(gòu)造的第一階段涉及外壁模板74和76的放置，以及將一次性的“箱”模板 78、80和82設(shè)置于外部模板的范圍之內(nèi)，從而限定分立的的內(nèi)部的、垂直取向的煙道(或其 它)通路。應(yīng)當(dāng)理解，可以根據(jù)需要在各種內(nèi)箱模板內(nèi)增加額外的模板結(jié)構(gòu)或支柱(例如 參見圖6和7中的支柱83)，以便為內(nèi)部模板提供支撐或在煙道內(nèi)限定額外的次通路。對于 爐側(cè)壁，模板必須被設(shè)定成使得澆注壁將與已有的磚結(jié)構(gòu)平齊。對于內(nèi)部煙道，模板必須被 設(shè)定成使得澆注壁離已有的磚結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)約1/8英寸?？蓾茶T的耐火材料84被抽吸入到 封閉的區(qū)域中，且在內(nèi)部煙道模板周圍，如圖7所示。應(yīng)當(dāng)理解，還可以將耐火材料抽吸到 內(nèi)部箱模板的特定限定的區(qū)域中，如圖7所示，在該區(qū)域處管子86被較大的煙道通路中的 較小的箱內(nèi)部分88中的耐火材料包圍。 耐火材料可以是美國俄亥俄州的Brook Park的Fosbel公司銷售的名稱為 FosKast FS-P的產(chǎn)品。這是熔融的硅基的零膨脹的可抽吸的、可澆鑄的材料，被設(shè)計(jì) 用于嚴(yán)酷服務(wù)應(yīng)用，該應(yīng)用需要高的機(jī)械強(qiáng)度并且能經(jīng)受熱沖擊，且最小的服務(wù)溫度為 2800° F(1538°C)。優(yōu)選地通過利用工業(yè)混凝土振動(dòng)機(jī)將其從各個(gè)模板部分上方抽吸到支 模中，將材料安裝到支模中，以在抽吸時(shí)確保材料的均一性。其后，大致與上文所述的相同 的(或根據(jù)需要進(jìn)行修改的)第二級模板構(gòu)造被堆疊到第一級的頂部上，重復(fù)抽吸過程。陶 瓷焊接安裝在連結(jié)處在接頭中。堆疊模板和注入/固化耐火材料的這種過程被重復(fù)，直到新的壁大致達(dá)到頂板32 的高度為止。在圖8中示意性地顯示出這一程序，其中模板A、B、C和D在各個(gè)級1-4中被 依次堆疊。圖9和10顯示例如利用多箱模板78，如何使用類似的堆疊配置形成內(nèi)部煙道或 煙囪通路。級的數(shù)量取決于壁的高度和單個(gè)模板部分的尺寸。在頂板水平高度，完成壁有 兩種選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，支模被帶到盡可能靠近頂板，之后抽吸的第二階段發(fā)生，以抽吸 頂板部分。在另一實(shí)施例中，對應(yīng)于已修補(bǔ)的壁區(qū)域的一部分頂板被移除，然后支模延伸通 過頂板開口，而相鄰的頂板側(cè)形成一部分支模。在這種情形中，模板的尺寸被定為使得最終 的澆注將大致與頂板的外表面平齊。之后，依照材料制造商的建議，讓材料固化。隨后，所有剩下的支柱將被移除且內(nèi)部模板將通過復(fù)雜的受控制的加熱超過60小時(shí)的干燥和固化而燃燒掉。應(yīng)當(dāng)理解，可能有幾種不同尺寸和不同形狀的模板，這些模板需要圍繞各種爐部 件進(jìn)行澆鑄。圖11-16在這一點(diǎn)上是說明性的。圖11-13顯示出方形的模板90 (每一側(cè)24 英寸)，其由實(shí)體框架94圍繞的實(shí)體側(cè)面板92結(jié)合例如在參考標(biāo)記96、98處顯示的內(nèi)支柱 構(gòu)成。圖14-16顯示矩形的細(xì)長外部模板100 (48英寸X 24英寸)，也由實(shí)體框架104包圍 的單個(gè)側(cè)面板102構(gòu)成，并也利用內(nèi)部支柱106、108。模板的一端在參考標(biāo)記110處被傾斜 或彎曲，可以理解這種配置僅是對在任何給定的領(lǐng)域應(yīng)用中可能需要的任何數(shù)量的模板形 狀的示例。由于沒有兩個(gè)安裝是相同的，所以每個(gè)安裝必須被單獨(dú)地工程制造，以涵蓋所有 不同的加熱煙道設(shè)計(jì)和內(nèi)部磚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及尺寸特點(diǎn)。此處描述的修補(bǔ)/重建過程對于在單個(gè)基礎(chǔ)上更換損壞的硅磚的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)踐 具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，典型的長交付時(shí)間的磚交貨耽擱被消除，重建的復(fù)雜的勞動(dòng)密集性大 大減??；更短的升溫循環(huán)，所述過程容易容納膨脹的爐壁，以及如果期望的話，已有的頂板 可以被保護(hù)。另外，減小了損失的生產(chǎn)天數(shù)并因此減小了損失的生產(chǎn)成本?？梢岳斫?，這一公開內(nèi)容甚至沒有以上位的術(shù)語描述所有的安全防護(hù)/程序，而 這些安全防護(hù)/程序可能是強(qiáng)制要求的或在其他方面被認(rèn)為是在焦?fàn)t或相類似的中執(zhí)行 修補(bǔ)是適合的。這樣的防護(hù)/程序?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，因此不需要在此處進(jìn) 行描述。如已經(jīng)在上文提及的，此處公開的過程同樣地可應(yīng)用于爐頂板(或它的部分)和 托臂或底板區(qū)域(或它的部分)。盡管已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)際的且優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是相反地，意圖是覆蓋包含在隨附的權(quán)利要求 的精神和范圍中的各種修改和等價(jià)配置。
