CN104419810A - 用于对工业用炉加热的方法以及用于工业用炉的加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对工业用炉加热的方法，其中，在热处理循环过程中向工业用炉的对内腔进行加热的燃烧器装置(9)除了供应加热气体以外还供应可燃的工艺气体。为了最优化对用于加热工业用炉的可燃的工艺气体的使用，热处理循环划分为多个工艺阶段，在此与工艺阶段相关地对向燃烧器装置(9)的工艺气体供应进行调节。此外，本发明还涉及一种用于工业用炉的加热装置(8)以及一种工业用炉。

Description

用于对工业用炉加热的方法以及用于工业用炉的加热装置

技术领域

本发明涉及一种用于对工业用炉加热的方法，其中，在热处理循环过程中除了给工业用炉的对内腔加热的燃烧器装置输送加热气体外，还给该燃烧器装置供应可燃工艺气体。此外，本发明涉及一种用于工业用炉的加热装置以及一种工业用炉。

背景技术

在实施为大气热处理炉的工业用炉通常使用工艺气体，这些工艺气体用于对相应工业用炉中的待处理的配料的表面进行保护或者使得所述配料的化学成分发生改变。在此，工艺气体主要由氢、一氧化碳和氮这几个组份组成并且在对所引入的配料进行热处理的过程中被持续地供应给相应的工业用炉的内腔。随后，引导穿过所述内腔的工艺气体则通常作为炉废气被排放到户外，其中由于该气体的可燃性和毒性在排出时对工艺气体进行烧除。然而由于所排放工艺气体的热值并非不显著，所以作为对所述烧除的备选还已知这样的方法，在这些方法中使用所排出的工艺气体对相应的工业用炉进行加热。

由DE 197 20 620 A1已知用于对工业用炉进行加热的方法，其中被引导穿过内腔的工艺气体在热处理循环的框架中至少部分地供应给工业用炉的燃烧装置，并且在此同加热气体一起用于使所述燃烧装置运行并且由此用于对所述工业用炉进行加热。出于此目的，工业用炉包括加热装置，在该加热装置中，管路将工业用炉的工艺废气出口与燃烧器装置连接起来并且由此实现了向所述燃烧装置的燃烧器供应被排出的工艺气体。在此，在所述管路中除了通风机以外还设置有不同的气体控制和调节元件。

发明内容

由上文所述现有技术出发，本发明的目的在于，实现一种用于对工业用炉进行加热的方法，在该方法中，仅仅当可燃的工艺气体在其成分方面适宜时，所述工艺气体在热处理循环的框架中才用于对工业用炉进行加热。

从方法技术的角度看，所述目的从权利要求1的前述部分出发并结合其所标明的特征部分来解决。从装置技术的角度来看，所述目的的解决方案从并列的权利要求7的前述部分出发并结合其所标明的特征部分来实现。由此相应跟随的从属权利要求分别描述了各有利的改进方案。此外，由权利要求9和10得出一种工业用炉，该工业用炉中应用了根据本发明的加热装置。

根据本发明，在用于对工业用炉进行加热的方法中，在热处理循环的过程中，除了给对该工业用炉的内腔进行加热的燃烧装置供应加热气体，还供应可燃的工艺气体。出于此目的，用于工业用炉的加热装置尤其包括管路，该管路用于将工业用炉的或中间存储器的工艺废气出口与燃烧器装置连接，其中可以经由该管路将来自所述工艺废气出口的工艺气体引导到所述燃烧器装置。

在本发明的意义中，所述工业用炉可以是一种配料炉，如箱式炉或多用途箱式炉；或者也指连续式或半连续式炉，如推移式炉、回转炉、辊底式炉、输送带式炉等。此外，将“热处理循环”理解为，在相应的工业用炉中从将热处理材料引入到工业用炉中直至将其取出的整个处理工艺。

引向燃烧器装置的工艺气体尤其指的是所谓的富甲烷燃气，该富甲烷燃气尤其原本在发生器中由空气中的氧气与天然气生产并且随后在热处理循环中应用于相应的热处理材料的表面保护或者应用于其化学成分的改变。同样地，其还可以指含有氢、一氧化碳及氮的工艺气体，该工艺气体通过引入到热处理炉中的气态或液态碳氢化合物如天然气、丙烷、甲醇、丙酮等的反应而在炉中产生。

