CN102352420B

CN102352420B - 由两种不同砖型构成的组合格子砖

Info

Publication number: CN102352420B
Application number: CN 201110323323
Authority: CN
Inventors: 刘世聚; 陈维汉; 刘�东; 崔方辉; 范剑超; 艾慧霞; 杨晓辉
Original assignee: HENAN YUXING HOT BLAST STOVE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENAN YUXING HOT BLAST STOVE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-10-22
Filing date: 2011-10-22
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-10-22
Also published as: CN102352420A

Abstract

本发明涉及由两种不同砖型构成的组合格子砖，可有效解决对蓄热体格子砖在给定单位体积换热面积的条件下提高热交换能力的问题，由19孔格子砖部分和37孔格子砖部分组成的正六边形，19孔格子砖部分和37孔格子砖部分的两端面间分别有锥形格孔，每一块格子砖的下面设置圆形凹槽、中心凹槽共有七个凹槽，每一块格子砖的上面设置定位凸台，位置与圆形凹槽相间对应，37孔格子砖部分的孔间距是19孔格子砖部分的孔间距的0.75倍，相互之间组合在一起构成组合格子砖，本发明充分实现对气流的调压均流作用和改善气流与格孔壁面之间的传热效果，且为调节蓄热体上下不同部位的热交换能力提供了方便。

Description

由两种不同砖型构成的组合格子砖

技术领域

本发明涉及高炉热风炉用的一种由两种不同砖型构成的组合格子砖。

背景技术

热风炉格子砖是作为蓄热-传热介质用于热风炉中的重要部件，它通过格孔与气流间的换热与自身的质量，在一个周期性的热交换过程中完成热能的吸收与放出，有效地将高温烟气的焓转变为高炉热鼓风的焓。在格子砖的使用实践中，不同孔径、不同形状的格子砖不胜枚举，其目的不外是选择孔径增强气流与格孔间的换热、选择合理的孔间距以减小传导热阻和留下合理的实体以保证充足的热容。显然，在相互制约的情况下没有任何一方面的最好，而只有综合的最优，因为单位体积换热面积的增加势必导致实体的减小与由此导致的蓄热能力下降。为此，切实可行的研究就在于对蓄热体格子砖在给定单位体积换热面积的条件下如何提高热交换能力的探索。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种由两种不同砖型构成的组合格子砖，可有效解决对蓄热体格子砖在给定单位体积换热面积的条件下提高热交换能力的问题。

本发明解决的技术方案是，由19孔格子砖部分和37孔格子砖部分组成的正六边形，19孔格子砖部分和37孔格子砖部分均为大小一致的正六边形柱体，19孔格子砖部分的两个端面之间均匀且垂直地开有第一锥形格孔，37孔格子砖部分的两个端面之间均匀且垂直地开有第二锥形格孔，每一块格子砖的下端面上对称于中心，相距60°角设置6个第一圆形凹槽或第二圆形凹槽，加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七个第一凹槽或第二凹槽，每一块格子砖的上端面上设置3个第一定位凸台或第二定位凸台，位置与第一圆形凹槽或第二圆形凹槽相间对应，37孔格子砖部分的孔间距是19孔格子砖部分的孔间距的0.75倍，按正三角形布置19孔格子砖部分和37孔格子砖部分的锥形格孔，定位的凸台与凹槽对于这两种格子砖砖型有相同的结构，相互之间组合在一起构成组合格子砖。

本发明借助于两种孔径不同、格孔互通的、外形一样的格子砖，在定位凸块与凹槽形状位置相同的条件下，在堆砌方向上组合而成，使用这种组合型格子砖能在保证通孔率的前提下，充分实现对气流的调压均流作用和改善气流与格孔壁面之间的传热效果，且为调节蓄热体上下不同部位的热交换能力提供了方便。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明的结构仰视图。

图3为本发明的结构俯视图。

图4为本发明37孔格子砖部分的结构俯视图。

图5为本发明37孔格子砖部分的结构仰视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-图5给出，本发明的结构是，由19孔格子砖部分1a和37孔格子砖部分1b组成的正六边形，19孔格子砖部分1a和37孔格子砖部分1b均为大小一致的正六边形柱体，19孔格子砖部分1a的两个端面之间均匀且垂直地开有第一锥形格孔2a，37孔格子砖部分的两个端面之间均匀且垂直地开有第二锥形格孔2b，每一块格子砖的下端面上对称于中心，相距60°角设置6个第一圆形凹槽3a或第二圆形凹槽3b，加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七个第一凹槽或第二凹槽，每一块格子砖的上端面上设置3个第一定位凸台4a或第二定位凸台4b，位置与第一圆形凹槽3a或第二圆形凹槽3b相间对应，37孔格子砖部分的孔间距是19孔格子砖部分的孔间距的0.75倍，按正三角形布置19孔格子砖部分和37孔格子砖部分的锥形格孔，定位的凸台与凹槽对于这两种格子砖砖型有相同的结构，相互之间组合在一起构成组合格子砖。

