專利名稱：新型蓄熱式燒嘴加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于節(jié)能環(huán)保設(shè)備，尤其涉及一種中、高溫加熱作業(yè)的蓄熱式燒嘴加 熱爐。該設(shè)備不但適用于低熱值燃料也適合于天燃?xì)獾雀邿嶂等剂?，主要用于各種冶金、機(jī) 械、石油化工、陶瓷和建材等行業(yè)的中、高溫加熱作業(yè)。
背景技術(shù)：
蓄熱式燃燒技術(shù)是高溫空氣燃燒(High Temperature Air Combustion-HTAC)技 術(shù)的通俗叫法，其原理是通過蓄熱體的儲(chǔ)熱作用，獲得高溫預(yù)熱的空氣(或煤氣)，以最大 限度回收煙氣中的余熱。20世紀(jì)30年代蓄熱燃燒技術(shù)首次應(yīng)用，爾后由于上世紀(jì)70年代 能源危機(jī)的影響，蓄熱燃燒技術(shù)在發(fā)達(dá)國家迅速發(fā)展。而我國此方面研究始上世紀(jì)80年代 中期，開始主要集中在高等院校和科研院所，由于其換向閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、控制系統(tǒng) 不可靠、換向時(shí)間長、效率比較低，因此在實(shí)際生產(chǎn)中并沒有得到廣泛應(yīng)用，直到上世紀(jì)90 年代在我國鋼鐵企業(yè)的軋鋼加熱爐上得到實(shí)用。目前，蓄熱式加熱爐在節(jié)約能源、提高產(chǎn) 量、改善加熱質(zhì)量等方面有很大的優(yōu)點(diǎn)，但是蓄熱加熱技術(shù)還不是很成熟，在使用中還存在 維護(hù)要求較高、維修次數(shù)多、維修費(fèi)用較高、點(diǎn)停爐操作工勞動(dòng)強(qiáng)度比較大等問題。蓄熱式加熱爐蓄熱方式一般可分為雙蓄熱、單蓄熱和組合式蓄熱。雙蓄熱是利用 蓄熱體的儲(chǔ)熱作用對(duì)空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，它適用于可燃成分為CO的高爐煤氣和轉(zhuǎn) 爐煤氣，其他氣體由于含有CH化合物，高溫下易裂解，不適合采用雙蓄熱，至多對(duì)煤氣進(jìn)行 3500C低溫預(yù)熱。單蓄熱一般指空氣蓄熱而煤氣不預(yù)熱，它適用于轉(zhuǎn)爐煤氣、混合煤氣、焦?fàn)t 煤氣和天然氣，燃?xì)獾目杖急仍酱螅捎每諝鈫涡顭峁?jié)能效果非常明顯，天然氣的空燃比最 高，為10. 45，其采用空氣單蓄熱煤氣預(yù)熱溫度20°C時(shí)，爐子熱效率可達(dá)75. 09% ；煤氣預(yù) 熱溫度350°C時(shí)，爐子熱效率可達(dá)76. 42%。組合式蓄熱是蓄熱與常規(guī)聯(lián)合供熱的組合形 式。組合蓄熱式加熱爐的核心思想，是盡量使用低熱值煤氣進(jìn)行雙蓄熱燃燒，減少低熱值煤 氣直接放散，而把高熱值煤氣用于其他工序或并入城市民用網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)勢(shì)在于可以解決低 溫起爐的問題；可以提高爐膛溫度均勻性；可以最大限度減少排煙熱損失，滿足節(jié)能的要 求；預(yù)留了常規(guī)排煙通道，通過調(diào)節(jié)常規(guī)煙道的煙道間板開度，可以靈活調(diào)節(jié)爐膛壓力，從 而實(shí)現(xiàn)爐膛微正壓操作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種新型蓄熱式燒嘴加熱爐，其目的在于提供一種工作區(qū)爐溫均 勻、換熱效率高的加熱爐，主要用于各種冶金、機(jī)械、石油化工、陶瓷和建材等行業(yè)的中、高 溫加熱作業(yè)，其不但適合于低熱值燃料也適合于天然氣等高熱值燃料。