CN114018044B - 一种全新的工业用热处理炉及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全新的工业用热处理炉，包括炉膛，炉膛的底部设有至少两个蓄热室，蓄热室中填充有蓄热体，蓄热室的顶端与炉膛相通，每个蓄热室的底端均设有第一通气口和第二通气口；第一通气口通过进气支管与进气总管连通，进气总管与气体混合器的出气口连通，炉膛中设置有燃烧器；第二通气口通过排气支管与排气总管连通，排气总管与排气风机连通；炉膛内和蓄热室中均设有测温元件，进气支管上和排气支管上均设有自动控制阀门。工作方法，通过有序切换不同的蓄热室进行进气排气来实现炉内压力的控制和烟气的有序排放以及热能回收。本发明实现了工业热处理炉采用燃气加热产生的烟气的有序排放，回收了烟气的热能，提高了加热炉的温度均匀性。

Description

一种全新的工业用热处理炉及其工作方法
技术领域
本发明涉及热处理炉技术领域，特别是涉及一种全新的工业用热处理炉及其工作方法。
背景技术
热处理在制造行业无处不在，尤其玻璃深加工以及玻璃制造中大量采用电进行加热，而同样热值的燃气价格是电的1/3左右，提供同样的热值采用燃气加热可以相对于用电减少碳排放2/3，因此很多传统热处理设备都在进行电改燃气的研发；但是在一些行业比如玻璃加工行业，采用燃气或其它可燃性气体加热的研究一直没有进展，主要有如下技术难题：(1)无法解决燃烧器的助燃风的有组织进入、在燃烧时产生的大量烟气，如果不设立高温排放烟囱，就会造成炉压高，从而导致烟气从炉门和传送辊道的安装口往外无组织的逃逸；如果设立烟囱以降低炉压，又造成大量热量损失能耗高的问题；(2)炉内温度场无法控制达到均匀的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全新的工业用热处理炉及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题，在采用可燃性气体加热的基础上，提高工业炉中温度的均匀性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种全新的工业用热处理炉，包括炉膛，所述炉膛的底部设置有至少两个蓄热室，所述蓄热室中填充有蓄热体，所述蓄热室的顶端与所述炉膛相通，每个所述蓄热室的底端均设置有第一通气口和第二通气口，所述炉膛中的气体能够经所述蓄热体流动至所述第一通气口和所述第二通气口，经所述第一通气口和所述第二通气口进入的气体能够经所述蓄热体进入所述炉膛；所述第一通气口通过进气支管与进气总管连通，所述进气总管与气体混合器的出气口连通，所述气体混合器的入口还连接有助燃气进气管和可燃性气体进气管，所述炉膛中设置有若干个位于所述蓄热室的上方燃烧器；所述第二通气口通过排气支管与排气总管连通，所述排气总管与排气风机连通；
在所述炉膛内和每个所述蓄热室中均设置有测温元件，每个所述进气支管上和每个所述排气支管上均设置有自动控制阀门，每个所述测温元件和每个所述自动控制阀门均与控制单元电连接。
优选的，所述炉膛还连接有气压检测管道，所述气压检测管道内设置有与所述控制单元电连接的压力传感器；所述控制单元能够根据所述压力传感器所反馈的信号调节所述排气风机的进风口处的流量控制阀或所述排气风机的转动频率。
优选的，所述气压检测管道上设置有散热装置，所述散热装置为散热翅片。
优选的，所述炉膛的炉体上设置有保温层。
优选的，所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，所述测温元件为热电阻或热电偶，所述控制单元为可编程控制器或电路板。
优选的，所述炉膛中还设置有用于输送被热处理工件的传送机构；所述传送机构为传送辊道或者不限于辊道的滑道，所述传送机构位于所述蓄热室的上方。
优选的，所述进气总管和所述可燃性气体进气管上均设置有阻燃装置，所述炉膛的炉体的顶部设置有防爆口。
优选的，所述蓄热体的上方还铺设有氧化型催化剂。
优选的，所述蓄热室都是成组设计，每组为两个或者三个。
本发明还提供一种上述全新的工业用热处理炉的工作方法，包括以下步骤：
(1)首先打开炉膛中的燃烧器，对炉膛进行预热；同时打开排气风机、部分蓄热室的排气支管上的自动控制阀门和另一部分蓄热室的进气支管上的自动控制阀门，以排出燃烧器燃烧所产生的高温烟气；
(2)将步骤(1)中排风的部分蓄热室称为第一部分蓄热室，步骤(1)中进风的蓄热室称为第二部分蓄热室；待检测到第一部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；控制单元自动关闭第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，并打开第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第一部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，同时打开第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过第二部分所述蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(3)待检测到第二部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；所述控制单元控制关闭第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门和第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，同时打开第二部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门和第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第二部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