所述的第一锥形格孔2a或第二锥形格孔2b的上端直径大于下端直径，第一锥形格孔2a或第二锥形格孔2b的横截面为圆形或正六边形；所述的第一圆形凹槽3a与第二定位凸台4b或第二圆形凹槽3b与第一定位凸台4a，相互配合时第一定位凸台4a或第二定位凸台4b的直径小于第一圆形凹槽3a或第二圆形凹槽3b的直径5.5-6.5mm，第一定位凸台4a或第二定位凸台4b的高度小于第一圆形凹槽3a或第二圆形凹槽的深度4.5-5.5mm；所述的37孔格子砖部分1b有6个第二圆形凹槽3b与1个第二中心凹槽一共有七个第二凹槽和三个第二定位凸台4b，第二凹槽与周边上的六个第二锥形格孔2b相通，6个第二圆形凹槽中的其中呈三角形分布的3个第二圆形凹槽分别和三个第二定位凸台相对应，第二凹槽内有同心的第二锥形格孔，第二凹槽的中心为周边相连通的六个第二锥形格孔的中心；所述的19孔格子砖部分1a有6个第一圆形凹槽3a与1个第一中心凹槽一共有七个第一凹槽和三个第一定位凸台4a，第一圆形凹槽3a和周边四个第一锥形格孔2a相通，第一圆形凹槽3a的中心在周边四个第一锥形格孔中间位置上，6个第一圆形凹槽中的其中呈三角形分布的3个第一圆形凹槽分别和三个第一定位凸台相对应。

从上述结构可知，本发明是由两种不同孔径，但孔间距有一定比例的，外形尺寸相同的格子砖在定位凸块与凹槽相同的情况下组合而成，要求组合体的两个部分必须在其定位凸台与凹槽一致的条件下组合，而组合后要保证两部分的格孔之间是完全互通的，为此，这就要求各部分结构本身的格孔互通且相通的程度要大，而且在正三角形排列的条件下孔间距一定要按一定的比例。本发明采用了有两圈完整格孔的19孔格子砖为一部分，而有三圈完整格孔的37孔格子砖为另一部分，两部分格子砖在外形尺寸一样且定位凸台和凹槽一样的情况下实现两部分格子砖之间的组合。具体而言，其组合的两个部分的上下端面上，一端是6个对称布置的圆形凹槽与1个中心凹槽构成七个凹槽，其作用是实现格孔互通与格子砖的定位，另一端是三个对称布置的凸块，其作用是配合七个凹槽中的其中三个实现格子砖两部分的准确定位。对于19孔格子砖的第一圆形凹槽的中心是设置在以中心的格孔定位的第一环格孔与第二环格孔的中心位置，每一个第一圆形凹槽均与四周四个格孔相通，一圈上共布置六个，加上其中心一个一共七个第一凹槽；对于37孔格子砖的第二凹槽的中心是设置在以中心的格孔定位的第二环格孔的孔中心位置，一个第二凹槽与四周六个格孔相通，一圈布置六个，加上中心一个一共七个第二凹槽。两种格子砖部分的另一端面上凸台的布置也是在其凹槽的对应位置，只是数量为各三个。这样两部分格子砖就能在定位的凸块与凹槽的结合中形成不同格孔数的格子砖的组合（见图1）。锥形格孔的横截面可以是圆形，也可以是正六边形，只要配合的孔间距选择得当，锥形格孔的大小是可以自有变动的。由于19孔格子砖部分1a和37孔格子砖部分1b两种格子砖定位相同，相互的组合存在三种情况，各自的组合与相互的组合，其排列的情况更是多样，这就为适应蓄热体中的流动与与换热过程提供了极大地便利。

具体实施时，将上述两种结构的格子砖相互上下堆砌后组成整个蓄热体。当高温烟气流从燃烧室进入蓄热体时，气流以逐渐缩小的流动方式从大孔径处进入到锥形通孔，逐步加速从小孔径处流出；在进入下一层格子砖的大孔径端之前，因凹槽的作用流体会减速与互混，尤其是没有遇到凸台凹槽时相互混合的效果更好（因为是七个凹槽三个凸台，基本上凹槽的七个孔是两层就会相互掺混一次，而且除最外一圈格孔外每个格子砖孔都与两个凹槽相通），这样气流会以一种复杂的流动形态出现，起到了调节气流速度的作用，数层之后格子砖中气流的速度分布将变得十分均匀；而粉尘则因惯性力大而保持流速顺利进入下层格子砖孔，避免凹槽中粉尘的堆积与粘结。由于存在多格孔格子砖（37孔格子砖部分）与少格孔格子砖（19孔格子砖部分）的相互组合，气流的流动变得更为复杂，调节气流流速的作用更加明显。组合格子砖对于从热风炉下面进入的流速极不均匀的冷风而言其调压均流的作用更为突出，而受到的效果更为明显。还应指出，格孔中复杂的流场结构必然带来传热效果的加强，同时，利用不同结构格子砖的组合，有意识将上部格子砖的格孔做大一些，而下部格子砖的格孔做小一些，以利于平衡蓄热室上下的换热与蓄热之间的矛盾，让蓄热体格子砖更好地发挥其应有的作用。

