CN104894359B - 金属板带恒压热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属板带恒压热处理炉，包括热处理炉炉体、天然气总管路、助燃空气总管路，以及在所述热处理炉炉体内部、沿炉长方向排列设置的若干烧嘴，其特征在于所述炉体内的每个烧嘴都通过各自独立的天然气支管路直接连接在所述的天然气总管路上，每个烧嘴同样通过各自独立的助燃空气支管路直接连接在所述助燃空气总管路上，并且，所述天然气总管路与所述助燃空气总管路进行了通径加粗设计，使两个总管路内部分别形成储能罐。本恒压热处理炉管路布置简单，合理，成本低廉、并且引入了“储能罐”的理念，实现了精准、稳定的控制进入每个烧嘴的进气量，达到每个烧嘴最佳的燃烧状态，以此实现了能源利用率的大幅度提高。

Description

金属板带恒压热处理炉

技术领域

本发明涉及金属板带连续热处理炉，尤其涉及一种连续热浸镀过程中，对金属板带进行还原辐射加热的恒压热处理炉。

背景技术

金属板带连续热浸镀过程中，根据工艺要求，需要对金属板带进行连续的辐射加热，现有技术中的热处理炉，为了更好的实现炉体内部辐射管烧嘴的自动化控制、以及便于天然气与助燃空气等各种管路的布置与管理，通常把热处理炉内一字排列设置的几十对烧嘴人为的分为若干个炉区(如10-20对烧嘴一个炉区)，天然气总管路首先与各炉区总管路连接，之后各炉区总管路再与各烧嘴支管路连接，以此实现天然气总管路对各个辐射管烧嘴的燃气供应，助燃空气管路同样如此，并且，考虑成本的原因，只在每个炉区的总管路上设置压力表与比例调节阀，只能量化调节每一个炉区的燃气进气量与空气进气量，无法做到精准控制每个烧嘴的进气量，因此，不能达到最高的能源利用率。

并且，当需要对整个炉体内温度进行调节时，必须调整每个炉区的燃气和助燃空气的进气量，从而调整这个炉区内每个烧嘴的燃烧量的大小，以此来控制该炉区内的温度，因此，在相当多的情况下，烧嘴不能达到最佳的燃烧状态，必然会造成天然气能源的浪费，并且，当烧嘴燃烧量调整的过小，达不到烧嘴额定功率的20％时，烧嘴工作状态将极不稳定，而每个烧嘴进气量多少的改变，又将影响到同区的其它烧嘴进气量的多少，因此，这种靠调节烧嘴燃烧量控制炉膛内温度的方法，存在着无法精准控制每个烧嘴的进气量，烧嘴工作状态不稳定的弊端，

近几年，随着本领域的发展，出现了脉冲式烧嘴的控制方法，每个烧嘴能够根据控制，时开时闭，通过控制烧嘴周期性燃烧时间的长短以及整个炉膛内点火烧嘴的数量多少来控制整个炉膛内的温度，此种脉冲式的烧嘴控制方法解决了上述靠调节每个烧嘴燃烧量控制炉膛内温度的方法所产生的烧嘴工作不稳定，造成的能源浪费的问题。

但是，现有技术中的天然气管路、助燃空气管路布置方式存在着总管路、支管路交错、管路节点繁多，管路阀门设置繁多等问题，造成了严重的压损现象，并且此“分级式”的管路布置方式导致了同一条管路中各节点的流量压力不均等，误差较大的问题，因此很难精准控制每个烧嘴的进气量，导致烧嘴燃烧效果不好，造成了能源的极大浪费，并且导致整个炉膛内温度不能趋于稳定。

发明内容

为克服上述现有技术中热处理炉内各管路存在严重压损、同一管路各点压力不一致，从而导致烧嘴的进气量无法得到精准控制，造成烧嘴燃烧状态不佳，能源利用率低的问题，本发明的目的是提供一种金属板带恒压热处理炉，通过简化设置天然气与助燃空气的管路布置，减少管路节点与阀门设置，并且引入了“储能罐”的概念，使各管路之间的相互影响降到最低，保持恒压、稳压状态，从而精准控制各烧嘴的进气量，达到最高的能源利用率。

