本發(fā)明涉及工業(yè)工業(yè)爐的附屬部件，尤其是采用天然氣、液化氣等作為燃料的工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置。

背景技術(shù)：

采用天然氣、煤氣或燃料油作為燃料的工業(yè)爐，其工作原理是將待加熱工件放置在爐膛內(nèi)，加熱升溫達(dá)到工藝要求的溫度，保溫或均溫。在加熱過程中，普遍認(rèn)為傳熱有三種形式：輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)加熱。

在加熱之初的低溫階段，主要靠對(duì)流傳熱，基本沒有輻射傳熱，或者輻射傳熱效果很差，此階段放置在爐膛內(nèi)待加熱工件與爐氣間的熱交換能力比較差，導(dǎo)致加熱效率很低。正是由于加熱之初的對(duì)流傳熱能力很差，以鍛造工業(yè)爐為例，其加熱效率很低，通常在10%以內(nèi)，某些甚至只有3—5%，能源浪費(fèi)嚴(yán)重；采用蓄熱式燃燒以后，熱效率提高至30-50%左右，已經(jīng)大幅提高了熱效率，但基本上達(dá)到了現(xiàn)階段蓄熱式工業(yè)爐廢熱極限回收率，再提高加熱效率很難了。

由于燃料燃燒時(shí)溫度較高，如天然氣火焰達(dá)到2000℃以上，這樣高溫度的火焰如果直接噴到待加熱工件上，是會(huì)燒壞工件的，工件軟化或部分融化等，使工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利變化，影響性能甚至大幅度降低其相關(guān)性能指標(biāo)，所以是必須避免火焰直接噴到待加熱工件上的，因此現(xiàn)有的技術(shù)中提高對(duì)流傳熱的手段不多。這就是低溫階段對(duì)流傳熱加熱效率很低的主要原因。

現(xiàn)在雖然可以采用高速燃燒器，但是高速燃燒器的火焰必須避免直接噴到待加熱工件上，一般采用將待加熱工件支架起來遠(yuǎn)離火焰。對(duì)于高溫爐，通常采用平焰燃燒的方式，它們都直接或間接降低對(duì)流傳熱效果，對(duì)流傳熱系數(shù)仍然很低，導(dǎo)致加熱時(shí)間較長(zhǎng)，燃料消耗較多等。

如何在高溫火焰不直接噴到待加熱工件上的情況下，提高對(duì)流傳熱系數(shù)，大幅度提高工業(yè)爐的加熱效率，以縮短加熱時(shí)間、減少燃料消耗、提高爐膛內(nèi)溫度和氣體的均勻度，是本領(lǐng)域迫切想解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)爐在加熱過程中，因?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)低，導(dǎo)致加熱效率較低、延長(zhǎng)了加熱時(shí)間、增大了燃料消耗等不足，提供一種大幅度提高加熱效率的工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置，其特征在于：包括對(duì)氣體進(jìn)行加壓的氣體處理裝置，抽氣管路和吹氣管路分別設(shè)置在氣體處理裝置的抽氣口和出氣口；在抽氣管路上，分別設(shè)置第一抽氣支路和第二抽氣支路，在吹氣管路上，分別設(shè)置第一吹氣支路和第二吹氣支路；第一抽氣支路和第一吹氣支路分別在受控狀態(tài)下都與第一蓄熱體連通，第一蓄熱體后面的管路上設(shè)置有第一開口，作為抽氣的排出口或進(jìn)氣的吹入口；第二抽氣支路和第二吹氣支路分別在受控狀態(tài)下都與第二蓄熱體連通，第二蓄熱體后面的管路上設(shè)置有第二開口，作為抽氣的排出口或進(jìn)氣的吹入口。

進(jìn)一步的特征是：在第一開口和第二開口上設(shè)置噴嘴，噴嘴的橫截面逐漸縮小。

所述的受控狀態(tài)，是在第一抽氣支路、第二抽氣支路和第一吹氣支路、第二吹氣支路上分別設(shè)置控制閥，用以通斷每條支路，形成一路進(jìn)氣、另一路排氣的循環(huán)管道。

