专利名称：一种外燃式热风炉结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢铁冶金节能技术领域的热风炉结构，特别是涉及一种能显著延长热风炉寿命和提高送风温度的一种外燃式热风炉结构。
背景技术：
热风炉是高炉炼铁的辅助设施，其作用是向高炉提供热风。其工作原理是通过热风炉的燃烧器燃烧煤气而产生高温烟气，将热风炉内的蓄热体加热，然后是冷风通过蓄热体，与蓄热体进行热交换而变成热风[高温空气]，根据燃烧器所处位置，可将热风炉分为内燃式、外燃式和顶燃式等多种结构形式。
其中外燃式热风炉由于将燃烧室与蓄热室分设在两个相对独立的钢壳内，解决了内燃热风炉燃烧室火井倾斜、掉转、烧穿短路等弊病，在大型高炉上得到了普遍应用。根据热风炉拱顶结构形式又有地得式、考贝式、马琴式、新日铁式四种主要型式。其中考贝式燃烧室和蓄热室均保持各自半径的1/2球型拱顶，两个球顶之间由配有波纹补偿器的连接管连接。新日铁式综合了考贝式和马琴式的优点，蓄热室上部有锥型缩口，保证两个1/2球顶对称且尺寸较小，结构稳定性较好。考贝式和新日铁式燃烧室和蓄热室的不均匀上涨都是靠联络管上设置的波纹补偿器吸收。
地得式由两个不同半径的1/4球体和半个截头圆锥组成，整个拱顶呈半卵型结构，燃烧室下部由液压支座支撑，以适应燃烧室和蓄热室的不均匀膨胀。马琴式蓄热室上部有锥型缩口，拱顶由两个等径1/4球和一个平底半圆柱连接管组成。马琴式燃烧室和蓄热室之间没有补偿器，拱顶应力大。
如何解决好外燃式热风炉燃烧室和蓄热室不均匀膨胀问题，是外燃式热风炉长寿的关键。传统考贝式和新日铁式热风炉尽管了设置了波纹补偿器、但波纹补偿器轴线与燃烧室轴线和蓄热室轴线垂直，当燃烧室和蓄热室不均匀膨胀时，拱顶联络管上波纹补偿器两端的耐火砖产生扭转，问题之一是容易产生三角形砖缝导致串风甚至烧坏钢壳，问题之二是易将耐火砖挤压破损。
另外采取设置液压支座的措施，也仍存在拱顶砖衬开裂，导致串风，烧坏补偿器和钢壳等问题，严重影响热风炉的使用寿命。
由此可见，上述现有的外燃式热风炉在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决外燃式热风炉所存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的外燃式热风炉存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的外燃式热风炉结构，能够改进一般现有的外燃式热风炉，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
发明内容
本实用新型的主要目的在于，克服现有的外燃热风炉存在的缺陷，而提供一种新的外燃式热风炉结构，所要解决的技术问题是使其通过改进传统外燃热风炉结构，使燃烧室和蓄热室的不均匀膨胀得到更好的补偿，延长热风炉使用寿命，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本实用新型的另一目的在于，提供一种新型的外燃式热风炉结构，所要解决的技术问题是使其能适应不同级别高炉的需要，并能大大提高热风炉适应高温的能力，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种外燃式热风炉结构，其主要包括燃烧室、燃烧室拱顶、蓄热室、蓄热室拱顶和拱顶联络管；其还包括一个压力平衡式波纹补偿器、迷宫式膨胀缝耐火砌体结构和燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构；其中所述的压力平衡式波纹补偿器位于燃烧室的直筒部和燃烧室拱顶之间，且其轴线与燃烧室中心线重合；其中所述的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构留设在燃烧室直筒部的上部和燃烧室拱顶之间；其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构设置在拱顶联络管的外部，固设在燃烧室拱顶和蓄热室拱顶之间。
