CN112833669B - 一种高效节能的热裂解炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸型材料处理设备的技术领域，公开了一种高效节能的热裂解炉，包括炉体，所述炉体中部设有横向的封板，封板将炉体分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室内设有燃烧机构，炉体上端设有进料机构，进料机构与第一腔室连通，第二腔室内设有排料口，排料口连通有排砂结构，炉体侧部设有排砂结构，排砂结构连通第一腔室和第二腔室；炉体下部设有风源和风室，风室和风源连通，风室与第二腔室连通，封板上设有多个连通第一腔室和第二腔室的连通部，进料结构内设有余热回收部。采用才热解炉可以提高能量利用效率，达到节能的效果。

Description

一种高效节能的热裂解炉

技术领域

本发明涉及铸型材料处理设备的技术领域，具体涉及一种高效节能的热裂解炉。

背景技术

焙烧炉有时也叫热裂解炉，是铸造废砂热法再生技术的主要设备，通过对废砂进行高温焙烧，使废砂表面的覆膜层脱落，实现废砂的再生回用。

目前常用的焙烧炉为立式两层焙烧炉，炉体的上部连接有进料口，炉体的内部设置有封板，封板将炉体分隔为上燃烧室和下燃烧室，炉体的底部连接有排料管和连通有主管，主管内设有燃烧器。该焙烧炉工作时具体流程如下：通过进料管往上燃烧室加入废砂，废砂在封板上流动，然后依次落入下燃烧室内，最后通过排料管排出，以此同时，燃烧器加热主管内的空气，使空气温度升高，主管往下燃烧室内通入炽热的空气，炽热空气对废砂进行加热。在这个过程中，空气依次从下燃烧室流向上燃烧室，最后通过进料管排出；空气从下燃烧室流向上燃烧室时有两个路径，第一个路径是直接通过封板流向上燃烧室，第二个路径为与废砂流动方向相反的方向。

但是现有技术中的焙烧炉能耗较大，能源利用率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能的热裂解炉，采用才热解炉可以提高能量利用效率，达到节能的效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高效节能的热裂解炉，包括炉体，所述炉体中部设有横向的封板，封板将炉体分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室内设有燃烧机构，炉体上端设有进料机构，进料机构与第一腔室连通，第二腔室内设有排料口，排料口连通有排砂结构，炉体侧部设有排砂结构，排砂结构连通第一腔室和第二腔室；炉体下部设有风源和风室，风室和风源连通，风室与第二腔室连通，封板上设有多个连通第一腔室和第二腔室的连通部，进料结构内设有余热回收部。

采用本方案的原理和有益效果在于：很多企业想解决焙烧炉能量消耗大的问题却不得其法，原因在于在能耗损失较大的原因上陷入了误区。发明人经多年研究，创造性的发现了影响焙烧炉的能耗的原因所在。

发明人经过多年研究发现，现有技术中的热裂解炉的能源消耗较多的主要原因是能量没有得到充分的利用。现有技术中虽然也有余热回收利用的结构，但是现有技术中热量在回收利用时，待焙烧室的废砂在螺旋管内从上往下流动，而热空气在管外从下向上流动并对螺旋管内的砂进行加热。发明人发现现有技术中的换热方式存在以下问题：1.现有技术中为了提高换热效率，就需要增大热空气与螺旋管的面积，即螺旋管的横截面一般都做的比较大。而砂在螺旋管内几乎没有横向的移动，即热空气只能对靠近螺旋管管壁的砂进行加热，而无法对管内的砂进行加热；2.现有技术中的管一般是竖直设置的，砂在螺旋管内是做自由落体运动的，这就导致砂在螺旋管内的运动速度很快，时间很短，就导致砂与热空气的换热时间很短，使热空气的热量无法被充分利用。

正是基于发明人创造性的发现了现有问题而发明了本方案的热裂解炉以解决上述问题。本方案中的热裂解炉在使用时，第一腔室为燃烧室，废砂进入到燃烧室后，第一腔室内的燃烧机构点火对废砂进行燃烧。而下部的气室则通过连通管将空气送入第二腔室内。冷空气进入第二腔室后与第二腔室内的砂接触。此时，冷空气的流动方向与废砂的流动方向是垂直的，而且空气与砂是直接接触而非传导式的，即采用本方案可以提高空气与砂的热交换效率，提高能量利用率，达到节能效果。

