專利名稱：由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐熱風(fēng)爐用的一種由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚。
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐格子磚是作為蓄熱-傳熱介質(zhì)用于熱風(fēng)爐中的重要部件，它通過格孔與氣流間的換熱與自身的質(zhì)量，在一個(gè)周期性的熱交換過程中完成熱能的吸收與放出，有效地將高溫?zé)煔獾撵兽D(zhuǎn)變?yōu)楦郀t熱鼓風(fēng)的焓。在格子磚的使用實(shí)踐中，不同孔徑、不同形狀的格子磚不勝枚舉，其目的不外是選擇孔徑增強(qiáng)氣流與格孔間的換熱、選擇合理的孔間距以減小傳導(dǎo)熱阻和留下合理的實(shí)體以保證充足的熱容。顯然，在相互制約的情況下沒有任何一方面的最好，而只有綜合的最優(yōu)，因?yàn)閱挝惑w積換熱面積的增加勢必導(dǎo)致實(shí)體的減小與由此導(dǎo)致的蓄熱能力下降。為此，切實(shí)可行的研究就在于對蓄熱體格子磚在給定單位體積換熱面積的條件下如何提高熱交換能力的探索。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，可有效解決對蓄熱體格子磚在給定單位體積換熱面積的條件下提高熱交換能力的問題。本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，由19孔格子磚部分和37孔格子磚部分組成的正六邊形，19孔格子磚部分和37孔格子磚部分均為大小一致的正六邊形柱體，19孔格子磚部分的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第一錐形格孔，37孔格子磚部分的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第二錐形格孔，每一塊格子磚的下端面上對稱于中心，相距60°角設(shè)置6個(gè)第一圓形凹槽或第二圓形凹槽，加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七個(gè)第一凹槽或第二凹槽，每一塊格子磚的上端面上設(shè)置3個(gè)第一定位凸臺或第二定位凸臺，位置與第一圓形凹槽或第二圓形凹槽相間對應(yīng)，37孔格子磚部分的孔間距是19孔格子磚部分的孔間距的0. 75倍，按正三角形布置19孔格子磚部分和37孔格子磚部分的錐形格孔，定位的凸臺與凹槽對于這兩種格子磚磚型有相同的結(jié)構(gòu)，相互之間組合在一起構(gòu)成組合格子磚。本發(fā)明借助于兩種孔徑不同、格孔互通的、外形一樣的格子磚，在定位凸塊與凹槽形狀位置相同的條件下，在堆砌方向上組合而成，使用這種組合型格子磚能在保證通孔率的前提下，充分實(shí)現(xiàn)對氣流的調(diào)壓均流作用和改善氣流與格孔壁面之間的傳熱效果，且為調(diào)節(jié)蓄熱體上下不同部位的熱交換能力提供了方便。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)仰視圖。圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4為本發(fā)明37孔格子磚部分的結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖5為本發(fā)明37孔格子磚部分的結(jié)構(gòu)仰視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。