CN104930867A - 加热炉热循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加热炉热循环系统，属于铝合金制造领域。其包括加热炉、进风管、出风管、循环管道、阀门、风机和换热器，循环管道具有输出端和输入端，进风管通过阀门连通所述输入端，出风管通过阀门连通所述输出端，所述阀门用于控制所述输入端和所述输出端的交换，换热器包括第一换热器和第二换热器，循环管道将所述第一换热器、所述加热炉和所述第二换热器依次连通，所述风机设置在所述进风管或所述出风管上。本发明提供的加热炉热循环系统通过变换阀门的方向实现热量在两个换热器以及加热炉中间来回的循环，废气带走外排的热量得到很大幅度的降低，能源消耗相应大大降低。

Description

加热炉热循环系统

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体而言，涉及一种加热炉热循环系统。

背景技术

在工业制造铝制产品过程中，需要使用加热炉进行加热，在加热炉加热过程中，需要向其中通入氧气或空气，目的是为炉中供氧。同时为了保持炉内气压的稳定，在通气过程中，还需在加热炉设置排气通道。在此过程中，由于气体的流动将会从炉内带走大量的热量，造成能源消耗的增加，同时增大制造成本。因此急需一种可以将由气体流动带走的热量利用起来的装置。

发明内容

本发明提供了一种加热炉热循环系统，旨在改善上述技术问题。

本发明是这样实现的：

一种加热炉热循环系统，包括加热炉、进风管、出风管、循环管道、阀门、风机和换热器，所述循环管道具有输出端和输入端，所述进风管通过所述阀门连通所述输入端，所述出风管通过所述阀门连通所述输出端，所述阀门用于控制所述输入端和所述输出端的交换，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述循环管道将所述第一换热器、所述加热炉和所述第二换热器依次连通，所述风机设置在所述进风管或所述出风管上。

现有技术中在为铝热炉供气时，随着气流的进出，铝热炉中的热量被大量带走，不仅造成能源的大量浪费，同时也加剧了环境污染。同时，在为铝热炉供气时，为了防止铝热炉中的温度不出现大的波动，通常还需为通入铝热炉中的空气或氧气进行预热，相应的也增加了能源消耗。

本技术方案提供的加热炉热循环系统，阀门之间的接口是单向连通的，进风管与循环管道的输入端之间连通，而出风管与连通循环管道的输出端。当改变阀门的阀芯方向时，循环管道的输入端变成输出端，而原来的输出端则变为输入端。而进风管始终与循环管道的输入端之间连通，出风管始终与循环管道的输出端连通。

由风机向加热炉中鼓入空气时，空气经进风管通过阀门并经循环管道的输入端进入循环管道，其后进入第一换热器，最后进入加热炉中，进入加热炉中的空气被加热炉利用同时被加热到高温，被利用后的空气进入第二换热器中，在第二换热器中，高温的废气发生热量交换，高温废气温度降低，热量被留在换热器中同时废气经循环管道进入阀门并从出风管排出。

当第二换热器热交换足够的热量后，热交换效率逐渐下降，此时改变阀门的阀芯的方向，也就是将循环管道的输入端和输出端进行交换。继续鼓入空气时，空气经进风管进入循环管道先进入第二换热器中，冷空气与第二换热器进行热交换，冷空气被加热至高温而第二换热器逐渐冷却，被加热后的空气进入加热炉中被利用变为废气，其后高温废气进入第一换热器中，此时，高温废气与第一换热器发生热交换，废气温度降低而第一换热器吸收热量后温度上升，经降温的废气经循环管道进入阀门并经出风管排出。待第一换热器中吸收的热量足够后，再次变更阀门的阀芯方向，循环管道的输出端和输出端再次交换，空气又经初始的流向进行流动，第一换热器吸收的热量用于加热冷空气，而第二换热器再次与高温废气热交换，如此往复循环。

通过变换阀门的方向实现热量在两个换热器以及加热炉中间来回的循环，高温废气从加热炉中带出的热量始终会被第一换热器和第二换热器通过热交换方式留住，并用于预热由风机鼓入的冷空气，实现能源的循环利用。而废气带走外排的热量得到很大幅度的降低，能源消耗相应大大降低。

