節(jié)能加熱爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提出一種能源利用率高、使用壽命長的節(jié)能加熱爐。本發(fā)明的節(jié)能加熱爐包括爐體，爐體的爐膛內(nèi)壁可拆卸地安裝有若干塊耐高溫紅外輻射板，所述耐高溫紅外輻射板朝向爐膛內(nèi)部的一面設(shè)有紅外輻射層，耐高溫紅外輻射板朝向爐膛壁的一面設(shè)有隔熱層。在窯爐內(nèi)壁安裝帶背面帶隔熱層的耐高溫紅外輻射板，可使吸收的能量均勻輻射到工件上。輻射板背面具有隔熱層，可以阻止熱量傳遞給爐壁，使能量盡可能多的通過輻射傳遞給發(fā)熱工件，減少火焰直接接觸爐壁耐火材料表面，延長窯爐使用壽命，提高經(jīng)濟效益。而且，爐壁上安裝輻射板可減緩致密耐火材料受煙氣急冷急熱造成的熱震損壞，可降低耐火材料的質(zhì)量要求，降低筑爐成本。
【專利說明】節(jié)能加熱爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)窯爐和工業(yè)鍋爐，特別是冶金、機械、建材、石油、電子、半導(dǎo)體、電 力和化工等行業(yè)使用的各種高溫窯爐、加熱爐和熱處理退火爐及鍋爐等。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國工業(yè)窯爐及工業(yè)鍋爐是能源消耗的主體，而工業(yè)窯爐及工業(yè)鍋爐普遍存在熱 效率低，能源浪費比較大的現(xiàn)象。針對工業(yè)窯爐及工業(yè)鍋爐普遍存在的能源有效利用率 低，能源浪費比較大的問題，國內(nèi)外普遍所采取的主要節(jié)能措施為：（1)盡可能采用保溫效 果好的輕質(zhì)型保溫材料；(2)采用紅外線節(jié)能涂料噴涂技術(shù)；（3)煙氣余熱回收利用；(4) 黑體輻射元件節(jié)能技術(shù)。
[0003] 傳統(tǒng)方式是采用熱容較小的輕質(zhì)材料和保溫材料筑爐，以減少蓄熱和散熱損失。 這種節(jié)能方法，只是將熱量"堵"在了爐膛里，并沒有加熱工件的有效熱吸收，沒有改變熱射 線的"漫反射"狀態(tài)，沒有解決熱射線是否到位的問題，所以加熱工件的有效熱仍然很低。人 們通過熱平衡計算或測試，發(fā)現(xiàn)電阻爐爐體蓄熱和散熱損失高達60%?70%，而加熱工件的 有效熱僅25%?30%。
[0004] 蓄熱式加熱爐是利用煙氣余熱回收的典型技術(shù)，熱效率得到較大幅度的提高；隨 后紅外福射涂料的應(yīng)用，在1?熱效的基礎(chǔ)上解決了加熱工件的有效熱吸收問題，進一步提 高了熱效率。
[0005] 工業(yè)窯爐爐膛內(nèi)傳熱有：火焰輻射、燃燒的產(chǎn)物輻射、爐墻固體表面輻射和爐內(nèi) 氣體輻射和爐內(nèi)氣體的對流傳熱。簡單來說，參與爐內(nèi)熱交換過程的有3種基本物體：爐 氣、爐壁、加熱煅燒物。在800°C以下是爐氣與被加熱物之間的傳熱主要依靠對流傳熱；在 800°C?1000°C之間是則同時依靠對流和輻射，當(dāng)溫度高于1000°C時爐氣與被加熱物之間 的熱傳導(dǎo)主要依靠紅外輻射換熱，被加熱物所吸收的熱90%通過輻射換熱來實現(xiàn)的。大部 分工業(yè)窯爐爐膛內(nèi)由耐火磚，耐火澆注料，耐火輕質(zhì)保溫磚或陶瓷纖維砌筑的。這些耐火 材料具有耐火性，高溫下強度高，穩(wěn)定性高等特性可以滿足窯爐需要，但這些耐火材料的紅 外發(fā)射率一般在0. 35左右(如在1KKTC下：耐火粘土磚：0. 35?0. 65,莫來石0. 4,氧化鋁 0. 18?0. 52,耐火纖維0. 35)，而紅外輻射涂料的發(fā)射率在0. 85?0. 95。紅外輻射傳熱就 是利用紅外線獨特的輻射能力加熱物體，使物體受熱，在一定的溫度下，加熱物體輻射出具 有一定穿透能力的紅外波，使被加熱物體發(fā)生分子振蕩，產(chǎn)生能級躍遷，輻射一定波段的紅 外線，從而產(chǎn)生熱量。其特點一是吸熱物體均勻受熱，二是由內(nèi)向外加熱，從而減少了加熱 時間，提高能源利用率。
[0006] 紅外涂層技術(shù)的根本弱點是涂層易老化，在實際使用過程中不斷粉化掉落或被氣 流沖蝕，熱紅外發(fā)射率逐步衰減，失去紅外輻射功能，熱效隨時間推移下降。