本发明的设计原理是，热风炉内的传热过程显示，高温区域要求蓄热能力强而对流换热可相对弱一些（因存在高温辐射），而低温区域对流换热能力要强一些而蓄热能力可以相对弱一些。显然，采用同一孔径与孔间距的格子砖是不能实现上述要求的。从结构上讲，外形相似与尺寸相同的格子砖，孔径不同、孔间距不一样，其单位体积的换热面积是不一样的，在相同的孔间距下孔径越大换热面积越少，换热能力越差；而孔径越小换热面积越大，换热能力越强。显见，前者可以用在热风炉的高温区，而后者可以用在低温区。这样，在同一个热风炉中就必须采用两种以上的不同格孔的格子砖，其相互间的组合就显得十分必要。同时，不同孔径的格子砖的相互组合后的格孔通道结构也趋于复杂，对于调节气流流场的均匀性和增强其与流体间的传热，其效果十分显著。为此，本发明提出了一种由两种不同砖型结构的组合格子砖。

Claims

1.一种由两种不同砖型构成的组合格子砖，其特征在于，由19孔格子砖部分（1a）和37孔格子砖部分（1b）呈上下相一致堆砌组成的正六边形，19孔格子砖部分（1a）和37孔格子砖部分（1b）均为大小一致的正六边形柱体，19孔格子砖部分（1a）的两个端面之间均匀且垂直地开有第一锥形格孔（2a），37孔格子砖部分的两个端面之间均匀且垂直地开有第二锥形格孔（2b），每一块格子砖的下端面上对称于中心，相距60°角设置6个第一圆形凹槽（3a）或第二圆形凹槽（3b），加上中心的第一中心凹槽或第二中心凹槽一共有七个第一凹槽或第二凹槽，每一块格子砖的上端面上设置3个第一定位凸台（4a）或第二定位凸台（4b），位置与第一圆形凹槽（3a）或第二圆形凹槽（3b）相间对应，37孔格子砖部分的孔间距是19孔格子砖部分的孔间距的0.75倍，19孔格子砖部分和37孔格子砖部分的锥形格孔是按照每相邻三个格孔的中心连线构成正三角形进行布置，这两种格子砖的定位的凸台与凹槽结构相同，相互之间组合在一起构成组合格子砖；所述的37孔格子砖部分（1b）有6个第二圆形凹槽（3b）与1个第二中心凹槽一共有七个第二凹槽和三个第二定位凸台（4b），第二凹槽与周边上的六个第二锥形格孔（2b）相通，6个第二圆形凹槽中的其中呈三角形分布的3个第二圆形凹槽分别和三个第二定位凸台相对应，第二凹槽内有同心的第二锥形格孔，第二凹槽的中心为周边相连通的六个第二锥形格孔的中心；所述的19孔格子砖部分（1a）有6个第一圆形凹槽（3a）与1个第一中心凹槽一共有七个第一凹槽和三个第一定位凸台（4a），第一圆形凹槽（3a）和周边四个第一锥形格孔（2a）相通，第一圆形凹槽（3a）的中心在周边四个第一锥形格孔中间位置上，6个第一圆形凹槽中的其中呈三角形分布的3个第一圆形凹槽分别和三个第一定位凸台相对应。

2.根据权利要求1所述的由两种不同砖型构成的组合格子砖，其特征在于，所述的第一锥形格孔（2a）或第二锥形格孔（2b）的上端直径大于下端直径，第一锥形格孔（2a）或第二锥形格孔（2b）的横截面为圆形或正六边形。

3.根据权利要求1所述的由两种不同砖型构成的组合格子砖，其特征在于，所述的第一圆形凹槽（3a）与第二定位凸台（4b）或第二圆形凹槽（3b）与第一定位凸台（4a），相互配合时，第一定位凸台（4a）的直径小于第二圆形凹槽（3b）的直径5.5-6.5mm，第一定位凸台（4a）的高度小于第二圆形凹槽的深度4.5-5.5mm；或第二定位凸台（4b）的直径小于第一圆形凹槽（3a）的直径5.5-6.5mm，第二定位凸台（4b）的高度小于第一圆形凹槽（3a）的深度4.5-5.5mm。