进一步地，所述风机为两个。

两个风机可以增大空气的流量，同时进一步地，两个所述风机分别设置在所述进风管和所述出风管上。进风管上的风机向加热炉鼓入空气，而出风管上的风机则将加热炉产生的废气抽走，一抽一吹的设置方式使空气在进风管、出风管中的流通更加顺畅。

进一步地，所述加热炉上方设置有抽尘罩，所述出风管远离所述阀门的一端伸入所述抽尘罩中。

抽尘罩的主要作用是间加热炉中的一些尘埃抽走进行处理，由于空气从加热炉中出来时，会从炉中带出一部分烟尘，如果直接外排势必造成环境污染。通过将出风管的末端引入抽尘罩中，废气以及烟尘均会被抽尘罩抽走，与直接从加热炉中抽出的烟尘一同处理。

进一步地，所述阀门为电磁阀。

阀门设置成自动化的电磁阀，可以节省人工，提高操作的精确度。需要说明的是通过手动变换阀向也是可行的，此时操作人员定时转换阀向或者通过检测换热器的温度变化，当升温的换热器达到较高的温度时改变阀向即可。

进一步地，所述换热器为聚热箱，所述聚热箱内堆积有储热球。

换热器的主要作用是热交换，为了能储存更多热量，换热器最好采用高比热容的物质来制成。储热球又称球状蓄热体，球状蓄热体具有热震稳定性好、蓄热量大、强度高、易清洗、可重复利用等优点。其比热容大且热交换效率高，适于用作热交换使用。

储热球堆积在聚热箱中，储热球之间留有一定的间隙供空气通过，空气在这些间隙中与储热球之间发生热交换，同时，由于这些间隙是相对杂乱的，空气进入其中后会在聚热箱内产生紊流，延长空气在聚热箱中的通过时间，使热交换更为彻底。

进一步地，所述储热球包括球壳，所述球壳内填充有相变材料。

进一步地，所述储热球由耐高温陶瓷材料制成。

储热球可以采用多种结构，可以采用在球形内芯内注入水等相变材料，也可以直接使用耐高温陶瓷材料制成，如含铝的金属陶瓷材料，既耐高温又不存在消防隐患。

进一步地，所述储热球直径小于60mm。

储热球的比表面积越大，热交换的效率越高。而储热球的直径越小，比表面积越大，但与此同时，储热球的直径越小，储热球之间的间隙越小，空气在聚热箱中产生的紊流现象越弱且不利于空气的流通。发明人经多次实验得到，当储热球直径小于60mm时聚热箱的热交换效率较高。

进一步地，还包括自动控制系统，所述自动控制系统与所述阀门电连接并用于控制所述阀门的阀芯转动。

设置自动控制系统后，控制阀门的变向更加方便快捷，更加节约人工。自动控制系统通过定时转换阀向实现对整个加热炉的热循环系统进行控制，也可以在换热器上设置温度传感器，温度传感器将温度信号传递给自动控制系统，当其中一个换热器的温度超过设定值时即变换阀向。

本发明的有益效果是：本发明提供的加热炉热循环系统通过变换阀门的方向实现热量在两个换热器以及加热炉中间来回的循环，高温废气从加热炉中带出的热量始终会被第一换热器和第二换热器通过热交换方式留住，并用于预热由风机鼓入的冷空气，实现能源的循环利用。而废气带走外排的热量得到很大幅度的降低，能源消耗相应大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的加热炉热循环系统阀门切换前的状态示意图；

图2是本发明实施例提供的加热炉热循环系统阀门切换后的状态示意图。

图中标记分别为：

加热炉101；风机102；进风管103；循环管道104；出风管106；第一换热器107；第二换热器108；抽尘罩109；阀门110。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1和图2所示，本实施例提供了一种加热炉热循环系统，图1和图2均示出了本实施例提供的加热炉热循环系统的结构。包括加热炉101、进风管103、出风管106、循环管道104、阀门110、风机102和换热器，所述循环管道104具有输出端和输入端，循环管道104的输出端和输出端均连通阀门110，进风管103通过阀门110和循环管道104的输入端连通，出风管106通过阀门110和循环管道104的输出端连通。

