CN114891519B - 一种焦炉炉区封闭罩棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉炉区封闭罩棚，属于焦炉封闭技术领域，包括屋面结构，屋面结构底部四角由竖向支柱组件支承，屋面结构中部两侧由屋面支柱组件支撑，屋面结构顶部吊挂封闭屋面板，在竖向支柱组件、屋面支柱组件外侧吊挂墙板；所述竖向支柱组件包括固定于屋面结构底部的第一立柱，屋面支柱组件包括与屋面结构铰接的第二立柱，第二立柱位于焦炉横向的两侧，焦炉横向一侧的第二立柱底部与支架铰接，焦炉横向另一侧的第二立柱底部与炉柱铰接，以使第二立柱形成万向摇摆柱；屋面结构传递竖向荷载至其两侧的第二立柱，传递水平荷载至四角的第一立柱。

Description

一种焦炉炉区封闭罩棚

技术领域

本发明涉及焦炉封闭技术领域，特别是涉及一种焦炉炉区封闭罩棚。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

焦炉炼焦生产释放污染物是焦化厂区污染和周围大气污染的重要来源，污染物主要包括TSP、PM10、PM2.5、NH3、H2S、苯和苯并芘(BaP)。其中，苯并芘(BaP)具有强烈的致癌作用，可以诱发肺癌，其在大气中的含量已经列入环境监测的常规项目。炼焦空气污染物通过扩散对周围地区大气构成了严重危害，炼焦所致的空气污染不仅能够直接影响炼焦工人的健康，而且对炼焦炉周围居民的生活也具有重要的不利影响。

现有技术对焦炉封闭的实践探索已经展开，实践中产生了机侧封闭、焦侧封闭和整体封闭等形式，其中整体封闭环保效果最好，基本形式为采用网架、网壳、管桁架等大跨度结构形式对焦炉本体和四大车进行全封闭。

发明人发现，现有的整体封闭形式将大量不产生烟尘的区域封闭在内，导致封闭面积及体积成倍或数倍增加，造成除尘通风风量大幅增加，且除尘通风效果差，同时这种封闭形式，屋顶离焦炉炉顶距离大，事故放散难度大，存在安全隐患，且封闭系统的支撑结构易受焦炉高温影响产生多余的温度应变和应力，过高的温度应力会使结构发生一定的破坏。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种焦炉炉区封闭罩棚，采用焦炉炉柱支承封闭结构的立柱，大大减小了封闭结构的跨度，并设置了能自适应焦炉纵向和横向温度膨胀的万向摇摆柱，不产生由焦炉纵向和横向温度膨胀带来的温度内应力和变形的影响，解决了现有整体封闭形式除尘通风差、封闭面积大、易受焦炉高温影响的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提出一种焦炉炉区封闭罩棚，包括屋面结构，屋面结构底部四角由竖向支柱组件支承，屋面结构中部两侧由屋面支柱组件支承，屋面结构顶部吊挂封闭屋面板，在竖向支柱组件、屋面支柱组件外侧吊挂墙板；所述竖向支柱组件包括固定于屋面结构底部的第一立柱，屋面支柱组件包括与屋面结构铰接的第二立柱，第二立柱位于焦炉横向的两侧，焦炉横向一侧的第二立柱底部与支架铰接，焦炉横向另一侧的第二立柱底部与炉柱铰接，以使第二立柱形成万向摇摆柱；屋面结构传递竖向荷载至其两侧的第二立柱，传递水平荷载至四角的第一立柱。

作为进一步的技术方案，所述第二立柱设置多个，多个第二立柱间隔且并排设置。

作为进一步的技术方案，所述第二立柱位于同侧两个第一立柱之间或两端，两侧位于焦炉抵抗墙处的第二立柱与焦炉抵抗墙的顶部铰接。

作为进一步的技术方案，所述第二立柱的两端设有第一支座，第一支座为固定球型支座；第一支座设置可拆卸的支座锁定钢楔。

作为进一步的技术方案，第二立柱可支承在支架、炉柱或支架间桁架上。

作为进一步的技术方案，所述屋面结构为钢屋架(屋面梁)+次梁(次桁架)+水平支撑结构形式或网架结构形式或主次桁架+水平支撑结构形式。

作为进一步的技术方案，所述钢屋架竖向设置，钢屋架设置多个并间隔均匀布置，钢屋架位于两侧第二立柱/第一立柱之间。

作为进一步的技术方案，所述钢屋架底部通过钢框柱与第一立柱连接；其中屋面结构一侧的第一立柱通过第二支座与钢框柱连接，屋面结构另一侧的第一立柱通过第三支座与钢框柱连接，第二支座为单向活动球型支座，第三支座为固定支座。

