一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，屬于材料工程和能源工程交叉的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于一般碳鋼的鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用在高于600°C的煙氣溫度下強(qiáng)度和彈性模量均發(fā)生大幅度下降，所以一般碳鋼形式的組合鋼梁難以滿足高溫工作環(huán)境的支撐，尤其是在高溫爐體連接的支撐。目前，應(yīng)用在高溫爐體的高溫?zé)煔馓幹伪倔w的承重鋼梁主要采取方式如下:
1、為了確保碳鋼形式的承重鋼梁長(zhǎng)期在高溫下正常工作，需要增加鍋爐本體與支撐組合鋼梁處的絕熱層厚度，但是由于高溫爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間有限及絕熱的材料導(dǎo)熱系數(shù)較大等因素，導(dǎo)致絕熱層在一定程度的厚度下無(wú)法把溫度降低到滿足碳鋼形式的承重鋼梁的表面溫度。
[0003]2、為了確保碳鋼形式的承重鋼梁長(zhǎng)期在高溫下正常工作，采用強(qiáng)制通風(fēng)鋼梁結(jié)構(gòu)。即在鋼梁兩側(cè)增加一個(gè)通風(fēng)孔，冷空氣從一側(cè)強(qiáng)制注入然后從另一側(cè)的孔出去，利用強(qiáng)制對(duì)流冷空氣帶走鋼梁內(nèi)的熱量以達(dá)到降溫的效果。但當(dāng)溫度多900°C時(shí)，采用這種強(qiáng)制通風(fēng)梁的冷卻效果不是特別理想，且由于高溫支撐鋼架較多，所需要冷卻風(fēng)量過(guò)大，冷卻風(fēng)管路布置也復(fù)雜，導(dǎo)致這種結(jié)構(gòu)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性較差。
[0004]3、支撐的鋼梁整體采用耐熱鋼材質(zhì)，由于高溫爐體上所需的支撐鋼梁較多，所以整體采用耐熱鋼材質(zhì)會(huì)大大增加建設(shè)投資的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種既有強(qiáng)度又經(jīng)濟(jì)的組合支撐梁結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括管箱梁、過(guò)渡段、耐熱鋼結(jié)構(gòu)段、耐熱鋼豎直支撐段、管箱梁豎直支撐段；所述過(guò)渡段兩端分別焊接連接管箱梁和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段；所述管箱梁和過(guò)渡段為碳鋼結(jié)構(gòu)，所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段一端與過(guò)渡段連接，另一端穿越高溫爐體的爐墻伸入高溫爐體的爐膛內(nèi)，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段靠近爐膛端設(shè)有耐火材料層，耐火材料層將耐熱鋼結(jié)構(gòu)段與高溫爐體內(nèi)高溫?zé)煔飧糸_(kāi)；所述管箱梁、過(guò)渡段和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段均為兩根，上下平行布置，所述上下兩根管箱梁之間設(shè)立兩根管箱梁豎直支撐段，所述上下兩根耐熱鋼結(jié)構(gòu)段之間至少設(shè)一根耐熱鋼豎直支撐段；耐熱鋼豎直支撐段靠近爐膛布置，耐熱鋼豎直支撐段敷設(shè)耐火材料層；所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段伸入爐膛端溫度為tf，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段與過(guò)渡段焊接點(diǎn)處溫度為tOTd;耐熱鋼結(jié)構(gòu)段熱傳遞系數(shù)為I.，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)度匕為(1.1-1.3) (tf-tend)/>，所述過(guò)渡段長(zhǎng)度 Lc為(1/4~1/3)LS。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述過(guò)渡段采用槽鋼框架結(jié)構(gòu)，所述槽鋼框架結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度是高度的2倍。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段的耐熱鋼豎直支撐段上設(shè)置肋條，肋條與水平方向的夾角a為30° -60°。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):碳鋼與耐熱鋼結(jié)合，既能保證受熱條件下支撐梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能有效降低造價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明所涉及的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明所涉及的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)的過(guò)渡段為槽鋼框架結(jié)構(gòu)時(shí)的示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明所涉及的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)在高溫爐體的布置示意圖。