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種新型蓄熱式燒嘴加熱爐，包括爐體，其特征在于爐體內(nèi)設(shè)有單蓄熱式噴嘴加 熱系統(tǒng)，單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)包括兩個(gè)具有助燃?xì)怏w噴嘴的助燃?xì)怏w蓄熱器和一個(gè)燃料 噴嘴，所述兩個(gè)助燃?xì)怏w蓄熱器與一個(gè)四通換向閥上的兩個(gè)通口分別以換氣管道連接，所述四通換向閥的另外兩個(gè)通口分別與一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)和一個(gè)引風(fēng)機(jī)連接；助燃?xì)怏w蓄熱器連接 溫度探測(cè)器，溫度探測(cè)器接入PLC的輸入端，PLC的輸出端與所述換向閥內(nèi)的電磁鐵連接并 控制換向閥。所述PLC即可編程控制器。爐體具有爐門，爐體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)，一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱 系統(tǒng)設(shè)于爐門相對(duì)的爐體壁上，另一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)設(shè)于爐門側(cè)方的爐體壁上。助燃?xì)怏w蓄熱器設(shè)有具有內(nèi)腔的內(nèi)保溫層，內(nèi)保溫層之外裹設(shè)有外保溫層，內(nèi)保 溫層的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有吸熱片，內(nèi)保溫層的內(nèi)腔的一側(cè)與助燃?xì)怏w噴嘴連接，內(nèi)保溫層的內(nèi)腔 的另一側(cè)與換氣管道連接，所述換氣管道連接所述四通換向閥上的通口。所述助燃?xì)怏w噴嘴的噴流線與所述燃料噴嘴的噴流線夾角為30°到40°。該新型蓄熱式燒嘴加熱爐利用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)控制蓄熱器和燒嘴回收利用煙氣中余 熱預(yù)熱助燃?xì)怏w，使得燃料充分燃燒、爐內(nèi)溫度均勻，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。從技術(shù)層面 來看本發(fā)明主要涉及一下幾個(gè)重要的技術(shù)其一是余熱回收利用。蓄熱器主要用于煙氣余 熱的回收，當(dāng)回收熱量聚集到一定量的時(shí)候，利用換向閥改變助燃?xì)怏w的流動(dòng)方向，使得助 燃?xì)怏w從高溫蓄熱器中預(yù)熱之后再進(jìn)入爐體，從而達(dá)到利用煙氣余熱來預(yù)熱助燃?xì)怏w，提 高燃燒效率的目的；其二是天然氣燒嘴和空氣燒嘴射流間的夾角。為了保證燃料與助燃?xì)?體混合均勻，使?fàn)t內(nèi)溫度均勻和提高燃燒效率，應(yīng)使天然氣燒嘴和空氣燒嘴射流間的夾角 為35° ；其三是換向閥、溫度和爐內(nèi)壓力的PLC控制。具體表現(xiàn)為了使?fàn)t內(nèi)溫度均勻、提高燃料的燃燒效率，可降低NOx的排放量。采 用了四個(gè)助燃?xì)怏w噴嘴和助燃?xì)怏w蓄熱室，兩個(gè)燃料噴嘴，將它們分成兩組，每組包括一個(gè) 燃料噴嘴和兩個(gè)助燃?xì)怏w噴嘴和助燃?xì)怏w蓄熱器，并且它們都直接安裝在爐體上。加熱爐 工作時(shí)，一方面鼓風(fēng)機(jī)將常溫空氣，經(jīng)換向閥輸送到高溫蓄熱器中預(yù)熱，由助燃?xì)怏w噴嘴進(jìn) 入爐體，這樣可以保證助燃?xì)怏w的溫度，提高燃料燃燒效率；另一方常溫燃料經(jīng)燃料噴嘴進(jìn) 入爐體。天然氣燒嘴和空氣燒嘴射流間的夾角為35°左右，這樣可以保證燃料與助燃?xì)怏w 混合均勻，使?fàn)t內(nèi)溫度均勻和提高燃燒效率。與空氣充分混合后的燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫 廢氣與剩余空氣進(jìn)入另一燃?xì)鈬娮?，?jīng)過未蓄熱的蓄熱器吸熱后，溫度將為100°C左右，再 經(jīng)換向閥，由引風(fēng)機(jī)向外排出，整個(gè)過程由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)蓄熱器的溫度、爐內(nèi)壓力自動(dòng) 控制。