[0007] 此外，還有以突起物來增加爐膛面積；為進一步提高熱效率，有人提出黑體強化輻 射傳熱節(jié)能，開發(fā)了相應(yīng)的黑體輻射元件，其間隔分布在窯爐內(nèi)壁。如專利"一種黑體材料 及由黑體材料制成的節(jié)能輻射杯(專利號：CN 103288464 A)"明確指出所用由下述重量百 分比的物質(zhì)組成：碳化硅95 %，三氧化二鐵0. 5 %、二氧化錳0. 5%和三氧化二鋁4%，具有 自身黑度系數(shù)高，導(dǎo)熱性好，并在爐內(nèi)溫度900°C以上的條件下發(fā)射紅外線電磁波，在使用 中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，環(huán)保、節(jié)能，爐膛升溫速度快，并且價格低廉。同時指出：當(dāng)前在黑 體輻射元件節(jié)能技術(shù)中黑體輻射元件的制做材料選用的是剛玉-莫來石，在l〇〇〇°C條件下 導(dǎo)熱系數(shù)2. 6W/m. K，其黑度是通過表面噴涂紅外線涂料來保證。在實際應(yīng)用過程中，在黑體 所在的位置之外，還是采用噴涂紅外涂料來提高熱效，同樣存在初期熱效高，使用過程中隨 著紅外涂層脫落存在熱效衰減，該技術(shù)也沒有充分解決能量吸收和紅外輻射涂料老化等問 題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提出一種能源利用率高、使用壽命長的節(jié)能加熱爐。
[0009] 本發(fā)明的節(jié)能加熱爐包括爐體，關(guān)鍵在于所述爐體的爐膛內(nèi)壁可拆卸地安裝有若 干塊耐高溫紅外輻射板，所述耐高溫紅外輻射板朝向爐膛內(nèi)部的一面設(shè)有紅外輻射層，耐 高溫紅外輻射板朝向爐膛壁的一面設(shè)有隔熱層。
[0010] 在窯爐內(nèi)壁安裝帶背面帶隔熱層的耐高溫紅外輻射板，其法相全發(fā)射率在 0. 85?0. 97,并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)角度，將能量均勻輻射到發(fā)熱工件上，同時也可根據(jù)窯型 和加熱工件堆放設(shè)計紅外輻射板結(jié)構(gòu)及弧度，使吸收的能量均勻輻射到工件上。耐高溫紅 外輻射板背面具有隔熱層，可以阻止熱量傳遞給爐壁，使能量盡可能多的通過輻射傳遞給 發(fā)熱工件，其背面溫度與爐內(nèi)氣溫相比低300?500°C ;耐高溫紅外輻射板可減少火焰直接 接觸爐壁耐火材料表面，延長使用壽命，特別是纖維內(nèi)襯，可延緩粉化時間，同時可解決氣 流沖刷損壞纖維內(nèi)襯等溫度，大幅度延長窯爐使用壽命，提高經(jīng)濟效益。而且，爐壁上安裝 耐高溫紅外輻射板可減緩致密耐火材料受煙氣急冷急熱造成的熱震損壞，可降低耐火材料 的質(zhì)量要求，降低筑爐成本。耐高溫紅外輻射板采用高溫?zé)Y(jié)制備，具有使用壽命長，可達 到 5?10年，與工業(yè)窯爐和鍋爐的設(shè)計壽命相當(dāng)，甚至更高；紅外輻射層可以采用黑體材料 或紅外材料制備，也可在表面噴涂黑體材料和紅外涂料制備，通過高溫?zé)Y(jié)，紅外輻射板在 實際使用過程中，紅外輻射能力不衰減，長期保證加熱爐和鍋爐的高效節(jié)能，綜合節(jié)能效率 達到15?30%，與已有技術(shù)相比有更進一步提高。
[0011] 進一步地，所述耐高溫紅外輻射板利用金屬陶瓷復(fù)合錨固釘固定于爐膛內(nèi)壁上， 所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘為三層結(jié)構(gòu)，外層為陶瓷管，內(nèi)層為金屬或金屬陶瓷，中間層為將 內(nèi)層完全包裹的致密澆注料。傳統(tǒng)的金屬錨固件由于抗高溫氧化能力差，無法滿足高溫環(huán) 境下的長時間應(yīng)用，而陶瓷錨固件則由于陶瓷材料本身脆性問題無法保證懸掛安全可靠 性；而本發(fā)明中的金屬陶瓷復(fù)合錨固釘，其外層為高抗熱震致密陶瓷管，1KKTC水冷大于 30次，內(nèi)層為耐高溫金屬或金屬陶瓷，具有一定的抗高溫氧化特性，中間為耐高溫致密澆注 料，是密封層，同時具有高強度，可作為結(jié)構(gòu)支撐層使用，室溫耐壓強度大于120MPa，抗折強 度達到20MPa，可防止耐高溫金屬件或金屬陶瓷氧化，上述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘具有多種防 護作用，確保懸掛穩(wěn)定和長壽命；三層中任何單層或兩層損壞均不會影響到懸掛安全可靠 性，只有三層同時受到破壞才有可能影響到懸掛，提高了可靠性。