在此，在热处理循环的框架中用于对相应的工业用炉进行加热的工艺气体可以从同一个工业用炉中、或者也可以从一个或多个分离的工业用炉中在那里发生热处理循环的过程中进行提取。特别在第二种情况下，在此也可以想到设置一个或多个中间存储器，相应排出的工艺气体汇集到所述中间存储器中并且随后用于在一个或多个工业用炉中进行加热。与此相应地，根据本发明的加热装置的管路或者可以将工艺废气出口与同一个工业用炉的燃烧器装置连接，或者也可以在一个工业用炉的燃烧器装置与另一个工业用炉或一个中间存储器的工艺废气出口之间建立连接。

本发明包括下述技术教导，即，将热处理循环划分为多个工艺阶段并且根据工艺阶段对向燃烧器装置的工艺气体的供应进行调节。换句话说，对引入到相应的工业用炉中的配料的热处理循环在多个工艺阶段的框架中发生，其中向工业用炉的燃烧器供应工艺气体在此根据相应实时发生的工艺阶段来进行。

在根据本发明的加热装置中，出于此目的在所述管路中设置有机构，可以经由所述机构根据工艺阶段来对向燃烧器装置的工艺气体供应进行自动调节。由此，设置在所述管路中的机构根据热处理循环的工艺阶段适合于对工艺气体自动供应的调节。

根据本发明的方法具有下述优点：向燃烧器装置供应可燃的工艺气体由此可以无问题地这样得到调节，即，该供应有目的性地仅在下述工艺阶段中进行，在所述工艺阶段中，从工业用炉的内腔排出的工艺气体的成分适合于燃烧器装置中的燃烧。那么，与相应的工艺阶段相关地并且还与工业用炉的类型相关地，所述工艺气体的成分可能出现巨大波动，并且由此其热值和燃烧性能可能产生剧烈波动。

由于相应工业用炉的内腔在更换配料时完全烧尽并且由此仅有少量可燃的工艺气体可以得到回引，所以在热处理循环开始时所排出的炉废气不适于加热。此处，在相应的炉的加热阶段期间经常有化学污染物由新引入的配料的表面挥发并且污染排出的工艺气体。在此，所述污染物可能是洗涤剂残留物、产生自切削或成型加工配料的冷却润滑剂残留物、以及骤冷保护剂，它们分别涂覆在所述配料的表面上。尤其是后者包括不同的化学化合物并且以挥发性组成部分污染所述工艺气体，所述挥发性组成部分会显著妨碍炉的燃烧器装置中的燃烧。

如果引入到工业用炉的内腔中的配料此外还在该炉内部在一个工艺阶段的框架中进行骤冷，则在该骤冷过程中会有大量骤冷油蒸发，所述骤冷油在引入到工艺气体中的情况下会导致燃烧器装置覆上炭黑。整体来讲，通过与工艺阶段相关地向工业用炉的燃烧器装置供应工艺气体优化了对该工业用炉的加热。

在DE 197 20 620 A1的情况中，尽管在运行工业用炉的燃烧器装置时也使用了工艺气体，但供给不是与工艺阶段相关，因而出现上文所述的问题并且可能对燃烧器装置的运行造成不良影响。此外，DE197 20 620 A1中所公开的加热装置不适于与工艺阶段相关地进行自动调节，这是因为标志性的加热装置的气体控制和调节元件是手动操作的。因此，在手动操作错误的情况下会发生从内腔排出的废气的连续供应。

与本发明的实施形式相对应地，在向燃烧器装置供应工艺气体的过程中，为所述燃烧器装置的至少一个燃烧器供应工艺气体。在此，根据本发明可以想到，多个燃烧器在此同时加载工艺气体。对此备选的是，在向燃烧器装置供应工艺气体的过程中燃烧器装置的多个燃烧器单独依次地或成组地、尤其是成对地按周期得到工艺气体供应，因而不是所有得到工艺气体供应的燃烧器同时运行，而是以类似连续转换(Rundumschaltung)的方式运行。这在此尤其可以进行，如果在一个工艺阶段中必须保持相应期望的温度且对此运行单个或少许几个燃烧器就满足。此外，以加热气体运行的燃烧器常规地在向燃烧器装置供应工艺气体的过程中可以切断或同时以加热气体运行，例如以便即使工艺气体具有低热值仍可以提供工业用炉的充分加热。