本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的压力平衡式波纹补偿器主要包括小波纹管、大波纹管和连接管；该连接管与钢壳之间可以采用焊接，也可以采用法兰连接。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构在燃烧室直筒部的上部墙采用长砖和短砖交错砌筑，并与燃烧室拱顶的耐火砌体墙之间留有膨胀缝，膨胀缝内填充柔软的陶瓷纤维棉。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的燃烧室拱顶的耐火砌体墙支撑在燃烧室的钢壳内砖托上，燃烧室上部的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构与燃烧室拱顶的耐火砌体墙之间可以沿燃烧室的轴线方向相对滑动。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构，与燃烧室拱顶和蓄热室拱顶采用刚性连接为一整体，稳定支撑燃烧室拱顶耐火材料的内衬荷重。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构，可以是加强环——加劲板结构；也可以是环型梁结构。
前述的一种外燃式热风炉结构，其中所述的拱顶联络管，采用圆型管道刚性连接在燃烧室拱顶和蓄热室拱顶之间，且不设置补偿器。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本实用新型的主要技术内容如下本实用新型提出一种外燃式热风炉结构，其包括一个压力平衡式波纹补偿器、迷宫式膨胀缝耐火砌体结构和燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构；压力平衡式波纹补偿器位于燃烧室直筒部和燃烧室拱顶之间，且其轴线与燃烧室中心线重合；本实用新型通过在燃烧室轴向设置压力平衡式波纹补偿器，较好解决了外燃式热风炉蓄热室和燃烧室不均匀膨胀造成的钢壳钢结构应力过大和耐火砖衬破损问题，能够延长热风炉的寿命，并且能适应不同级别高炉的需要，大大提高热风炉适应高温的能力。
借由上述技术方案，本实用新型一种外燃式热风炉结构至少具有下列优点1、本实用新型通过在燃烧室轴向设置压力平衡式补偿器，较好解决了蓄热室和燃烧室不均匀膨胀造成的钢壳钢结构应力过大问题，通过设置迷宫式结构耐火砌体，解决耐火砖衬挤压破损问题，具有能够延长热风炉寿命的特点2、本实用新型能够有效防止砖衬破损，从而保证钢壳不会被高温气体烧坏，所以可以承受更高的风温，进而提高热风温度。
3、本实用新型适应性强，可以适应各种容积的新建或改造高炉工程的外燃式热风炉使用，特别是将现有常规外燃式热风炉的高炉进行扩容改造时，或者内燃式热风炉改造成外燃式热风炉时，仅将外燃式热风炉的燃烧室上部拆除并增加波纹补偿器即可。
综上所述，本实用新型特殊结构的一种外燃式热风炉结构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的外燃式热风炉具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本实用新型的剖面结构示意图。
图2是本实用新型的迷宫式耐火砌体结构局部放大图。
图3是本实用新型采用的压力平衡式波纹补偿器结构示意图。
图4是本实用新型采用的加强环——加劲板独立支撑结构示意图。
图5是沿图4的A-A方向的剖视图。
图6是本实用新型采用的环型梁结构独立支撑结构示意图。
图7是沿图6的B-B方向的剖视图。
图8是传统新日铁顶燃式热风炉拱顶及联络管结构示意图。
