頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于蓄熱式熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，擬合懸鏈線拱頂使用在頂燃式熱風(fēng)爐上。
【背景技術(shù)】
[0002]在蓄熱式熱風(fēng)爐的發(fā)展歷史中，頂燃式熱風(fēng)爐的成功應(yīng)用無疑具有標(biāo)志性的意義。頂燃式熱風(fēng)爐以其占地小、投資省、流場均勻、風(fēng)溫高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于各級別高爐，實現(xiàn)高風(fēng)溫的同時，顯著降低燃料消耗與污染物排放，是熱風(fēng)爐的發(fā)展方向。目前頂燃式熱風(fēng)爐頂部的燃燒器與下部的爐身之間絕大多數(shù)采用了錐球結(jié)合的拱頂連接形式，如圖1所示；也有的取消了球段4，直接變?yōu)橛蓤A錐3連接的錐形拱頂。
[0003]隨著該形式頂燃式熱風(fēng)爐的推廣使用，發(fā)現(xiàn)其溫度最高、工況最惡劣的拱頂部位，特別是錐段3、球段4和熱風(fēng)出口 7，這些部位頻繁發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)溫度異常升高和開裂、耐火材料破損甚至發(fā)生爐殼燒穿的惡性事故。每次燒出事故都造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，修復(fù)費用動輒數(shù)十萬元，還嚴(yán)重影響了高爐生產(chǎn)，而且燒出事故極易造成人員傷亡；另有大量的頂燃式熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口需要定期進行維護以免出現(xiàn)惡性事故。
[0004]分析其原因，主要是拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式不合理造成的。眾所周知，熱風(fēng)爐拱頂是由耐火材料砌筑而成的松散結(jié)構(gòu)，在工作以后容易受到重力、耐火材料熱膨脹、氣體壓力等作用而失去穩(wěn)定性。經(jīng)過技術(shù)分析，如圖1所示的錐球結(jié)合的拱頂，在受到重力的作用下，其拱頂?shù)膹较蚴芰θ鐖D2所示，錐段3受到的徑向力8方向向內(nèi)，而球段4受到的徑向力9方向向外，從而使拱頂向著變形趨勢10的方向發(fā)生形變，而失去穩(wěn)定性。由于圖1所示的結(jié)構(gòu)形式熱風(fēng)出口 7和球段4是一體的，因此熱風(fēng)出口 7如果有破損也會造成球段4的破損，形成連帶破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，通過改變頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂結(jié)構(gòu)形式，徹底解決其拱頂錐段3、球段4和熱風(fēng)出口 7部位易發(fā)生高溫破損的問題，延長頂燃式熱風(fēng)爐的使用壽命。
[0006]本實用新型的解決方法是利用倒置的懸鏈線拱頂結(jié)構(gòu)，優(yōu)化熱風(fēng)爐拱頂?shù)氖芰Y(jié)構(gòu)，提供一種受力穩(wěn)定的頂燃式熱風(fēng)爐拱頂結(jié)構(gòu)，如圖3所示，熱風(fēng)爐拱頂不再采用錐球結(jié)合或者圓錐的拱頂結(jié)構(gòu)，而采用圓弧擬合倒置懸鏈線軌跡11的圓弧擬合的懸鏈線拱頂12結(jié)構(gòu)。
[0007]本實用新型包括包括燃燒器1、喉口段2、拱頂直段5、爐身6、熱風(fēng)出口7、倒置懸鏈線軌跡11、圓弧擬合的懸鏈線拱頂12、托磚圈13。在頂燃式熱風(fēng)爐喉口段2與拱頂直段5之間采用了圓弧擬合的懸鏈線拱頂12來連接，圓弧擬合的懸鏈線拱頂12下部設(shè)置了托磚圈13，使其與拱頂直段5相互脫開，形成獨立結(jié)構(gòu);熱風(fēng)出口 7設(shè)置在拱頂直段5的側(cè)面。
[0008]可以采用拱頂12的內(nèi)表面、中心線或者外表面對懸鏈線進行擬合，擬合圓弧可以是一段或者多段;利用懸鏈線在重力作用下壓力線與拱頂形狀重合的特點，提高了熱風(fēng)爐拱頂整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0009]圓弧擬合的懸鏈線拱頂12與拱頂直段5通過托磚圈13脫開;熱風(fēng)出口7設(shè)置在拱頂直段5上。
[0010]由于倒置懸鏈線拱頂?shù)奶攸c，在受到重力的作用下，徑向力8和徑向力9分布均勻而且互相抵消，使砌磚的壓力線與拱頂內(nèi)形吻合，大幅提高了拱頂砌磚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0011]本實用新型可以應(yīng)用在高爐、石化等需要將加熱氣體介質(zhì)的領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有的頂燃式熱風(fēng)爐拱頂結(jié)構(gòu)立面圖，其中燃燒器1、喉口段2、錐段3、球段
4、拱頂直段5、爐身6、熱風(fēng)出口 7。
[0013]圖2是錐球結(jié)合的拱頂在重力所用下的徑向力示意圖，其中錐段徑向力8、球段徑向力9、變形趨勢10。
[0014]圖3是圓弧擬合的懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐獨立拱頂示意圖，其中燃燒器1、喉口段2、拱頂直段5、爐身6、熱風(fēng)出口 7、倒置懸鏈線軌跡11、圓弧擬合的懸鏈線拱頂12。
[0015]圖4托磚圈設(shè)置示意圖，其中托磚圈13、拱頂直段5，圓弧擬合的懸鏈線拱頂12。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型包括包括燃燒器1、喉口段2、拱頂直段5、爐身6、熱風(fēng)出口7、倒置懸鏈線軌跡11、圓弧擬合的懸鏈線拱頂12、托磚圈13。在頂燃式熱風(fēng)爐喉口段2與拱頂直段5之間采用了圓弧擬合的懸鏈線拱頂12來連接，圓弧擬合的懸鏈線拱頂12下部設(shè)置了托磚圈13，使其與拱頂直段5相互脫開，形成獨立結(jié)構(gòu);熱風(fēng)出口 7設(shè)置在拱頂直段5的側(cè)面。