换热器包括第一换热器107和第二换热器108，第一换热器107和第二换热器108的输出端分别连通加热炉101，所述第一换热器107、所述加热炉101和所述第二换热器108均设置在循环管道104上，且所述第一换热器107、所述加热炉101和所述第二换热器108是依次连通的。

本实施例中，阀门110具有四个接口，四个接口分别连通进风管103、循环管道104的输入端和输出端、出风管106。阀门110的四个接口之间是通过阀门110的阀芯控制连通方向的，且四个接口之间是两两单向流通的。也就是说，其中两个接口之间单向流通，另外两个接口之间单向流通。

具体而言，进风管103一端放空，另一端连接在阀门110的一个接口上；循环管道104的输入端一端连通阀门110的一个接口上，循环管道104的输出端也连通阀门110的一个接口，进风管103与循环管道104的输入端连通。

加热炉101上方设置有抽尘罩109，抽尘罩109通过管道将加热炉101中产生的烟尘抽往尾气处理系统进行处理。抽尘罩109的面积大于加热炉101的顶面面积，且抽尘罩109完全罩住加热炉101的顶部，抽尘罩109与加热炉101之间具有一定的间隙。

出风管106的一端连通阀门110的一个接口并通过该接口与循环管道104的输出端连通，另一端伸入抽尘罩109中，具体的说，伸入抽尘罩109的一端从抽尘罩109与加热炉101顶面之间的间隙处伸入抽尘罩109中。

图1和图2中，箭头表示空气的流通方向，进风管103始终与循环管道104的输入端连通，出风管106始终是与循环管道104的输出端连通。阀门110处于初始状态下时，如图1所示，空气经进风管103进入循环管道104并先通过第一换热器107，其后进入加热炉101和第二换热器108，最后通过出风管106排进抽尘罩109。当改变阀门110的阀芯方向时，如图2所示，循环管道104的输入端变成输出端，而原来的输出端则变为输入端，循环管道104内的空气流向与阀门110切换方向之前相比反向流动。空气经进风管103进入循环管道104先通过第二换热器108，其后进入加热炉101和第一换热器107，最后通过出风管106排进抽尘罩109.

风机102用于为整个循环系统内鼓入空气，风机102设置在进风管103或者出风管106上均可，本实施例中，为了增大空气流量，风机102设置为2个，且两个风机102分别设置在进风管103和出风管106上。进风管103上的风机102向加热炉101鼓入空气，而出风管106上的风机102则将加热炉101产生的废气抽走，一抽一吹的设置方式使空气在进风管103、出风管106中的流通更加顺畅。

需要说明的是，风机102设置成一个也可以实现空气流动的功能，同样的，增加风机102的数量也是可行的。

本实施例提供的加热炉循环系统是这样工作的：进风管103上的风机102向加热炉101中鼓入空气，空气经进风管103通过阀门110进入循环管道104，其后进入第一换热器107，最后进入加热炉101中，进入加热炉101中的空气被加热炉101利用同时被加热到高温，被利用后的空气进入第二换热器108中，在第二换热器108中，高温的废气发生热量交换，高温废气温度降低，热量被留在第二换热器108中同时废气经循环管道104进入阀门110并从出风管106排入抽尘罩109中。

当第二换热器108热交换足够的热量后，热交换效率逐渐下降，此时改变阀门110的阀芯的方向，也就是将循环管道104的输入端和输出端进行交换。继续鼓入空气时，空气经进风管103进入循环管道104进入第二换热器108中，冷空气与第二换热器108进行热交换，冷空气被加热至高温而第二换热器108逐渐冷却，被加热后的空气进入加热炉101中被利用变为废气，废气的温度进一步升高并进入第一换热器107中，此时，高温废气与第一换热器107发生热交换，废气温度降低而第一换热器107吸收热量后温度上升，经降温的废气经循环管道104进入阀门110并经出风管106排入抽尘罩109中。待第一换热器107中吸收的热量足够后，再次变更阀门110的阀芯方向，此时空气又经初始的流向进行流动，第一换热器107吸收的热量用于加热冷空气，而第二换热器108再次与高温废气热交换，往复循环的变换阀门110的阀芯方向。