，通过第一部分蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(4)待检测到第一部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；所述控制单元控制关闭第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门和第二部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，同时打开第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门和第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第一部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，通过第二部分所述蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(5)重复进行步骤(3)-(4)，当检测到炉膛内的温度到达所述混合气的燃点时，控制调节可燃性燃料的体积比，使得混合气的化学热能维持系统所需的热量，逐步调节控制所述燃烧器，直到自动关闭所述燃烧器；且在同步进行步骤(3)和步骤(4)的过程中，通过传送机构将被热处理工件送入所述全新的工业用热处理炉中，并在加工完毕后，通过传送机构将所述被热处理工件送出。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的全新的工业用热处理炉及其工作方法能够在采用可燃性气体加热的基础上，有效控制炉内压力，使得烟气不会从辊道炉门等开放口外溢，实现烟气有组织低温排放，同时提高工业炉中温度的均匀性。本发明的全新的工业用热处理炉及其工作方法通过蓄热室的有组织的进入和排出气体，并且将排放的烟气的热值传递给进入炉膛的气体实现节能，可以通过燃烧器控制输出或者控制混合气的热值来实现炉温的控制，含有可燃性气体的混合气体进入炉内可以实现全炉膛同时均匀燃烧，实现温度场的控制，通过进气排气的压力控制实现炉膛压力的控制，从而解决了现有技术中如何利用燃气加热实现燃气玻璃钢化炉、燃气玻璃退火炉、燃气玻璃结晶炉、燃气玻璃晶化炉、钢制品加热炉等炉型的设计技术难题。
本发明提供的是一种全新的工业炉型，我国是玻璃加工以及钢制品大国也是技术输出大国，该技术的使用不但能够为碳中和做贡献也能够为玻璃行业的技术产品迭代提供技术支撑，能够为我国玻璃行业的经济增长提供新的技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明全新的工业用热处理炉实施例一的结构示意图；
图2为本发明全新的工业用热处理炉实施例二的结构示意图；
其中：1、炉体上部；2、炉膛；3、第一炉门；4、第一炉外传送机构；5、第一蓄热室；6、炉体；7、第一排气阀；8、第一进气阀；9、第一排气支管；10、第一进气支管；11、第一阻燃装置；12、气体混合器；13、空气；14、第二阻燃装置；15、可燃性气体；16、第一燃烧器；17、第二燃烧器；18、第三燃烧器；19、第四燃烧器；20、防爆口；21、被热处理工件；22、第二炉门；23、炉内传送机构；24、第二炉外传送机构；25、第二蓄热室；26、第二排气阀；27、第二进气阀；28、第二排气支管；29、第二进气支管；30、排气风机；31、室外排气装置；32、排气总管；33、进气总管；34、氧化型催化剂。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种全新的工业用热处理炉，以解决上述现有技术存在的问题，在采用可燃性气体加热的基础上，提高工业炉中温度的均匀性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示：本实施例提供了一种全新的工业用热处理炉，包括炉膛2，炉膛2的炉体6上设置有保温层。炉膛2的的底部设置有两个蓄热室，两个蓄热室位于炉体6下部，两个蓄热室分别为第一蓄热室5和第二蓄热室25，第一蓄热室5中和第二蓄热室25中均填充有蜂窝陶瓷蓄热体，第一蓄热室5的顶端和第二蓄热室25的顶端分别与炉膛2相通，两个蓄热室的底端均设置有第一通气口和第二通气口，炉膛2中的气体能够经蜂窝陶瓷蓄热体流动至第一通气口和第二通气口，经第一通气口和第二通气口进入的气体能够经蜂窝陶瓷蓄热体进入炉膛2，即蜂窝陶瓷蓄热体不会堵塞蓄热室顶端至底端的气体的流通。需要说明的是，在本实施例中蓄热室的数量为两个，在实际应用中，蓄热室可以成组设计，且每组的具体数量可以根据需要进行适应性地调整和设计。
第一蓄热室5的第一通气口通过第一进气支管10与进气总管33连通，第一蓄热室5的第二通气口通过第一排气支管9与排气总管32连通；第二蓄热室25的第一通气口通过第二进气支管29与进气总管33连通，第二蓄热室25的第二通气口通过第二排气支管28与排气总管32连通。第一进气支管10上设置有第一进气阀8，第一排气支管9上设置有第一排气阀7，第二进气支管29上设置有第二进气阀27，第二排气支管28上设置有第二排气阀26，第一进气阀8、第一排气阀7、第二进气阀27和第二排气阀26均采用自动控制阀门。
进气总管33与气体混合器12的出气口连通，气体混合器12的入口还连接有助燃气进气管和可燃性气体进气管，助燃气进气管连接助燃气气源，可燃性气体进气管连接可燃性气体气源，在本实施例中助燃气采用空气13；炉膛2中设置有四个位于蓄热室的上方燃烧器，分别为第一燃烧器16、第二燃烧器17、第三燃烧器18和第四燃烧器19，在实际应用中燃烧器的具体数量可以根据需要进行适应性地调整；排气总管32与排气风机30连通，排气风机30的出气口通过管路与室外排气装置31连通，在本实施例中室外排气装置31采用烟气净化器。
