CN106959014B - 工业炉蓄热式强制炉气循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工业炉蓄热式强制炉气循环装置，在工业炉本体上，设置炉气强制循环装置，包括气体处理装置，在抽气管路上，分别设置第一、第二抽气支路，在吹气管路上，分别设置第一、第二吹气支路；第一抽气支路和第一吹气支路、第二抽气支路和第二吹气支路分别在受控状态下与第一、第二蓄热体连通，第一、第二蓄热体后面的管路分别与炉膛的第一、第二开口配合设置，轮流将炉膛内气体抽出或吹入气体。本发明根据蓄热体蓄热和放热的原理，利用炉外风机对电炉和燃料炉的炉气进行强制的炉气循环，强制对流，大大提高炉温均匀性，炉温均匀性达到±3℃或±5℃，满足特殊材料处理的需要；进行强制的炉气循环，强制对流和强制搅动，炉气循环顺畅，显著提高炉温均匀性。

Description

工业炉蓄热式强制炉气循环装置

技术领域

本发明涉及工业加热炉，尤其是电炉、燃料炉等工业炉蓄热式强制炉气循环装置。

背景技术

对于周期式工业炉，如电炉、燃料炉等，炉温均匀度很大程度上依赖炉膛内炉气的循环强度，炉气循环的强度高，则炉温均匀性高，反之炉温均匀性就低；因此，为了提高炉温均匀性，往往在炉膛内设置循环风扇，通过风扇的转动产生搅动左右，以形成强制炉气循环。这些措施使用在炉温较低的工况下是有效果的。但是，对于中高温炉，随着炉温的升高，在中高温下循环风扇容易损坏，而且其使用寿命较低；同时，由于炉气在温度作用下的膨胀变的很稀薄，循环风扇的作用被削弱，在中、高温下造成炉气循环的效果不佳。

对于燃料炉，进入保温阶段后，燃料供给随保温时间的延长逐步减少，保温阶段后期只有10%左右的燃料供给，因此，燃料炉保温后期的炉气循环强度也不高，炉气循环的效果不佳，也影响炉温均匀性。在现有的燃料炉和电炉中，由于炉气循环不畅、效果不佳，达到±3℃或±5℃炉温均匀性是非常困难的，对许多性能要求很高的特殊材料就无法处理，或者处理后无法达到要求的性能指标。

发明内容

本发明针对现有技术中电炉和燃料炉炉温均匀性较差的不足，提供一种大幅度提高电炉或燃料炉炉温均匀性的蓄热式强制炉气循环装置。

本发明的技术方案：工业炉蓄热式强制炉气循环装置，包括加热炉本体，加热炉本体中间的空腔形成炉膛，其特征在于：在炉膛上，至少设置一对炉膛第一开口和炉膛第二开口，炉膛第一开口和炉膛第二开口分别与炉膛连通；在加热炉本体上，至少设置一套炉气强制循环装置；

所述的炉气强制循环装置，包括对气体进行加压的气体处理装置，抽气管路和吹气管路分别设置在气体处理装置的抽气口和出气口；在抽气管路上，分别设置第一抽气支路和第二抽气支路，在吹气管路上，分别设置第一吹气支路和第二吹气支路；第一抽气支路和第一吹气支路分别在受控状态下都与第一蓄热体连通，第一蓄热体后面的管路上设置有第一开口，第一开口与炉膛第一开口配合设置；第二抽气支路和第二吹气支路分别在受控状态下都与第二蓄热体连通，第二蓄热体后面的管路上设置有第二开口，第二开口与炉膛第二开口配合设置；气体处理装置工作时，炉膛第一开口和炉膛第二开口，其中一个作为抽气的排出口，另外一个就作为进气的吹入口，轮流将炉膛内气体抽出或向炉膛内吹入气体，形成气体循环通道。

进一步的特征是：在第一开口和第二开口上设置喷嘴，喷嘴的横截面逐渐缩小。

所述的受控状态，是在第一抽气支路、第二抽气支路和第一吹气支路、第二吹气支路上分别设置控制阀，用以通断每条支路，形成一路向炉膛内吹入气体、另一路将炉膛内气体抽出的循环管道。

在每条分支管路上，分别设置自动换向阀和/或手动控制阀。

两条或四条支路上的自动换向阀联动设置，同时产生动作，同时控制两条或四条支路的通断。

在第一开口与第一蓄热体之间的管路上，设置第一集气室，在第二开口和第二蓄热体之间的管路上，设置第二集气室。

在第一开口与第一蓄热体之间的管路上，或者第一集气室上，设置补充燃气通道；在第二开口与第二蓄热体之间的管路上，或者第二集气室上，设置补充燃气通道。

在抽气管路上设置辅助进气管道。

所述气体处理装置是两台，第一台气体处理装置与第二台气体处理装置是串联，抽气管路连接在第一台气体处理装置的进口处，第一台气体处理装置的出口的管路直接连接第二台气体处理装置的进口，第二台气体处理装置的出口连接吹气管路；或者第一台气体处理装置的出口先连接到气体存储腔体，第二台气体处理装置的进口连接气体存储腔体，第二台气体处理装置的出口连接吹气管路。

