專利名稱：熱風(fēng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色冶金領(lǐng)域，更具體地涉及作為高爐鼓風(fēng)加熱裝置的熱風(fēng)爐。
在技術(shù)實(shí)質(zhì)和總體特征方面，最接近本發(fā)明的是俄羅斯專利第2145637號(hào)(C21B，9/02)中所涉及的頂燃式熱風(fēng)爐(設(shè)計(jì)原型)。這種頂燃式熱風(fēng)爐包括一個(gè)帶內(nèi)襯的外殼、磚格子、穹頂、熱風(fēng)管接頭及預(yù)燃室，熱風(fēng)管接頭位于磚格子上部，從磚格子至熱風(fēng)管中心線的距離不小于熱風(fēng)管通道截面直徑的長(zhǎng)度，預(yù)燃室位于穹頂上部，并與穹頂同心，預(yù)燃室外殼帶內(nèi)襯，并獨(dú)立于穹頂內(nèi)襯，在預(yù)燃室外殼內(nèi)有單獨(dú)的支承裝置和穹頂，在預(yù)燃室中安裝有煤氣環(huán)形集管和空氣環(huán)形集管，煤氣和空氣環(huán)形集管一上一下布置在外殼下面的預(yù)燃室的內(nèi)襯中，相互之間有隔墻，煤氣集管和空氣集管上都有穿過(guò)外殼和集管之間的內(nèi)襯引入煤氣和空氣的管接頭以及位于預(yù)燃室內(nèi)襯垂直側(cè)墻中的排出通道，煤氣和空氣直接排入預(yù)燃室，因此，來(lái)自下部集管的上排各通道的中心線都對(duì)準(zhǔn)預(yù)燃室的中心線，并向上斜與水平面的角度為約30°，而位于水平面上的所有其他通道的中心線與穿過(guò)各出口截面中心的預(yù)燃室半徑之間的角度為15～30°。這樣煤氣和空氣在預(yù)燃室內(nèi)形成旋流，這樣就可以保證煤氣在進(jìn)入磚格子之前就被全部充分燃燒，并均勻分布到磚格子上。
高爐熱風(fēng)爐是大型高溫裝置，需要大量的建設(shè)投資。因此，對(duì)熱風(fēng)爐的主要要求是使用壽命長(zhǎng)，從而降低修理費(fèi)用。按這一要求，人們都熟悉的內(nèi)燃式和外燃式熱風(fēng)爐就存在一系列缺陷。
熱風(fēng)爐是一種蓄熱式裝置。它的最主要特點(diǎn)是周期性工作。在熱風(fēng)爐的加熱期要將煤氣和空氣送入預(yù)燃室，煤氣在穹頂下部燃燒，用其燃燒物將磚格子加熱。在熱風(fēng)爐鼓風(fēng)期，停止供煤氣和空氣，而從熱風(fēng)爐下部向磚格子輸送冷風(fēng)，冷風(fēng)在磚格子中被加熱，進(jìn)入穹頂下部，然后通過(guò)熱風(fēng)管輸送到高爐中。在加熱期，向煤氣和空氣集管中分別送入冷煤氣和冷空氣，這樣集管區(qū)域中的砌體也被冷卻。在鼓風(fēng)期，煤氣和空氣被切斷，預(yù)燃室和集管區(qū)域的砌體被加熱。在隨后的加熱期，集管區(qū)域的砌體又重新被冷煤氣和冷空氣冷卻。
在熱風(fēng)爐鼓風(fēng)期和加熱期之間，因靠預(yù)燃室內(nèi)襯將溫度最低的煤氣和空氣集管與溫度較高的預(yù)燃室內(nèi)腔隔離開，因此，沿預(yù)燃室內(nèi)襯垂直側(cè)墻的厚度將產(chǎn)生最大的溫差。由于周期性的溫度變化，預(yù)燃室垂直側(cè)墻的砌體將產(chǎn)生周期性膨脹，從而引起較大的熱應(yīng)力。在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，在垂直側(cè)墻上就會(huì)產(chǎn)生裂縫，預(yù)燃室會(huì)被損壞，使熱風(fēng)爐停產(chǎn)修理。