1燃烧室 2压力平衡式波纹补偿器17钢壳18钢壳内砖托3耐火砌体结构 19陶瓷纤维棉4燃烧室拱顶 20耐火砌体墙5拱顶联络管 6独立支撑结构7蓄热室拱顶 8蓄热室9小波纹管 10大波纹管11连接管 12加强环13加劲板 14环型梁15拱顶联络管波纹补偿器16拱顶联络管膨胀缝21蓄热室拱顶钢壳 22燃烧室拱顶钢壳23拱顶联络管钢壳具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种外燃式热风炉结构其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，图2所示，本实用新型一种外燃式热风炉结构，其主要包括燃烧室1、燃烧室拱顶4、蓄热室8、蓄热室拱顶7和拱顶联络管5；其还包括一个压力平衡式波纹补偿器2、迷宫式膨胀缝耐火砌体结构3和燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构6；其中压力平衡式波纹补偿器2位于燃烧室1直筒部和燃烧室拱顶4之间，且其轴线与燃烧室1中心线重合，压力平衡式波纹补偿器2即可承受炉内压力，又可使钢壳17自由膨胀。
燃烧室拱顶4和蓄热室拱顶7通过拱顶联络管5刚性连接，并在拱顶联络管5的外围设置有拱顶支撑结构6，燃烧室1和蓄热室8由于温度不同产生不同的热膨胀，当燃烧室1膨胀量大于蓄热室8的膨胀量时，压力平衡式波纹补偿器2受到压缩，当燃烧室1膨胀量小于蓄热室8的膨胀量时，压力平衡式波纹补偿器2则受到拉伸。
蓄热室8和燃烧室1不均匀膨胀的膨胀缝留设在燃烧室1的直筒部上部和燃烧室拱顶4之间，采用迷宫式膨胀缝耐火砌体结构3，即燃烧室1直筒部的上部墙采用长砖和短砖交错砌筑，并与燃烧室拱顶4的耐火砌体墙20之间留有膨胀缝，膨胀缝内填充柔软的陶瓷纤维棉19，膨胀缝即满足自由膨胀要求，又可阻止高温气体对钢壳17的破坏。
燃烧室拱顶4的耐火砌体墙20支撑在燃烧室1的钢壳内砖托18上，当燃烧室1的炉墙受热膨胀时，通过设置在燃烧室1上部的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构3实现与燃烧室拱顶4耐火砌体墙[序号]之间的相对滑动。由于燃烧室1上部的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构3和燃烧室拱顶4的耐火砌体墙20之间的相对滑动是沿燃烧室1和燃烧室拱顶4的轴线方向，且设置了膨胀缝，膨胀缝内填充柔软的陶瓷纤维棉19，所以不存在耐火砌体被热膨胀挤碎以及砖缝被拉开的问题。
请参阅图3所示，本实用新型采用了压力平衡式波纹补偿器2，炉内压力在压力平衡式波纹补偿器2的小波纹管9和大波纹管10上产生的盲板力互相抵消，既实现压力平衡，炉内压力对钢壳17不产生外力，消除钢壳17因温度变化所产生的应力，从而实现了钢壳17的自由膨胀；波纹补偿器2的连接管11，与钢壳17之间的连接可以采用焊接，也可以采用法兰连接。
请配合参阅图8所示，图8是传统新日铁顶燃式热风炉拱顶及联络管结构示意图，本实用新型一种外燃式热风炉结构，取消了图中拱顶联络管上安装的波纹补偿器15以及拱顶联络管膨胀缝16。
如图1所示，本实用新型的燃烧室拱顶4和蓄热室拱顶7之间用圆型管道连接，且不设置补偿器；燃烧室拱顶4、蓄热室拱顶7以及二者之间的拱顶联络管5均采用刚性连接，从而解决了拱顶联络管补偿器部位耐火砖被挤压损坏或砖缝被拉开造成的串风烧坏纲壳问题；另外燃烧室拱顶4和蓄热室拱顶7之间设置拱顶支撑结构6，保证燃烧室拱顶4可靠地刚性连接在蓄热室拱顶7的一侧，其目的是使燃烧室拱顶能够在与燃烧室直筒部采用压力平衡式波纹补偿器软连接的条件下，能够承受耐火材料内衬荷重，不会下沉，可以满足拱顶钢壳完全独立支撑。
再请参阅图4，图5所示，图4是本实用新型的拱顶支撑结构6所采用的加强环—加劲板独立支撑结构的示意图；加强环12为圆环型钢板，焊接在蓄热室拱顶钢壳21和燃烧室拱顶钢壳22上，起加固蓄热室拱顶钢壳21和燃烧室拱顶钢壳22的作用；加劲板13的形状为条形钢板，沿拱顶联络管钢壳22圆周方向均匀或不均匀布置，并与拱顶联络管钢壳22和加劲板13焊接连接，加劲板13的数量根据强度计算确定，一般在4～20块之间，加劲板13对拱顶联络管钢壳22起加强作用。