本发明工业炉蓄热式强制炉气循环装置，相对于现有技术，具有如下特征：

1、本发明根据蓄热体蓄热和放热的原理，利用炉外风机对炉内炉气进行强制的炉气循环，强制对流，可以大大提高炉温均匀性，适用于电炉和燃料炉， 炉温均匀性达到±3℃或±5℃，对许多性能要求很高特殊材料的处理具有重大的意义，满足特殊材料处理的需要。

2、本发明在将大部分热量保留在炉内前提下，利用炉外风机对炉内炉气进行强制的炉气循环，强制对流，产生强制搅动作用，炉气循环顺畅，显著提高炉温均匀性。

3、本发明充分利用蓄热体作为热交换媒介，两个蓄热体轮流吸、放热，其中一个吸收从炉膛内排出的高温炉气的热量，另一个加热待进入炉膛的炉气，最大限度利用了热量；在炉气热量损失很少情况下，提高炉气的循环强度。

附图说明

图1是本发明工业炉蓄热式强制炉气循环装置结构示意图；

图2是本发明工业炉蓄热式强制炉气循环装置第二实施例结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明工业炉蓄热式强制炉气循环装置，包括加热炉本体30，加热炉本体30中间的空腔形成炉膛31，待加热工件放置在炉膛31内被加热升温；加热炉本体30通常是电炉、燃料炉等工业炉。在炉膛31上，至少设置一对炉膛第一开口32和炉膛第二开口33，即炉膛第一开口32和炉膛第二开口33成对设置，炉膛第一开口32和炉膛第二开口33分别与炉膛31连通，其中一个作为进气的吹气口时，另一个则作为排气的抽气口，轮流进、排气，形成炉膛31内烟气的进排气循环通道。加热炉本体30及其配套的燃烧装置等，采用现有技术在此不做进一步说明。

本发明的改进，是在加热炉本体30上，至少设置一套炉气强制循环装置，与炉膛31配合安装，形成工业炉蓄热式强制炉气循环装置。本发明所述的炉气强制循环装置，包括气体处理装置1以及气体进入气体处理装置1的抽气管路2和气体排出气体处理装置1的吹气管路3，抽气管路2和吹气管路3分别设置在气体处理装置1的进气口和排气口，气体处理装置1就是风机（鼓风机）等，对气体进行加压处理，以提高吹气管路3中气体的流速。气体处理装置1是对气体进行加压或抽吸的风机等，驱动管路内气体强制流动。

在抽气管路2上，分别设置两条抽气支路，即第一抽气支路4和第二抽气支路5，在吹气管路3上，分别设置两条吹气支路，即第一吹气支路6和第二吹气支路7；第一抽气支路4和第一吹气支路6上分别设置有控制阀，在受控状态下都与第一蓄热体8连通，第一蓄热体8后面的管路上设置有第一开口9，作为抽气的排出口或进气的吹入口；第二抽气支路5和第二吹气支路7上分别设置有控制阀，在受控状态下都与第二蓄热体10连通，第二蓄热体10后面的管路上设置有第二开口11，作为抽气的排出口或进气的吹入口。工作时，在控制阀作用下，第一开口9、第二开口11，轮流作为抽气的排出口或进气的吹入口。

为了提高气体喷射速度，在第一开口9和第二开口11上设置喷嘴12，喷嘴12的横截面积逐渐缩小，形成缩口效应以提高流速，形成高速喷口。喷嘴12的优选结构是圆形，横截面逐渐缩小的圆锥状。

在第一开口9与第一蓄热体8之间的管路上，设置第一集气室13，在第二开口11和第二蓄热体10之间的管路上，设置第二集气室14，第一集气室13与第二集气室14的结构可以相同，主要作用是是作为蓄热体与喷嘴之间的连接过渡，增大管路在第一开口9和第二开口11前的横截面积，或者喷嘴12前的横截面积，形成静压，减少阻力。第一、第二集气室与喷嘴12的横截面逐渐缩小，形成缩口效应以提高流速。