作为进一步的技术方案，所述钢屋架之间通过压杆连接，在屋面结构的周侧内部还设有水平支撑，水平支撑固定设置在周侧的钢屋架与压杆之间。

作为进一步的技术方案，所述钢框柱和钢屋架之间设置端部垂直支撑；

所述第一立柱与第二立柱之间以及相邻的第二立柱之间设置可拆卸的临时柱间支撑，第二立柱与钢屋架之间设置可拆卸的临时隅撑。

上述本发明的有益效果如下：

本发明焦炉炉区封闭罩棚结构体系利用炉柱支承封闭结构的立柱，主结构方向沿焦炉横向，使主结构的跨度大大减小，可对烟尘产生点进行有效封闭，减小了封闭的面积，封闭面积的减小和主结构跨度的减小使得该封闭结构形式的用钢量大大减少，同时也降低了施工难度。

本发明封闭形式可根据焦炉烟尘产生点对机侧、炉体、焦侧等炉区进行全封闭，也可将机侧、炉体、焦侧等区域分别进行封闭，根据烟尘产生点灵活确定封闭范围以及对封闭空间的灵活分割，有利于提高焦炉封闭除尘通风的效率；焦炉炉区封闭罩棚的高度可根据炉顶设备需求空间进行灵活调整，不必考虑结构本身跨高比等因素的影响而抬高炉顶封闭的高度，从而使焦炉封闭空间大大减小，提高了封闭除尘通风的效率。

本发明设置了第二立柱，第二立柱两端为铰接设置，具有任意方向转动的能力，可以巧妙地适应焦炉炉体横向纵向的温度变形，从而释放多余的温度应力，防止整个结构体系产生额外的温度内应力和变形，有效避免了温度应力对罩棚结构的破坏。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的焦炉炉区封闭罩棚的俯视结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的焦炉炉区封闭罩棚的主视结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的焦炉炉区封闭罩棚的后视结构示意图；

图4是图1中焦炉炉区封闭罩棚横向断面示意图；

图5是图4所示附图中A侧结构放大示意图；

图6是图4所示附图中B侧结构放大示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的焦炉炉区封闭罩棚的左视结构示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的焦炉炉区封闭罩棚的右视结构示意图；

图9是图8所示附图中C侧结构放大示意图；

图10是图8所示附图中D侧结构放大示意图；

图11是本发明根据一个或多个实施方式的施工临时柱间支撑的布置示意图；

图12是本发明根据一个或多个实施方式的施工临时隅撑的布置示意图；

图13是本发明根据一个或多个实施方式的支座锁定钢楔示意图；

图14是本发明焦炉炉区封闭罩棚的第二种实施方式的横向立面示意图；

图15是本发明焦炉炉区封闭罩棚的第三种实施方式的横向立面示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、第一立柱；2、钢框柱；3、第二立柱；4、钢屋架；5、压杆；6、水平支撑；7、第一支座；8、第二支座；9、第三支座；10、端部垂直支撑；11、炉柱；12、支架；13、支架间桁架；14、焦炉抵抗墙；15、临时柱间支撑；16、临时隅撑；17、支座锁定钢楔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，现有的整体封闭形式将大量不产生烟尘的区域封闭在内，导致封闭面积及体积成倍或数倍增加，造成除尘通风风量大幅增加，且除尘通风效果差，同时这种封闭形式，屋顶离焦炉炉顶距离大，事故放散难度大，存在安全隐患，且封闭系统的支撑结构易受焦炉高温影响产生多余的温度应变和应力，过高的温度应力会使结构发生一定的破坏的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种焦炉炉区封闭罩棚及焦炉封闭区。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图13所示，提出了一种焦炉炉区封闭罩棚，包括由竖向支柱组件、屋面支柱组件以及屋面结构三个局部分体系组成的整体封闭结构体系。