預(yù)燃室的另一個(gè)重要部件是煤氣集管和空氣集管之間的隔墻。當(dāng)進(jìn)入預(yù)燃室內(nèi)腔的側(cè)墻處在最高溫度時(shí)，和與外殼相接的煤氣和空氣集管的內(nèi)襯相比較，隔墻將由于預(yù)燃室內(nèi)墻溫度大幅增加而經(jīng)常處在彎曲應(yīng)力的作用下。內(nèi)墻在加熱期和鼓風(fēng)期之間產(chǎn)生的經(jīng)常性周期性溫度變化會(huì)導(dǎo)致集管之間的隔墻被損壞，從而引起煤氣和空氣在集管中混合和燃燒，將預(yù)燃室和熱風(fēng)爐損壞。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種熱風(fēng)爐，包括帶內(nèi)襯的外殼、格子磚、穹頂、熱風(fēng)管接頭及預(yù)燃室，熱風(fēng)管接頭位于磚格子上部，從磚格子至熱風(fēng)管中心線的距離不小于熱風(fēng)管通道截面的直徑的長(zhǎng)度。預(yù)燃室位于穹頂上部，并與穹頂同心，預(yù)燃室外殼帶內(nèi)襯，并獨(dú)立于穹頂內(nèi)襯，預(yù)燃室外殼內(nèi)有獨(dú)立的支撐裝置和穹頂，在預(yù)燃室外殼下的內(nèi)襯中一上一下地安裝著煤氣和空氣集管，其相互之間有隔墻，煤氣和空氣的引入管從外殼和集管之間的內(nèi)襯中穿過(guò)，煤氣和空氣通道位于預(yù)燃室內(nèi)襯垂直側(cè)墻中，來(lái)自下部集管的上排各通道的中心線都對(duì)準(zhǔn)預(yù)燃室中心線，并向上斜與水平面的角度為約30度，而位于水平面上的所有其它通道的中心線與穿過(guò)各出口截面中心的預(yù)燃室半徑之間的角度為15-30度，預(yù)燃室垂直側(cè)墻的內(nèi)襯用垂直縫分成相互獨(dú)立的兩部分，預(yù)燃室穹頂內(nèi)襯的主層支撐在預(yù)燃室垂直側(cè)墻的內(nèi)側(cè)部分，而煤氣和空氣集管之間的分隔墻在一側(cè)支撐在預(yù)燃室垂直側(cè)墻的外側(cè)部分，在另一側(cè)則支撐在外殼與煤氣和空氣集管之間的內(nèi)襯上。
用垂直縫將預(yù)燃室內(nèi)襯的垂直側(cè)墻分成相互獨(dú)立的兩部分可以使平均溫度各不相同的垂直側(cè)墻的兩部分，在溫度變化時(shí)單獨(dú)膨脹，互不影響；這樣就可以減少預(yù)燃室垂直側(cè)墻砌體中的熱應(yīng)力，從而增加預(yù)燃室的強(qiáng)度和使用壽命。
預(yù)燃室的穹頂由主、輔兩層構(gòu)成。主層具有承重功能，用密實(shí)的耐火磚砌筑成。輔助層具有絕熱功能，用輕質(zhì)耐火磚砌筑成。預(yù)燃室穹頂內(nèi)襯的主層不是完全支承在預(yù)燃室側(cè)墻上，而是只支承在其內(nèi)側(cè)部分，這樣就不會(huì)引起穹頂支承耐火磚的彎曲和損壞，從而增加穹頂?shù)膲勖?br> 煤氣和空氣集管之間的隔墻支承在與煤氣和空氣集管相接的垂直側(cè)墻內(nèi)襯的外側(cè)部分和與外殼一側(cè)的集管相接的內(nèi)襯上，這樣就為隔墻提供了一個(gè)最佳工作條件。因?yàn)榕c集管相接的內(nèi)襯的兩層墻的平均溫度將很接近，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩層墻的膨脹量也很接近，這樣就可減少對(duì)隔墻的彎曲力，從而增加隔墻的使用壽命。
由于在熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)上采取了上述措施，從而可大大降低預(yù)燃室砌體中的熱應(yīng)力，進(jìn)而減少砌體的破損，增加熱風(fēng)爐的使用壽命。
圖2-沿

圖1的I-I線剖切的剖面圖。