再请参阅图6，图7所示，图6是本实用新型的拱顶独立支撑结构6所采用的环型梁结构独立支撑结构示意图。环型梁14的形状为“工”字型结构，由钢板焊接而成，并与蓄热室拱顶钢壳21、燃烧室拱顶钢壳22和拱顶联络管钢壳22焊接，环型梁14对燃烧室拱顶4起支撑作用。
采用本实用新型一种外燃式热风炉结构，蓄热室与燃烧室分离，当热风炉工作时，蓄热室与燃烧室不均匀膨胀被设置在燃烧室直筒部和拱顶之间的波纹补偿器吸收，而且燃烧室耐火材料和燃烧室拱顶耐火材料之间采用迷宫式结构，在承受高温的情况下，保证燃烧室耐火材料和燃烧室拱顶耐火材料可以自由膨胀，避免了热膨胀造成的耐火材料挤压、破损。所以采用前述一种外燃式热风炉结构，预期热风炉寿命更长，预计将由传统外燃式热风炉的20～25年提高到30年以上。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种外燃式热风炉结构，其主要包括燃烧室、燃烧室拱顶、蓄热室、蓄热室拱顶和拱顶联络管；其特征在于其还包括一个压力平衡式波纹补偿器、迷宫式膨胀缝耐火砌体结构和燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构；其中所述的压力平衡式波纹补偿器位于燃烧室的直筒部和燃烧室拱顶之间，且其轴线与燃烧室中心线重合；其中所述的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构留设在燃烧室直筒部的上部和燃烧室拱顶之间；其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构设置在拱顶联络管的外部，固设在燃烧室拱顶和蓄热室拱顶之间。
2.根据权利要求1所述的一种外燃式热风炉结构，其特征在于其中所述的压力平衡式波纹补偿器主要包括小波纹管、大波纹管和连接管；该连接管与钢壳之间可以采用焊接，也可以采用法兰连接。
3.根据权利要求1所述的一种外燃式热风炉结构，其特征在于其中所述的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构在燃烧室直筒部的上部墙采用长砖和短砖交错砌筑，并与燃烧室拱顶的耐火砌体墙之间留有膨胀缝，膨胀缝内填充柔软的陶瓷纤维棉。
4.根据权利要求3所述的一种外燃式热风炉结构，其特征在于其中所述的燃烧室拱顶的耐火砌体墙支撑在燃烧室的钢壳内砖托上，燃烧室上部的迷宫式膨胀缝耐火砌体结构与燃烧室拱顶的耐火砌体墙之间可以沿燃烧室的轴线方向相对滑动。
5.根据权利要求1所述的一种外燃式热风炉，其特征在于其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构，与燃烧室拱顶和蓄热室拱顶采用刚性连接为一整体，稳定支撑燃烧室拱顶耐火材料的内衬荷重。
6.根据权利要求5所述的一种外燃式热风炉，其特征在于其中所述的燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构，可以是加强环——加劲板结构；也可以是环型梁结构。
7.根据权利要求1所述的一种外燃式热风炉，其特征在于其中所述的拱顶联络管，采用圆型管道刚性连接在燃烧室拱顶和蓄热室拱顶之间，且不设置补偿器。
专利摘要本实用新型是关于一种外燃式热风炉结构，其包括一个压力平衡式波纹补偿器、迷宫式膨胀缝耐火砌体结构和燃烧室拱顶钢壳独立支撑结构；压力平衡式波纹补偿器位于燃烧室直筒部和燃烧室拱顶之间，且其轴线与燃烧室中心线重合；本实用新型通过在燃烧室轴向设置压力平衡式波纹补偿器，较好解决了外燃式热风炉蓄热室和燃烧室不均匀膨胀造成的钢壳钢结构应力过大和耐火砖衬破损问题，能够延长热风炉的寿命，并且能适应不同级别高炉的需要，大大提高热风炉适应高温的能力。
文档编号F24H3/00GK2839840SQ20052012279
公开日2006年11月22日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者姜凤山, 全强, 于兴久 申请人:中冶京诚工程技术有限公司