一种用于高温炉体的组合支撑结构

摘要

一种用于高温炉体的组合支撑结构，包括管箱梁、过渡段、耐热钢结构段；管箱梁和过渡段为碳钢结构，耐热钢结构段一端与过渡段连接，另一端伸入高温炉体内；耐热钢结构段在高温炉体炉膛端温度为tf，耐热钢结构段与过渡段焊接点处温度为tend；耐热钢结构段热传递系数为r，耐热钢结构段长度Ls为(1.1~1.3)(tf-tend)/r，所述过渡段长度Lc为(1/4~1/3)Ls。本发明既能保证在受热条件下支撑梁的结构强度，又能有效降低造价。

权利要求

1.一种用于高温炉体的组合支撑结构，其特征在于：所述结构包括管箱梁（1）、过渡段（2）、耐热钢结构段（3）、耐热钢竖直支撑段（11）、管箱梁竖直支撑段（12）；所述过渡段（2）两端分别焊接连接管箱梁（1）和耐热钢结构段（3）；所述管箱梁（1）和过渡段（2）为碳钢结构，所述耐热钢结构段（3）一端与过渡段（2）连接，另一端穿越高温炉体的炉墙（8）伸入高温炉体的炉膛（6）；所述管箱梁（1）、过渡段（2）和耐热钢结构段（3）均为两根，上下平行布置，所述上下两根管箱梁（1）之间设立两根管箱梁竖直支撑段（12），所述上下两根耐热钢结构段（3）之间至少设一根耐热钢竖直支撑段（11）；所述耐热钢结构段（3）伸入炉膛（6）端温度为tf，耐热钢结构段（3）与过渡段（2）连接点处温度为tend；耐热钢结构段（3）热传递系数为r，耐热钢结构段（3）长度Ls为(1.1~1.3)(tf-tend)/r，所述过渡段（2）长度Lc为(1/4~1/3)Ls。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温炉体的组合支撑结构，其特征在于：所述过渡段（2）采用槽钢框架结构（7），所述槽钢框架结构（7）的长度是高度的2倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于高温炉体的组合支撑结构，其特征在于：所述耐热钢结构段（3）的耐热钢竖直支撑段（11）上设置一根以上的肋条（5），肋条（5）与水平方向的夹角a为30°-60°。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于高温炉体的组合支撑结构，其特征在于：所述耐热钢结构段（3）伸入高温炉体的炉膛（6）的一端设置耐火材料层（10）；所述耐热钢竖直支撑段（11）靠近炉膛（6）布置，耐热钢竖直支撑段（11）上敷设耐火材料层（10）。

说明书

一种用于高温炉体的组合支撑结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于高温炉体的组合支撑结构，属于材料工程和能源工程交叉的领域。

背景技术

[0002] 由于一般碳钢的钢结构在应用在高于600℃的烟气温度下强度和弹性模量均发生大幅度下降，所以一般碳钢形式的组合钢梁难以满足高温工作环境的支撑，尤其是在高温炉体连接的支撑。目前，应用在高温炉体的高温烟气处支撑本体的承重钢梁主要采取方式如下：

[0003] 1、为了确保碳钢形式的承重钢梁长期在高温下正常工作，需要增加锅炉本体与支撑组合钢梁处的绝热层厚度，但是由于高温炉体内部结构和空间有限及绝热的材料导热系数较大等因素，导致绝热层在一定程度的厚度下无法把温度降低到满足碳钢形式的承重钢梁的表面温度。

[0004] 2、为了确保碳钢形式的承重钢梁长期在高温下正常工作，采用强制通风钢梁结构。即在钢梁两侧增加一个通风孔，冷空气从一侧强制注入然后从另一侧的孔出去，利用强制对流冷空气带走钢梁内的热量以达到降温的效果。但当温度≥900℃时，采用这种强制通风梁的冷却效果不是特别理想，且由于高温支撑钢架较多，所需要冷却风量过大，冷却风管路布置也复杂，导致这种结构的可靠性、经济性较差。

[0005] 3、支撑的钢梁整体采用耐热钢材质，由于高温炉体上所需的支撑钢梁较多，所以整体采用耐热钢材质会大大增加建设投资的成本。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种既有强度又经济的组合支撑梁结构。

[0007] 本发明的技术方案如下：

[0008] 一种用于高温炉体的组合支撑结构，所述结构包括管箱梁、过渡段、耐热钢结构段、耐热钢竖直支撑段、管箱梁竖直支撑段；所述过渡段两端分别焊接连接管箱梁和耐热钢结构段；所述管箱梁和过渡段为碳钢结构，所述耐热钢结构段一端与过渡段连接，另一端穿越高温炉体的炉墙伸入高温炉体的炉膛内，耐热钢结构段靠近炉膛端设有耐火材料层，耐火材料层将耐热钢结构段与高温炉体内高温烟气隔开；所述管箱梁、过渡段和耐热钢结构段均为两根，上下平行布置，所述上下两根管箱梁之间设立两根管箱梁竖直支撑段，所述上下两根耐热钢结构段之间至少设一根耐热钢竖直支撑段；耐热钢竖直支撑段靠近炉膛布置，耐热钢竖直支撑段敷设耐火材料层；所述耐热钢结构段伸入炉膛端温度为tf，耐热钢结构段与过渡段焊接点处温度为tend；耐热钢结构段热传递系数为r，耐热钢结构段长度Ls为(1.1 1.3)(tf-tend)/r，所述过渡段长度Lc为(1/4 1/3)Ls。~ ~

