顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构制造技术

一种顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构，属于蓄热式热风炉技术领域。包括燃烧器(1)、喉口段(2)、拱顶直段(5)、炉身(6)、热风出口(7)、倒置悬链线轨迹(11)、圆弧拟合的悬链线拱顶(12)、托砖圈(13)；其特征在于：在顶燃式热风炉的喉口段(2)与拱顶直段(5)之间采用了圆弧拟合的悬链线拱顶(12)来连接，圆弧拟合的悬链线拱顶(12)下部设置了托砖圈(13)，使其与拱顶直段(5)相互脱开，形成独立结构；热风出口(7)设置在拱顶直段(5)的侧面。优点在于，彻底解决了顶燃式热风炉拱顶部位易发生高温破损的问题，提高了拱顶砌砖结构的稳定性，可以使热风炉的拱顶寿命得到大幅延长。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于蓄热式热风炉
，提供了一种顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构，拟合悬链线拱顶使用在顶燃式热风炉上。
技术介绍
在蓄热式热风炉的发展历史中，顶燃式热风炉的成功应用无疑具有标志性的意义。顶燃式热风炉以其占地小、投资省、流场均匀、风温高等优点广泛应用于各级别高炉，实现高风温的同时，显著降低燃料消耗与污染物排放，是热风炉的发展方向。目前顶燃式热风炉顶部的燃烧器与下部的炉身之间绝大多数采用了锥球结合的拱顶连接形式，如图1所示；也有的取消了球段4，直接变为由圆锥3连接的锥形拱顶。随着该形式顶燃式热风炉的推广使用，发现其温度最高、工况最恶劣的拱顶部位，特别是锥段3、球段4和热风出口7，这些部位频繁发生钢结构温度异常升高和开裂、耐火材料破损甚至发生炉壳烧穿的恶性事故。每次烧出事故都造成了严重的经济损失，修复费用动辄数十万元，还严重影响了高炉生产，而且烧出事故极易造成人员伤亡；另有大量的顶燃式热风炉热风出口需要定期进行维护以免出现恶性事故。分析其原因，主要是拱顶的结构形式不合理造成的。众所周知，热风炉拱顶是由耐火材料砌筑而成的松散结构，在工作以后容易受到重力、耐火材料热膨胀、气体压力等作用而失去稳定性。经过技术分析，如图1所示的锥球结合的拱顶，在受到重力的作用下，其拱顶的径向受力如图2所示，锥段3受到的径向力8方向向内，而球段4受到的径向力9方向向外，从而使拱顶向着变形趋势10的方向发生形变，而失去稳定性。由于图1所示的结构形式热风出口7和球段4是一体的，因此热风出口7如果有破损也会造成球段4的破损，形成连带破坏。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构，通过改变顶燃式热风炉的拱顶结构形式，彻底解决其拱顶锥段3、球段4和热风出口7部位易发生高温破损的问题，延长顶燃式热风炉的使用寿命。本技术的解决方法是利用倒置的悬链线拱顶结构，优化热风炉拱顶的受力结构，提供一种受力稳定的顶燃式热风炉拱顶结构，如图3所示，热风炉拱顶不再采用锥球结合或者圆锥的拱顶结构，而采用圆弧拟合倒置悬链线轨迹11的圆弧拟合的悬链线拱顶12结构。本技术包括包括燃烧器1、喉口段2、拱顶直段5、炉身6、热风出口7、倒置悬链线轨迹11、圆弧拟合的悬链线拱顶12、托砖圈13。在顶燃式热风炉喉口段2与拱顶直段5之间采用了圆弧拟合的悬链线拱顶12来连接，圆弧拟合的悬链线拱顶12下部设置了托砖圈13，使其与拱顶直段5相互脱开，形成独立结构；热风出口7设置在拱顶直段5的侧面。可以采用拱顶12的内表面、中心线或者外表面对悬链线进行拟合，拟合圆弧可以是一段或者多段；利用悬链线在重力作用下压力线与拱顶形状重合的特点，提高了热风炉拱顶整体结构的稳定性。圆弧拟合的悬链线拱顶12与拱顶直段5通过托砖圈13脱开；热风出口7设置在拱顶直段5上。由于倒置悬链线拱顶的特点，在受到重力的作用下，径向力8和径向力9分布均匀而且互相抵消，使砌砖的压力线与拱顶内形吻合，大幅提高了拱顶砌砖结构的稳定性。