[0017]可以采用拱頂12的內(nèi)表面、中心線或者外表面對懸鏈線進行擬合，擬合圓弧可以是一段或者多段;利用懸鏈線在重力作用下壓力線與拱頂形狀重合的特點，提高了熱風(fēng)爐拱頂整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0018]結(jié)合圖3和圖4，對本實用新型的【具體實施方式】做出如下詳細說明。
[0019]本發(fā)明提供了包括熱風(fēng)爐拱頂直段5、熱風(fēng)出口7和圓弧擬合的懸鏈線拱頂12的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進方法。
[0020]首先根據(jù)爐身6的最大直徑確定拱頂直段5的內(nèi)徑，隨后根據(jù)拱頂直段5的尺寸確定倒置懸鏈線軌跡11的開度半徑，根據(jù)工程實際需要選取適當(dāng)?shù)母邚奖龋纯色@知倒置懸鏈線軌跡11的開度系數(shù)及其曲線方程，然后通過圓弧擬合的方法，對圓弧擬合的懸鏈線拱頂12的結(jié)構(gòu)進行簡化，以減少磚型，方便實施。有關(guān)懸鏈線開度系數(shù)計算和圓弧擬合的方法不屬于本實用新型范圍，在此不作贅述。
[0021]如圖4中示意，通過托磚圈13，將圓弧擬合的懸鏈線拱頂12和拱頂直段5脫開，使得二者能夠相互獨立膨脹;熱風(fēng)出口 7設(shè)置在拱頂直段5側(cè)面，使得熱風(fēng)出口 7不再承受圓弧擬合的懸鏈線拱頂12的重量，提高了熱風(fēng)出口 7的穩(wěn)定性。托磚圈13的個數(shù)根據(jù)圓弧擬合的懸鏈線拱頂12的分層情況來確定，可以是一個或者多個。
[0022]圓弧擬合的懸鏈線拱頂12和拱頂直段5脫開，在脫開部位采用了迷宮結(jié)構(gòu)，能夠有效的防止高溫氣體串入墻體之間的縫隙，起到保護托磚圈13的作用。
[0023]通過采用本實用新型，可以使頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂結(jié)構(gòu)得到徹底的優(yōu)化，不但解決了熱風(fēng)出口 7與球段4的連帶破損問題，降低了熱風(fēng)出口 7所受的壓力，更重要的是通過圓弧擬合的懸鏈線拱頂12，解決了原有頂燃式熱風(fēng)爐拱頂錐段3和球段4在受到重力所用下發(fā)生的徑向形變問題，從根本上解決改進型頂燃式熱風(fēng)爐拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)缺陷，頂燃式熱風(fēng)爐的使用壽命可以得到大幅提高。
【主權(quán)項】
1.一種頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，包括燃包括燃燒器(I)、喉口段(2)、拱頂直段(5)、爐身(6)、熱風(fēng)出口(7)、倒置懸鏈線軌跡(11)、圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)、托磚圈(13);其特征在于:在頂燃式熱風(fēng)爐的喉口段(2)與拱頂直段(5)之間采用了圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)連接，圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)下部設(shè)置了托磚圈(13)，使其與拱頂直段(5)相互脫開，形成獨立結(jié)構(gòu);熱風(fēng)出口(7)設(shè)置在拱頂直段(5)的側(cè)面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，其特征在于:采用圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)的內(nèi)表面、中心線或者外表面對懸鏈線進行擬合，擬合圓弧是一段或者多段。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，其特征在于:圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)與拱頂直段(5)相互脫開，并且設(shè)置為迷宮結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】一種頂燃式熱風(fēng)爐圓弧擬合懸鏈線的獨立拱頂結(jié)構(gòu)，屬于蓄熱式熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域。包括燃燒器(1)、喉口段(2)、拱頂直段(5)、爐身(6)、熱風(fēng)出口(7)、倒置懸鏈線軌跡(11)、圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)、托磚圈(13)；其特征在于：在頂燃式熱風(fēng)爐的喉口段(2)與拱頂直段(5)之間采用了圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)來連接，圓弧擬合的懸鏈線拱頂(12)下部設(shè)置了托磚圈(13)，使其與拱頂直段(5)相互脫開，形成獨立結(jié)構(gòu)；熱風(fēng)出口(7)設(shè)置在拱頂直段(5)的側(cè)面。優(yōu)點在于，徹底解決了頂燃式熱風(fēng)爐拱頂部位易發(fā)生高溫破損的問題，提高了拱頂砌磚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以使熱風(fēng)爐的拱頂壽命得到大幅延長。
【IPC分類】F23M5/06, C21B9/10, F27D1/02, F24H3/00
【公開號】CN205191632
【申請?zhí)枴緾N201520954040
【發(fā)明人】銀光宇, 張福明, 毛慶武, 張建, 李欣, 許云, 梅叢華, 胡祖瑞, 孟玉杰, 楊森, 曹朝真, 范燕
【申請人】北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月25日