在每條分支管路上，分別設(shè)置自動(dòng)換向閥和/或手動(dòng)控制閥。

兩條或四條支路上的自動(dòng)換向閥聯(lián)動(dòng)設(shè)置，同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作，同時(shí)控制兩條或四條支路的通斷。

在第一開口與第一蓄熱體之間的管路上，設(shè)置第一集氣箱，在第二開口和第二蓄熱體之間的管路上，設(shè)置第二集氣箱。

在第一開口與第一蓄熱體之間的管路上，或者第一集氣箱上，設(shè)置補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?；在第二開口與第二蓄熱體之間的管路上，或者第二集氣箱上，設(shè)置補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ馈?/p>

在抽氣管路上設(shè)置輔助進(jìn)氣管道。

還設(shè)置有補(bǔ)熱燒嘴，補(bǔ)熱燒嘴與第一開口或第二開口分別連通，補(bǔ)熱燒嘴上設(shè)置了燃料進(jìn)料管和助燃?xì)怏w進(jìn)入管，在受控狀態(tài)下將需要的燃料、助燃?xì)怏w分別從燃料進(jìn)料管和助燃?xì)怏w進(jìn)入管通入補(bǔ)熱燒嘴內(nèi)，再通入爐膛內(nèi)。

所述氣體處理裝置是兩臺(tái)，第一臺(tái)氣體處理裝置與第二臺(tái)氣體處理裝置是串聯(lián)，抽氣管路連接在第一臺(tái)氣體處理裝置的進(jìn)口處，第一臺(tái)氣體處理裝置的出口的管路直接連接第二臺(tái)氣體處理裝置的進(jìn)口，第二臺(tái)氣體處理裝置的出口連接吹氣管路；或者第一臺(tái)氣體處理裝置的出口先連接到氣體存儲(chǔ)腔體，第二臺(tái)氣體處理裝置的進(jìn)口連接氣體存儲(chǔ)腔體，第二臺(tái)氣體處理裝置的出口連接吹氣管路。

本發(fā)明工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下特征：

1、煙氣經(jīng)過蓄熱體的熱交換，充分利用熱能，同時(shí)被蓄熱體加熱的煙氣的溫度仍然適合直接噴在待加熱工件上，直接加熱工件，顯著提高了加熱效率。

2、被風(fēng)機(jī)強(qiáng)制加速的煙氣，從進(jìn)氣噴口高速吹入爐膛，強(qiáng)制對(duì)流，在直接高速噴在待加熱工件上加熱工件的同時(shí)，并產(chǎn)生強(qiáng)制攪動(dòng)作用，顯著提高對(duì)流傳熱系數(shù)。

3、從進(jìn)氣噴口高速吹向爐膛，產(chǎn)生強(qiáng)制攪動(dòng)作用，提高爐膛內(nèi)溫度和氣體的均勻度，對(duì)工件的加熱更均勻。

4、本發(fā)明充分利用蓄熱體作為熱交換媒介，通過蓄熱體加熱煙氣，最大限度利用了燃燒產(chǎn)生的熱量，顯著提高了加熱效率；同時(shí)，強(qiáng)制對(duì)流并將高溫?zé)煔庵苯訃娫诖訜峁ぜ?，顯著提高對(duì)流傳熱系數(shù)；經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明的加熱效率，在原來的蓄熱式燃燒基礎(chǔ)上再提高20%甚至更高,不夸張地說，是一個(gè)重大突破。

5、通過對(duì)熱煙氣進(jìn)行補(bǔ)熱，即在熱煙氣中加入少量的熱量，少量熱量可以由燃料燃燒或電加熱提供，其目的是提高經(jīng)蓄熱體后熱煙氣的溫度并與爐膛溫度適應(yīng)，在提高對(duì)流能力的同時(shí)提高均勻度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置，包括對(duì)氣體進(jìn)行加壓以提高流速的氣體處理裝置1以及氣體進(jìn)入氣體處理裝置1的抽氣管路2和氣體排出氣體處理裝置1的吹氣管路3，抽氣管路2和吹氣管路3分別設(shè)置在氣體處理裝置1的進(jìn)氣口和排氣口，氣體處理裝置1就是風(fēng)機(jī)（鼓風(fēng)機(jī)）等，對(duì)氣體進(jìn)行加壓處理，以提高吹氣管路3中氣體的流速。

