CN105648131A - 一种热风炉用均匀布气砖 - Google Patents

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Abstract

一种热风炉用均匀布气砖，其外形为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱的断面为相邻两边顶角处设有过渡圆弧的、对边垂直距离为230±3mm的正六边形，棱柱内部的漏斗形通孔由圆锥面和圆柱面构成，且圆锥面和圆柱面的交叉线处有光滑的过渡弧面，圆锥面的中心轴线、圆柱面的中心轴线与棱柱的中心轴线重合，棱柱的上、下两个端面上均布有六个始于过渡圆弧止于漏斗形通孔的半圆形沟槽，本发明结构简单，使高温热烟气流量在砖的径向和圆周方向都能分布均匀、且能适用于高温并能承受升温降温交替，对提高热风炉的热效率、提高供风温度、延长热风炉寿命有重要意义。

Description

一种热风炉用均匀布气砖
技术领域
本发明属于窑炉技术领域，尤其是一种热风炉用均匀布气砖。
背景技术
目前，因受本身结构和气体流动规律的约束或限制，热风炉存在高温烟气在蓄热室格子砖断面上分布不均匀的缺点，如内燃式热风炉的燃烧室偏于热风炉一侧，热风炉燃烧期来自燃烧室火井的高温烟气沿着拱顶上升流动、再折向蓄热室格子砖，形成蓄热室断面上远离燃烧室一侧的区域流入的高温烟气多，而靠近燃烧室一侧区域流入的高温烟少的、不均匀分布的现象，再如顶燃式热风炉因燃烧后高温烟气进入拱顶空间时，受烧嘴结构和燃烧后烟气的旋流作用的影响，形成蓄热室断面上中心区域热烟气流速度小和边部区域气流速度大，造成高温热烟气在蓄热室断面半径方向热烟气的流速和流量相差很大，对于前述的热风炉，到送风周期时，受上述烟气在断面上气流分布原始的不均匀性影响，格子砖内的温度分布也不均匀，空气与格子砖发生热交换时，内燃式热风炉在断面上穿过火井墙一侧的空气流被加热后的温度较低，远离火井墙一侧的空气流被加热后的温度较高，严重影响热风炉的热效率及供风温度，还会发生水平或侧向的应力集中，导致格子砖破裂、火井坍塌的现象发生，而顶燃式热风炉就会发生空气到达蓄热室上表面时，来自中心区域的空气流温度低、来自边缘区域的空气流温度高的现象，不利于提高热风温度同时也降低了热风炉的热效率。
发明内容
本发明的发明目的：
主要针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种结构简单，使高温热烟气流量在径向和圆周方向都能分布均匀、且能承受高温的热风炉用均匀布气砖。
本发明的技术方案为：
提供了一种热风炉用均匀布气砖，其外形为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱的上下两个端面相互平行，且棱柱的每个侧面均与上、下端面相互垂直，棱柱的断面为相邻两边顶角处设有过渡圆弧的、对边垂直距离为230±3mm的正六边形，过渡圆弧与其两个邻边相切且半径在10mm~50mm范围内，棱柱内部的漏斗形通孔由锥尖角在60o~120o范围内的圆锥面和直径在40mm~90mm范围内的圆柱面构成，且圆锥面和圆柱面的交叉线处有光滑的过渡弧面，圆锥面的小端开口的半径与圆柱面通孔的半径相等，圆锥面的大端开口的半径在正六边形中心与过渡圆弧中点之间距离的二分之一至四分之三的范围内，圆锥面的中心轴线、圆柱面的中心轴线与棱柱的中心轴线重合，棱柱的上、下两个端面上均布有六个始于过渡圆弧止于漏斗形通孔的半圆形沟槽，沟槽的半径不大于圆柱面直径的8%，沟槽的轴线为过渡圆弧中点与正六边形中心的连线。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单，使高温热烟气流量在砖的径向和圆周方向都能分布均匀、且能适用于高温并能承受升温降温交替，对提高热风炉的热效率、提高供风温度、延长热风炉寿命有重要意义。
附图说明
图1为本发明的主视剖视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的仰视图。
图4为本发明的双层结构示意图。
图5为本发明的四层结构示意图。
图6为本发明使用时增速喉口均匀布气的结构原理示意图。
图7为本发明使用时增压腔室均匀布气的结构原理示意图。
其中：1为棱柱；2为圆锥面；3为圆柱面；4为小端开口；5为大端开口；6为沟槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图7给出，本发明的外形为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱1的上下两个端面相互平行，且棱柱1的每个侧面均与上、下端面相互垂直，棱柱1的断面为相邻两边顶角处设有过渡圆弧的、对边垂直距离为230±3mm的正六边形，过渡圆弧与其两个邻边相切且半径在10mm~50mm范围内，棱柱1内部的漏斗形通孔由锥尖角在60o~120o范围内的圆锥面2和直径在40mm~90mm范围内的圆柱面3构成，且圆锥面2和圆柱面3的交叉线处有光滑的过渡弧面，圆锥面2的小端开口4的半径与圆柱面3通孔的半径相等，圆锥面2的大端开口5的半径在正六边形中心与过渡圆弧中点之间距离的二分之一至四分之三的范围内，圆锥面2的中心轴线、圆柱面3的中心轴线与棱柱1的中心轴线重合，棱柱1的上、下两个端面上均布有六个始于过渡圆弧止于漏斗形通孔的半圆形沟槽6，沟槽6的半径不大于圆柱面3直径的8%，沟槽6的轴线为过渡圆弧中点与正六边形中心的连线。
