專利名稱：一種帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高爐熱風爐用的一種帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚。
背景技術：
熱風爐格子磚是作為蓄熱-傳熱介質用于熱風爐中的重要材料，它通過格孔與氣流間的換熱與自身的質量，在一個周期性的熱交換過程中完成熱能的吸收與放出，有效地將高溫煙氣的熱量轉變?yōu)楦郀t熱鼓風的熱量。在格子磚的使用實踐中，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氣流與格孔間的換熱、選擇合理的孔間距以減小傳導熱阻和留下合理的實體以保證充足的熱容。從結構上講，組合成蓄熱體的格子磚的上下通暢的格孔是用來完成氣流與格子磚之間的熱量交換的。但由于各種誤差會導致組合格孔通道并不暢通，這勢必影響換熱效果與增加流動阻力，其次蓄熱室的截面積通常較大，從燃燒器進入的氣流分布難以均勻，而從冷風室進入蓄熱體下部的氣流分布就更是 做不到均勻。為此，提高格子磚堆放后格孔的通孔率，以及造成格孔與格孔之間的一定程度的相互串通就成為改進格子磚的方向，此外，隨著多孔介質燃燒技術的發(fā)展，以及逐步在熱風爐上得到一定程度的應用，格子磚就成為一種在熱風爐中可實現(xiàn)燃燒過程的多孔結構。為滿足多孔介質燃燒對熱風爐格子磚的要求，故改進和創(chuàng)新勢在必行。
發(fā)明內容針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術缺陷，本實用新型之目的就是提供一種帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，可有效解決格子磚通孔率的問題。本實用新型解決的技術方案是，磚體的外形為階梯狀六棱柱體，縱截面為倒“T”形，磚體的下端表面為大端面，磚體的上端表面由小端面和小端面外周相連的環(huán)形端面構成，大端面和小端面呈正六邊形，磚體的上端表面和下端表面上有按正三角形排列的上、下連通的通孔(又稱格孔)，大端面上以磚體中心的通孔為中心，開設有正六邊形的中心凹槽，中心凹槽的周邊連通有開在大端面上的定位凹槽，小端面上設置有和定位凹槽上、下相對應或相間的定位凸塊。本實用新型是一種新結構格子磚，借助于中心凹槽實現(xiàn)格孔互通，并通過階梯形六棱柱結構加強橫向氣流流通，使用這種格子磚能在保證通孔率的前提下，更充分實現(xiàn)對氣流的調壓均流作用和改善氣流與格磚之間的傳熱效果，并為在格子磚中實現(xiàn)燃燒過程創(chuàng)造了條件。

圖I為本實用新型的結構仰視圖。圖2為本實用新型圖I的A-A向結構剖視圖。圖3為本實用新型的結構俯視圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。由圖I-圖3給出，本實用新型的結構是，磚體I的外形為階梯狀六棱柱體，縱截面為倒“T”形，磚體的下端表面為大端面2，磚體的上端表面由小端面3和小端面外周相連的環(huán)形端面4構成，大端面2和小端面3呈正六邊形，磚體的上端表面和下端表面上有按正三角形排列的上、下連通的通孔5，大端面2上以磚體中心的通孔為中心，開設有正六邊形的中心凹槽6，中心凹槽6的周邊連通有開在大端面2上的定位凹槽7，小端面3上設置有和定位凹槽上、下相對應或相間的定位凸塊8。所述的通孔5的截面形狀是圓形或六邊形，直徑為15_-30_，通孔為圓筒形或錐形；所述的通孔5有19個，以磚體中心的通孔為中心，其余18個通孔由內向外呈兩圈均布在磚體上，第一圈由6個通孔的中心線相連構成第一圈六邊形環(huán)線，第二圈置于第一圈的外周，由12個通孔的中心線相連構成第二圈六邊形環(huán)線，中心凹槽6開在大端面上，置于第 個通孔兩邊相鄰的通孔連接在一起構成的棱形槽體，定位凹槽有3個，相間布置在大端面上；所述的定位凸塊8與定位凹槽7相間錯位60。角布置，定位凸塊8的頂部小于定位凹槽7的底部，定位凸塊的底部小于定位凹槽的口部，以便于相互的配合；所述的中心凹槽6頂點的通孔與定位凹槽7內頂點的通孔呈重合狀，中心凹槽6與3個定位凹槽7相互的連通；所述的大端面2的面積等于小端面和環(huán)形端面的面積之和。