本技术可以应用在高炉、石化等需要将加热气体介质的领域。附图说明图1是现有的顶燃式热风炉拱顶结构立面图，其中燃烧器1、喉口段2、锥段3、球段4、拱顶直段5、炉身6、热风出口7。图2是锥球结合的拱顶在重力所用下的径向力示意图，其中锥段径向力8、球段径向力9、变形趋势10。图3是圆弧拟合的悬链线顶燃式热风炉独立拱顶示意图，其中燃烧器1、喉口段2、拱顶直段5、炉身6、热风出口7、倒置悬链线轨迹11、圆弧拟合的悬链线拱顶12。图4托砖圈设置示意图，其中托砖圈13、拱顶直段5，圆弧拟合的悬链线拱顶12。具体实施方式本技术包括包括燃烧器1、喉口段2、拱顶直段5、炉身6、热风出口7、倒置悬链线轨迹11、圆弧拟合的悬链线拱顶12、托砖圈13。在顶燃式热风炉喉口段2与拱顶直段5之间采用了圆弧拟合的悬链线拱顶12来连接，圆弧拟合的悬链线拱顶12下部设置了托砖圈13，使其与拱顶直段5相互脱开，形成独立结构；热风出口7设置在拱顶直段5的侧面。可以采用拱顶12的内表面、中心线或者外表面对悬链线进行拟合，拟合圆弧可以是一段或者多段；利用悬链线在重力作用下压力线与拱顶形状重合的特点，提高了热风炉拱顶整体结构的稳定性。结合图3和图4，对本技术的具体实施方式做出如下详细说明。本专利技术提供了包括热风炉拱顶直段5、热风出口7和圆弧拟合的悬链线拱顶12的结构设计改进方法。首先根据炉身6的最大直径确定拱顶直段5的内径，随后根据拱顶直段5的尺寸确定倒置悬链线轨迹11的开度半径，根据工程实际需要选取适当的高径比，即可获知倒置悬链线轨迹11的开度系数及其曲线方程，然后通过圆弧拟合的方法，对圆弧拟合的悬链线拱顶12的结构进行简化，以减少砖型，方便实施。有关悬链线开度系数计算和圆弧拟合的方法不属于本技术范围，在此不作赘述。如图4中示意，通过托砖圈13，将圆弧拟合的悬链线拱顶12和拱顶直段5脱开，使得二者能够相互独立膨胀；热风出口7设置在拱顶直段5侧面，使得热风出口7不再承受圆弧拟合的悬链线拱顶12的重量，提高了热风出口7的稳定性。托砖圈13的个数根据圆弧拟合的悬链线拱顶12的分层情况来确定，可以是一个或者多个。圆弧拟合的悬链线拱顶12和拱顶直段5脱开，在脱开部位采用了迷宫结构，能够有效的防止高温气体串入墙体之间的缝隙，起到保护托砖圈13的作用。通过采用本技术，可以使顶燃式热风炉的拱顶结构得到彻底的优化，不但解决了热风出口7与球段4的连带破损问题，降低了热风出口7所受的压力，更重要的是通过圆弧拟合的悬链线拱顶12，解决了原有顶燃式热风炉拱顶锥段3和球段4在受到重力所用下发生的径向形变问题，从根本上解决改进型顶燃式热风炉拱顶的结构缺陷，顶燃式热风炉的使用寿命可以得到大幅提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构，包括燃包括燃烧器(1)、喉口段(2)、拱顶直段(5)、炉身(6)、热风出口(7)、倒置悬链线轨迹(11)、圆弧拟合的悬链线拱顶(12)、托砖圈(13)；其特征在于：在顶燃式热风炉的喉口段(2)与拱顶直段(5)之间采用了圆弧拟合的悬链线拱顶(12)连接，圆弧拟合的悬链线拱顶(12)下部设置了托砖圈(13)，使其与拱顶直段(5)相互脱开，形成独立结构；热风出口(7)设置在拱顶直段(5)的侧面。

【技术特征摘要】
1.一种顶燃式热风炉圆弧拟合悬链线的独立拱顶结构，包括燃包括燃烧器(1)、
喉口段(2)、拱顶直段(5)、炉身(6)、热风出口(7)、倒置悬链线轨迹(11)、圆
弧拟合的悬链线拱顶(12)、托砖圈(13)；其特征在于：在顶燃式热风炉的喉口段
(2)与拱顶直段(5)之间采用了圆弧拟合的悬链线拱顶(12)连接，圆弧拟合的
悬链线拱顶(12)下部设置了托砖圈(13)，使其与拱顶直段(5)相互脱开，形成
独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：银光宇，张福明，毛庆武，张建，李欣，许云，梅丛华，胡祖瑞，孟玉杰，杨森，曹朝真，范燕，
申请(专利权)人：北京首钢国际工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11