CN201050938Y - 设置有工业标准黑体的加热炉窑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设置有工业标准黑体的加热炉窑。本实用新型包括设置在加热炉窑炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体，所述工业标准黑体上开有辐射孔，工业标准黑体的辐射孔与炉窑内的工件位置相对。本实用新型在工业标准黑体上开有辐射孔，在安装时，只需要将辐射孔与工件相对应，安装方便；工业标准黑体为空腔球形、空腔锥台形或空腔圆柱形等，结构形式多样，可根据实际需要安装不同形状的工业标准黑体；工业标准黑体完成了对热射线调控后，直接从辐射孔射向被加热工件，提高了热射线的到位率和辐照度，强化了辐射传热。

Description

设置有工业标准黑体的加热炉窑

技术领域

本实用新型涉及一种工业用加热炉窑，尤其涉及一种设置有工业标准黑体的加热炉窑。

背景技术

截至目前，为了提高工业加热炉窑的热效率，采取了旨在减少蓄热损失和散热损失的轻型筑炉材料，亦或是用增大炉膛面积来强化传热，或是在炉膛内壁涂以高发射率涂层、也有在炉膛内加装改变传热方式的装置等技术。筑炉材料轻型化，是以容重很小的耐火纤维作炉墙的表层或夹层，甚至建造成全纤维炉。全纤维炉确实减少了炉窑的蓄热损失和散热损失，综合节能率最高达11％。但这一技术措施只是将热量堵在炉膛内，但并没有解决炉膛内热射线呈漫反射分布的状态，热射线的到位率低，且耐火纤维的发射率也不高，所以，节能率不高；英国《玻璃》No.10(1992)报导，Didier Fomital蜂窝状耐火砖在玻璃池窑顶使用，砖与炉气接触界面比标准砖大三倍，理论上可节能5％～8％。但此砖不能调控热射线，热射线不能直接射向被加热物料，也未能提高发射率，故节能率不高；上海科学技术出版社1993年4月第一版《实用节能技术》所述，日本川崎钢铁公司水岛厂在轧钢加热炉上设置“改变传热方式的装置”，它将部分对流传递的热量转换为辐射传热，以提高传热效率，使加热炉的热耗下降5％左右，但这种办法的传热面积增加甚微，不能调控热射线，也未能提高发射率，故节能率也不高，而且其技术实施难度较大，有的部位很难设置；专利号为ZL94236755.3的“强辐射传热节能工业炉”，虽然解决了增大传热面积、提高发射率，使热射线呈束并直接射向工件，有效地强化了辐射传热，节能率达20％以上，但其实施方式为在已建成的炉窑之上加装强辐射元件，对那些不能够或不便于安装强辐射元件的炉型，例如井式炉、渗碳炉、坩埚炉、玻璃池窑等，应用受到限制。

为了解决上述问题，出现了申请号为“03117829.4”，名称为“自带黑体筑炉材料及其加热炉窑”的专利申请。对燃料炉来讲，焰流在不断流动、循环的过程中同炉壁和物料接触，传导、对流同时进行，且焰流不断地辐射能量，可以说焰流是以对流和辐射两种方式向炉内提供热量的。由于炉墙黑度和面积增加后，强化了炉气与炉衬间的辐射换热，使炉衬内表面温度增高，从而也就强化了炉衬与被加热工件的辐射换热，于是工件的升温时间缩短，出炉的废气温度降低，燃料消耗就将减少。提高炉墙发射率和增加炉墙传热面积，就能使炉内传热量增加，工件获得的热量增多。在传统的工业炉窑设计中，当炉膛尺寸确定后，炉墙面积亦随之相应确定，若拟用增大炉培面积来强化传热，就势必要加大炉膛尺寸，而这样将引起一系列设计参数变化，并导致增大炉子功率或增多燃料消耗；现今提高炉墙发射率的通用方法，是在其表面涂复高发射率涂料，其根本性的缺陷是解决不了涂层老化的问题。根据红外物理的黑体理论，绝对黑体是能全部吸收投射辐射能的物体，其发射率为1。黑体的性质代表了物体热辐射规律的共性，它是实际物体热辐射性质的极限。根据基尔霍夫定律，在热力学平衡状态下，物体的吸收率等于它的发射率，也就是说物体的吸收本领大，其发射本领一定强。又根据兰贝特定律，空间各方向发射的辐射能中，法线方向的能量最多，切线方向的能量等于零，向空间任一方向所发出的辐射能的多少与该方向同法线方向夹角的余弦成正比。该申请中，在工业加热炉炉墙特别是炉顶上，设置有工业标准黑体，其法线方向正对工件，黑体在炉墙上可以是凸出的、部分凸出的，也可以是凹入的，黑体是一个空腔锥台，锥台有确定的长径比L/R；在空腔锥台表面要保持一定的粗糙度；空腔锥台表面烧结有高发射率层；锥台底部具有波浪式坑槽。黑体可以先设置在建造炉墙的耐火砖上，还可以在用其它方法建造炉墙过程中同时设置，在耐火砖或炉墙面向炉膛一侧的表面，还烧结有高发射率层，这样，炉膛就形成了一个红外加热系统，众多的黑体以0.96的比率不断地吸收漫射的热射线，同时又以同样的比率连续不断地发射出热射线，因空腔锥台几何形状的规范，使这些再被发射出来的热射线，完成了从无序到有序直接射向工件的调控过程。