本发明的受控状态，是在第一抽气支路4和第二抽气支路5、第一吹气支路6和第二吹气支路7上分别设置控制阀，用以控制第一抽气支路4和第二抽气支路5、第一吹气支路6和第二吹气支路7的管路通断，形成一路进气、另一路排气的循环管道；图中所示，在第一抽气支路4和第二抽气支路5、第一吹气支路6和第二吹气支路7上，分别设置自动换向阀17和/或手动控制阀16，同时设置的手动控制阀16和自动换向阀17串联结构，手动控制阀16用于在需要时的人工手动操作控制；两条或四条分支管路上的自动换向阀17可以联动设置，如采用电磁阀或气动、液压阀等，同时产生动作，同时通断，以使换向准确无误，保证形成烟气流动的循环通道即可。

在第一开口9与第一蓄热体8之间的管路上，或者第一集气室13上，设置补充燃气通道18，在需要时打开补充燃气通道18，向该管路中补充少量燃料，在热烟气中加入少量的燃料，提高热烟气的温度与炉膛温度适应性，可以提高中温和高温段的对流能力，提高均匀度。在第二开口11与第二蓄热体10之间的管路上，或者第二集气室14上，设置补充燃气通道18，在需要时打开补充燃气通道18，向该管路中补充少量燃料。由于蓄热体换热是有效率的，不可能100%的换热，因此，经与蓄热体热交换加热后吹出的炉气温度通常比炉气温度大约低50-200℃，因此，经蓄热体热交换后吹入炉膛的循环气体需要补充热量，可以采用燃料或电加热进行补热，设置一个电加热装置，另外对管道内气体进行加热；图中所示的补充燃气通道18是一个补热烧嘴，该补热烧嘴带有燃料进料管和气体进气管，分别将燃料和助燃气体通入补充燃气通道18内，燃烧产生热量以进一步加热以提高管道内气体的温度。

另外，在较长的加热时间后，或者炉膛温度较高后，蓄热体自身的温度较高，导致从抽气管路2进入气体处理装置1的气体温度较高，可能影响气体处理装置1的正常使用，本发明在抽气管路2上设置辅助进气管道20，在需要时打开辅助进气管道20，向抽气管路2内补充冷空气，以降低抽气管路2内气体的温度，以保护气体处理装置1。当然，在气体处理装置1上还需要设置安全排气管路，在需要时打开，将气体处理装置1或吹气管路3内的气体向外排出，起到泄压的作用。

本发明的工业炉蓄热式强制炉气循环装置，在加热炉本体30的加热装置起动、加热炉膛31以及炉膛31内的待加热工件时，开启气体处理装置1，并调整管路上的控制阀，将炉膛31内的较高温度的烟气从第二开口11排出，通过第二蓄热体10，进入气体处理装置1的抽气管路2，经气体处理装置1加压处理后，从吹气管路3排出的高速气体在吹气管路3内，经第一蓄热体8从第一开口9高速进入炉膛31，对炉气进行强制循环，强制循环可以提高炉温均匀性；经过一段时间，控制系统调整管路上的控制阀进行换向，气体相应反向流动，炉膛31内的较高温度的烟气从第一开口9、第一蓄热体8排出，进入气体处理装置1的抽气管路2，经气体处理装置1加压处理后，从吹气管路3排出的高速气体在吹气管路3内，经第二蓄热体10从第二开口11高速进入炉膛31。

本发明通过不断重复的换向，使得炉气不断在炉膛内搅动，最大限度的提高炉温均匀性。在加热炉本体1执行工艺的过程中，第一蓄热体8和第二蓄热体10所在的管路，分别轮流作为吹气、抽气管路，第一开口9和第二开口11分别作为炉膛31的炉气抽气、吹气口，高温炉气通过该管路上的蓄热体进行热交换，蓄热体温度升高而蓄热，进入气体处理装置1的炉气温度低于200℃，是气体处理装置1可以承受的温度，而另一个口将经气体处理装置1加压处理后的炉气在通过该管路上的蓄热体后被加热，温度升高的炉气经该口高速进入炉膛31；在控制阀的控制作用下，第一蓄热体8和第二蓄热体10所在的管路，分别轮流作为进气、排气（吹气、抽气）管路，轮流吹气、抽气，形成炉膛31内炉气流动的循环通道，调节气体处理装置1的加压能力和换向周期就能够调节炉气循环强度。

本发明，通过第一蓄热体8和第二蓄热体10所在的管路，第一蓄热体8和第二蓄热体10作为媒介，两个蓄热体轮流吸热和放热，一个吸收从炉膛31抽出的高温烟气的热量储存在蓄热体上，使气体温度降低进入气体处理装置1中加压处理；从气体处理装置1加压处理后的烟气，流过第二个蓄热体时（此时该蓄热体已经吸热而处于高温状态）被加热，形成高温的气体吹入到炉膛31内，显著提高炉膛内气体的均匀度。