由圖1-圖5給出，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，由19孔格子磚部分Ia和37孔格子磚部分Ib 組成的正六邊形，19孔格子磚部分Ia和37孔格子磚部分Ib均為大小一致的正六邊形柱體，19孔格子磚部分Ia的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第一錐形格孔加，37孔格子磚部分的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第二錐形格孔2b，每一塊格子磚的下端面上對稱于中心，相距60°角設(shè)置6個(gè)第一圓形凹槽3a或第二圓形凹槽北，加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七個(gè)第一凹槽或第二凹槽，每一塊格子磚的上端面上設(shè)置3個(gè)第一定位凸臺如或第二定位凸臺4b，位置與第一圓形凹槽3a或第二圓形凹槽北相間對應(yīng)，37孔格子磚部分的孔間距是19孔格子磚部分的孔間距的0. 75倍，按正三角形布置19孔格子磚部分和37孔格子磚部分的錐形格孔，定位的凸臺與凹槽對于這兩種格子磚磚型有相同的結(jié)構(gòu)，相互之間組合在一起構(gòu)成組合格子磚。所述的第一錐形格孔加或第二錐形格孔2b的上端直徑大于下端直徑，第一錐形格孔加或第二錐形格孔2b的橫截面為圓形或正六邊形；所述的第一圓形凹槽3a與第二定位凸臺4b或第二圓形凹槽北與第一定位凸臺4a，相互配合時(shí)第一定位凸臺如或第二定位凸臺4b的直徑小于第一圓形凹槽3a或第二圓形凹槽北的直徑5. 5-6. 5mm，第一定位凸臺 4a或第二定位凸臺4b的高度小于第一圓形凹槽3a或第二圓形凹槽的深度4. 5-5. 5mm ；所述的37孔格子磚部分Ib有6個(gè)第二圓形凹槽北與1個(gè)第二中心凹槽一共有七個(gè)第二凹槽和三個(gè)第二定位凸臺4b，第二凹槽與周邊上的六個(gè)第二錐形格孔2b相通，6個(gè)第二圓形凹槽中的其中呈三角形分布的3個(gè)第二圓形凹槽分別和三個(gè)第二定位凸臺相對應(yīng)，第二凹槽內(nèi)有同心的第二錐形格孔，第二凹槽的中心為周邊相連通的六個(gè)第二錐形格孔的中心； 所述的19孔格子磚部分Ia有6個(gè)第一圓形凹槽3a與1個(gè)第一中心凹槽一共有七個(gè)第一凹槽和三個(gè)第一定位凸臺如，第一圓形凹槽3a和周邊四個(gè)第一錐形格孔加相通，第一圓形凹槽3a的中心在周邊四個(gè)第一錐形格孔中間位置上，6個(gè)第一圓形凹槽中的其中呈三角形分布的3個(gè)第一圓形凹槽分別和三個(gè)第一定位凸臺相對應(yīng)。從上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明是由兩種不同孔徑，但孔間距有一定比例的，外形尺寸相同的格子磚在定位凸塊與凹槽相同的情況下組合而成，要求組合體的兩個(gè)部分必須在其定位凸臺與凹槽一致的條件下組合，而組合后要保證兩部分的格孔之間是完全互通的，為此， 這就要求各部分結(jié)構(gòu)本身的格孔互通且相通的程度要大，而且在正三角形排列的條件下孔間距一定要按一定的比例。本發(fā)明采用了有兩圈完整格孔的19孔格子磚為一部分，而有三圈完整格孔的37孔格子磚為另一部分，兩部分格子磚在外形尺寸一樣且定位凸臺和凹槽一樣的情況下實(shí)現(xiàn)兩部分格子磚之間的組合。具體而言，其組合的兩個(gè)部分的上下端面上， 一端是6個(gè)對稱布置的圓形凹槽與1個(gè)中心凹槽構(gòu)成七個(gè)凹槽，其作用是實(shí)現(xiàn)格孔互通與格子磚的定位，另一端是三個(gè)對稱布置的凸塊，其作用是配合七個(gè)凹槽中的其中三個(gè)實(shí)現(xiàn)格子磚兩部分的準(zhǔn)確定位。對于19孔格子磚的第一圓形凹槽的中心是設(shè)置在以中心的格孔定位的第一環(huán)格孔與第二環(huán)格孔的中心位置，每一個(gè)第一圓形凹槽均與四周四個(gè)格孔相通，一圈上共布置六個(gè)，加上其中心一個(gè)一共七個(gè)第一凹槽；對于37孔格子磚的第二凹槽的中心是設(shè)置在以中心的格孔定位的第二環(huán)格孔的孔中心位置，一個(gè)第二凹槽與四周六個(gè)格孔相通，一圈布置六個(gè)，加上中心一個(gè)一共七個(gè)第二凹槽。兩種格子磚部分的另一端面上凸臺的布置也是在其凹槽的對應(yīng)位置，只是數(shù)量為各三個(gè)。