所说的沟槽6的形状为矩形，矩形的宽度不大于圆柱面3直径的15%。
所说的热风炉用均匀布气砖的材质为镁铝尖晶石，且镁铝尖晶石成分中MgO·Al2O3含量不小于95%。
所说的热风炉用均匀布气砖的材质为碳化硅，且其成分中SiC的含量不小于85%。
实施例一：热风炉用均匀布气砖的形状为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱1的断面为相邻两边顶角处为过渡圆弧的正六边形，正六边形对边的距离为230mm，过渡圆弧的半径为25mm，棱柱1的高度为115mm，棱柱1内部的漏斗形通孔的圆锥面2的锥尖角为60o，圆锥面2的大端开口5的直径为198mm，圆锥面2的小端开口4即圆柱面3通孔的直径为80mm，棱柱1的上、下两个端面上沟槽6的半径为5mm，均匀布气砖的材质为镁铝尖晶石，其成分中MgO·Al2O3含量为96%，镁铝尖晶石熔点高达1800℃，线性膨胀系数小，适用于高温和温度交替变化的场合，均匀布气砖在使用时，先将均匀布气砖的漏斗形通孔的大开口端5朝下，小开口端4朝上，水平铺砌在热风炉蓄热格子砖之上，漏斗形通孔大开口端5与热风炉蓄热格子砖的一个或多个格孔相通，然后在其上铺砌第二层均匀布气砖，第二层均匀布气砖的小开口端4朝下，上下两层均匀布气砖的漏斗形通孔的轴线重合，端面配合紧密，侧面上下对齐，上下两层均匀布气砖端面上的沟槽6分别相对，相邻的三块均匀布气砖在其相邻的棱角处的过渡圆弧面围成一个星形竖孔，这样在两层均匀布气砖贴紧的端面之间，由端面上的沟槽6和星形竖孔形成了网状通道，将每块均匀布气砖的漏斗形通孔连通起来，上下两层均匀布气砖内部漏斗形通孔的小开口端4相连形成一个喉口，假设气流从上而下流动，气体先从漏斗形通孔的大开口端5流入，进入到喉口处，此时，容易从气体流动的质量和能量守恒方程得知，气流在面积逐渐缩小的圆锥形2内流动时，发生动能和静压能的相互转换（增速减压），这样，进入相邻或相隔的漏斗形通孔的气流，无论其是初始压强不一样还是气流速度不一样，气体流动到达喉口处时，动能和静压能的相互转换均会使相邻或相隔的漏斗形通孔内的气流静压强在喉口处不相等，这样就会发生相邻或相隔的通道喉口间的气体在压强差的作用下沿沟槽6水平方向流动，从而达到均匀分配气体的作用和效果。
实施例二：热风炉用均匀布气砖的形状为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱1的断面为相邻两边顶角处为过渡圆弧的正六边形，正六边形对边的距离为230mm，过渡圆弧的半径为25mm，棱柱1的高度为115mm，棱柱1内部的漏斗形通孔的圆锥面2的锥尖角为60o，圆锥面2的大端开口5的直径为198mm，圆锥面2的小端开口4即圆柱面3的直径为80mm，棱柱1的上、下两个端面上的沟槽6为矩形，高为5mm，宽为10mm，均匀布气砖的材质为碳化硅，其成分中SiC含量为90%，碳化硅熔点高达2000℃以上，导热性好且线性膨胀系数较小，适用于高温和温度交替变化的场合，均匀布气砖使用时，先将均匀布气砖的漏斗形通孔的大端开口5朝下，小端开口4朝上，水平铺砌在热风炉蓄热格子砖之上，漏斗形通孔大端开口5与热风炉蓄热格子砖的一个或多个格孔相通，然后再其上铺砌第二层均匀布气砖，第二层均匀布气砖小端开口4朝下，上、下两层均匀布气砖的漏斗形通孔的轴线重合、端面贴紧，侧面上下对齐，且上、下均匀布气砖端面上的沟槽6相对，相邻的三块均匀布气砖在其相邻的棱角处的过渡圆弧面围成一个星形竖孔，这样在两层格子砖贴紧的端面之间，由端面上的沟槽6和星形竖孔形成了网状通道，将每块均匀布气砖的漏斗形通孔连通起来，上、下两层均匀布气砖在小端开口4相连形成一个喉口，再依前述步骤，铺砌第三层和第四层，此时在第二层和第三层之间，由两个大端开口5相对形成的了面积先扩大再缩小的流通空腔，在第一层和第二层之间，第三层和第四层之间形成两个喉口通道，假定气体从上而下流动，流过喉口处时产生与实施例一相同的气流均匀分配现象，当到达由两个大端开口5相对形成的先扩大再缩小的流通空腔时，根据气体流动的能量守恒方程得知，气体流过断面渐扩段时，气流的流速减小而静压强增大即动能和静压能的相互转换的现象，来自相邻或相隔的喉口处气体，无论气体压强还是气体流速不相等，到达最大流通截面上时，均会因前述的动能和静压能相互转换现象而使相邻或相隔流道中的气流在其最大流通断面处的静压强不相等，这种静压差引起气流在两砖面间的沟槽6内水平流动，达到在不同漏斗形通道间气体均匀分配的效果，气流经两次渐缩管喉口分配和一次渐扩管扩口分配，气流的压强、流速更均匀。
本发明结构简单，使高温热烟气流量在砖的径向和圆周方向都能分布均匀、且能适用于高温并能承受升温降温交替，对提高热风炉的热效率、提高供风温度、延长热风炉寿命有重要意义。