本发明的第一蓄热体8和第二蓄热体10，其内有供气体通过的通道和热交换介质，可以采用现有技术中蓄热燃烧炉的蓄热体，作为现有技术在此不做进一步说明。根据实际需要，如果加热炉是多个，或者同一台加热炉上要设置一套以上的炉气强制循环装置，则对应设置多个抽气口和吹气口，也在抽气管路2和吹气管路3上设置多路第一抽气支路、第二抽气支路和第一吹气支路和第二吹气支路，用本装置同时向多个加热炉提供烟气，或者向同一台加热炉通过多个抽气口和吹气口多路抽气和吹气，形成烟气的循环通路，各自循环使用。

图2所示的本发明的第二种实施例结构，与图1相同的部分不再介绍，其区别点如下：气体处理装置1是两台，或两台以上，图中是串联结构，第一台气体处理装置101与第二台气体处理装置102是串联，抽气管路2连接在第一台气体处理装置101的进口处，第一台气体处理装置101的出口的管路直接连接第二台气体处理装置102的进口，第二台气体处理装置102的出口连接吹气管路3；或者第一台气体处理装置101的出口先连接到气体存储腔体103，将气体通入气体存储腔体103内缓存；第二台气体处理装置102的进口连接气体存储腔体103，第二台气体处理装置102的出口连接吹气管路3。这个实施例中的多个风机串联，能增加功率、增加抽气能力、增大吹气压力等，风机与风机间可以采用管道直连，也可以用烟道或烟囱进行过渡连接。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.工业炉蓄热式强制炉气循环装置，包括工业炉本体（30），工业炉本体（30）中间的空腔形成炉膛（31），其特征在于：在炉膛（31）上，至少设置一对炉膛第一开口（32）和炉膛第二开口（33），炉膛第一开口（32）和炉膛第二开口（33）分别与炉膛（31）连通；在工业炉本体（30）上，至少设置一套炉气强制循环装置；

所述的炉气强制循环装置，包括气体处理装置（1），抽气管路（2）和吹气管路（3）分别设置在气体处理装置（1）的抽气口和出气口；在抽气管路（2）上，分别设置第一抽气支路（4）和第二抽气支路（5），在吹气管路（3）上，分别设置第一吹气支路（6）和第二吹气支路（7）；第一抽气支路（4）和第一吹气支路（6）分别在受控状态下都与第一蓄热体（8）连通，第一蓄热体（8）后面的管路上设置有第一开口（9），第一开口（9）与炉膛第一开口（32）配合设置；第二抽气支路（5）和第二吹气支路（7）分别在受控状态下都与第二蓄热体（10）连通，第二蓄热体（10）后面的管路上设置有第二开口（11），第二开口（11）与炉膛第二开口（33）配合设置；气体处理装置（1）工作时，炉膛第一开口（32）和炉膛第二开口（33），其中一个作为抽气的排出口，另外一个作为进气的吹入口，轮流将炉膛（31）内气体抽出或向炉膛（31）内吹入气体，形成气体循环通道；

在第一开口（9）和第二开口（11）上设置喷嘴（12），喷嘴（12）的横截面逐渐缩小；

在第一开口（9）与第一蓄热体（8）之间的管路上，设置第一集气室（13），在第二开口（11）和第二蓄热体（10）之间的管路上，设置第二集气室（14）。

2.根据权利要求1所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于：所述的受控状态，是在第一抽气支路（4）、第二抽气支路（5）和第一吹气支路（6）、第二吹气支路（7）上分别设置控制阀，用以通断每条支路，形成一路向炉膛（31）内吹入气体、另一路将炉膛（31）内气体抽出的循环管道。

3.根据权利要求2所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于：在每条分支管路上，分别设置自动换向阀（17）和/或手动控制阀（16）。

4.根据权利要求3所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于：两条或四条支路上的自动换向阀（17）联动设置，同时产生动作，同时控制两条或四条支路的通断。

5.根据权利要求1—4任一所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于：在第一开口（9）与第一蓄热体（8）之间的管路上，或者第一集气室（13）上，设置补充燃气通道（18）；在第二开口（11）与第二蓄热体（10）之间的管路上，或者第二集气室（14）上，设置补充燃气通道（18）。

6.根据权利要求1—4任一所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于：在抽气管路（2）上设置辅助进气管道（20）。

7.根据权利要求1—4任一所述工业炉蓄热式强制炉气循环装置，其特征在于： 所述气体处理装置（1）是两台，第一台气体处理装置（101）与第二台气体处理装置（102）是串联，抽气管路（2）连接在第一台气体处理装置（101）的进口处，第一台气体处理装置（101）的出口的管路直接连接第二台气体处理装置（102）的进口，第二台气体处理装置（102）的出口连接吹气管路（3）；或者第一台气体处理装置（101）的出口先连接到气体存储腔体（103），第二台气体处理装置（102）的进口连接气体存储腔体（103），第二台气体处理装置（102）的出口连接吹气管路（3）。