经实验发现，采用本方案的热解炉的能耗比原来降低了40-60％左右。

进一步，多个连通部沿封板均匀设置。

进一步，连通部包括连通管和风帽，连通管和风帽垂直且连通，连通管穿过封板且下端位于第二腔室内，风帽水平设置且两端分别设有吹风口。

进一步，进料结构包括进料管，进料管竖直设置且一端与第一腔室连通，进料管上端为进料口，在进料管上部设有分砂部。

进一步，分砂部包括多根分砂棒，多根分砂棒并列设置，相邻分砂棒间设有间隙。

进一步，余热回收部的数量为多个，多个余热回收部沿进料管从上往下均匀设置。

进一步，余热回收部包括第一回收件和第二回收件，第一回收件和第二回收件分别与进料管内壁连接，第一回收件呈锥形且位于第二回收件上端，第二回收件呈倒锥台形，第二回收件上端的面积大于第一回收件下端的面积。

附图说明

图1为本发明一种高效节能的热裂解炉实施例一的结构示意图；

图2为图1中的A处放大图；

图3为图2中的C处放大图；

图4为图1中的B处放大图；

图5为图4中的D处放大图；

图6为本实施例一种高效节能的热裂解炉实施例二的结构示意图；

图7为图6中E处放大图；

图8为图6中F处放大图。

具体实施方式

说明书附图中的附图标记包括：炉体1、第一腔室2、封板3、第二腔室4、风室5、进料管6、第一回收件7、第二回收件8、支撑杆9、燃烧机10、风机11、观察窗12、连通管13、风帽14、吹风口15、排砂管16、排砂腔17、风腔18、外管19、内管20、连通腔21、出气口22、容纳腔23、电机24、第二连接板25、螺母26、支撑环27、转轴28、第一伞齿轮29、第二伞齿轮30、螺杆31、抵紧杆32、转动环33、封闭箱34。

实施例一

本实施例基本如附图1所示：一种高效节能的热裂解炉，包括炉体1，炉体1中部设有横向的封板3，封板3将炉体1分隔为第一腔室2和第二腔室4，第一腔室2内设有燃烧机构，本实施例中的燃烧机构为燃烧机10，炉体1侧壁还设有观察窗12。炉体1上端设有进料机构，进料机构与第一腔室2连通，第二腔室4内设有排砂结构。炉体侧部设有排砂机构，排砂机构与第一腔室和第二腔室连通。炉体1下部设有风源和风室5，风室5和风源连通。本实施例中的风源为风机11，风机11与炉体1通过螺栓固接。风室5与第二腔室4连通，封板3上设有多个连通第一腔室2和第二腔室4的连通部，进料结构内设有余热回收部。

多个连通部沿封板3均匀设置。连通部包括连通管13和风帽14，连通管13和风帽14垂直且连通，连通管13穿过封板3且下端位于第二腔室4内，风帽14水平设置且两端分别设有吹风口15。

进料结构包括进料管6，进料管6竖直设置且一端与第一腔室2连通，进料管6上端为进料口，在进料管6上部设有分砂部。分砂部包括多根分砂棒，多根分砂棒并列设置，相邻分砂棒间设有间隙。余热回收部的数量为多个，多个余热回收部沿进料管6从上往下均匀设置。余热回收部包括第一回收件7和第二回收件8，第一回收件7和第二回收件8分别与进料管6内壁连接，第一回收件7呈锥形且位于第二回收件8上端，第二回收件8呈倒锥台形，第二回收件8上端的面积大于第一回收件7下端的面积。第一回收件7和第二回收件8均通过支撑杆9和进料管6连接。

排砂机构包括封闭箱34和排砂管16，排砂管16与封闭箱34下部连通；排砂管16沿长度方向设有隔板，隔板将排砂管16分为排砂腔17和风腔18，风腔18连通有风源，排砂腔17内设有多个排风部，排风部包括外管19和内管20，外管19上端封闭，外管19内连通腔21，内管20位于外管19内且内管20两端分别与外管19和风腔18连通，外管19侧部设有出气口22；排砂管16的长度大于排砂管16高度的三倍。

具体实施过程如下：发明人经过多年研究发现，现有技术中的热裂解炉的能源消耗较多的主要原因是能量没有得到充分的利用。现有技术中虽然也有余热回收利用的结构，但是现有技术中热量在回收利用时，待焙烧室的废砂在螺旋管内从上往下流动，而热空气在管外从下向上流动并对螺旋管内的砂进行加热。发明人发现现有技术中的换热方式存在以下问题：1.现有技术中为了提高换热效率，就需要增大热空气与螺旋管的面积，即螺旋管的横截面一般都做的比较大。而砂在螺旋管内几乎没有横向的移动，即热空气只能对靠近螺旋管管壁的砂进行加热，而无法对管内的砂进行加热；2.现有技术中的管一般是竖直设置的，砂在螺旋管内是做自由落体运动的，这就导致砂在螺旋管内的运动速度很快，时间很短，就导致砂与热空气的换热时间很短，使热空气的热量无法被充分利用。