在炉膛2内和每个蓄热室中均设置有一个或多个测温元件(具体数量可以根据实际需求进行调整)，测温元件根据具体需要采用热电阻、热电偶或其它类型的测温装置，每个进气支管上和每个排气支管上均设置有自动控制阀门，第一进气阀8、第一排气阀7、第二进气阀27、第二排气阀26和每个测温元件均与控制单元电连接；控制单元采用可编程控制器或电路板，当然控制单元的具体形式不以此为限制，也可以采用其它形式的控制元件。
炉膛2还连接有气压检测管道，气压检测管道内设置有与控制单元电连接的压力传感器；气压检测管道上设置有散热装置，散热装置为散热翅片。控制单元能够根据压力传感器所反馈的信号调节排气风机30的进风口处的流量控制阀或排气风机30的转动频率。
炉膛2中还设置有用于输送被热处理工件21的炉内传送机构23；在炉体6外设置有第一炉外传送机构4和第二炉外传送机构24，炉内传送机构23、第一炉外传送机构4和第二炉外传送机构24均为传送辊道，炉内传送机构23位于蓄热室的上方；通过炉内传送机构23、第一炉外传送机构4和第二炉外传送机构24实现对被热处理工件21的输送；炉体上部1对应第一炉外传送机构4设置有第一炉门3，对应第二炉外传送机构24设置有第二炉门22。
进气总管33上设置有第一阻燃装置11，可燃性气体进气管上设置有第二阻燃装置14，第一阻燃装置11和第二阻燃装置14均采用阻燃器；炉体6的顶部设置有防爆口20。
本实施例还提供一种上述全新的工业用热处理炉的工作方法，包括以下步骤：
(1)首先打开炉膛2中的燃烧器，对炉膛2进行预热；同时打开排气风机30、第一排气阀7和第二进气阀27，以排出燃烧器燃烧所产生的高温烟气；需要说明的是，高温烟气在通过第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量。
(2)待检测到第一蓄热室5中的温度达到设定温度或达到全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；控制单元自动关闭第一排气阀7，并打开第一进气阀8，通过进气总管33和第一蓄热室5向炉膛2中通入可燃性气体15和助燃气的混合气，同时打开第二排气阀26，通过第二蓄热室25排出混合气燃烧所产生的高温烟气；需要注意的是，混合气在通过第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体的过程中，被第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体加热，混合气中可燃性气体15的比例应低于可燃性气体15爆炸极限下限的25％；高温烟气在通过第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量；高温烟气在通过第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量；
(3)待检测到第二蓄热室25中的温度达到设定温度或达到全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；控制单元控制关闭第二排气阀26和第一进气阀8，同时打开第二进气阀27和第一排气阀7，通过进气总管33和第二蓄热室25向炉膛2中通入可燃性气体15和助燃气的混合气，混合气在通过第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体的过程中，被第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体加热，通过第一蓄热室5排出混合气燃烧所产生的高温烟气；高温烟气在通过第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第一蓄热室5中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量
(4)待检测到第一蓄热室5中的温度达到设定温度或达到全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；控制单元控制关闭第一排气阀7和第二进气阀27，同时打开第一进气阀8和第二排气阀26，通过进气总管33和第一蓄热室5向炉膛2中通入可燃性气体15和助燃气的混合气，通过第二蓄热室25排出混合气燃烧所产生的高温烟气；高温烟气在通过第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量；高温烟气在通过第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体时，高温烟气中的大部分热量被第二蓄热室25中的蜂窝陶瓷蓄热体所吸收，从而避免了高温烟气带走大量的热量；
(5)重复进行步骤(3)-(4)，当检测到炉膛2内的温度到达混合气的燃点时，控制调节可燃性燃料的体积比，使得混合气的化学热能维持系统所需的热量，逐步调节控制所述燃烧器，直到自动关闭所述燃烧器；且在同步进行步骤(3)和步骤(4)的过程中，通过传送机构将被热处理工件21送入全新的工业用热处理炉中，并在加工完毕后，通过传送机构将被热处理工件21送出。
在工作过程中，控制单元能够通过压力传感器得到炉膛2内气压的信号，工作人员可以预先在控制单元中输入气压的设定值，这样，控制单元就可以根据压力传感器测得的压力信号调整调节排气风机30的进风口处的流量控制阀或排气风机30的转动频率，以实现对炉膛2内压力的调节，满足热处理对气体压力的需求。
实施例二
如图2所示：本实施例提供了一种全新的工业用热处理炉，本实施例全新的工业用热处理炉与实施例一提供的全新的工业用热处理炉在结构和工作原理上基本相同，区别之处在于：