本发明提供一种金属板带恒压热处理炉，包括热处理炉炉体、天然气总管路、助燃空气总管路，以及在所述热处理炉炉体内部、沿炉长方向排列设置的若干烧嘴，其特征在于所述炉体内的每个烧嘴都通过各自独立的天然气支管路直接连接在所述的天然气总管路上，每个烧嘴同样通过各自独立的助燃空气支管路直接连接在所述助燃空气总管路上。并且，所述天然气总管路与所述助燃空气总管路进行了通径加粗设计，使两个总管路内部分别形成储能罐。

本发明提供的金属板带恒压热处理炉，彻底颠覆了现有技术中固有的把炉体内一字排列的若干对烧嘴分为2-5个炉区的理念，而是在天然气管路布置上只设置了一条通长的天然气总管路，并且炉体内的每个烧嘴均通过各自独立的天然气支管路直接连接到该天然气总管路上，以此实现天然气总管路直接对每个烧嘴进行天然气的输送，完全摒弃了烧嘴分区的管路布置模式，此种直接的管路布置方式改变了“分区式”“分级式”管路布置方式中总管路需要逐级输送天然气到各炉区总管路，最后才输送到每个烧嘴的输送模式，减少了管路之间的连接点，并且只在天然气总管路上设置压力表与阀门，减少了“分级式”管路布置方式中的需要在每个炉区总管路上均设置阀门、压力表以及比例调节阀的成本投入。同样，助燃空气管路亦采用相同的布置方式。因此，本发明提供的上述管路布置方式极大限度的避免了天然气与助燃空气在管路输送过程中的压损现象，更重要的是，此种管路布置方式结构简单，便于精准控制炉体内每个烧嘴进气量的多少，以此达到最高的能源利用率，且其中一个烧嘴进气量的改变对其它烧嘴进气量改变的影响能够降到最低，能够使每个烧嘴的燃烧状态都趋于稳定。

并且，本发明提供的金属板带恒压热处理炉中，把所述的天然气总管路与助燃空气总管路进行了整体通径加粗的设计，在相同条件下，比现有技术中的总管路加粗达到30％-50％，而加粗设计后的总管路，可以理解成是一个储备天然气或助燃空气的“储能罐”，天然气和助燃空气分别由天然气站和风机通过输送管路不断的供给到两“储能罐”内，并且各烧嘴支管路依次连接到该两个通长的“储能罐”上，而由于两总管路的加粗设计——“储能罐”的形成，使得天然气与助燃空气在“储能罐”中的流速极为缓慢，几乎为零，因此，我们可以认为“储能罐”中的各点压力均等，所以，这就相当于一个内部趋于静态、且各点压力均等的储能罐，通过在其上多点设置的分支管路，把储能罐中的天然气或助燃空气引入到各个烧嘴中，以此保证了进入到每个烧嘴中的天然气和助燃空气的进气量都是均等的。从而解决了总管路在输送天然气或助燃空气的过程中，离天然气站或风机的输送管路越近的烧嘴支管路，其压力流量越大，进入到该烧嘴中的进气量就越多，离输送管路越远的烧嘴支管路，其节点处的压力流量越小，进入到该烧嘴中的进气量就越少的问题。“储能罐”概念的引入，使天然气和助燃空气总管路在输送天然气和助燃空气的过程中，可以忽略“储能罐”中各点压力流量的不同，完全可以看作是一个内部趋于静态的恒压的“储能罐”，从而克服了人们一直以来必须通过进行烧嘴分区才能解决的压力不均等的技术偏见，达到了通过最简单的管路布置方式，就能够稳定精准控制每个烧嘴进气量的技术效果。

并且，为了更好的实现“储能罐”中压力均等的实际效果，优选地，设置天然气输送管路连接在所述天然气总管路的中部，与所述天然气总管路成“T”字型连接，同样设置助燃空气输送管路连接在所述助燃空气总管路的中部，成“T”字型连接。

在天然气总管路与助燃空气总管路中部，分别“T”字型连接天然气输送管路与助燃空气输送管路，通过输送管路把天然气与助燃空气输送到各自通径加粗设计后的总管路中，使天然气和助燃空气从“储能罐”的中部进入到该“储能罐”中，更有效的减轻了“储能罐”长度方向上的压损现象对其内部压力的影响，使“储能罐”内部各点压力值更加趋于均等。