该封闭罩棚在屋面结构顶部吊挂封闭屋面板，在竖向支柱组件、屋面支柱组件外侧吊挂墙板，从而形成封闭构造。

“局部机构”适应了焦炉纵、横向温度变形，不因温度变形使结构产生附加的应力；“整体结构”满足了对屋面恒活荷载、风荷载、地震荷载、温度荷载等的承载要求，保证了结构的安全。

其中，竖向支柱组件设置在每座焦炉封闭罩棚的四角处，具有较大的水平及竖向刚度，主要用于抵抗整个封闭罩棚结构的水平荷载(包括风荷载、地震荷载、温度荷载等)，竖向支柱组件由第一立柱1构成，第一立柱1截面可以是各种几何形状的巨型柱、筒体、墙、钢骨混凝土柱或格构式柱等结构形式，第一立柱1位于焦炉抵抗墙14的两侧。

可以理解的是，第一立柱1不仅限于罩棚的四角，数量也不仅限于四根，在其他实施例中可以根据设计需求进行选择，这里不做过多的限制。

屋面支柱组件设置在封闭结构体系的中部两侧，具有适应焦炉炉体变形的特点，具体的，屋面支柱组件由若干个第二立柱3及第一支座7构成，第二立柱3位于焦炉横向的两侧，且第二立柱3位于同侧两个第一立柱1之间或两端，焦炉横向的一侧第二立柱3的底部与支架12铰接，另一侧的第二立柱3底部与炉柱11铰接，其中，两侧位于焦炉抵抗墙14处的第二立柱3与焦炉抵抗墙14的顶部铰接，第二立柱3的顶部与屋面结构铰接。

本实施例中，第二立柱设置多个，多个第二立柱间隔且并排设置。

第二立柱3的两端设有第一支座7，第一支座7为固定球型支座，第二立柱3的两端分别通过第一支座7与支架12/炉柱11/焦炉抵抗墙14和屋面结构铰接。

其中，支架12为拦焦车轨道支架或机侧综合管廊支架或万向摇摆柱支架等，相邻第二立柱3之间的支架12的底部设有支架间桁架13。

第二立柱3与支架12的连接能够有效的支承炉顶除尘和烟气治理设施，为污染物的回收治理提供了基础，同时，也可以为炉顶通风设施提供支承结构，改善炉顶的工作环境。

由于第二立柱3两端均为铰接设置，具有任意方向转动的能力，将支承罩棚竖向荷载(包括封闭结构屋面恒活荷载、除尘管道荷载、积灰荷载、雪荷载、竖向地震荷载等)的第二立柱3设为万向摇摆柱，是因为焦炉在其炉龄内，因内部的高温使焦炉在纵向、横向不断受热膨胀，若为固定立柱，立柱随焦炉炉体的膨胀产生位移，从而使罩棚结构产生多余的温度应变和应力，过高的温度应力足以使结构产生一定程度的破坏，而采用摇摆柱可以巧妙地适应焦炉炉体横向纵向的温度变形，从而释放多余的温度应力，防止整个结构体系产生额外的温度内应力和变形，有效避免了温度应力对罩棚结构的破坏。

屋面结构设置在第一立柱1和第二立柱3的顶部，屋面结构具有较大的面内面外刚度，传递竖向荷载至其两侧的第二立柱3，传递水平荷载至四角的第一立柱1，并与封闭结构中部第二立柱3形成的局部分体系共同形成整体封闭结构体系。

可以理解的是，屋面结构为核心部分，屋面结构将四角的第一立柱1和所有的第二立柱3连接起来，形成整个罩棚结构体系的竖向和水平向刚度，从而使三个分体系成为整体封闭结构体系，局部分体系适应了焦炉纵、横向温度变形，不因温度变形使结构产生附加的应力；整体封闭结构体系满足了对屋面恒活荷载、风荷载、地震荷载、温度荷载等的承载要求，保证了结构的安全。

屋面结构可以采用钢屋架4+次梁+水平支撑6结构形式、网架结构形式或主次桁架+水平支撑结构形式，屋面形成空间结构体系，屋面结构体系平面内外具有较大刚度。

钢屋架4可以采用屋面梁制成，次梁可以采用桁架制成。

本实施例中采用了钢屋架4+次梁+水平支撑6的结构形式，如图1所示，钢屋架4竖向设置，钢屋架4设有若干个，按照一定间距均匀布置，钢屋架4位于两侧第二立柱3/第一立柱1之间。