通过变换阀门110的方向实现热量在两个换热器以及加热炉101中间来回的循环，高温废气从加热炉101中带出的热量始终会被第一换热器107和第二换热器108通过热交换方式留住，并用于预热由风机102鼓入的冷空气，实现能源的循环利用。而废气带走外排的热量得到很大幅度的降低，能源消耗相应大大降低。

换热器的主要作用是热交换，为了能储存更多热量，换热器最好采用高比热容的物质来制成。本实施例中，第一换热器107和第二换热器108均为聚热箱，聚热箱内堆积有储热球。储热球又称球状蓄热体，球状蓄热体具有热震稳定性好、蓄热量大、强度高、易清洗、可重复利用等优点。其比热容大且热交换效率高，适于用作热交换使用。

储热球可以采用多种结构，可以采用在球形内芯内注入水等相变材料，也可以直接使用金属陶瓷材料制成，如含铝的金属陶瓷材料耐高温且不会存在消防隐患。而本实施例中，储热球由耐高温陶瓷材料制成。储热球堆积在聚热箱中，储热球之间留有一定的间隙供空气通过，空气在这些间隙中与储热球之间发生热交换，同时，由于这些间隙是相对杂乱的，空气进入其中后会在聚热箱内产生紊流，延长空气在聚热箱中的通过时间，使热交换更为彻底。

储热球的比表面积越大，热交换的效率越高。而储热球的直径越小，比表面积越大，但与此同时，储热球的直径越小，储热球之间的间隙越小，空气在聚热箱中产生的紊流现象越弱且不利于空气的流通。发明人经多次实验得到，当储热球直径小于60mm时聚热箱的热交换效率较高。本实施例中，储热球的直径为50mm。

需要说明的是，换热器也可以采用其他设备或结构。比如说：可以直接使用水等高比热容的物质直接装在聚热箱中实现废气的热交换。还可以将聚热箱设置成筒状等。更优选的实施方式是将换热器的输出端和输入端设置成上下端的形式，也就是输入端在换热器的下端，而输出端在换热器的上端，这样可以增加空气在换热器中的流通时间，提高热交换的效能。还可以在换热器中设置螺旋状或其他形状的风道，空气进入后沿风道流通，也可以增加空气在换热器中流通的时间。

另外，本实施例中，还设置有自动控制系统，阀门110采用电磁阀，自动控制系统与阀门110电连接并用于控制阀门110的阀芯转动。设置自动控制系统后，控制阀门110的变向更加方便快捷，更加节约人工。自动控制系统通过定时转换阀门110的阀向实现对整个加热炉热循环系统进行控制，也可以在换热器上设置温度传感器，温度传感器将温度信号传递给自动控制系统，当其中一个换热器的温度超过设定值时即变换阀门110的阀向。

阀门110的阀向会经常变换，为了保证连续生产，防止因阀门110的接口损坏造成停产，更优选的实施方式是设置备用的阀门，或者是在阀门110上设置一些备用的接口。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加热炉热循环系统，其特征在于，包括加热炉、进风管、出风管、循环管道、阀门、风机和换热器，所述循环管道具有输出端和输入端，所述进风管通过所述阀门连通所述输入端，所述出风管通过所述阀门连通所述输出端，所述阀门用于控制所述输入端和所述输出端的交换，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述循环管道将所述第一换热器、所述加热炉和所述第二换热器依次连通，所述风机设置在所述进风管或所述出风管上。

2.根据权利要求1所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述风机为两个。

3.根据权利要求2所述的加热炉热循环系统，其特征在于，两个所述风机分别设置在所述进风管和所述出风管上。

4.根据权利要求1所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述加热炉上方设置有抽尘罩，所述出风管远离所述阀门的一端伸入所述抽尘罩中。

5.根据权利要求1所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述阀门为电磁阀。

6.根据权利要求1所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述换热器为聚热箱，所述聚热箱内堆积有储热球。

7.根据权利要求6所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述储热球包括球壳，所述球壳内填充有相变材料。

8.根据权利要求6所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述储热球由耐高温陶瓷材料制成。

9.根据权利要求7所述的加热炉热循环系统，其特征在于，所述储热球直径小于60mm。

10.根据权利要求6所述的加热炉热循环系统，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统与所述阀门电连接并用于控制所述阀门的阀芯转动。