從上述可知，本實用新型格子磚的外形為正六棱柱組合的倒“T”形結構，該格子磚有相互平行大小不同的兩個正六邊形端面和一個正六邊形的環(huán)形端面，且正六邊形小端面與正六邊形環(huán)形端面的面積之和是等于正六邊形大端面的面積，格子磚平行端面之間開有按正三角形排列的通孔(格孔)，孔形為錐形，也就是一個端面孔徑大而另一個端面孔徑小，在大端面上完整地開孔數(shù)目為19個，在小端面上完整地開孔數(shù)目為7個，而正六邊形環(huán)形端面上沒有完整的開孔，小端面上的開孔與環(huán)形端面的開孔相組合，構成19個開孔。對于這種格子磚而言，因大端面上有完整的19個格孔，因而除中心的格孔之外，連接其周圍的六個格孔的中心線可構成第一個正六邊形環(huán)，其外的12個格孔可連成第二個正六邊形環(huán)，其外邊的12個切去一半的格孔和六個切去2/3的格孔的中心線也可連成第三個正六邊形環(huán)，這就是格子磚六棱柱邊線或者是大端面的邊線。于是19個完整格孔，力口上四周的12個半孔和6個1/3孔，是一塊格子磚的有效流動與傳熱的流通孔，其有效的傳熱面積就是這些格孔的孔內壁面面積之和，中心凹槽就是設置在第一個正六邊形環(huán)之內，其槽口寬度為此六邊形環(huán)的寬度，其槽底寬度略小于槽口的寬度，這樣就使7個格孔能相互串通起來，其截面呈倒梯形狀。當格子磚相互堆砌或碼放組成蓄熱體時，其相互的定位是采用正三角形布置定位凸塊與定位凹槽相互配合的結構，其定位凸塊與定位凹槽的截面為兩個正三邊形組成的棱形，其棱邊也就是相鄰四個格孔中心的連線，由于格孔的存在，定位凹槽與定位凸塊是沒有四角的棱形。在設計上定位凹槽是開口面大而底面小，定位凸塊是頂面小而底面大；為了定位凹槽與定位凸塊之間的配合，定位凹槽的底面要大于定位凸塊的頂面，而定位凹槽的開口面要大于定位凸塊的底面。由于六邊形中心凹槽的頂點與定位凹槽的內頂點是共用的，因而使得與三個定位凹槽相連通的9個格孔也與中心凹槽的7格孔相互連通。將這樣的格子磚采用錯位排列的方式堆放，除有效保證了堆放的結構穩(wěn)定外，還因格子磚的中心凹槽和階梯形格子磚堆砌出來的六邊形的環(huán)形槽的存在，實現(xiàn)了從上到下格孔之間氣流的互通，從而有效調節(jié)了氣流的壓力分布，達到了格子磚蓄熱體中氣流流動的均勻性。由于氣流流場在這種格子磚堆砌體中的流動要比沒有中心凹槽和環(huán)形槽的格子磚中的流動在氣流的分布上變得更加均勻，且格孔中的流型也更為復雜，因而除蓄熱體的有效利用率得到有效提高外，氣流與格孔間的傳熱得到顯著增強。更主要的是格子磚內流動的多樣性(指流動方向)，為在格子磚中實現(xiàn)超絕熱燃燒溫度創(chuàng)造了有利條件。在使用時采用一種堆放形式放置在蓄熱室中的，為了堆放的穩(wěn)定性，這里采用凡三塊拼接格子磚的上面對中放置一塊格子磚，其六個側面分別與下面三塊格子磚的六個側面對應平行，這也就是下一層磚與上一層磚的堆放是按這種錯位方式放置的，而堆放的定位是由定位凸塊8與定位凹槽7的相互咬合而最終實現(xiàn)的。如果定位凸塊與定位凹槽有相差60°的錯位，此時錯位堆放就可以在三層格子磚之間交替進行，有利于堆砌結構的穩(wěn)定 性。如果定位凸塊與定位凹槽是對應設置，此時錯位堆放就是在兩層格子磚之間交替進行；其堆砌的穩(wěn)定性仍然能保證。由于本實用新型格子磚的縱截面是階梯形狀(即倒“T”形)，對齊的結果就形成一個連一個正六邊形的環(huán)形水平通道，再加上中心凹槽的作用，格子磚格孔的相互連通的效果就非常好，且格孔的氣流通道就更加復雜。具體實施時，格子磚將按上述方式堆砌在熱風爐中，在燃燒周期煙氣流將進入格子磚組成的蓄熱體，此時格孔相互連通的狀態(tài)會使得通過相鄰格孔的氣流的壓力逐步趨于平衡，對應的速度分布就會逐步變得均勻。由于這種通過凹槽與連通的六邊形環(huán)道而實現(xiàn)的格孔氣流互通的作用，以及錐形格孔的應用，不僅提高了格子磚的通孔率，而且會產(chǎn)生一種復雜的管槽內流動模式，除了有助于調節(jié)氣流壓力和均勻流速外，還能使得煙氣中的粉塵因慣性力作用而向格孔中心部位集中，以保證其順利進入下層格子磚孔，避免凹槽中粉塵的堆積與粘結；同時，這種復雜的流態(tài)也使其與格孔之間的對流換熱過程得以顯著的強化，有利于減低蓄熱體的整體高度。在送風周期使用這種帶中心凹槽的階梯型格子磚，其作用尤為突出。