本实施例全新的工业用热处理炉在虽然每个蓄热室中也铺设有蓄热体，但如果加工的温度较低，蓄热体上方还可以根据加工温度要求铺设氧化型催化剂34，以通过低温氧化来实现化学热的释放，即通过降低可燃性气体的氧化温度来得到较低的炉温。蓄热体和氧化型催化剂34的使用使得加热炉得以实现在不同的加工温度下，采用可燃性燃料的混合气体能维持加工热量的需求和炉内温度的均匀并实现燃烧后的高温烟气的有序排放，并将热能回收利用。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种全新的工业用热处理炉，其特征在于：能够用于材质为玻璃的工件的热处理；包括炉膛，所述炉膛的底部设置有至少两个蓄热室，所述蓄热室中填充有蓄热体，所述蓄热室的顶端与所述炉膛相通，每个所述蓄热室的底端均设置有第一通气口和第二通气口，所述炉膛中的气体能够经所述蓄热体流动至所述第一通气口和所述第二通气口，经所述第一通气口和所述第二通气口进入的气体能够经所述蓄热体进入所述炉膛；所述第一通气口通过进气支管与进气总管连通，所述进气总管与气体混合器的出气口连通，所述气体混合器的入口还连接有助燃气进气管和可燃性气体进气管，所述炉膛中设置有若干个位于所述蓄热室上方的燃烧器，所述燃烧器用于对所述炉膛进行预热；所述第二通气口通过排气支管与排气总管连通，所述排气总管与排气风机连通；
在所述炉膛内和每个所述蓄热室中均设置有测温元件，每个所述进气支管上和每个所述排气支管上均设置有自动控制阀门，每个所述测温元件和每个所述自动控制阀门均与控制单元电连接；
所述炉膛还连接有气压检测管道，所述气压检测管道内设置有与所述控制单元电连接的压力传感器；所述控制单元能够根据所述压力传感器所反馈的信号调节所述排气风机的进风口处的流量控制阀或所述排气风机的转动频率；所述气压检测管道上设置有散热装置，所述散热装置为散热翅片。
2.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述炉膛的炉体上设置有保温层。
3.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，所述测温元件为热电阻或热电偶；所述控制单元采用可编程控制器或电路板。
4.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述炉膛中还设置有用于输送被热处理工件的传送机构；所述传送机构为传送辊道或者不限于辊道的滑道，所述传送机构位于所述蓄热室的上方。
5.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述进气总管和所述可燃性气体进气管上均设置有阻燃装置，所述炉膛的炉体的顶部设置有防爆口。
6.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述蓄热体的上方还铺设有氧化型催化剂。
7.根据权利要求1所述的全新的工业用热处理炉，其特征在于：所述蓄热室都是成组设计，每组为两个或者三个。
8.一种全新的工业用热处理炉的工作方法，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的全新的工业用热处理炉，包括以下步骤：
(1)首先打开炉膛中的燃烧器，对炉膛进行预热；同时打开排气风机、部分蓄热室的排气支管上的自动控制阀门和另一部分蓄热室的进气支管上的自动控制阀门，以排出燃烧器燃烧所产生的高温烟气；
(2)将步骤(1)中排风的部分蓄热室称为第一部分蓄热室，步骤(1)中进风的蓄热室称为第二部分蓄热室；待检测到第一部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；控制单元自动关闭第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，并打开第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第一部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，同时打开第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过第二部分所述蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(3)待检测到第二部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；所述控制单元控制关闭第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门和第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，同时打开第二部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门和第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第二部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，通过第一部分蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(4)待检测到第一部分蓄热室中的温度达到设定温度或达到所述全新的工业用热处理炉中的管路所能承受的最高温度时；所述控制单元控制关闭第一部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门和第二部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门，同时打开第一部分蓄热室所连接的进气支管上的自动控制阀门和第二部分蓄热室所连接的排气支管上的自动控制阀门，通过进气总管和第一部分蓄热室向炉膛中通入可燃性气体和助燃气的混合气，通过第二部分所述蓄热室排出所述混合气燃烧所产生的高温烟气；
(5)重复进行步骤(3)-(4)，当检测到炉膛内的温度到达所述混合气的燃点时，控制调节可燃性燃料的体积比，使得混合气的化学热能维持系统所需的热量，逐步调节控制所述燃烧器，直到自动关闭所述燃烧器；且在同步进行步骤(3)和步骤(4)的过程中，通过传送机构将被热处理工件送入所述全新的工业用热处理炉中，并在加工完毕后，通过传送机构将所述被热处理工件送出。
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