并且，优选地，在相同条件下，所述天然气总管路通径加粗设计达到30％-50％，为Dn100-Dn250，助燃空气总管路通径加粗设计达到30％-50％，为Dn300-Dn500之间适宜。

根据整个炉膛内温度的需要，以及烧嘴数量配制多少、管径、管路排布等因素，需要调整天然气总管路与助燃空气总管路中的压力值，因此，设置总管路的通径不应过大，否则将必须通过增加天然气流量和增加助燃风机的流量来保持总管路中的压力值，会造成极大的投资增加，经过发明人反复试验，最终确定，在相同的条件下，正常设计的总管路通径如果为Dn100，那么加粗设计后的通径应为Dn150，加粗达到了50％，如果正常设计通径为Dn190，那么加粗后的通径为Dn247，加粗达到30％。

优选地，在所述天然气输送管路上设置压力表与稳压阀，在所述助燃空气输送管路上设置压力变送器与变频风机，并且所述压力变送器可以自动检测所述助燃空气输送管路上的压力，并把信号传送到变频风机，所述变频风机通过自动改变进风量恒定控制所述助燃空气输送管路上的压力。

通过在天然气输送管路上设置的压力表与稳压阀，监视、保护天然气在输送管路内被恒压稳定的输送到天然气总管路中，一旦需要减少或增加炉体内烧嘴的燃烧个数，可以通过稳压阀进行调节，保证输送到天然气总管路中的天然气量符合工艺计算要求，进而保证输送到每个烧嘴中的天然气量的精确稳定。助燃空气管路同样如此，并且，通过设置压力变送器，可以实现自动检测助燃空气输送管路上的压力，并传送信号到PLC，控制变频风机改变进风量，稳定或调整助燃空气输送管路内的压力，来实现对每个烧嘴空气进气量的精确稳定的自动控制。

优选地，在所述每个烧嘴的天然气支管路与助燃空气支管路上设置燃气压差孔板与空气压差孔板。

通过燃气与空气压差孔板可以实时量化检测每个烧嘴的燃气与空气的进气量，以此形成依据，对每个烧嘴的进气量进行精确调整，最终实现每个烧嘴均处于最佳的燃烧状态，并且，该烧嘴压差孔板的设计省去了在各烧嘴支管路上设置比例阀的投入，由于比例阀价格昂贵，极大的缩减了整个热处理炉的投入成本，并且能够达到更好的烧嘴进气量精确调整与实时监控的目的。

附图说明

图1为本发明提供的金属板带恒压热处理炉的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例和相应附图，对本发明的实施方式进行详尽，具体的说明。在此声明，本发明的示意性实施例和说明，仅作为对于本发明的解释，不作为对于本发明的限定。

如图1所示，本发明提供的金属板带恒压热处理炉，包括炉体1，以及在炉体1内部、沿炉长方向一字排列成对设置的若干对烧嘴2(烧嘴2也可根据需要在炉体上随意设置，可间隔、成对、排列设置均可)，从天然气站连接设置有天然气输送管路3，天然气输送管路3连接在天然气总管路6的中部位置，与天然气总管路6形成“T”字型连接，以天然气输送管路3与天然气总管路6的连接点，可以大致把炉体内的烧嘴平均分为左右两部分，并且通过天然气输送管路3向天然气总管路6中输送天然气，且炉体内的每个烧嘴都通过各自独立的天然气支管路7直接连接在所述的这根通长的天然气总管路6上，形成管路连接节点a、b、c…，在炉体外设置风机4，其上连接有助燃空气输送管路5，与天然气管路布置相同，助燃空气输送管路5同样以“T”字型连接到助燃空气总管路8的中部位置，并且，每个烧嘴同样通过各自独立的助燃空气支管路9直接连接在所述的这根助燃空气总管路8上，形成管路连接节点o、p、q…。