由于受到結構限制在冷風送入熱風爐的過程中，冷風室根本起不到均勻氣流分布的作用，當不均勻氣流從下部進入格子磚之后，只能經(jīng)過格子磚的凹槽與連通的六邊形環(huán)道而實現(xiàn)格孔氣流的互通而產(chǎn)生復雜的混合流動，從而將蓄熱體斷面上的氣流分布逐步地變得均勻，進而提高格子磚的利用率和增強氣流與格子磚之間的傳熱。這樣無論在送風周期還是在燃燒周期，帶中心凹槽的階梯型格子磚都能在改變氣流分布的基礎上使之得到充分而有效的利用并發(fā)揮其強化傳熱的作用。本實用新型提出了一種用格子磚端面上開設中心凹槽實現(xiàn)格孔互通，并通過階梯形六棱柱結構加強橫向氣流流通的新結構格子磚，這種加強了橫向氣流流通的格子磚，為實現(xiàn)多孔介質燃燒技術在熱風爐上的應用提供了一種多孔材料或多孔結構。
權利要求1.一種帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，磚體(I)的外形為階梯狀六棱柱體，縱截面為倒“T”形，磚體的下端表面為大端面(2)，磚體的上端表面由小端面(3)和小端面外周相連的環(huán)形端面(4)構成，大端面(2)和小端面(3)呈正六邊形，磚體的上端表面和下端表 面上有按正三角形排列的上、下連通的通孔(5)，大端面(2)上以磚體中心的通孔為中心，開設有正六邊形的中心凹槽(6)，中心凹槽(6)的周邊連通有開在大端面(2)上的定位凹槽(7)，小端面(3)上設置有和定位凹槽上、下相對應或相間的定位凸塊(8)。
2.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的通孔(5)的截面形狀是圓形或六邊形，直徑為15_-30_，通孔為圓筒形或錐形。
3.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的通孔(5)有19個，以磚體中心的通孔為中心，其余18個通孔由內向外呈兩圈均布在磚體上，第一圈由6個通孔的中心線相連構成第一圈六邊形環(huán)線，第二圈置于第一圈的外周，由12個通孔的中心線相連構成第二圈六邊形環(huán)線，中心凹槽(6)開在大端面上，置于第一圈六邊形環(huán)線上，和周邊上的6個通孔及磚體中心的通孔相連通，底小口大，深度為20mm。
4.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的定位凹槽(7)是由磚體棱角處的由外向內的第一個通孔、第二個通孔和與第一個通孔兩邊相鄰的通孔連接在一起構成的棱形槽體，定位凹槽有3個，相間布置在大端面上。
5.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的定位凸塊(8)與定位凹槽(7)相間錯位60。角布置，定位凸塊(8)的頂部小于定位凹槽(7)的底部，定位凸塊的底部小于定位凹槽的口部。
6.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的中心凹槽(6)頂點的通孔與定位凹槽(7)內頂點的通孔呈重合狀，中心凹槽(6)與3個定位凹槽(7)相互的連通。
7.根據(jù)權利要求I所述的帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，其特征在于，所述的大端面(2)的面積等于小端面和環(huán)形端面的面積之和。
專利摘要本實用新型涉及帶中心凹槽的階梯型19孔格子磚，可有效解決格子磚通孔率的問題，磚體的外形為階梯狀六棱柱體，縱截面為倒“T”形，磚體的下端表面為大端面，磚體的上端表面由小端面和小端面外周相連的環(huán)形端面構成，大端面和小端面呈正六邊形，磚體的上端表面和下端表面上均有按正三角形排列的通孔，大端面上以磚體中心的通孔為中心，開設有正六邊形的中心凹槽，中心凹槽的周邊連通有開在大端面上的定位凹槽，小端面上設置有和定位凹槽上、下相對應或相間的定位凸塊，本實用新型借助中心凹槽實現(xiàn)格孔互通，并通過階梯形六棱柱結構加強橫向氣流流通，在保證通孔率的前提下，更充分實現(xiàn)對氣流的調壓均流作用和改善氣流與格磚之間的傳熱效果。
文檔編號C21B9/02GK202688356SQ201220339749
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者陳云鶴, 楊海濤 申請人:陳維漢