在抽氣管路2上，分別設(shè)置兩條抽氣支路，即第一抽氣支路4和第二抽氣支路5；在吹氣管路3上，分別設(shè)置兩條吹氣支路，即第一吹氣支路6和第二吹氣支路7；第一抽氣支路4和第一吹氣支路6上分別設(shè)置有控制閥，在受控狀態(tài)下都與第一蓄熱體8連通，第一蓄熱體8后面的管路上設(shè)置有第一開口9，作為抽氣的排出口或進(jìn)氣的吹入口；第二抽氣支路5和第二吹氣支路7上分別設(shè)置有控制閥，在受控狀態(tài)下都與第二蓄熱體10連通，第二蓄熱體10后面的管路上設(shè)置有第二開口11，作為抽氣的排出口或進(jìn)氣的吹入口。工作時(shí)，在控制閥作用下，第一開口9、第二開口11，輪流作為抽氣的排出口或進(jìn)氣的吹入口。

為了提高氣體噴射速度，在第一開口9和第二開口11上設(shè)置噴嘴12，噴嘴12的橫截面積逐漸縮小，形成縮口效應(yīng)以提高流速，形成高速噴口，從噴嘴12內(nèi)噴出的氣體速度更高，直接噴射到待加熱工件上。噴嘴12的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是圓形，橫截面逐漸縮小的圓錐狀。從噴嘴12噴射的氣體，通常要達(dá)到80米/秒以上，速度低的效果不佳，速度太高噪音太大，優(yōu)選的方案為150米/秒—200米/秒，形成高速流動(dòng)的氣流。

在第一開口9與第一蓄熱體8之間的管路上，設(shè)置第一集氣箱13，在第二開口11和第二蓄熱體10之間的管路上，設(shè)置第二集氣箱14，第一集氣箱13與第二集氣箱14的結(jié)構(gòu)可以相同，主要作用是增大管路在第一開口9和第二開口11前的橫截面積，或者噴嘴12前的橫截面積，形成靜壓，利于形成高速噴射。

本發(fā)明的受控狀態(tài)，是在第一抽氣支路4和第二抽氣支路5、第一吹氣支路6和第二吹氣支路7上分別設(shè)置控制閥，用以控制第一抽氣支路4和第二抽氣支路5、第一吹氣支路6和第二吹氣支路7的管路通斷，形成一路進(jìn)氣、另一路排氣的循環(huán)管道；圖中所示，在第一抽氣支路4和第二抽氣支路5、第一吹氣支路6和第二吹氣支路7上，分別設(shè)置手動(dòng)控制閥16和自動(dòng)換向閥17，手動(dòng)控制閥16和自動(dòng)換向閥17串聯(lián)結(jié)構(gòu)，手動(dòng)控制閥16用于在需要時(shí)的人工手動(dòng)操作控制；兩條或四條分支管路上的自動(dòng)換向閥17可以聯(lián)動(dòng)設(shè)置，如采用電磁閥或液壓閥等，同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作，同時(shí)通斷，以使換向準(zhǔn)確無誤，保證形成煙氣流動(dòng)的循環(huán)通道即可。

在第一開口9與第一蓄熱體8之間的管路上，或者第一集氣箱13上，設(shè)置補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?8，在需要時(shí)打開補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?8，向該管路中補(bǔ)充少量燃料，在熱煙氣中加入少量的燃料，提高熱煙氣的溫度與爐膛溫度適應(yīng)，可以提高中溫和高溫段的對(duì)流能力，提高均勻度。在第二開口11與第二蓄熱體10之間的管路上，或者第二集氣箱14上，設(shè)置補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?8，在需要時(shí)打開補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?8，向該管路中補(bǔ)充少量燃料。