[0013]圖中:1 一管箱梁；2 —過(guò)渡段；3 —耐熱鋼結(jié)構(gòu)段；4 一冷卻管；5 —肋條；6 —爐膛；7 —槽鋼框架結(jié)構(gòu)；8 —爐墻；9 一保溫材料層；10 —耐火材料層；11 一耐熱鋼豎直支撐段；12 —管箱梁豎直支撐段。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明所提供的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程。
[0015]如附圖1所示，一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，包括管箱梁1、過(guò)渡段2、耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3、耐熱鋼豎直支撐段11、管箱梁豎直支撐段12 ;所述過(guò)渡段2兩端分別焊接連接管箱梁I和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3 ;所述管箱梁I和過(guò)渡段2為碳鋼結(jié)構(gòu)，所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3 —端與過(guò)渡段2連接，另一端穿越高溫爐體的爐墻8伸入高溫爐體的爐膛6內(nèi)。耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3靠近爐膛6端設(shè)有耐火材料層10，耐火材料層10將耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3與高溫爐體內(nèi)高溫?zé)煔飧糸_(kāi)。尤其是當(dāng)高溫爐體內(nèi)有火焰時(shí)候，耐火材料層10將保護(hù)耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3免受火焰直接灼燒，提高耐熱鋼結(jié)構(gòu)段的使用壽命。所述管箱梁1、過(guò)渡段2和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3均為兩根，上下平行布置，所述上下兩根管箱梁I之間設(shè)立兩根管箱梁豎直支撐段12，所述上下兩根耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3之間至少設(shè)一根耐熱鋼豎直支撐段11。耐熱鋼豎直支撐段11靠近爐膛布置，耐熱鋼豎直支撐段11敷設(shè)耐火材料層10。如設(shè)兩根耐熱鋼豎直支撐段11，則另一根耐熱鋼豎直支撐段11設(shè)置在爐墻8下方。耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3伸入爐膛端溫度tf，即靠近爐膛布置的耐熱鋼豎直支撐段11溫度，可近似為爐膛內(nèi)的煙氣溫度，而耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3與過(guò)渡段2連接點(diǎn)處溫度tOTd為環(huán)境溫度。近似認(rèn)為耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3熱傳遞系數(shù)為r，則可得最小長(zhǎng)度1_為(而耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3長(zhǎng)度1^為1.1-1.3倍的L_，即Ls= (1.1-1.3)(tf-tend) Ir,所述過(guò)渡段2長(zhǎng)度L。為(1/4~1/3) L s。在一個(gè)高溫爐體爐膛內(nèi)溫度為900°C的實(shí)施例中，環(huán)境溫度可達(dá)100~ 120 0C，當(dāng)耐熱鋼的熱傳遞系數(shù)近似為2.50C /mm時(shí)，則耐熱鋼結(jié)構(gòu)3長(zhǎng)度為340~416mmo
[0016]實(shí)施例如附圖3所示，本發(fā)明所涉及的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)起到安裝在高溫爐體的爐墻內(nèi)支撐冷卻管4的作用，同時(shí)也承受著爐體的力學(xué)荷載。過(guò)渡段2位于高溫爐體的保溫材料層9段，溫度接近于環(huán)境溫度，而耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3則穿越爐墻8并支撐靠近爐墻布置的耐火材料和冷卻管4，穿過(guò)爐墻8在爐膛6內(nèi)的耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3 —端敷設(shè)以耐火材料層10，避免其受到爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾臎_刷，在有火焰情況下也避免火焰的直接燎烤。
[0017]如附圖2所示，為進(jìn)一步保證過(guò)渡段2溫度與管箱梁I溫度相接近，過(guò)渡段2采用槽鋼框架結(jié)構(gòu)7，所述槽鋼框架結(jié)構(gòu)7為碳鋼槽鋼焊接成的框架，其長(zhǎng)度是高度的2倍。