正是基于发明人创造性的发现了现有问题而发明了本方案的热裂解炉以解决上述问题。本方案中的热裂解炉在使用时，第一腔室2为燃烧室，废砂进入到燃烧室后，第一腔室2内燃烧机10点火对废砂进行燃烧。而下部的气室则将空气送入第二腔室4内。冷空气进入第二腔室4后与第二腔室4内的砂接触。此时，冷空气的流动方向与废砂的流动方向是垂直的，而且空气与砂是直接接触而非传导式的，即采用本方案可以提高空气与砂的热交换效率，提高能量利用率，达到节能效果。

砂在流动过程中，其会先进入到封闭箱34内并从封闭箱34流动到排砂腔17内。因为排砂腔17的长度大于排砂管16高度的三倍，所以排砂管16形成的对角线的角度是小于砂的安息角的，所以当砂从封闭箱34流动到排砂管16靠近封闭箱34的端部时，砂不能自然流动并流出排砂管16，即砂进入到排砂管16处时是会堆积的，而砂本身的粒度就很小，即砂本身间的间隙就非常小，砂堆积在传送部处就可以对传送部起到一个自密封的作用，防止空气沿传送部逆向流动，使空气只能按照预想的路线流动，从而达到排砂的效果。而当需要将砂从传送部排出时，启动风源，风源产生风，风源产生的风进入风腔18内并通过风腔18进入到内管20内，并经过内管20进入外管19内。因为外管19的上端封闭且侧部开有出气口22，所以风只能从外管19下部的侧壁的出气口22吹出并吹动砂沿排砂管16流动，达到排砂的效果。在此过程中，仍有砂堆积在排砂管16端部，达到自封闭效果。

炉体1内的砂将炉体1自密封后，第二腔室4内的空气只能沿向上流动进入第一腔室2内。即空气沿连通管13向上流动，空气进入连通管13后又进入到风帽14内，并从风帽14侧部的出风口流出。出风口设置在风帽14侧部，可以避免砂进入到风帽14内。空气从出风口流出后进入到第一腔室2内，并从第一腔室2进入进料管6内，沿进料管6向上流动。空气在沿进料管6向上移动的过程中，会与第一回收件7和第二回收件8接触，使第一回收件7和第二回收件8的温度升高，而第一回收件7呈锥形可以增加与空气的接触面积，使提高换热效果。而砂从进料管6进入炉体1内时，会与第一回收件7以及第二回收件8接触，使砂的温度升高，进而达到节能效果。

经实验发现，采用本方案的热解炉的能耗比原来降低了40-60％左右，焙烧效率降低了60-70％左右。

实施例二

结合图6、图7和图8所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中还包括排砂装置。排砂装置包括刮砂板、螺杆31、转动环33和螺纹件，刮砂板、螺杆31和螺纹件均位于第二腔室4内，转动环和螺纹件的数量均为两个。螺杆31横向设置且与第二腔室4侧壁通过轴承转动连接，螺纹件与螺杆31螺纹配合。与本实施例中的螺纹件为螺母26。刮砂板包括第一连接板和第二连接板25，第一连接板和第二连接板25的端部通过连接销铰接，螺杆31左端为光杆。转动环33与螺杆31转动配合。第一连接板远离第二连接板25的端部与左边的转动环33铰接，第二连接板25远离第一连接板的端部与右边的转动环33铰接。转动环33与螺纹件同轴连接且与螺纹件转动配合。在第二腔室4内还设置有限制螺纹件转动的抵紧杆32，抵紧杆左端和右端分别铰接有抵紧支杆。

在第二腔室4所在的炉体1的右侧设有容纳腔23，动力源位于容纳腔23内。本实施例中的动力源为电机24。本实施例中还包括转轴28、第一伞齿轮29和第二伞齿轮30。电机24的输出轴与转轴28一端同轴固接，转轴28另一端与第一伞齿轮29连接。在容纳腔内还设有支撑环27，转轴28穿过支撑环27且与支撑环27通过轴承转动连接。第二伞齿轮30位于容纳腔23内且与容纳腔23转动连接，第一伞齿轮29和第二伞齿轮30啮合。第二伞齿轮30与螺杆31同轴连接。