在本发明的改进方案中，给燃烧器装置的至少一个燃烧器在热处理循环的框架中供应加热气体和/或在供应工艺气体的情况下供应工艺气体。也就是说，燃烧器装置的至少一个燃烧器构造为所谓的复式燃烧器，该复式燃烧器可以以加热气体和/或以工艺气体来运行。这种设计方案在此具有下述优点：可以由此保持低的待设置的燃烧器的总数量，这是因为也可以给在其它情况下常规以加热气体运行的燃烧器中的至少一些燃烧器供应所供应的工艺气体并为其点火。原则上在此可以想到的是：给相应的复式燃烧器在常规运行中仅供给加热气体，而在工艺气体供应过程中仅供给工艺气体；或者在工艺气体供应过程中，以加热气体和工艺气体的混合气体来进行对该复式燃烧器的供给。

本发明的另一设计方案是：在热处理循环的第一阶段中，为工业用炉装载配料并且随后将内腔加热到目标温度，在该第一阶段中仅给燃烧器装置供应加热气体，而在热处理循环的至少一个后续的工艺阶段中保持相应的工艺温度，在该工艺阶段期间将工艺气体引向燃烧器装置。在热处理循环的接下来的工艺阶段中，所述配料骤冷并且随后从工业用炉中取出，在该工艺阶段中重新仅将加热气体引向燃烧器装置。

在此，第一工艺阶段涉及加热阶段或第一加热阶段，在其中由于工艺气体的污染而不进行工艺气体的供应。与之相反，至少一个后续的工艺阶段涉及第二加热阶段，在其中不会再预期到工艺气体的污染。备选地或补充地，可以涉及一个或多个保持阶段，在所述保持阶段中内腔的温度需保持在相应的工艺温度上。在此，这也许会由中间的冷却阶段打断，在该冷却阶段中工艺气体的供给或被允许或被禁止。根据各个工艺阶段的配属，所述第一工艺阶段的目标温度可以与后续的工艺阶段的工艺温度相同或处于其下。

但在本发明的框架中，原则上可考虑任意数量的依次的工艺阶段，其中在每个单独的工艺阶段中都允许或禁止向燃烧器装置供应工艺气体。

在本发明的改进方案中，在向燃烧器装置供应工艺气体时，借助与炉压相关的、频率经调节的通风机来输送工艺气体。由此，一方面可以在燃烧器装置的至少一个燃烧器之前实现充足的压力建立，并且另一方面可以防止的是：由于排出过大量的来自炉内腔的工艺气体而在该内腔中形成负压并由此产生环境空气侵入该内腔中的危险。

按照根据本发明的加热装置的一种有利的实施方式，设置在管路中的机构包括至少一个阀，该阀尤其设计为电磁阀。此外，所述与炉压相关的、频率经调节的通风机优选连接在阀的下游，由此一方面可以借助所述至少一个阀完全禁止工艺气体的供应，但同时可以经由所述通风机实现量的调节。

此外，在燃烧器装置与工业用炉的工艺废气出口连接的情况下，所述工艺废气出口优选配置有具有过压阀的安全燃烧器，在停止向燃烧器装置供应工艺气体的情况下亦或压力过高情况下，工艺气体经由该安全燃烧器可以得到烧除。此外，燃烧器装置的燃烧器优选构造为喷射管燃烧器，其喷射管通入到相应的工业用炉的内腔中。最后，根据本发明的加热装置可以作为工业用炉的固定组件存在或也可以作为工业用炉的可改装单元存在。

本发明不限于并列的权利要求或根据于此的权利要求所述的特征组合。此外还获得了将各个特征彼此组合的可能性，所述特征由各权利要求、下文对优选实施方式的说明或直接由附图得出。权利要求通过采用附图标记而建立与附图的联系不应限制各权利要求的保护范围。

附图说明

附图中描绘了下文进行阐述的本发明的有利的设计方案。其中：

图1示出工业用炉的示意图，其中可实现根据本发明的用于加热的方法；

图2示出图1所示工业用炉的加热装置的示意图。

具体实施方式

由图1看到工业用炉的示意图，该工业用炉在此处情况下构成为多用途箱式炉。在此，该工业用炉具有外壳1，该外壳的内腔借助活门划分为主燃烧室3和预燃烧室4，并且在该外壳中经由设置在预燃烧室4的区域中的装载门5可以容纳待进行热处理的配料6。在此，在预燃烧室4下还设置有骤冷池7，随后转运到预燃烧室4中的配料6可以浸入到该骤冷池中。

