CN1896672A - 被加热件热量循环利用节能技术及三种实现方法 - Google Patents

Abstract

该发明公开了一种工业炉窑节能技术及三种实现方法。其特征是：利用被加热件在冷却过程中释放的热量来加热待加热件，提高待加热件的入炉温度，如此循环往复，便可提高炉窑的能源利用率，达到节能目的。其主要实现途径有直接热交换法和间接热交换法。直接热交换法又分为自然和强制空气循环法两种。其特征为：在同一封闭室内，冷、热件通过自然或强制空气循环来完成热交换。间接热交换法的特征为：蓄热装置与换热室用管道连通，用风机强制空气强制循环来完成对待冷却工件热量的吸取及对待加热工件的放热，最终完成冷、热工件的热交换。对待冷件热量利用的条件特征是：待冷件的冷却速度不能要求过快。比如，工件要求淬火。

Description

被加热件热量循环利用节能技术及三种实现方法

技术领域  该项发明的技术领域是工业炉窑在生产过程中的节能技术。尤其涉及以提高工件入炉温度为途径降低能源消耗，达到节能目的的技术的领域。

技术背景  传统的工业炉窑节能技术一般都是通过以下几个途径来进行：1、利用保温材料提高炉体保温效果，减少热量散失，从而提高能源有效利用率。2、采用新型轻质保温材料大大减小炉窑本身的蓄热量，从而提高能源有效利用率。3、采用高效率烧嘴，使燃料充分燃烧，从而提高能源有效利用率。4、在燃料炉中，利用排出的高温烟气通过换热装置将燃烧配风温度提高，减少废热损失，从而提高能源有效利用率。5、利用排出物的余压、余温进行发电、或作为其它热能需求的热源等，从而提高能源综合利用率。6、在钢铁联合企业的生产中，采用热送热装工艺，提高工件的入炉温度，减少工件的加热能量需求，节约能源。本发明在炉窑能源节约领域开启了全新的技术途径。它适用范围广，并可以大幅提高工业炉窑能源利用率。可产生巨大的经济和社会效益。

发明内容  本发明公开了一种提高工业炉窑能源利用率全新的技术及三种实现方法。其主要技术特征是：被加热工件在其冷却过程中将其热量进行有效利用，主要是转换到待加热工件中去，从而提高待加热工件的入炉温度，提高能源利用率，且如此往复循环往复，即可大幅降低能源消耗。对待冷工件能量利用的条件是：工件的冷却工艺不能要求其冷却过快，比如要求淬火。

对待冷却件与待加热件间的热量转换主要有三种方法来实现，其一是如图1所示的自然空气环直接换热法。其二是如图2所示的强制空气环直接换热法。理论上，这一交换方式的余温能量利用率要小于50％。但它的设备结构简单，投入少见效快。其三是如图3所示的间接换热法。理论上讲，这一交换方式的余温能量利用率可接近100％，节能效果更显著。间接换热法需设置一个蓄热装置，蓄热装置与换热室通过管道连通成封闭回路，由循环风机提供热风循环动力。蓄热装置中的热能即可以换热给待加热工件，也可以做为热源使用。蓄热装置可通过并联管道和阀门来实现与多个换热室连通，可利用计算机实现自动控制。换热室即可以利用加热炉本身改造实现，也可以另行新建造。蓄热装置的结构如图4所示，蓄热装置由若干个用保温材料分隔开的蓄热区组成。在换热操作中，可形成温度高低不同的蓄热区，蓄热体吸热时可由高温蓄热区到低温蓄热区逐个与待冷却物体进行热交换；而蓄热与待加热物体换热时，则由低温蓄热区向高温蓄热区逐个与待加热物体进行换热。这样就可以尽可多地吸取或放出热量，可使节能效果进一步提高。对被加热件热量的利用条件是被加热件的工艺冷却速度要求不能太快。比如要求淬火的工件。

附图说明  图1为空气自然循环直接热交换方式简图。11-外壳  12-外壳保温层13-钢架  14-待冷却工件  15-待加热工件  16-带孔底板  17-架体间隔层  18-槽钢

图2为强制空气循环直接热交换方式简图。21-外壳  22-热电偶  23-控制仪  24-耐高温风扇  25-保温材料  26-待加热工件  27-待冷却工件  28-分隔板  29-槽钢210-带孔底板  211-支撑砖垛

图3为间接换热法简图。31-带孔热气汇集管  32-换热室体  33-带孔热气分配管  34-待冷却或加热工件  35-带保温层的热气输送管道  36-耐高温风机  37-蓄热装置室体38-蓄热体  39-控制仪  310-热电偶  311-换热室  312-蓄热装置  313-阀门

图4为蓄热装置结构简图。41-保温层  42-上定位架  43-蓄热体  44-下支撑架  45-分隔板  46-保温基础  47-管道保温层 48-进气管  49-控制阀  410-进气支管411-带孔热气分配管  412-带孔热气汇集管  413-出气支管  414-出气管

