一种非圆形通道热风管道砌筑结构的制作方法

本实用新型属于冶金行业热风炉技术领域，特别是提供了一种高温管道内部非圆形通道耐火材料的砌筑结构，适用于炼铁工艺中高炉炼铁和熔融还原炼铁用到的热风炉。还可用于其它需要将气态介质加热到1000℃以上的工业技术领域中。

背景技术：

在高炉炼铁中用热风炉加热鼓风已有近二百年历史，加热后风温最初只有149℃。随着技术的不断进步，目前风温最高已达1350℃。风温提高，可大幅降低焦比，节约焦炭，提高高炉产量，还可充分利用低热值的高炉煤气，提高热效率，减少煤气放散，节约能源，保护环境。

热风炉管道系统的设计目标是“低应力、无过热”，而随着高炉大型化的不断发展，热风温度不断提高，热风管道直径不断增大，一些问题也逐渐暴露出来，较为典型的就是热风管道塌砖，掉砖，钢壳发热甚至烧穿，造成严重的工业事故和财产损失。

热风管道内部一般会砌筑多层耐火材料，包括不定型耐火材料、隔热砖、耐火砖等，确保钢壳的工作温度在150℃以下。对于大管径的热风管道，上半环耐材在重力作用下容易发生塌陷，掉砖等现象，使耐火材料之间，耐火材料与钢壳之间形成较大的缝隙，导致耐火材料失去对钢壳的保护，钢壳逐渐升温，最终对钢壳造成严重破坏。

热风管道过热发红的主要原因，是耐火材料结构设计不合理。以往的耐火材料典型砌筑结构见图1。包括第一层重质耐火砖(1)，第一层隔热砖(2)，第二层隔热砖(3)，耐火喷涂料(4)，管道钢壳(5)。第一层隔热砖和第二层隔热砖根据不同的工作温度，可以是粘土质隔热砖或高铝质隔热砖。热风炉投产后，管道的温度变化会使管壳发生位移。实践发现对于管道内径超过1.2m的热风管道，在管壳位移和耐材自身重力作用下，第一层重质耐火砖(1)上部120°下沉塌砖现象非常明显，在重质耐火砖(1)和第一层隔热砖(2)之间产生了较大的缝隙，如图2所示。一旦塌砖后管道耐火衬的体系被破坏，高温气体很容易就进入隔热层(2)、(3)，对隔热层造成破坏，造成外层钢壳过热、发红甚至烧穿。

长期以来，大型高炉热风管道塌砖、掉砖成为困扰生产设计人员的难题，影响高炉正常生产，增加企业成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高温管道内部非圆形通道耐火材料的砌筑结构。通过非圆形通道的砌筑结构，保证管道耐火材料整体结构的稳定性，使耐火砖能够长期稳定工作，有效避免塌砖、掉砖，钢壳过热。

本实用新型包括管道下部重质耐火砖1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8、第一层隔热砖9、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5。下部重质耐火砖1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8连接，位于高温管道最内层，组成非圆形通道；第一层隔热砖9、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5依次砌筑在重质耐火砖(包括下部重质耐火砖1，中部重质耐火砖6，上部重质耐火砖7，顶部重质耐火砖8)外层。

下部重质耐火砖1与传统结构相同，中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7砌筑半径逐步减小，顶部重质耐火砖8砌筑半径减小到0.6m以下，组成非圆形砌筑通道，提高顶部砌筑结构的稳定性。

中部重质耐火砖6，上部重质耐火砖7，顶部重质耐火砖8可以设计凹槽、凸台的锁扣结构。

管道钢壳5内部喷涂耐火喷涂料4，耐火喷涂料4内部砌筑第二层隔热砖3，耐火喷涂料4与第二层隔热砖3之间用泥浆或油纸砌筑；第二层隔热砖3内部砌筑第一层隔热砖9，第二层隔热砖3与第一层隔热砖9之间用泥浆或油纸砌筑，第一层隔热砖9内部砌筑重质耐火砖，第一层隔热砖9与重质耐火砖之间用泥浆或油纸砌筑。

传统热风管道砌筑，气体流通截面是圆形，最内层耐火砖整个圆周砌筑半径是相同的。

本实用新型将最内层耐火砖分成若干段：管道下部重质耐火砖1结构稳定，砌筑半径R1可与传统砌筑半径相近；传统砌筑结构中，管道顶部耐火砖的结构稳定性最差，是最容易发生塌砖掉砖的部位，因此将顶部重质耐火砖8的砌筑圆弧半径缩小到R4,从而提高结构稳定性；管道下部到顶部可以分若干段过渡，中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7属于过渡段，砌砖半径介于R1与R4之间。为进一步提高相邻砖之间结合的紧密度，从过渡段开始到管道底部，耐火砖可以设计凹槽、凸台的锁扣结构。