預(yù)燃室6的垂直側(cè)墻10由兩層相互獨(dú)立的部分組成內(nèi)側(cè)部分20和外側(cè)部分21。相互之間由垂直縫19分開。預(yù)燃室6內(nèi)襯8穹頂?shù)闹鲗?2支承在預(yù)燃室6垂直側(cè)墻10的內(nèi)側(cè)部分20上。煤氣集管14和空氣集管15之間的隔墻23在一側(cè)預(yù)燃室6垂直側(cè)墻10的外側(cè)部分21，另一側(cè)則支承在煤氣集管14和空氣集管15與外殼7之間的內(nèi)襯24上。
上述熱風(fēng)爐具有本質(zhì)上的優(yōu)點(diǎn)。其工作方式如下在熱風(fēng)爐加熱期助燃空氣沿管道17進(jìn)入空氣集管15?？諝饧?5布置在預(yù)燃室6，在煤氣集管14下面的內(nèi)襯8的墻體21和24之間。然后空氣通過(guò)通道12、13進(jìn)入預(yù)燃室6。煤氣沿管道16進(jìn)入煤氣集管14，然后通過(guò)通道11進(jìn)入預(yù)燃室6。煤氣集管14布置在預(yù)燃室6中，在空氣集管15上方的內(nèi)襯的墻體21和24之間。煤氣流在煤氣通道11的出口處將處在預(yù)燃室6中的空氣吸入，然后在預(yù)燃室6的上部被在鼓風(fēng)期已被加熱的砌體點(diǎn)燃。當(dāng)上排空氣流的方向沿半徑方向向上斜約30°角時(shí)，為煤氣和空氣在預(yù)燃室6中的初步混合和點(diǎn)燃創(chuàng)造了良好的條件。煤氣在預(yù)燃室6中形成熱旋流。在火焰試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)燃室上部的溫度完全可以將煤氣點(diǎn)燃。
隨后，空氣從通道13，然后從通道12進(jìn)入該旋流。煤氣在預(yù)燃室6中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈燃燒，在火焰試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)結(jié)果表明，煤氣在穹頂5錐體部分的中部就被完全燒盡。
在這一加熱期，冷煤氣和空氣分別進(jìn)入煤氣集管14和空氣集管15，墻體21和24的平均溫度將是最低的。預(yù)燃室6中的溫度以及墻體20的溫度將非常高。因?yàn)槊簹馊紵窃陬A(yù)燃室內(nèi)進(jìn)行。隔墻23也將處在良好的工作條件下，因?yàn)閴w21和24將處在大約同一平均溫度下，它們之間的膨脹差將很小。
在鼓風(fēng)期，停止向預(yù)燃室6中供煤氣和空氣。冷風(fēng)從下部進(jìn)入磚格子，并從磚格子通過(guò)，從而被磚格子加熱。被加熱后的熱風(fēng)進(jìn)入穹頂5下部，通過(guò)熱風(fēng)管4送到用戶，如高爐中。在鼓風(fēng)期利用來(lái)自磚格子3和穹頂5的輻射和對(duì)流將預(yù)燃室加熱。被加熱的空氣通過(guò)通道11、12、13進(jìn)入煤氣集管14和空氣集管15。墻體21和24也將被加熱，在鼓風(fēng)期結(jié)束時(shí)它們的溫度將達(dá)到最大值。但是，由于它們都進(jìn)入煤氣集管14和空氣集管15，因此在被加熱時(shí)，它們的平均溫度和膨脹值將很接近，這樣就不會(huì)對(duì)煤氣集管14和空氣集管15之間的隔墻23造成損壞。由于有垂直縫19，在加熱期和鼓風(fēng)期之間的平均溫度發(fā)生變化時(shí)，墻體20的自由膨脹也不會(huì)對(duì)墻體20和21造成相互損壞。
預(yù)燃室6穹頂主承重層22只支承在內(nèi)側(cè)墻20上，而不支承在整個(gè)垂直側(cè)墻10上，這樣可以增加穹頂?shù)膲勖?。因?yàn)閴w20和21的膨脹值不同時(shí)不會(huì)發(fā)生穹頂支承耐火磚被扭曲和損壞的現(xiàn)象。