具体实施方式  空气自然循环直接换热法(见图1)：它主要由外壳11、外壳保温层12、钢架13、带孔底板16架体间隔层17组成。钢架13主要用于支撑带孔底板18和固定架体间隔层17，外壳保温层12两侧内壁与固定架体间隔层17间留有间隙，待冷却工件11置于上面的带孔底板16上待加热工件15置于下面的带孔底板16上。利用热气上浮，冷气下沉为动力，在换热室内形成自然对流热交换。它是以对流热交换为主，辐射换热为辅的热交换摸式来完成换热的。

强制空气循环直接换热法(见图2)：它主要由外壳21、热电偶22、控制仪23、耐高温风扇24、保温层25、分隔板28、带孔底板210组成。待加冷却工件26和待加热工件27带孔底板210上，并分别在换热室的左、右，中间由分隔板28将其分开，热气在耐高温风扇24的吹动下形成强制对流循环风来完成热量的交换；设在室顶和室底的热电偶22将气风的温度信号传输给控制仪23。利用温度差值，可方便地完成对流换热的自动控制。通过对耐高温风扇的转数调整，还可以在一定程度上控制待冷却工件的冷却速度，有利于稳定工件的质量。

间接换热法(见图3)：它主要由换热装置312、换热室311、带保温层的热气输送管道35、阀门313、耐高温风机36组成。换热室311可根据情况由加热炉加入进、出空气管道改造而成，也可以新建。一个蓄热装置可通过管道并连和阀门的启闭，实现与多个换热室逐一进行热量的交换。通过耐高温风机36可以控制循环风的强弱，在一定范围内调节待冷却及加热工件34的冷却和加热的速度。蓄热装置312的祥细结构如图4所示，它主要由保温层41、蓄热体43、分隔板45、进气管48、进气支管410、出气管414、出气支管413和控制阀49组成。蓄热装置中由分隔板45分隔成若干个蓄热区，各蓄热区有温度高、低差别。通过控制阀49的开关状态控制，来实现与换热室需换热物体的相应顺序换热，可以达到更大的换热率，提高节能效果。

Claims (9)

1、本发明公开了一种工业炉窑节能技术。其特征为：被加热工件热量循环利用，主要是用待冷却工件的余热换热给待加热工件，使待加热工件的入炉温度提高，达到提高能源利用率，节约能源的目的。它有三种实现方法：a、空气自然循环直接换热法，b、强制空气循环直接换热法，c、间接换热法。

2、根据权利1所述的空气自然循环直接换热法，它主要由外壳11、外壳保温层12、钢架13、带孔底板16架体间隔板17组成。其特征是：在同一密闭的换热室内，待冷却工件和待加热工件分别置于换热室的下部和上部。利用热气自然上升，冷气自然下降为动力，在换热室内形成空气自然对流循环来完热量交换。

3、根据权利1所述的强制空气循环直接换热法，它主要由外壳21、热电偶22、控制仪23、耐高温风扇24、保温层25、分隔板28、带孔底板210组成。其特征是：在同一密闭的换热室内，待冷却工件和待加热工件分别置于换热室的左侧和右侧，中间由分隔板隔开。位于右侧室顶的耐热风扇强制空气向下流动，在室内形空气循环来完成对流换热。

4、根据权利1所述的间接换热法，它主要由蓄热装置312、换热室311、带保温层的热气输送管道35、阀门313、耐高温风机36组成。其特征是：设置一个蓄热装置，蓄热装置与换热室用热气输送管道连通成封闭回路，管道上设置的耐高温风机为该系统提供循环动力来完成蓄热体对待冷却工件的热量吸取和对待加热工件热量的释放，即而完成工件间的热交换。

5、根据权利2所述的带孔底板16，其特征是：上、下底板是带孔的，便于空气通过；换热室两侧内壁与架体间隔层17留有间隙，冷气沿此向下流动。

6、根据权利3所述的换热室结构，其特征是：底板210是带孔的，便于空气通过；热电偶22分别布置在换热室的顶部和底部，利用热电偶测出的温差信号很容易实现对换热的自动控制。

7、根据权利4所述的蓄热装置312和换热室311，其特征是：蓄热装置和多个换热室通过与管道的并联再配合阀门的开关可实现一个蓄热室与多个换热的逐一热交换。

8、根据权利4所述的蓄热装置，其特征是：蓄热体外部保温良好；蓄热装置由保温材料分隔成若干个蓄热区，各区的温度高低不同。在热交换时，应按温度的高低顺序逐一进行，可使热量利用率提高。

9、根据权利4所述的换热室，其特征是：换热室可通过对炉窑加入空气进、出管道改造实现，也可以专门设计建造。

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