[0012] 進一步地，為加強金屬陶瓷復(fù)合錨固釘各層之間的連接穩(wěn)定性，所述金屬陶瓷復(fù) 合錨固釘?shù)耐鈱泳哂袃?nèi)外螺紋，金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)膬?nèi)層具有外螺紋；或者所述金屬陶 瓷復(fù)合錨固釘?shù)耐鈱泳哂型饴菁y，金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)膬?nèi)層具有外螺紋。
[0013] 進一步地，所述每塊耐高溫紅外輻射板均利用五個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘固定于爐 膛內(nèi)壁上，其中四個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘分布于耐高溫紅外輻射板的四個角，其余一個金 屬陶瓷復(fù)合錨固釘位于耐高溫紅外輻射板的中央。上述五個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘構(gòu)成了由 四個三角形拼接的圖形，其中任何兩個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘損壞也不會影響耐高溫紅外輻 射板均的懸掛安全。
[0014] 進一步地，所述耐高溫紅外輻射板的隔熱層為陶瓷纖維毯，以提高隔熱能力和使 用壽命。
[0015] 進一步地，所述耐高溫紅外輻射板上有中空凸出空腔和/或翅片，以吸收更多的 煙氣中的能量，并將該能量反射回發(fā)熱工件。
[0016] 進一步地，所述耐高溫紅外福射板材質(zhì)由90~95份堇青石或莫來石或碳化娃或剛 玉-莫來石，5~10份復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉體組成；所述復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉 體由 Fe203 55?75 份，NiO 15?30 份，ZnO 5?10 份，Μη02 0 . 5?1.5 份，C〇0 0.5?2 份，Cr203 3?5 份，Ce02 0 · 05?0· 2 份，Er203 0· 05?0· 2 份，Nd203 0· 05?0· 2 份，Yb203 0· 05?0· 2 份組成，采用 共混研磨、裝匣缽高溫?zé)Y(jié)后，再經(jīng)破碎球磨而成。
[0017] 本發(fā)明的節(jié)能加熱爐設(shè)置了可拆卸的耐高溫紅外輻射板，安裝及拆卸方便，使用 壽命長，固定可靠，可以大大提高爐子的能量利用率和使用壽命，具有很好的推廣價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的節(jié)能加熱爐的爐膛結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2、3是本發(fā)明的耐高溫紅外輻射板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖4是本發(fā)明的金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各 構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進一 步的詳細說明。
[0022] 實施例1 : 如圖所示，本實施例節(jié)能加熱爐包括爐體，爐體的爐膛內(nèi)壁1可拆卸地安裝有若干塊 耐高溫紅外輻射板2,所述耐高溫紅外輻射板2朝向爐膛內(nèi)部的一面設(shè)有紅外輻射層21，耐 高溫紅外輻射板2朝向爐膛壁的一面設(shè)有隔熱層22 ;紅外輻射層21的法線方向正對爐膛 內(nèi)的加熱工件3。耐高溫紅外輻射板2的隔熱層22為陶瓷纖維毯，厚度約為20?50mm。
[0023] 每塊耐高溫紅外輻射板2均利用五個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘4固定于爐膛內(nèi)壁1 上，其中四個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘4分布于耐高溫紅外輻射板2的四個角，其余一個金屬陶 瓷復(fù)合錨固釘4位于耐高溫紅外輻射板2的中央。所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘4為三層結(jié)構(gòu)， 外層41為陶瓷管，內(nèi)層42為金屬或金屬陶瓷，中間層43為將內(nèi)層42完全包裹的致密澆注 料；所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘4的外層41具有內(nèi)外螺紋，金屬陶瓷復(fù)合錨固釘4的內(nèi)層42 具有外螺紋。