因此，采用上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐在各個(gè)工作階段預(yù)燃室6的內(nèi)襯8各部分的溫度變化都不會(huì)在預(yù)燃室內(nèi)襯8中引起較大的熱應(yīng)力，也不會(huì)對(duì)內(nèi)襯造成損壞。這樣就可以提高這種結(jié)構(gòu)的頂燃式熱風(fēng)爐的使用壽命，從而降低其維修費(fèi)用。
本發(fā)明不僅可用于鋼鐵工業(yè)中的高爐鼓風(fēng)加熱，還可以用于動(dòng)力技術(shù)，可將載熱體(空氣、煤氣)加熱到很高的溫度。
權(quán)利要求
1.一種熱風(fēng)爐，包括帶內(nèi)襯的外殼、格子磚、穹頂、熱風(fēng)管接頭及預(yù)燃室，熱風(fēng)管接頭位于磚格子上部，從磚格子至熱風(fēng)管中心線的距離不小于熱風(fēng)管通道截面的直徑的長(zhǎng)度。預(yù)燃室位于穹頂上部，并與穹頂同心，預(yù)燃室外殼帶內(nèi)襯，并獨(dú)立于穹頂內(nèi)襯，預(yù)燃室外殼內(nèi)有獨(dú)立的支撐裝置和穹頂，在預(yù)燃室外殼下的內(nèi)襯中一上一下地安裝著煤氣和空氣集管，其相互之間有隔墻，煤氣和空氣的引入管從外殼和集管之間的內(nèi)襯中穿過(guò)，煤氣和空氣通道位于預(yù)燃室內(nèi)襯垂直側(cè)墻中，來(lái)自下部集管的上排各通道的中心線都對(duì)準(zhǔn)預(yù)燃室中心線，并向上斜與水平面的角度為約30度，而位于水平面上的所有其它通道的中心線與穿過(guò)各出口截面中心的預(yù)燃室半徑之間的角度為15-30度，預(yù)燃室垂直側(cè)墻的內(nèi)襯用垂直縫分成相互獨(dú)立的兩部分，預(yù)燃室穹頂內(nèi)襯的主層支撐在預(yù)燃室垂直側(cè)墻的內(nèi)側(cè)部分，而煤氣和空氣集管之間的分隔墻在一側(cè)支撐在預(yù)燃室垂直側(cè)墻的外側(cè)部分，在另一側(cè)則支撐在外殼與煤氣和空氣集管之間的內(nèi)襯上。
全文摘要
熱風(fēng)爐包括帶內(nèi)襯的外殼、磚格子、穹頂、穹頂上部與其同心的預(yù)燃室。預(yù)燃室有自己的外殼和內(nèi)襯，單獨(dú)的支承裝置和穹頂。熱風(fēng)管接頭位于磚格子上部，從磚格子至熱風(fēng)管中心線的距離不小于熱風(fēng)管通道截面直徑的長(zhǎng)度。煤氣和空氣通道布置在預(yù)燃室內(nèi)襯的垂直側(cè)墻中并與煤氣和空氣的內(nèi)部集管和管接頭相連接。來(lái)自下部集管的上部通道的中心線對(duì)準(zhǔn)預(yù)燃室中心線，并向上斜與水平面的角度為約30度。而位于水平面上的所有其它通道的中心線與穿過(guò)各出口截面中心的預(yù)燃室半徑之間的角度為15－30度。預(yù)燃室垂直側(cè)墻的內(nèi)襯用垂直縫分成相互獨(dú)立的兩部分。內(nèi)側(cè)部分是預(yù)燃室穹頂主要砌體的支承。煤氣和空氣集管之間的隔墻在一側(cè)支承在靠近外殼一側(cè)的煤氣和空氣集管的內(nèi)襯墻上，而在另一側(cè)則支承在預(yù)燃室垂直側(cè)墻的外側(cè)部分。
文檔編號(hào)C21B9/10GK1439726SQ0215706
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月18日
發(fā)明者亞·波·卡盧金 申請(qǐng)人:亞·波·卡盧金