在配料6的热处理循环的框架中，外壳1的内腔经由加热装置8得到加热，该加热装置此外在图2中得到单独的示意性描绘。在此，加热装置8包括具有多个燃烧器10和11的燃烧器装置9，所述燃烧器分别实施为喷射管燃烧器并且在图2中仅能看到其中的燃烧器10。在燃烧器装置9的常规运行中，相应地给燃烧器10和11供给加热气体、优选以天然气的形式和空气，并且由于在所述加热气体燃尽时所产生的热而对主燃烧室3的内腔进行加热。

在配料6的热处理循环期间，该外壳1的内腔供应工艺气体，以便在热处理过程中对配料6的表面进行保护并且在可能的情况下促使配料6的化学成分发生变化。在此，工艺气体经由气体进气口12引导向主燃烧室3的区域中的内腔并且随后穿流主燃烧室3，在那里所述工艺气体与配料6形成接触，所述工艺气体优选是富甲烷燃气。随后，所述工艺气体从主燃烧室3出发流入到预燃烧室4中并且在那里经由工艺废气出口13被再次排出。

如尤其在图1中可以看到的那样，工艺废气出口13经由管路14而与燃烧器装置9连接，从而可以讲所排出的工艺气体供应给燃烧器装置9并且在此可以供应给燃烧器10和11。在此，如在图2中可以看到的那样，管路14为用于工艺气体的环形管路15进行供给，可以从该环形管路给各个燃烧器10和11供应工艺气体。向环形管路15的供应在此经由设置在管路14中的频率京调节的通风机16进行，该通风机与外壳1的内腔中的压力相关的得到调节。

作为特别之处的是：所排出的工艺气体不是持续输送向燃烧器装置9，而是与配料6的热处理循环的工艺阶段相关地实现供应。出于此目的，在通风机16上游连接有电磁阀17，该电磁阀可以经由上一级的炉控制装置18来操纵，该炉控制装置此外还控制加热装置8的区域中的其它电磁阀19至22。由此，炉控制装置18一方面可以普遍地调节向加热装置8和这里的燃烧器装置9的工艺气体的供应，所述工艺气体经由工艺废气出口13排出，以及随后可以在加热装置8内部经由电磁阀19至22向燃烧器10和11供给加热气体和空气或所供应的工艺气体和空气或者两个气体变体。

在此，燃烧器10和11相应构成为所谓的复式燃烧器，其可以以加热气体或以工艺气体运行，以及可以以两种气体的混合气体运行。为了能够在借助工艺气体或者借助工艺气体和加热气体的混合气体的运行中实现燃烧，经由工艺废气出口13排出的工艺气体在流向来自环形管路23的燃烧器10和11之前与空气混合。环形管路23也起到在其借助加热气体的运行中对燃烧器10和11进行供给的作用，其中在此情况下来自环形管路24的加热气体此外还通过打开相应的阀19和20来供应。此外，在工艺废气出口13的区域中设置有在此仅在图2中可见的烧除装置25，所排出的工艺气体在电磁阀17关闭的情况下自外壳1的内腔中的压力达到一定程度起在该烧除装置上得到烧除。

在配料6的热处理循环的框架中，对工业用炉的加热现在可以如下进行：在第一工艺阶段中，配料6经由装载门5置入到外壳1的内腔中并且随后运动到主燃烧室3中，以及所述内腔之后被加热到目标温度，在该第一工艺阶段中仅向燃烧器10和11供给加热气体和空气，而经由工艺废气出口13可能排出的工艺气体借助烧除装置25而燃烧。背景是，在装载门5打开一定持续时间的情况下没有或很少可燃的工艺气体会引向燃烧器装置9，这是因为外壳1的内腔在打开的过程中完全烧尽。此外，在加热到目标温度期间，出现由配料6的表面挥发的污染物对工艺气体的污染，这在向燃烧器装置9进行供应的情况下可能导致其受损。