钢屋架4的底部通过钢框柱2与第一立柱1活动连接，具体如图2、图7、图8所示，左侧两个第一立柱1通过第三支座9与钢框柱2固定连接，第三支座9为固定支座；右侧两个第一立柱2通过第二支座8与钢框柱2连接，第二支座8为单向活动球型支座，允许单向上的摆动。

可以理解的是，在其他实施例中第二支座8和第三支座9的位置可以进行调换，即第二支座8设置在左侧，第三支座9设置在右侧，具体的设置位置根据实际需求进行确定，只要能够保证钢屋架(屋面梁)4在焦炉纵向上一端固定，一端单向上摆动即可，这里不做过多的限制。单向活动球型支座设置的目的是为了释放焦炉纵向的温度变形。

钢屋架4之间通过若干压杆5连接，压杆5横向按照一定间距均匀设置，压杆5通过焊接、栓接等方式固定设置在钢屋架4上，在屋面结构的周侧内部还设有水平支撑6，即水平支撑6固定设置在周侧的钢屋架4与压杆5之间，以提高屋面结构的整体刚度。

可以理解的是，在其他实施例中钢屋架4与压杆5之间可以全部设置水平支撑6，具体设置方式这里不做过多限制。

在焦炉横向上两侧的钢框柱2之间还固定设有端部垂直支撑10，端部垂直支撑10位于钢屋架4的底部，主要用于进一步提高屋面结构的整体刚度。

由于焦炉炉区封闭罩棚结构体系在施工过程中未形成整体结构时，中部由第二立柱3形成局部铰接体系，由于该铰接体系是几何可变的机构，给施工造成一定的难度，为了便于施工，中部铰接柱在施工过程中通过设置临时柱间支撑15、临时隅撑16或锁定第二立柱3两端的支座锁定钢楔17，使几何可变机构转变为几何不变结构，以方便施工，在封闭结构施工完成后，将临时柱间支撑15、临时隅撑16或支座锁定钢楔17拆除。

具体的，如图11-图13所示，临时柱间支撑15固定设置在第一立柱1与第二立柱3之间以及相邻的第二立柱3之间；临时隅撑16固定设置在第二立柱3与钢屋架4之间；支座锁定钢楔17插接在第一支座7上，用于限制第一支座7的摆动。

可以理解的是，罩棚的顶部还可以设置事故自动开启放散阀门(图中未示出)以用于对事故荒煤气进行放散，并通过封闭构造措施，防止罩棚内的煤气积聚，使焦炉封闭的安全问题得到有效的解决。

该封闭罩棚结构形式首先实现了焦炉的全封闭，防止了炼焦生产释放污染物在大气中的扩散。其次，采用这样的结构形式能有效支承炉顶除尘和烟气治理设施，为污染物的回收治理提供了基础。再次，本结构形式也为炉顶通风设施提供了支承结构，改善炉顶的工作环境。

实施例2

本发明的另一种典型的实施方式中，如图14所示，提出了一种焦炉炉区封闭罩棚，与实施例1所述封闭罩棚相似，同样包括由竖向支柱组件、屋面支柱组件以及屋面结构三个局部分体系组成的整体封闭结构体系。

其中，本实施例中竖向支柱组件和屋面结构的各部件及安装位置均与实施例1相同，不同之处在于屋面支柱组件的安装位置。

本实施例中，屋面支柱组件由第二立柱3以及第一支座7组成，第二立柱3的两端设有第一支座7，第一支座7为固定球型支座，第二立柱3的两端分别通过第一支座7与支架12、炉柱11、屋面结构铰接。

第二立柱3位于焦炉横向的两侧以及焦炉的顶部，且第二立柱3位于同侧两个第一立柱1之间，焦炉横向两侧的第二立柱3的底部与支架12铰接，焦炉顶部的一侧设有第二立柱3，第二立柱3底部与其相对的炉柱11铰接，第二立柱3的顶部与屋面机构铰接。

支架12为拦焦车轨道支架或机侧综合管廊支架或万向摇摆柱支架等，相邻第二立柱3之间的支架12的底部设有支架间桁架13。第二支柱还可支承在支架或炉柱上。

可以理解的是，焦炉顶部的第二立柱3的长度可以根据实际需求进行选择，从而使得焦炉炉区封闭罩棚的高度可根据炉顶设备需求空间进行灵活调整，不必考虑结构本身跨高比等因素的影响而抬高炉顶封闭的高度，从而使焦炉封闭空间大大减小，提高了封闭除尘通风的效率。