這樣兩部分格子磚就能在定位的凸塊與凹槽的結(jié)合中形成不同格孔數(shù)的格子磚的組合(見圖1)。錐形格孔的橫截面可以是圓形，也可以是正六邊形，只要配合的孔間距選擇得當(dāng)，錐形格孔的大小是可以自有變動的。由于19孔格子磚部分Ia和37孔格子磚部分Ib兩種格子磚定位相同，相互的組合存在三種情況，各自的組合與相互的組合，其排列的情況更是多樣，這就為適應(yīng)蓄熱體中的流動與與換熱過程提供了極大地便利。具體實(shí)施時(shí)，將上述兩種結(jié)構(gòu)的格子磚相互上下堆砌后組成整個(gè)蓄熱體。當(dāng)高溫?zé)煔饬鲝娜紵疫M(jìn)入蓄熱體時(shí)，氣流以逐漸縮小的流動方式從大孔徑處進(jìn)入到錐形通孔， 逐步加速從小孔徑處流出；在進(jìn)入下一層格子磚的大孔徑端之前，因凹槽的作用流體會減速與互混，尤其是沒有遇到凸臺凹槽時(shí)相互混合的效果更好(因?yàn)槭瞧邆€(gè)凹槽三個(gè)凸臺，基本上凹槽的七個(gè)孔是兩層就會相互摻混一次，而且除最外一圈格孔外每個(gè)格子磚孔都與兩個(gè)凹槽相通)，這樣氣流會以一種復(fù)雜的流動形態(tài)出現(xiàn)，起到了調(diào)節(jié)氣流速度的作用，數(shù)層之后格子磚中氣流的速度分布將變得十分均勻；而粉塵則因慣性力大而保持流速順利進(jìn)入下層格子磚孔，避免凹槽中粉塵的堆積與粘結(jié)。由于存在多格孔格子磚(37孔格子磚部分) 與少格孔格子磚(19孔格子磚部分)的相互組合，氣流的流動變得更為復(fù)雜，調(diào)節(jié)氣流流速的作用更加明顯。組合格子磚對于從熱風(fēng)爐下面進(jìn)入的流速極不均勻的冷風(fēng)而言其調(diào)壓均流的作用更為突出，而受到的效果更為明顯。還應(yīng)指出，格孔中復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)必然帶來傳熱效果的加強(qiáng)，同時(shí)，利用不同結(jié)構(gòu)格子磚的組合，有意識將上部格子磚的格孔做大一些， 而下部格子磚的格孔做小一些，以利于平衡蓄熱室上下的換熱與蓄熱之間的矛盾，讓蓄熱體格子磚更好地發(fā)揮其應(yīng)有的作用。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理是，熱風(fēng)爐內(nèi)的傳熱過程顯示，高溫區(qū)域要求蓄熱能力強(qiáng)而對流換熱可相對弱一些(因存在高溫輻射)，而低溫區(qū)域?qū)α鲹Q熱能力要強(qiáng)一些而蓄熱能力可以相對弱一些。顯然，采用同一孔徑與孔間距的格子磚是不能實(shí)現(xiàn)上述要求的。從結(jié)構(gòu)上講，外形相似與尺寸相同的格子磚，孔徑不同、孔間距不一樣，其單位體積的換熱面積是不一樣的，在相同的孔間距下孔徑越大換熱面積越少，換熱能力越差；而孔徑越小換熱面積越大，換熱能力越強(qiáng)。顯見，前者可以用在熱風(fēng)爐的高溫區(qū)，而后者可以用在低溫區(qū)。這樣，在同一個(gè)熱風(fēng)爐中就必須采用兩種以上的不同格孔的格子磚，其相互間的組合就顯得十分必要。同時(shí)，不同孔徑的格子磚的相互組合后的格孔通道結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜，對于調(diào)節(jié)氣流流場的均勻性和增強(qiáng)其與流體間的傳熱，其效果十分顯著。為此，本發(fā)明提出了一種由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚。
權(quán)利要求