如果加热到目标温度，该目标温度与保持阶段形式的后续的工艺阶段的工艺温度相同，则燃烧器10和11的供给经由炉控制装置18得到调整，其方法是打开电磁阀17，并且与炉压相关地对通风机16进行调节。根据保持工艺温度所需能量的多少，这里两个燃烧器10和11可以以工艺气体运行或者单独地或依次地得到工艺气体供给。在此还可考虑的是：燃烧器10或者11中的一个燃烧器在这种情况下完全不以加热气体运行或常规地以加热气体运行。此外如上文已经提出的，还可考虑加热气体与工艺气体和空气的混合气体的混合气体。炉控制装置18可以通过对电磁阀19至22的相应控制来进行相应的控制。

在最后的工艺阶段中，配料6从主燃烧室3转运到预燃烧室4的区域中并且随后下沉到骤冷池7中，在该最后的工艺阶段中向加热装置8的工艺气体供应随后通过电磁阀17的关闭而再次中断，这是因为在骤冷过程中骤冷油蒸发，该骤冷油在向燃烧器10和11进行供应的过程中会引起相应的熏黑。接着，经由装载门5取出配料6并且在必要情况下供应新的配料。在所述保持阶段与这个最后的工艺阶段之间可以根据热处理循环来设置另外的工艺阶段，在这些工艺阶段中进行亦或中断向加热装置8的工艺气体供应。

借助根据本发明的用于对工业用炉进行加热的方法，可以使用于加热工业用炉的被排出的可燃的工艺气体的使用得到优化。

附图标记列表

1  外壳

2  活门

3  主燃烧室

4  预燃烧室

5  装载门

6  配料

7  骤冷池

8  加热装置

9  燃烧器装置

10  燃烧器

11  燃烧器

12  气体进气口

13  工艺废气出口

14  管路

15  用于工艺废气的环形管路

16  通风机

17  电磁阀

18  炉控制装置

19  电磁阀

20  电磁阀

21  电磁阀

22  电磁阀

23  用于空气的环形管路

24  用于加热气体的环形管路

25  烧除装置

Claims (10)

1.用于对工业用炉加热的方法，其中，在热处理循环过程中向工业用炉的对内腔进行加热的燃烧器装置(9)除了供应加热气体以外还供应可燃的工艺气体，其特征在于，热处理循环划分为多个工艺阶段并且在此与工艺阶段相关地对向燃烧器装置(9)的工艺气体供应进行调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向燃烧器装置(9)供应工艺气体时，向燃烧器装置(9)的至少一个燃烧器(10、11)供应工艺气体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在向燃烧器装置(9)供应工艺气体时，单独一个接一个地或成组地、尤其是成对地有节拍地向该燃烧器装置(9)的多个燃烧器(10、11)供应工艺气体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，燃烧器装置(9)的至少一个燃烧器(10、11)在热处理循环的框架中得到加热气体供应和/或在供应工艺气体的情况下得到工艺气体供应。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-在热处理循环的第一工艺阶段中，为工业用炉装载配料(6)并且接着将内腔加热到目标温度，在该第一工艺阶段中仅向燃烧器装置(9)供应加热气体；

-在热处理循环的至少一个后续的工艺阶段中，从目标温度继续加热到工艺保持温度或保持在相应的工艺温度上，在该工艺阶段中，将工艺气体引向燃烧器装置(9)；和

-在热处理循环的最后的工艺阶段中，对配料(6)进行骤冷并且随后将其从工业用炉中取出，在该工艺阶段中，向燃烧器装置(9)又仅供应加热气体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺气体在向燃烧器装置(9)进行供应时借助与炉压相关的且频率经调节的通风机(16)来进行输送。

7.用于工业用炉的加热装置(8)，该加热装置包括管路(14)，所述管路用于将工业用炉的工艺废气出口(13)或中间存储器与燃烧器装置(9)连接起来，其中，经由管路(14)能将工艺气体从工艺废气出口(13)引向燃烧器装置(9)，其特征在于，在管路(14)中设置有机构，经由该机构，能与工艺阶段相关地对工艺气体向燃烧器装置(9)的供应进行自动调节。

8.根据权利要求7所述的加热装置(8)，其特征在于，所述家机构包括至少一个阀(17)。

9.工业用炉，其包括根据权利要求7或8所述的加热装置(8)。

10.根据权利要求9所述的工业用炉，其特征在于，燃烧器装置(9)的至少一个燃烧器(10、11)构成为复式燃烧器，所述复式燃烧器能以加热气体和/或工艺气体运行。