[0024] 耐高溫紅外輻射板2上有翅片5,以吸收更多的煙氣中的能量，并將該能量反射回 發(fā)熱工件。當(dāng)然，翅片5也可以用中空凸出的空腔代替，起到同樣的作用。
[0025] 耐高溫紅外輻射板材質(zhì)由9(Γ95份堇青石或莫來石或碳化硅或剛玉-莫來石， 5~10份復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉體組成；所述復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉體由Fe203 55?75 份，NiO 15?30 份，ZnO 5?10 份，Μη02 0 · 5?1. 5 份，C〇0 0· 5?2 份，Cr203 3?5 份，Ce02 0· 05?(λ 2 份，Er203 (λ 05?(λ 2 份，Nd203 (λ 05?(λ 2 份，Yb203 (λ 05?(λ 2 份組成，采用共混研 磨、裝匣缽高溫?zé)Y(jié)后，再經(jīng)破碎球磨而成。
【權(quán)利要求】
1. 一種節(jié)能加熱爐，包括爐體，其特征在于所述爐體的爐膛內(nèi)壁可拆卸地安裝有若干 塊耐高溫紅外輻射板，所述耐高溫紅外輻射板朝向爐膛內(nèi)部的一面設(shè)有紅外輻射層，耐高 溫紅外輻射板朝向爐膛壁的一面設(shè)有隔熱層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述耐高溫紅外輻射板利用金屬陶 瓷復(fù)合錨固釘固定于爐膛內(nèi)壁上，所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘為三層結(jié)構(gòu)，外層為陶瓷管，內(nèi) 層為金屬或金屬陶瓷，中間層為將內(nèi)層完全包裹的致密澆注料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)耐鈱泳?有內(nèi)外螺紋，金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)膬?nèi)層具有外螺紋；或者所述金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)耐?層具有外螺紋，金屬陶瓷復(fù)合錨固釘?shù)膬?nèi)層具有外螺紋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述每塊耐高溫紅外輻射板均 利用五個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘固定于爐膛內(nèi)壁上，其中四個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘分布于耐 高溫紅外輻射板的四個角，其余一個金屬陶瓷復(fù)合錨固釘位于耐高溫紅外輻射板的中央。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述耐高溫紅外輻射板的隔熱層為 陶瓷纖維毯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述耐高溫紅外輻射板上有中空凸 出空腔和/或翅片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能加熱爐，其特征在于所述耐高溫紅外輻射板材質(zhì)由 9(Γ95份堇青石或莫來石或碳化硅或剛玉-莫來石，5~10份復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉體 組成；所述復(fù)合摻雜高紅外輻射材料粉體由Fe 203 55?75份，NiO 15?30份，ΖηΟ 5?10份， Μη02 0 · 5?1. 5 份，C〇0 0· 5?2 份，Cr203 3?5 份，Ce02 0 · 05?0· 2 份，Er203 0· 05?0· 2 份，Nd203 0.05、. 2份，Yb203 0.05、. 2份組成，采用共混研磨、裝匣缽高溫?zé)Y(jié)后，再經(jīng)破碎球磨而 成。
【文檔編號】C04B35/66GK104101213SQ201410355769
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】王家邦 申請人:蘇州羅卡節(jié)能科技有限公司