并且，天然气总管路6与助燃空气总管路8进行了通径加粗的设计，分别达到了Dn250，Dn500，使两条总管路不仅仅只充当天然气和助燃空气输送的管路作用，而是更加显现了两条总管路作为气体储备的“储能罐”的作用，由于两条总管路加粗设计成“储能罐”，其输送管路对“储能罐”内进行气体输送的过程中，将可以忽略气体流动对“储能罐”内气体的压力波动的影响，可以认为“储能罐”内各点的气体压力趋于均等。因此，由于“储能罐”概念的引入，使得天然气总管路6与各天然气支管路7所形成连接点处a、b、c…的天然气压力值将趋于均等，由此实现对每个烧嘴2天然气均等、稳定的输送，助燃空气管路亦然如此。因此，由于“储能罐”的形成，使得每个烧嘴2都能够得到实际的(与计算理论值基本一致)最佳空燃配比，每个烧嘴在燃烧时都能够达到最佳的燃烧状态。

同时，在天然气输送管路3上设置压力表10与稳压阀11，在助燃空气输送管路5上设置压力变送器12，所述风机4为变频风机。并且，在炉体1内每个烧嘴的天然气支管路7上设置燃气压差孔板，在每个烧嘴的助燃空气支管路9上设置空气压差孔板，所述压差孔板可以实时量化检测输送到烧嘴中天然气与助燃空气的进气量，以便进行每个烧嘴精确的独立调整，能够量化调整每个烧嘴的实际进气量与理论计算值趋于一致。

当该热处理炉工作时，根据炉膛内需要加热到的工艺温度，通过自动化控制，分配调整炉体1内的若干个烧嘴2点火燃烧，天然气通过天然气输送管路3不断地被输送到天然气总管路6中，又通过在天然气总管路6上连接设置的各自独立的天然气支管路7，将天然气最终输送到每个烧嘴2中，由于天然气总管路6的加粗设计(加粗达到了30％-50％)，使其形成了一个内部趋于静态的、可以不断地供应给各烧嘴天然气的“储能罐”，并且连接在该“储能罐”上的连接点a、b、c…..各点天然气压力趋于均等，因此，由天然气输送管路3输送到各烧嘴2中的天然气进气量趋于均等。助燃空气管路采用同样的连接方式，最终将助燃空气同样稳定、均等的输送到各烧嘴中，以此完成烧嘴在炉膛内的点火燃烧。

在烧嘴燃烧、热处理炉处于工作状态的过程中，为了保证炉膛内温度的恒定，以及每个烧嘴在燃烧时均处于最佳的燃烧状态，就必须对每个烧嘴的天然气与助燃空气进气量进行严格的控制。首先，通过烧嘴的额定功率等因素，算出每个烧嘴最佳燃烧状态时所需要的天然气与助燃空气量，之后通过理论计算，再次得出需要天然气输送管路3与助燃空气输送管路5的总输送气体量，并换算成管路内所需的压力值。通过测算出的压力值，查看压力表10与调整稳压阀11，恒定控制上述所需的天然气输送管路3内的压力值，以保证输送到天然气总管路6中的天然气量保持恒定，并且通过每个烧嘴天然气支管路7上设置的燃气压差孔板，测量进入到每个烧嘴中的天然气量，并且通过烧嘴上的阀门调整进入到每个烧嘴中的天然气量达到均等。由于“储能罐”概念的引入，使得天然气从天然气输送管路3进入到“储能罐”后，其在“储能罐”中趋于静止状态，流速基本为零，各管路连接点a、b、c….处的天然气压力将时刻趋于均等，因此，在天然气被不断地输送到天然气总管路6的过程中，也不会出现a点压力比c点压力大的情况。所以，只要恒定天然气输送管路3上的压力值不变，就保证了进入到各个烧嘴中的天然气量基本均等，且恒定不变，助燃空气亦如此。因此，在保证了每个烧嘴时刻均等、稳定的进气量的同时，实现了每个烧嘴最佳燃烧状态的目的。

而且，助燃空气输送管路5上设置的压力变送器12可以自动检测该管路5上的压力，并把信号传送到变频风机4，且变频风机4通过自动改变进风量调节该助燃空气输送管路5上的压力恒定。