Claims (4)

1.一种热风炉用均匀布气砖，其特征在于，其外形为内部设有漏斗形通孔的正六棱柱状，棱柱（1）的上下两个端面相互平行，且棱柱（1）的每个侧面均与上、下端面相互垂直，棱柱（1）的断面为相邻两边顶角处设有过渡圆弧的、对边垂直距离为230±3mm的正六边形，过渡圆弧与其两个邻边相切且半径在10mm~50mm范围内,棱柱（1）内部的漏斗形通孔由锥尖角在60o~120o范围内的圆锥面（2）和直径在40mm~90mm范围内的圆柱面（3）构成，且圆锥面（2）和圆柱面（3）的交叉线处有光滑的过渡弧面，圆锥面（2）的小端开口（4）的半径与圆柱面（3）通孔的半径相等，圆锥面（2）的大端开口（5）的半径在正六边形中心与过渡圆弧中点之间距离的二分之一至四分之三的范围内，圆锥面（2）的中心轴线、圆柱面（3）的中心轴线与棱柱（1）的中心轴线重合，棱柱（1）的上、下两个端面上均布有六个始于过渡圆弧止于漏斗形通孔的半圆形沟槽（6），沟槽（6）的半径不大于圆柱面（3）直径的8%，沟槽（6）的轴线为过渡圆弧中点与正六边形中心的连线。
2.根据权利要求1所述的热风炉用均匀布气砖，其特征在于，所说的沟槽（6）的形状为矩形，矩形的宽度不大于圆柱面（3）直径的15%。
3.根据权利要求1所述的热风炉用均匀布气砖，其特征在于，所说的热风炉用均匀布气砖的材质为镁铝尖晶石，且镁铝尖晶石成分中MgO·Al2O3含量不小于95%。
4.根据权利要求1所述的热风炉用均匀布气砖，其特征在于，所说的热风炉用均匀布气砖的材质为碳化硅，且其成分中SiC的含量不小于85%。
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