另外，在較長(zhǎng)的加熱時(shí)間后，或者爐膛溫度較高后，蓄熱體自身的溫度較高，導(dǎo)致從抽氣管路2進(jìn)入氣體處理裝置1的氣體溫度較高，可能影響氣體處理裝置1的正常使用，本發(fā)明在抽氣管路2上設(shè)置輔助進(jìn)氣管道20，在需要時(shí)打開輔助進(jìn)氣管道20，向抽氣管路2內(nèi)補(bǔ)充冷空氣，以降低抽氣管路2內(nèi)氣體的溫度，以保護(hù)氣體處理裝置1。當(dāng)然，在氣體處理裝置1上還需要設(shè)置安全排氣管路，在需要時(shí)打開，將氣體處理裝置1或吹氣管路3內(nèi)的氣體向外排出，起到泄壓的作用。

如圖所示的本發(fā)明加熱裝置的使用狀態(tài)示意圖，本發(fā)明的加熱裝置設(shè)置在工業(yè)爐本體30，工業(yè)爐本體30中間的空腔形成爐膛31，待加熱工件放置在爐膛31內(nèi)被加熱升溫。在爐膛31上，設(shè)置兩個(gè)開口，第一爐口32和第二爐口33，第一爐口32和第二爐口33分別與爐膛31連通，第一開口9和第二開口11分別設(shè)置在第一爐口32和第二爐口33上，密封后其中一個(gè)作為進(jìn)氣口時(shí)，另一個(gè)則作為排氣口，分別輪流進(jìn)排氣，分別與氣體處理裝置1的抽氣管路2和吹氣管路3連接，形成循環(huán)回路，形成爐膛31內(nèi)煙氣的進(jìn)排氣循環(huán)通道。

本發(fā)明的工業(yè)爐用蓄熱式?jīng)_擊傳熱裝置，在工業(yè)爐本體30的燃燒裝置燃燒、工業(yè)爐膛31以及爐膛31內(nèi)的待加熱工件時(shí)，開啟氣體處理裝置1，并調(diào)整管路上的控制閥，將爐膛31內(nèi)的較高溫度的煙氣從第二開口11排出，通過第二蓄熱體10，進(jìn)入氣體處理裝置1的抽氣管路2，經(jīng)氣體處理裝置1加壓處理后，從吹氣管路3排出的高速氣體在吹氣管路3內(nèi)，經(jīng)第一蓄熱體8從第一開口9高速進(jìn)入爐膛31，形成高速?zèng)_擊式對(duì)流傳熱，高速氣流直接噴到爐膛31內(nèi)的待加熱工件上，提高對(duì)流傳熱效率；調(diào)整管路上的控制閥，氣體相應(yīng)反向流動(dòng)，爐膛31內(nèi)的較高溫度的煙氣從第一開口9、第一蓄熱體8排出，進(jìn)入氣體處理裝置1的抽氣管路2，經(jīng)氣體處理裝置1加壓處理后，從吹氣管路3排出的高速氣體在吹氣管路3內(nèi)，經(jīng)第二蓄熱體10從第二開口11高速進(jìn)入爐膛31，形成高速?zèng)_擊式對(duì)流傳熱，高速氣流直接噴到爐膛31內(nèi)的待加熱工件上，提高對(duì)流傳熱效率。在工業(yè)爐本體1燃燒加熱過程中，第一蓄熱體8和第二蓄熱體10所在的管路，分別輪流作為進(jìn)氣、排氣管路，第一開口9和第二開口11分別作為爐膛31的煙氣進(jìn)氣、排氣出，高溫?zé)煔馔ㄟ^該管路上的蓄熱體進(jìn)行熱交換，蓄熱體溫度身高而蓄熱（同時(shí)降低了煙氣的溫度，煙氣溫度最低到100℃左右），其中另一個(gè)口將經(jīng)氣體處理裝置1加壓處理后的氣體在通過該管路上的蓄熱體后被加熱，溫度升高的煙氣經(jīng)該口高速進(jìn)入爐膛31，形成高速?zèng)_擊式對(duì)流傳熱；在控制閥的控制作用下，第一蓄熱體8和第二蓄熱體10所在的管路，分別輪流作為進(jìn)氣、排氣管路，輪流進(jìn)氣和排氣，形成爐膛31內(nèi)煙氣流動(dòng)的循環(huán)通道。