刮砂板端面均匀开有多个透气孔，便于空气进入第一腔室2内。

在焙烧砂时，第一连接板和第二连接板25是呈水平状态的且第一连接板和第二连接板25所在的水平面为同一水平面。刮砂板不会对砂的正常焙烧产生影响。而当需要出砂时，启动电机24，电机24转动并带动转轴28转动，转轴28转动并带动第一伞齿轮29转动。因为第一伞齿轮29和第二伞齿轮30啮合，所以第一伞齿轮29转动时会带动第二伞齿轮30转动。与第二伞齿轮30同轴连接的螺杆31转动。此时，使右端的抵紧支杆与抵紧杆平行，左端的抵紧支杆向上转动，因为螺纹件和螺杆31螺纹配合，所以螺杆31在转动时右端的螺纹件在抵紧杆和抵紧支杆的作用下旋进，并沿螺杆31向左移动，即两个螺纹件靠近，第一连接板和第二连接板25铰接处的角度变化，直到螺纹件移动到左端的螺纹件处，此时第一连接板和第二连接板25相抵并呈竖直状态，而左端的螺纹件因为没有与抵紧支杆接触，会随螺杆一起转动。然后使左端的抵紧支杆与抵紧杆平行，启动电机24反转，电机24反转时带动螺杆31反转，螺纹件在抵紧杆和抵紧支杆的作用下沿螺杆31反向移动。在螺杆31沿螺纹件反向移动的过程中，两个螺纹件一起移动，即此时刮板沿第二腔室4从左至右移动，把第二腔室4内的砂刮出。

发明人还发现现有技术中的焙烧炉能耗高的一个原因在于现有技术中的焙烧炉在启动时能耗较高，尤其是炉体冷启动时。因为现有技术中的焙烧炉在完成一次焙烧后，炉体内的砂并不能全部排出，而是留了一部分的砂在炉体底部。而在启动时，不仅要时炉体内的温度达到相应的温度(600℃左右)，还要把炉体底部的砂加热到相应的温度，就导致能耗高。本方案中，通过设置排砂装置可以将炉体底部内的砂尽量排出，减少热裂解炉冷启动时的能耗，缩短启动时间。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：包括炉体，所述炉体中部设有横向的封板，封板将炉体分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室内设有燃烧机构，炉体上端设有进料机构，进料机构与第一腔室连通，第二腔室内设有排料口，排料口连通有排砂结构，炉体侧部设有排砂结构，排砂结构连通第一腔室和第二腔室；炉体下部设有风源和风室，风室和风源连通，风室与第二腔室连通，封板上设有多个连通第一腔室和第二腔室的连通部，进料结构内设有余热回收部；

还包括排砂装置，排砂装置包括刮砂板、螺杆、转动环和螺纹件，刮砂板、螺杆和螺纹件均位于第二腔室内，转动环和螺纹件的数量均为两个；螺杆横向设置且与第二腔室侧壁通过轴承转动连接，螺纹件与螺杆螺纹配合；螺纹件为螺母；刮砂板包括第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板的端部通过连接销铰接，螺杆左端为光杆；转动环与螺杆转动配合；第一连接板远离第二连接板的端部与左边的转动环铰接，第二连接板远离第一连接板的端部与右边的转动环铰接；转动环与螺纹件同轴连接且与螺纹件转动配合；在第二腔室内还设置有限制螺纹件转动的抵紧杆，抵紧杆左端和右端分别铰接有抵紧支杆；在第二腔室所在的炉体的右侧设有容纳腔，动力源位于容纳腔内；动力源为电机，本还包括转轴、第一伞齿轮和第二伞齿轮，电机的输出轴与转轴一端同轴固接，转轴另一端与第一伞齿轮连接；在容纳腔内还设有支撑环，转轴穿过支撑环且与支撑环通过轴承转动连接；第二伞齿轮位于容纳腔内且与容纳腔转动连接，第一伞齿轮和第二伞齿轮啮合；第二伞齿轮与螺杆同轴连接；刮砂板端面均匀开有多个透气孔。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：多个连通部沿封板均匀设置。

3.根据权利要求2所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：连通部包括连通管和风帽，连通管和风帽垂直且连通，连通管穿过封板且下端位于第二腔室内，风帽水平设置且两端分别设有吹风口。

4.根据权利要求3所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：进料结构包括进料管，进料管竖直设置且一端与第一腔室连通，进料管上端为进料口，在进料管上部设有分砂部。

5.根据权利要求4所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：分砂部包括多根分砂棒，多根分砂棒并列设置，相邻分砂棒间设有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：余热回收部的数量为多个，多个余热回收部沿进料管从上往下均匀设置。

7.根据权利要求6所述的一种高效节能的热裂解炉，其特征在于：余热回收部包括第一回收件和第二回收件，第一回收件和第二回收件分别与进料管内壁连接，第一回收件呈锥形且位于第二回收件上端，第二回收件呈倒锥台形，第二回收件上端的面积大于第一回收件下端的面积。

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