本實(shí)用新型的有益之處在于本實(shí)用新型的新型蓄熱式燒嘴加熱爐采用把蓄熱器(也即助燃?xì)怏w蓄熱器)和燒 嘴(也即助燃?xì)怏w噴嘴和燃料噴嘴)有機(jī)結(jié)合一體，并有可靠換向系統(tǒng)的高效蓄熱式燃燒 技術(shù)，合理布置助燃?xì)怏w和燃料燒嘴的位置和對(duì)數(shù)，使得爐內(nèi)無集中高溫區(qū)域，工作區(qū)爐溫 均勻；采用單蓄熱方式，氣換向，燃料不換向，燒嘴不結(jié)膠，壽命長；蓄熱體布局方式合理， 阻力小，壽命長，換熱效率高；新型換向閥，使用壽命與常溫閥相當(dāng)；新型燒嘴，保證中、低 溫燃燒穩(wěn)定，無黑煙，爐前操作與傳統(tǒng)燒嘴相同；優(yōu)化的PLC程序控制，控制可靠，安全、性 能穩(wěn)定；排煙溫度僅100°C左右；較常規(guī)燃燒節(jié)能40%左右；性價(jià)比高，投資成本收回快。本實(shí)用新型的蓄熱式燒嘴加熱爐不但適用于低熱值燃料也適合于天燃?xì)獾雀邿?值燃料，主要用于各種冶金、機(jī)械、石油化工、陶瓷和建材等行業(yè)的中、高溫加熱作業(yè)。
圖1為本實(shí)用新型蓄熱式燒嘴加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型助燃?xì)怏w蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型主要包括爐門1，爐體2，鼓風(fēng)機(jī)3、11，四通換向閥4、12， 助燃?xì)怏w蓄熱器5、9、13、17，助燃?xì)怏w噴嘴6、8、14、16，燃料噴嘴7、15，引風(fēng)機(jī)10、18，換氣 管道19，爐壓探測(cè)器和爐溫探測(cè)器20，PLC可編程控制器21。如圖2所示，助燃?xì)怏w蓄熱器設(shè)有具有內(nèi)腔的內(nèi)保溫層22，內(nèi)保溫層22之外裹設(shè) 有外保溫層21，內(nèi)保溫層21的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有吸熱片23，內(nèi)保溫層21的內(nèi)腔的一側(cè)與助燃?xì)?體噴嘴連接，內(nèi)保溫層的內(nèi)腔的另一側(cè)與換氣管道連接。也即，氣體可以來回穿過助燃?xì)怏w 蓄熱器而將熱量傳遞給吸熱片或從吸熱片吸收熱量。每兩個(gè)具有助燃?xì)怏w噴嘴的助燃?xì)怏w蓄熱器和一個(gè)燃料噴嘴構(gòu)成一個(gè)單蓄熱式 噴嘴加熱系統(tǒng)。如圖1中，具有助燃?xì)怏w噴嘴16的助燃?xì)怏w蓄熱器17和具有助燃?xì)怏w噴 嘴14的助燃?xì)怏w蓄熱器13與燃料氣體噴嘴15構(gòu)成一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)，這個(gè)單蓄 熱式噴嘴加熱系統(tǒng)設(shè)在爐體2后壁上，助燃?xì)怏w噴嘴16的噴流線與燃料噴嘴15的噴流線 夾角α為35°，助燃?xì)怏w噴嘴14的噴流線與燃料噴嘴15的噴流線夾角α ‘也是35°，助 燃?xì)怏w蓄熱器17和助燃?xì)怏w蓄熱器13分別以換氣管道19與四通換向閥12上的兩個(gè)通口 連接，另外具有鼓風(fēng)機(jī)11、引風(fēng)機(jī)18分別以換氣管道與換向閥12上的另外兩個(gè)通口連接。 具有助燃?xì)怏w噴嘴8的助燃?xì)怏w蓄熱器9和具有助燃?xì)怏w噴嘴6的助燃?xì)怏w蓄熱器5與燃 料氣體噴嘴7構(gòu)成一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)，這個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)設(shè)在爐門1側(cè) 方的爐體2側(cè)壁上，助燃?xì)怏w噴嘴8的噴流線與燃料噴嘴7的噴流線夾角α “為35°，助 燃?xì)怏w噴嘴6的噴流線與燃料噴嘴7的噴流線夾角α"‘也是35°，助燃?xì)怏w蓄熱器9和 助燃?xì)怏w蓄熱器5分別以換氣管道19與四通換向閥4上的兩個(gè)通口連接，具有鼓風(fēng)機(jī)3、引 風(fēng)機(jī)10分別以換氣管道與四通換向閥4上的另外兩個(gè)通口連接。