实施例3

本发明的另一种典型的实施方式中，如图15所示，提出了一种焦炉炉区封闭罩棚，与实施例2所述封闭罩棚相似，同样包括由竖向支柱组件、屋面支柱组件以及屋面结构三个局部分体系组成的整体封闭结构体系。

其中，本实施例中竖向支柱组件和屋面结构的各部件及安装位置均与实施例2相同，不同之处在于屋面支柱组件的安装位置。

本实施例中，屋面支柱组件由第二立柱3以及第一支座7组成，第二立柱3的两端设有第一支座7，第一支座7为固定球型支座，第二立柱3的两端分别通过第一支座7与支架12、炉柱11、屋面结构铰接。

第二立柱3位于焦炉横向的两侧以及焦炉的顶部，且第二立柱3位于同侧两个第一立柱1之间，焦炉横向两侧的第二立柱3的底部与支架12铰接，焦炉顶部的两侧均设有第二立柱3，第二立柱3底部与其相对的炉柱11铰接，第二立柱3的顶部与屋面结构铰接。

可以理解的是，相比于实施例2只在焦炉顶部一侧设置第二立柱，实施例3中在焦炉顶部两侧均设置第二立柱，其结构稳固性得以提高，整体结构更加稳定可靠。

可以理解的是，焦炉顶部的第二立柱3的长度可以根据实际需求进行选择，从而使得焦炉炉区封闭罩棚的高度可根据炉顶设备需求空间进行灵活调整，不必考虑结构本身跨高比等因素的影响而抬高炉顶封闭的高度，从而使焦炉封闭空间大大减小，提高了封闭除尘通风的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，包括屋面结构，屋面结构底部四角由竖向支柱组件支承，屋面结构中部两侧由屋面支柱组件支承，屋面结构顶部吊挂封闭屋面板，在竖向支柱组件、屋面支柱组件外侧吊挂墙板；所述竖向支柱组件包括固定于屋面结构底部的第一立柱，屋面支柱组件包括与屋面结构铰接的第二立柱，第二立柱位于焦炉横向的两侧，焦炉横向一侧的第二立柱底部与支架铰接，焦炉横向另一侧的第二立柱底部与炉柱铰接，以使第二立柱形成万向摇摆柱；屋面结构传递竖向荷载至其两侧的第二立柱，传递水平荷载至四角的第一立柱。

2.如权利要求1所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述第二立柱设置多个，多个第二立柱间隔且并排设置。

3.如权利要求1所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述第二立柱位于同侧两个第一立柱之间或两端，两侧位于焦炉抵抗墙处的第二立柱与焦炉抵抗墙的顶部铰接。

4.如权利要求1所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述第二立柱的两端设有第一支座，第一支座为固定球型支座；第一支座设置可拆卸的支座锁定钢楔。

5.如权利要求1所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，第二立柱支承在支架、炉柱或支架间桁架上。

6.如权利要求1所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述屋面结构为钢屋架+次梁+水平支撑结构形式或网架结构形式或主次桁架+水平支撑结构形式。

7.如权利要求6所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述钢屋架竖向设置，钢屋架设置多个并间隔均匀布置，钢屋架位于两侧第二立柱/第一立柱之间。

8.如权利要求7所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述钢屋架底部通过钢框柱与第一立柱连接；其中屋面结构一侧的第一立柱通过第二支座与钢框柱连接，屋面结构另一侧的第一立柱通过第三支座与钢框柱连接，第二支座为单向活动球型支座，第三支座为固定支座。

9.如权利要求7所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述钢屋架之间通过压杆连接，在屋面结构的周侧内部还设有水平支撑，水平支撑固定设置在周侧的钢屋架与压杆之间。

10.如权利要求8所述的焦炉炉区封闭罩棚，其特征是，所述钢框柱和钢屋架之间设置端部垂直支撑；

所述第一立柱与第二立柱之间以及相邻的第二立柱之间设置可拆卸的临时柱间支撑，第二立柱与钢屋架之间设置可拆卸的临时隅撑。

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