權(quán)利要求
一種修補(bǔ)爐中的耐火磚壁的方法，包括(a)識別需要修補(bǔ)/重建的耐火磚壁或耐火磚壁的一部分；(b)清拆在步驟(a)中識別的所述耐火磚壁或耐火磚壁的壁部分；(c)就地安裝可再次使用的外部模板，該模板限定新壁或壁部分；(d)安裝在所述新壁或壁部分中限定一個(gè)或更多通路的一次性的內(nèi)部模板；和(e)將可澆鑄材料注入到由所述外部模板界定的一個(gè)或更多的區(qū)域中；(f)移除可再次使用的所述外部模板，和(g)通過受控制的60小時(shí)的加熱循環(huán)，固化所安裝的所述可澆鑄材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(c)至步驟(f)被執(zhí)行以形成所述新壁 或壁部分的第一部分，所述第一部分的高度小于所述新壁或所述壁部分的最終高度，其中 所述方法還包括重復(fù)步驟(c)至步驟(e)以形成彼此堆疊的一個(gè)或更多的額外的部分，直 到達(dá)到所述最終高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述耐火磚壁包括在焦?fàn)t中的相鄰的加熱室之間 的加熱壁的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述內(nèi)部模板限定至少一個(gè)垂直取向的煙道通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述內(nèi)部模板由木材構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述內(nèi)部模板由紙板或纖維板構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可澆鑄材料是熔融的硅基材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述外部模板由金屬材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述外部模板由木材金屬疊層板構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述木材金屬疊層板包括在內(nèi)側(cè)上的膠合板和 在外側(cè)上的鋁。
11.一種更換焦?fàn)t中的陶瓷磚加熱壁的所有部分或一部分的方法，所述加熱壁位于一 對相鄰的爐之間且包含至少一個(gè)煙道通路，所述方法包括(a)清拆所述壁或所述壁的一部分；(b)在所述相鄰的爐之間就地安裝限定新壁或壁部分的外部模板，和安裝在所述新壁 或壁部分中限定至少一個(gè)新煙道通路的一次性的內(nèi)部模板；(c)將耐火的可澆鑄的材料注入到所述外部模板中且圍繞所述內(nèi)部模板，以及允許所 述材料固化；(d)移除所述外部模板；和(e)燒掉所述一次性的內(nèi)部模板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一次性的內(nèi)部模板由纖維板或紙板構(gòu)造。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一次性的內(nèi)部模板由膠合板構(gòu)造。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中步驟(b)和(c)被執(zhí)行以形成所述新壁或壁部 分的第一部分，所述第一部分的高度小于所述新壁或壁部分的最終高度，其中所述方法還 包括重復(fù)步驟(b)和(c)以形成彼此堆疊的一個(gè)或更多的額外的部分，直到達(dá)到所述最終 尚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括在相鄰部分之間的接頭中在連結(jié)處應(yīng)用陶瓷焊接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括移除在所述爐的上方的頂板的一部分，并用所 述頂板的相鄰側(cè)作為外部模板，以及將所述耐火的可澆鑄材料注入到與所述頂板大致平齊的高度。
全文摘要
一種修補(bǔ)爐中的耐火磚壁的方法，該方法包括(a)識別需要修補(bǔ)/重建的耐火磚壁或耐火磚壁的一部分，預(yù)先工程加工構(gòu)造尺寸以及容納各種組爐涉及和爐加熱系統(tǒng)；(b)清拆在步驟(a)中識別的耐火磚壁或耐火磚壁的壁部分；(c)就地安裝可再次使用的外部模板，其限定新壁或壁部分；(d)安裝一次性的內(nèi)部模板，其在新壁或壁部分中限定一個(gè)或更多的通路；和(e)將可澆鑄材料注入到由外部模板界定的一個(gè)或更多的區(qū)域中；(f)固化可澆鑄材料，(g)移除可再次使用的外部模板。
文檔編號C10B29/06GK101842655SQ200880114468
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者戴維·艾森, 杰里·斯科特, 達(dá)恩·德拉庫利奇, 馬丁·杜謝爾 申請人:福斯貝爾知識產(chǎn)權(quán)有限公司