助燃?xì)怏w蓄熱器5、9、13、 17各自連接溫度探測(cè)器20，溫度探測(cè)器20與PLC可編程控制器21的輸入端電連接，PLC可 編程控制器21的輸出端與換向閥12的電磁鐵電連接并控制換向閥12的工作位置以改變 助燃?xì)怏w蓄熱器17、13與鼓風(fēng)機(jī)11、引風(fēng)機(jī)18之間的連通狀態(tài)，PLC可編程控制器21的輸 出端還與換向閥4的電磁鐵電連接并控制換向閥4的工作位置以改變助燃?xì)怏w蓄熱器9、5 與鼓風(fēng)機(jī)3、引風(fēng)機(jī)10之間的連通狀態(tài)。上述結(jié)構(gòu)各部件作用及要求如下所述的爐門1和爐體2，是加熱器的主體部分。燃料在其內(nèi)燃燒，加熱工件。它們 在設(shè)計(jì)上需注意保溫和安全。所述的鼓風(fēng)機(jī)3、11，主要用于向爐內(nèi)提供助燃?xì)怏w(空氣)，向爐內(nèi)提供氧氣，幫 助燃料燃燒。所述的四通換向閥4、12，用于實(shí)現(xiàn)供氣(空氣)和排煙轉(zhuǎn)換。換向閥需向?qū)I(yè)廠 家購買，要求采用氣動(dòng)換向閥，換向準(zhǔn)確、可靠。所述的助燃?xì)怏w蓄熱器5、9、13、17，用于吸收煙氣中的余熱，加熱助燃?xì)怏w(空氣)。所述的助燃?xì)怏w噴嘴6、8、14、16，主要用于向爐內(nèi)提供助燃?xì)怏w，并保證燃料噴嘴 (也叫燃料燒嘴)和助燃?xì)怏w噴嘴(也叫助燃?xì)怏w燒嘴)的射流間的夾角為35°左右，保 證燃料與助燃?xì)怏w混合均勻，使?fàn)t內(nèi)溫度均勻和提高燃燒效率。所述的燃料噴嘴7、15，用于向爐內(nèi)提供燃料。一般燃料噴嘴垂直于爐體2的內(nèi)表所述的引風(fēng)機(jī)10、18，用于將爐內(nèi)煙氣向外排出。所述的換氣管道19，為助燃?xì)怏w和煙氣的通道。例如在機(jī)械加工中，需要對(duì)一批軸進(jìn)行熱處理，要求升溫快速，加熱均勻，采用本 實(shí)用新型的新型蓄能式噴嘴加熱爐可滿足要求。在加熱工件之前，首先將爐門1打開，放入工件；然后啟動(dòng)開關(guān)點(diǎn)火開始加熱，將 工件均勻加熱到所需溫度。開始四通換向閥4(或12)處于左位，鼓風(fēng)機(jī)3(或11)將常溫空氣(最常用的助燃 氣體)送入助燃?xì)怏w蓄熱器5(或17)中，再經(jīng)過助燃?xì)怏w噴嘴6(或16)進(jìn)入到爐體2內(nèi)； 燃料氣體(如天然氣)由燃料噴嘴7(或15)進(jìn)入到爐體2內(nèi)與空氣充分混合燃燒，燃燒后 產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過助燃?xì)怏w噴嘴8 (或14)，進(jìn)入助燃?xì)怏w蓄熱器9 (或13)，助燃?xì)怏w蓄熱器 9(或13)通過內(nèi)部的吸熱片23吸收煙氣中的余熱，使得助燃?xì)怏w蓄熱器9(或13)出口處 煙氣溫度將為100°C左右，最后由引風(fēng)機(jī)10(或18)向外抽出，隨著煙氣不斷排出；隨著助 燃?xì)怏w蓄熱器9 (或1 溫度逐漸升高，當(dāng)溫度探測(cè)器20探測(cè)到溫度達(dá)到溫度設(shè)定值時(shí)，通 過PLC可編程控制器21發(fā)出一個(gè)換向信號(hào)，使得對(duì)應(yīng)的四通換向閥4 (或1 換向，鼓風(fēng)機(jī) 3(或11)將常溫空氣送入到蓄熱器9(或13)中，經(jīng)過吸收高溫助燃?xì)怏w蓄熱器9(或13) 中的熱量，變成高溫空氣，再經(jīng)過助燃?xì)怏w噴嘴8(或14)進(jìn)入到爐體2內(nèi)；燃料氣體仍由助 燃?xì)怏w噴嘴7(或15)進(jìn)入到爐體2內(nèi)與高溫空氣充分混合燃燒，燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過助 燃?xì)怏w噴嘴6 (或16)，進(jìn)入助燃?xì)怏w蓄熱器5 (或17)，助燃?xì)怏w蓄熱器5 (或17)吸收煙氣 中的熱量，使得助燃?xì)怏w蓄熱器5(或17)出口處煙氣溫度將為100°C左右，最后由引風(fēng)機(jī) 10(或18)向外抽出，隨著煙氣不斷排出。如此往復(fù)，使得引風(fēng)機(jī)10 (或18)抽出煙氣溫度 始終保持在100°C左右，降低了排煙損耗，大大提高的加熱爐的熱效率。