为保证气体流通面积与传统砌筑方式相近，管道下部耐火砖1可以适当下移，厚度可以适当减薄。过渡段和顶部重质耐火砖的砌筑厚度与传统砌筑相同，或者比传统砌筑厚度略厚。最终气体流通截面形成下大上小的形式。

由于内层耐火砖密度大，强度高，因此保证了耐火砖的结构稳定性之后，外层的隔热砖相对稳定。本实用新型中第一层隔热砖9的外径与传统相同，但内径则是随着内层耐火砖外径变化而变化的。第二层隔热砖3、耐火喷涂料4，管道钢壳5与传统砌筑相同。

综上，本实用新型提供了一种高温管道内部非圆形通道耐火材料的砌筑结构，该结构利用重质耐火砖与第一层隔热砖砌筑内径的变化及耐火砖互锁结构，实现如下功能：

1)从管道底部到顶部，耐火砖的砌筑圆弧半径逐渐变化，减小了管道顶部耐火砖的砌筑圆弧半径，避免了大管径热风管道顶部由于砌筑半径过大导致的塌砖、掉砖；

2)优化管道底部耐火砖位置，减小内衬厚度等措施，保证非圆形截面与圆形截面的面积相近；

3)重质耐火砖的锁扣结构增加了砌体的整体稳定性。

附图说明

图1是传统的热风管道典型砌筑断面图。其中，第一层重质耐火砖1、第一层隔热砖2、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5。

图2是传统的热风管道发生塌砖后，典型砌筑断面图。其中，第一层重质耐火砖1、第一层隔热砖2、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5。

图3是本实用新型的热风炉热风管道砌筑断面图。其中，下部重质耐火砖1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8、第一层隔热砖9、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5。

图4是本实用新型一种实施方式的结构图。

具体实施方式

实施例1。

图4是本实用新型的具体实现方式。

由图3可知，本实用新型新包括：下部重质耐火砖1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8、第一层隔热砖9、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5。下部重质耐火砖1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8连接，位于高温管道最内层，组成非圆形通道；第一层隔热砖9、第二层隔热砖3、耐火喷涂料4、管道钢壳5依次砌筑在重质耐火砖(包括下部重质耐火1、中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7、顶部重质耐火砖8)外层。

图4中，内层重质砖共分29种砖型，管道下部重质耐火砖1采用1^#砖，其通道半径均为R1，因此砖型是固定的。中部重质耐火砖6、上部重质耐火砖7采用2#～23#号砖，该部分砖每块砖在圆周上的内外半径都不断变化，作为过渡砖型，将通道半径从管道下部R1过渡到管道顶部R4。管道顶部重质耐火砖8采用24#～29#砖砌筑，其通道半径均为R4，R4一般均小于0.6m，直径小于1.2m，从而使管道顶部耐火砖的砌筑结构保持稳定。第一层隔热砖9：下部采用30#砖，中部，上部采用31～58#砖,由于内层的重质耐火砖沿管径方向的长度在不断变化，该部分砖型也随之变化。第二层隔热砖3与传统砌筑结构一致，均采用一种砖型59#砖即可。

管道钢壳5内部喷涂耐火喷涂料4，耐火喷涂料4内部砌筑第二层隔热砖3，耐火喷涂料4与第二层隔热砖3之间用泥浆或油纸砌筑。第二层隔热砖3内部砌筑第一层隔热砖9，第二层隔热砖3与第一层隔热砖9之间用泥浆或油纸砌筑，第一层隔热砖9内部砌筑重质耐火砖，第一层隔热砖9与重质耐火砖之间用泥浆或油纸砌筑。

本实用新型属于冶金行业热风炉技术领域，特别是提供了一种热风炉热风管道耐火材料非圆形通道砌筑结构，适用于炼铁工艺中高炉炼铁和熔融还原炼铁用到的热风炉。还可用于其它需要将气态介质加热到1000℃以上的工业技术领域中。

本实用新型有多种实施方案，附图只作解释说明用，并非对本实用新型的限制。任何未脱离本实用新型设计思路，对本实用新型作非实质性改动的，均仍属于本实用新型的范围。