该热处理炉烧嘴采用脉冲式点火燃烧的方法，即根据炉膛温度的工艺要求，预先设定烧嘴的燃烧与熄灭的周期时间，热处理炉工作状态下，烧嘴是处于时开时必的状态，但是，烧嘴一旦燃烧，根据预先设定好的烧嘴功率与天然气、空气的进气量，烧嘴就将处于最佳燃烧状态，否则将熄灭。因此，热处理炉将时刻处于最佳工作状态，达到最高的能源利用率。

当需要对更薄或更厚的金属板带进行加热时，就需要调整炉膛内的温度或低或高，这时，同样通过脉冲式的控制方式，调整烧嘴的燃烧周期或短或长，并且也可以通过减少或增加燃烧烧嘴的数量，调整整个炉膛内的工艺温度值。这样就解决了现有中依靠每个烧嘴燃烧量的大小来控制炉膛内温度所带来的烧嘴燃烧量较小时，工作状态不稳定、每个烧嘴不能处于最佳的燃烧状态，而造成能源浪费的问题。并且，如果对炉膛内的温度进行微调，开启或关闭炉体内的某一个烧嘴，只需计算出该烧嘴的进气量，并相应增加或减少天然气输送管路3和助燃空气输送管路5的进气量，就可以实现。并且，开启或关闭某一个或几个烧嘴，完全不会影响炉体内其它烧嘴的工作状态，其操作方便，简单，完全解决了现有技术中分级式的管路布置方式，改变一个烧嘴的进气量，就会影响整个炉区其它烧嘴工作状态的技术屏蔽。

综上所述，本发明提供的金属板带恒压热处理炉由于管路布置设计简单、合理，且引入了“储能罐”的理念，因此实现了“傻瓜式”的操作模式，事先根据被加热金属板带的薄厚情况，计算出炉膛内所需温度，根据炉膛内的所需温度，最终确定天然气与助燃空气的输送量，并且，操作工人只需通过压力表10与稳压阀11，以及压力变送器12与变频风机4，恒定输送所需进气量的天然气与助燃空气到天然气总管路6与助燃空气总管路8中，即可实现炉膛内每个烧嘴最佳状态的燃烧，达到最高的能源利用率。并且，自动化调试工人一旦完成对每个烧嘴的精度调节以后，就将对烧嘴阀门进行锁死，操作工人只需对两条输送管路上的压力表进行监控，即可实现上述能源利用率最高的烧嘴燃烧状态。

Claims (5)

1.一种金属板带恒压热处理炉，包括热处理炉炉体、天然气总管路、助燃空气总管路，以及在所述热处理炉炉体内部、沿炉长方向排列设置的若干烧嘴，其特征在于所述炉体内的每个烧嘴都通过各自独立的天然气支管路直接连接在所述的天然气总管路上，每个烧嘴同样通过各自独立的助燃空气支管路直接连接在所述助燃空气总管路上，且所述天然气总管路与所述助燃空气总管路进行了通径加粗设计，使两个总管路内部分别形成储能罐，且所述天然气总管路在炉体内只设置一条，助燃空气总管路在炉体内只设置一条。

2.根据权利要求1所述的一种金属板带恒压热处理炉，其特征在于所述天然气总管路通径加粗设计达到30％-50％，为Dn100-Dn250，助燃空气总管路通径加粗设计达到30％-50％，为Dn300-Dn500之间适宜。

3.根据权利要求1所述的一种金属板带恒压热处理炉，其特征在于设置天然气输送管路连接在所述天然气总管路的中部，与所述天然气总管路成“T”字型连接，同样设置助燃空气输送管路连接在所述助燃空气总管路的中部，成“T”字型连接。

4.根据权利要求1所述的一种金属板带恒压热处理炉，其特征在于在所述天然气输送管路上设置压力表与稳压阀，在所述助燃空气输送管路上设置压力变送器与变频风机，并且所述压力变送器可以自动检测所述助燃空气输送管路上的压力，并把信号传送到变频风机，所述变频风机通过自动改变进风量恒定控制所述助燃空气输送管路上的压力。

5.根据权利要求1所述的一种金属板带恒压热处理炉，其特征在于在所述每个烧嘴的天然气支管路与助燃空气支管路上设置燃气压差孔板与空气压差孔板。