權(quán)利要求1.一種新型蓄熱式燒嘴加熱爐，包括爐體，其特征在于爐體內(nèi)設(shè)有單蓄熱式噴嘴加 熱系統(tǒng)，單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)包括兩個(gè)具有助燃?xì)怏w噴嘴的助燃?xì)怏w蓄熱器和一個(gè)燃料 噴嘴，所述兩個(gè)助燃?xì)怏w蓄熱器與一個(gè)四通換向閥上的兩個(gè)通口分別以換氣管道連接，所 述四通換向閥的另外兩個(gè)通口分別與一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)和一個(gè)引風(fēng)機(jī)連接；助燃?xì)怏w蓄熱器連接 溫度探測(cè)器，溫度探測(cè)器接入PLC的輸入端，PLC的輸出端與所述換向閥內(nèi)的電磁鐵連接并 控制換向閥。
2.如權(quán)利要求1所述的新型蓄熱式燒嘴加熱爐，其特征在于爐體具有爐門，爐體內(nèi)設(shè) 有兩個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)，一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)設(shè)于爐門相對(duì)的爐體壁上，另 一個(gè)單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)設(shè)于爐門側(cè)方的爐體壁上。
3.如權(quán)利要求1所述的新型蓄熱式燒嘴加熱爐，其特征在于助燃?xì)怏w蓄熱器設(shè)有具 有內(nèi)腔的內(nèi)保溫層，內(nèi)保溫層之外裹設(shè)有外保溫層，內(nèi)保溫層的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有吸熱片，內(nèi)保溫 層的內(nèi)腔的一側(cè)與助燃?xì)怏w噴嘴連接，內(nèi)保溫層的內(nèi)腔的另一側(cè)與換氣管道連接，所述換 氣管道連接所述四通換向閥上的通口。
4.如權(quán)利要求1或3所述的新型蓄熱式燒嘴加熱爐，其特征在于所述助燃?xì)怏w噴嘴 的噴流線與所述燃料噴嘴的噴流線夾角為30°到40°。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種新型蓄熱式燒嘴加熱爐，包括爐體，其特征在于爐體內(nèi)設(shè)有單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)，單蓄熱式噴嘴加熱系統(tǒng)包括兩個(gè)具有助燃?xì)怏w噴嘴的助燃?xì)怏w蓄熱器和一個(gè)燃料噴嘴，所述兩個(gè)助燃?xì)怏w蓄熱器與一個(gè)四通換向閥上的兩個(gè)通口分別以換氣管道連接，所述四通換向閥的另外兩個(gè)通口分別與一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)和一個(gè)引風(fēng)機(jī)連接；助燃?xì)怏w蓄熱器連接溫度探測(cè)器，溫度探測(cè)器接入PLC的輸入端，PLC的輸出端與所述換向閥內(nèi)的電磁鐵連接并控制換向閥。本實(shí)用新型工作區(qū)爐溫均勻，壽命長，換熱效率高，可用于各種冶金、機(jī)械、石油化工、陶瓷和建材等行業(yè)的中、高溫加熱作業(yè)。
文檔編號(hào)F27D19/00GK201926297SQ20102063543
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者杜茂松 申請(qǐng)人:自貢佳源爐業(yè)有限公司