1.一種由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，其特征在于，由19孔格子磚部分(Ia)和37 孔格子磚部分(lb)組成的正六邊形，19孔格子磚部分(la)和37孔格子磚部分(lb)均為大小一致的正六邊形柱體，19孔格子磚部分(Ia)的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第一錐形格孔(2a)，37孔格子磚部分的兩個(gè)端面之間均勻且垂直地開有第二錐形格孔(2b)，每一塊格子磚的下端面上對稱于中心，相距60°角設(shè)置6個(gè)第一圓形凹槽(3a)或第二圓形凹槽(3b)，加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七個(gè)第一凹槽或第二凹槽，每一塊格子磚的上端面上設(shè)置3個(gè)第一定位凸臺(4a)或第二定位凸臺(4b)，位置與第一圓形凹槽(3a)或第二圓形凹槽(3b)相間對應(yīng)，37孔格子磚部分的孔間距是19孔格子磚部分的孔間距的0. 75倍，按正三角形布置19孔格子磚部分和37孔格子磚部分的錐形格孔，定位的凸臺與凹槽對于這兩種格子磚磚型有相同的結(jié)構(gòu)，相互之間組合在一起構(gòu)成組合格子磚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，其特征在于，所述的第一錐形格孔(2a)或第二錐形格孔(2b)的上端直徑大于下端直徑，第一錐形格孔(2a)或第二錐形格孔(2b)的橫截面為圓形或正六邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，其特征在于，所述的第一圓形凹槽(3a)與第二定位凸臺(4b)或第二圓形凹槽(3b)與第一定位凸臺(4a)，相互配合時(shí)第一定位凸臺(4a)或第二定位凸臺(4b)的直徑小于第一圓形凹槽(3a)或第二圓形凹槽(3b)的直徑5. 5-6. 5mm，第一定位凸臺(4a)或第二定位凸臺(4b)的高度小于第一圓形凹槽(3a)或第二圓形凹槽的深度4. 5-5. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，其特征在于，所述的37 孔格子磚部分(Ib)有6個(gè)第二圓形凹槽(3b)與1個(gè)第二中心凹槽一共有七個(gè)第二凹槽和三個(gè)第二定位凸臺(4b)，第二凹槽與周邊上的六個(gè)第二錐形格孔(2b)相通，6個(gè)第二圓形凹槽中的其中呈三角形分布的3個(gè)第二圓形凹槽分別和三個(gè)第二定位凸臺相對應(yīng)，第二凹槽內(nèi)有同心的第二錐形格孔，第二凹槽的中心為周邊相連通的六個(gè)第二錐形格孔的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，其特征在于，所述的19 孔格子磚部分(la)有6個(gè)第一圓形凹槽(3a)與1個(gè)第一中心凹槽一共有七個(gè)第一凹槽和三個(gè)第一定位凸臺(4a)，第一圓形凹槽(3a)和周邊四個(gè)第一錐形格孔(2a)相通，第一圓形凹槽(3a)的中心在周邊四個(gè)第一錐形格孔中間位置上，6個(gè)第一圓形凹槽中的其中呈三角形分布的3個(gè)第一圓形凹槽分別和三個(gè)第一定位凸臺相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及由兩種不同磚型結(jié)構(gòu)的組合格子磚，可有效解決對蓄熱體格子磚在給定單位體積換熱面積的條件下提高熱交換能力的問題，由19孔格子磚部分和37孔格子磚部分組成的正六邊形，19孔格子磚部分和37孔格子磚部分的兩端面間分別有錐形格孔，每一塊格子磚的下面設(shè)置圓形凹槽、中心凹槽共有七個(gè)凹槽，每一塊格子磚的上面設(shè)置定位凸臺，位置與圓形凹槽相間對應(yīng)，37孔格子磚部分的孔間距是19孔格子磚部分的孔間距的0.75倍，相互之間組合在一起構(gòu)成組合格子磚，本發(fā)明充分實(shí)現(xiàn)對氣流的調(diào)壓均流作用和改善氣流與格孔壁面之間的傳熱效果，且為調(diào)節(jié)蓄熱體上下不同部位的熱交換能力提供了方便。
文檔編號C21B9/02GK102352420SQ20111032332
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者劉世聚, 劉 東, 崔方輝, 楊曉輝, 艾慧霞, 范劍超, 陳維漢 申請人:河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司