本發(fā)明，通過第一蓄熱體8和第二蓄熱體10所在的管路，第一蓄熱體8和第二蓄熱體10作為媒介，兩個(gè)蓄熱體輪流吸熱和放熱，一個(gè)吸收從爐膛31排出的高溫?zé)煔獾臒崃績(jī)?chǔ)存在蓄熱體上，使氣體溫度降低進(jìn)入氣體處理裝置1中加壓處理；從氣體處理裝置1加壓處理后的煙氣，流過第二個(gè)蓄熱體時(shí)（此時(shí)該蓄熱體處于高溫狀態(tài)），再加熱煙氣，形成高溫、高流速（高壓）的氣體噴射到爐膛31內(nèi)，直接作用在待加熱工件上，顯著提高對(duì)流傳熱系數(shù)；尤其在從低溫升高到高溫的過程中，形成蓄熱式?jīng)_擊傳熱，提高對(duì)流傳熱系數(shù)很多倍，顯著提高加熱效率；經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明的加熱效率，在傳統(tǒng)蓄熱燃燒爐的基礎(chǔ)上，至少能再將加熱效率提高20%，甚至更高。

本發(fā)明的第一蓄熱體8和第二蓄熱體10，成對(duì)設(shè)置，其內(nèi)有供氣體通過的通道和熱交換介質(zhì)，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中蓄熱燃燒爐的蓄熱體，作為現(xiàn)有技術(shù)在此不做進(jìn)一步說明。根據(jù)實(shí)際需要，如果工業(yè)爐是多個(gè)，或者同一臺(tái)工業(yè)爐上要設(shè)置一個(gè)以上的抽氣口和吹氣口，則可以在抽氣管路2和吹氣管路3上設(shè)置多路第一抽氣支路、第二抽氣支路和第一吹氣支路和第二吹氣支路，用本裝置同時(shí)向多個(gè)工業(yè)爐提供煙氣，或者向同一臺(tái)工業(yè)爐通過一個(gè)以上的抽氣口和吹氣口多路抽氣和吹氣，形成煙氣的循環(huán)通路，各自循環(huán)使用。

圖2所示的本發(fā)明的第二種實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，與圖1相同的部分不再介紹，其區(qū)別點(diǎn)如下：氣體處理裝置1是兩臺(tái)，或兩臺(tái)以上，圖中是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一臺(tái)氣體處理裝置101與第二臺(tái)氣體處理裝置102是串聯(lián)，抽氣管路2連接在第一臺(tái)氣體處理裝置101的進(jìn)口處，第一臺(tái)氣體處理裝置101的出口的管路直接連接第二臺(tái)氣體處理裝置102的進(jìn)口，第二臺(tái)氣體處理裝置102的出口連接吹氣管路3；或者第一臺(tái)氣體處理裝置101的出口先連接到氣體存儲(chǔ)腔體103，將氣體通入氣體存儲(chǔ)腔體103內(nèi)緩存；第二臺(tái)氣體處理裝置102的進(jìn)口連接氣體存儲(chǔ)腔體103，第二臺(tái)氣體處理裝置102的出口連接吹氣管路3；還有不同點(diǎn)是補(bǔ)充燃?xì)馔ǖ?8還可以直接通入爐膛31內(nèi)，直接向爐膛31內(nèi)按照需要補(bǔ)充一定量的燃?xì)狻?/p>

如圖3所示，本發(fā)明的第三種實(shí)施例結(jié)構(gòu)，與圖1相同的部分不再介紹，其區(qū)別點(diǎn)如下：設(shè)置了補(bǔ)熱燒嘴21，補(bǔ)熱燒嘴21與第一開口9或第二開口11分別連通，補(bǔ)熱燒嘴21上設(shè)置了燃料進(jìn)料管22和助燃?xì)怏w進(jìn)入管23，在受控狀態(tài)下將需要的燃料、助燃?xì)怏w分別從燃料進(jìn)料管22和助燃?xì)怏w進(jìn)入管23通入補(bǔ)熱燒嘴21內(nèi)，再分別從第一開口9或第二開口11流入爐膛。

爐膛31上，也可以設(shè)置帶有控制閥泄氣管路，需要時(shí)打開泄壓，保證爐膛內(nèi)爐氣的壓力正常，起到安全作用。

最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請(qǐng)人參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。