[发明专利]用于高炉的外燃式热风炉的连接结构

说明书

本发明涉及到对作为高炉附属设备而设置的外燃式热风炉连接结构的改进。具体地说，涉及到独立配备的由塔体形成的燃烧室和蓄热室但不用伸缩接头的外燃式热风炉的拱顶连接件安装机构的结构。

向高炉中稳定供给高温热风的接风炉的构成包括有燃烧室和蓄热室，燃烧室和蓄热室同在一起的内燃式热风炉与燃烧室和蓄热室相分离的外燃式热风炉有很大区别。

近年来，随着高炉的大型化，较多地采用了外燃式热风炉。

这种外燃式热风炉由导引高炉气与焦炭炉气等进行燃烧的燃烧室  以及蓄聚其热量的蓄热室相分离而构成，并在炉顶部的拱顶连接部将燃烧室与蓄热室相连接，以供给所蓄聚的热量及热风。

作为一种先有的连接炉顶部拱顶的方法，已知存在有用带有伸缩接头的直管来连接蓄热室拱顶及燃烧室拱顶各侧壁部分的所谓考伯斯式的方法，这种方法在特开昭50-104707号公报以及特开昭53-131906号公报、实开昭55-4285号公报中均已说明。

图9显示了考伯斯式热风炉12的结构。蓄热室1是独立式的，燃烧室2支承在支架3上。用带有伸缩接头5的拱顶连接管4将蓄热室1的拱顶9与燃烧室2的拱顶10连接起来，由于伸缩部分处因送风时的风压而受到约1000吨的轴向推力的作用，所以要设置能承受内部推力的拱顶的环形加强件6和拉梁7，以防止伸缩接头5朝蓄热室拱顶9及燃烧室拱顶10两方向扩张。图中的数字8是连接蓄热室1及燃烧室2的连接构架。

这样构成的热风炉如前所述，由于受到约1000吨的轴向推力而使拉梁7延伸，同时伸缩接头5因操作开始受送风时风压的影响而扩张，且又在燃烧时因风压减小而收缩，此种现象会在较长时间(通常为10-15年)内重复出现。

于是，在作为伸缩接头5的内部衬里的耐火砖上会产生龟裂、不久将会形成空洞，热风吹到伸缩接头5的板片上而发生赤热化等问题。

同时，在维修工作中，不得不长时间地停止热风炉的运转，使热风炉冷却以更换伸缩接头5，这时，必须凭借三台炉基来操作通常有四台炉基的热风炉，存在有使高炉的操作降低、修理时间长与增加费用等大问题。

此外，还需要经常排出伸缩接头5内底部的积水，而从维护观点出发，也需使热风炉的结构简单与轻量化。

为了解决上述问题，目前考虑不用伸缩接头5而采用只借拱顶连接管4的刚性来吸收热膨胀的结构。图10显示了不用伸缩接头5而用拱顶连接管4的热风炉的结构。在这种情况下，用拱顶连接管4把蓄热室1的拱顶9与燃烧室2的拱顶10直接连接起来，不言而喻，由于环形加强件6与拉梁7均不复存在，因而能够减轻图9所示的伸缩接头5的重量。

如图10所示，在拱顶连接管4上没有伸缩接头5的情况下，铁皮沿水平方向的热膨胀不会引起蓄热室1及燃烧室2两者的变形，而且也不存在应力方面的问题。但是，在构造具有独立式的蓄热室1且以支架3来承载着燃烧室2的那种结构的热风炉的情况下，用拱顶连接管4将蓄热室1的拱顶9与燃烧室2的拱顶10连接起来之后，由于要堆砌燃烧室2的炉砖，支架3便会因炉砖的重量而弯曲，致燃烧室2相对于蓄热室1的高度下降。

此外，由于要解决应力作用裂纹而对铁皮进行了保温(保温处的铁皮温度为200℃)的影响，以及因热风炉运转时的送风风压的应力和因燃烧·送风的转换而使得蓄热室1和燃烧室2在高度方向上发生变动，结果使得尽管图11(a)所示的蓄热室拱顶9一侧内的拱顶连接管4的底部(A部)不会有大的变形，但图11(b)所示的燃烧室拱顶10中的拱顶连结管4的底部(B部)却因产生较大的应力而有很大的变形，这已由有限元法(FEM)予以判明。为此，有必要大大地强化燃烧室底部的接合处11，而这在最坏的情况下是不能达到所期望的没有连接管的伸缩接头那种目的的。

本发明的目的在于提供一种用有限元法(FEM)求得拱顶连接管的管径与蓄热室拱顶直径和燃烧室拱顶直径之间的最佳比例、抑制局部产生的拱顶连接管的底部应力、不使用伸缩接头而具有最佳结构的长寿命外燃式热风炉的连接结构。

为了达到上述目的，本发明的外燃式热风炉的连接结构的特征在于：在不使用伸缩接头而用拱顶连接管来直接连接蓄热室拱顶的侧壁与燃烧室拱顶的侧壁的外燃式热风炉的连接结构中，拱顶连接管的管径(RD)与蓄热室拱顶直径(TD)之比(RD/TD)的范围为0.24≤(RD/TD)≤0.60，另外，拱顶连接管的管径(RD)与燃烧室拱顶直径(ND)之比(RD/ND)的范围为0.44≤(RD/ND)≤0.80。