[0018]耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3的耐熱鋼豎直支撐段11上設(shè)置一根以上的肋條5，肋條5與水平方向的夾角a為30° -60°。多根肋條可沿縱深方向布置，或者沿高度方向布置。肋條5可加強(qiáng)耐熱鋼結(jié)構(gòu)段3的支撐強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。
[0019]管箱梁I裝配焊接在高溫爐體支撐的兩根立柱之間，長(zhǎng)度W由高溫爐體的立柱間跨度決定，而組合支撐結(jié)構(gòu)的高度h由管箱梁上支撐的載荷計(jì)算得到。
[0020]本發(fā)明采用碳鋼與耐熱鋼結(jié)合，既能保證在受熱條件下的支撐梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能有效降低造價(jià)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)包括管箱梁(1)、過(guò)渡段(2)、耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)、耐熱鋼豎直支撐段(11)、管箱梁豎直支撐段(12);所述過(guò)渡段(2)兩端分別焊接連接管箱梁(I)和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3 );所述管箱梁(I)和過(guò)渡段(2 )為碳鋼結(jié)構(gòu)，所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)—端與過(guò)渡段(2)連接，另一端穿越高溫爐體的爐墻(8)伸入高溫爐體的爐膛(6);所述管箱梁(1)、過(guò)渡段(2)和耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)均為兩根，上下平行布置，所述上下兩根管箱梁(I)之間設(shè)立兩根管箱梁豎直支撐段(12)，所述上下兩根耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)之間至少設(shè)一根耐熱鋼豎直支撐段(11);所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)伸入爐膛(6)端溫度為tf，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)與過(guò)渡段(2)連接點(diǎn)處溫度為tOTd;耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)熱傳遞系數(shù)為r，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)長(zhǎng)度匕為(1.1-1.3) (tf-tend)/r，所述過(guò)渡段(2)長(zhǎng)度Lc為(1/4?1/3) Ls02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過(guò)渡段(2 )采用槽鋼框架結(jié)構(gòu)(7 )，所述槽鋼框架結(jié)構(gòu)(7 )的長(zhǎng)度是高度的2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)的耐熱鋼豎直支撐段(11)上設(shè)置一根以上的肋條(5)，肋條(5)與水平方向的夾角a為30° -60°。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述耐熱鋼結(jié)構(gòu)段(3)伸入高溫爐體的爐膛(6)的一端設(shè)置耐火材料層(10);所述耐熱鋼豎直支撐段(11)靠近爐膛(6 )布置，耐熱鋼豎直支撐段(11)上敷設(shè)耐火材料層(10 )。
【專利摘要】一種用于高溫爐體的組合支撐結(jié)構(gòu)，包括管箱梁、過(guò)渡段、耐熱鋼結(jié)構(gòu)段；管箱梁和過(guò)渡段為碳鋼結(jié)構(gòu)，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段一端與過(guò)渡段連接，另一端伸入高溫爐體內(nèi)；耐熱鋼結(jié)構(gòu)段在高溫爐體爐膛端溫度為tf，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段與過(guò)渡段焊接點(diǎn)處溫度為tend；耐熱鋼結(jié)構(gòu)段熱傳遞系數(shù)為<i>r</i>，耐熱鋼結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)度Ls為(1.1~1.3)(tf-tend)/<i>r</i>，所述過(guò)渡段長(zhǎng)度Lc為(1/4~1/3)Ls。本發(fā)明既能保證在受熱條件下支撐梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能有效降低造價(jià)。
【IPC分類】F27D1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105066705
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510563471
【發(fā)明人】曹劍, 王友才
【申請(qǐng)人】北京一亞高科能源科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日