[0009] 上述技术方案中，所述过渡段采用槽钢框架结构，所述槽钢框架结构的长度是高度的2倍。

[0010] 上述技术方案中，所述耐热钢结构段的耐热钢竖直支撑段上设置肋条，肋条与水平方向的夹角a为30°-60°。

[0011] 本发明与现有技术相比具有以下优点：碳钢与耐热钢结合，既能保证受热条件下支撑梁的结构强度，又能有效降低造价。

附图说明

[0012] 图1为本发明所涉及的一种用于高温炉体的组合支撑结构示意图。

[0013] 图2为本发明所涉及的一种用于高温炉体的组合支撑结构的过渡段为槽钢框架结构时的示意图。

[0014] 图3为本发明所涉及的一种用于高温炉体的组合支撑结构在高温炉体的布置示意图。

[0015] 图中：1－管箱梁；2－过渡段；3－耐热钢结构段；4－冷却管；5－肋条；6－炉膛；7－槽钢框架结构；8－炉墙；9－保温材料层；10－耐火材料层；11－耐热钢竖直支撑段；
12－管箱梁竖直支撑段。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图详细描述本发明所提供的一种用于高温炉体的组合支撑结构的结构、原理和工作过程。

[0017] 如附图1所示，一种用于高温炉体的组合支撑结构，包括管箱梁1、过渡段2、耐热钢结构段3、耐热钢竖直支撑段11、管箱梁竖直支撑段12；所述过渡段2两端分别焊接连接管箱梁1和耐热钢结构段3；所述管箱梁1和过渡段2为碳钢结构，所述耐热钢结构段3一端与过渡段2连接，另一端穿越高温炉体的炉墙8伸入高温炉体的炉膛6内。耐热钢结构段3靠近炉膛6端设有耐火材料层10，耐火材料层10将耐热钢结构段3与高温炉体内高温烟气隔开。尤其是当高温炉体内有火焰时候，耐火材料层10将保护耐热钢结构段3免受火焰直接灼烧，提高耐热钢结构段的使用寿命。所述管箱梁1、过渡段2和耐热钢结构段3均为两根，上下平行布置，所述上下两根管箱梁1之间设立两根管箱梁竖直支撑段12，所述上下两根耐热钢结构段3之间至少设一根耐热钢竖直支撑段11。耐热钢竖直支撑段11靠近炉膛布置，耐热钢竖直支撑段11敷设耐火材料层10。如设两根耐热钢竖直支撑段11，则另一根耐热钢竖直支撑段11设置在炉墙8下方。耐热钢结构段3伸入炉膛端温度tf，即靠近炉膛布置的耐热钢竖直支撑段11温度，可近似为炉膛内的烟气温度，而耐热钢结构段3与过渡段2连接点处温度tend为环境温度。近似认为耐热钢结构段3热传递系数为r，则可得最小长度Lmin为(tf-tend)/r，而耐热钢结构段3长度Ls为1.1 1.3倍的Lmin，即Ls=(1.1 1.3)(tf-tend)/r，所述过渡段2长度Lc为~ ~
(1/4~1/3)Ls。在一个高温炉体炉膛内温度为900℃的实施例中，环境温度可达100~ 120 ℃，当耐热钢的热传递系数近似为2.5℃/mm时，则耐热钢结构3长度为340 416mm。
~

[0018] 实施例如附图3所示，本发明所涉及的一种用于高温炉体的组合支撑结构起到安装在高温炉体的炉墙内支撑冷却管4的作用，同时也承受着炉体的力学荷载。过渡段2位于高温炉体的保温材料层9段，温度接近于环境温度，而耐热钢结构段3则穿越炉墙8并支撑靠近炉墙布置的耐火材料和冷却管4，穿过炉墙8在炉膛6内的耐热钢结构段3一端敷设有耐火材料层10，避免其受到炉膛内高温烟气的冲刷，在有火焰情况下也避免火焰的直接燎烤。

[0019] 如附图2所示，为进一步保证过渡段2温度与管箱梁1温度相接近，过渡段2采用槽钢框架结构7，所述槽钢框架结构7为碳钢槽钢焊接成的框架，其长度是高度的2倍。

[0020] 耐热钢结构段3的耐热钢竖直支撑段11上设置一根以上的肋条5，肋条5与水平方向的夹角a为30°-60°。多根肋条可沿纵深方向布置，或者沿高度方向布置。肋条5可加强耐热钢结构段3的支撑强度和整体稳定性。

[0021] 管箱梁1装配焊接在高温炉体支撑的两根立柱之间，长度W由高温炉体的立柱间跨度决定，而组合支撑结构的高度h由管箱梁上支撑的载荷计算得到。

[0022] 本发明采用碳钢与耐热钢结合，既能保证在受热条件下的支撑梁的结构强度，又能有效降低造价。