但申请号为“03117829.4”的专利申请也存在以下不足之处：一、工业标准黑体设置在工业加热炉炉墙特别是炉顶上，其法线方向正对工件，在实际安装过程中，很难将工业标准黑体的法线方向与工件正对，造成达不到上述技术效果；二、由于黑体在炉墙上可以是凸出的、部分凸出的，也可以是凹入的，安装不便；三、黑体是一个空腔锥台，锥台有确定的长径比L/R，在空腔锥台表面要保持一定的粗糙度，空腔锥台表面烧结有高发射率层，锥台底部具有波浪式坑槽，使黑体元件制造困难，不易生产出专利文件中所描述的工业标准黑体。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有工业加热炉窑存在的上述技术问题，提供一种设置有工业标准黑体的加热炉窑。本实用新型不仅节能率、发射率高，传热面积大，提高了热射线的到位率和辐照度，强化辐射传热，且工业标准黑体在工业炉窑上安装方便，易于制造。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种设置有工业标准黑体的加热炉窑，包括设置在加热炉窑炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体，其特征在于：所述工业标准黑体上开有辐射孔，工业标准黑体的辐射孔与加热炉窑内的工件位置相对；所述工业标准黑体的内壁和外壁上设置有高发射率层。

所述工业标准黑体为空腔球形、空腔锥台形或空腔圆柱形。

所述工业标准黑体设置在加热炉窑的耐火砖上。

所述辐射孔为一个或多个，且至少有一个辐射孔与工件位置相对。

所述加热炉窑内设置有发射层。

本实用新型的优点在于：

一、本实用新型在工业标准黑体上开有辐射孔，在安装时，只需要将辐射孔与工件相对应，安装方便。

二、工业标准黑体为空腔球形、空腔锥台形或空腔圆柱形等，结构形式多样，可根据实际需要安装不同形状的工业标准黑体。

三、在已经成型的加热炉窑中使用时，不需要改变原结构，在炉墙上设置多个工业标准黑体，即可增大传热面积一倍以上，提高了传热速度。

四、在加热炉窑中设置有工业标准黑体，由于工业标准黑体发射率高，且不老化，提高了加热炉窑的性能，延长了使用寿命。

五、工业标准黑体完成了对热射线调控后，直接从辐射孔射向被加热工件，提高了热射线的到位率和辐照度，强化了辐射传热。

六、本实用新型中的工业标准黑体在电、气、油、煤不论哪种能源的加热炉窑上都适用，使用范围广。

七、本实用新型在应用中，电阻炉、燃气炉节能率为20％-30％，燃油炉、燃煤炉节能率为18％-25％，使工业加热炉窑生产率提高10％--20％。

八、加热炉窑炉温均匀性改善，与传统筑炉材料相比，炉膛垂直温差减少50％左右，且炉温稳定，保温时耗电少。

九、在设置的发射层的强化作用下，使炉衬寿命延长一倍以上。

十、采用本实用新型环保，减少与节能率相应的废气排放，尾气温度下降70℃左右，减少了大气污染。

十一、缩短了加热工件时的升温时间，负载升温阶段节电率大幅提高，且空炉升温时，节电效果显著。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为工业标准黑体为空腔球形的结构示意图

图中标记为：1、工业标准黑体，2、加热炉窑，3、辐射孔，4、高发射率层。

具体实施方式

实施例1

一种设置有工业标准黑体的加热炉窑，包括设置在加热炉窑2炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体1，所述工业标准黑体1上开有辐射孔3，工业标准黑体1的辐射孔3与加热炉窑2内的工件位置相对；工业标准黑体1的内壁和外壁上设置有高发射率层4，高发射率层4由黑化锆系、锆系、铁系、碳化硅系或稀土系材料制成。其中，工业标准黑体1内外表面为高发射率层4，工业标准黑体1为空腔球形，设置在加热炉窑2的耐火砖上，且辐射孔3为与工件位置相对的一个，加热炉窑2内也设置有高发射率层4。

黑体是辐射传热学中的一个名词，是指能全部吸收所遇到的热辐射能的物体。当封闭在腔内的辐射与腔壁的原子达到平衡，即单位时间内原子发射的能量等于它们所吸收的能量，该腔内称为黑体。自然界中没有绝对的黑体，凡是物体表面愈黑愈粗糙，就愈接近黑体。在工业应用中，产生了多种类型的工业标准黑体，本实用新型中，在空腔球形的工业标准黑体1的球壳上开一辐射孔3，热辐射线在球内部经过无数次反射后才有机会从辐射孔3射出来，所以辐射热大部分留在球体内。

为保证每个黑体辐射出足够的能量，以适应工业上的需要，工业标准黑体1必须有必要的开口面积，在工业标准黑体表面烧结有高发射率层4，高发射率层4的材料采用黑化锆系、锆系、铁系、碳化硅系、稀土系，以粘结剂结合，并在850度下完成烧结；工业标准黑体1表面要保持一定的粗糙度，工业标准黑体底部具有波浪式坑槽，以增大发射率。工业标准黑体1可以先设置在建造炉墙的耐火砖上，还可以在用其它方法建造炉墙过程中同时设置，如直接设置在成型的炉墙及其预制件上，同时在耐火砖或炉墙面向炉膛一侧，还烧结有高发射率层4，工业标准黑体1可以用粘土质、高铝质、硅质、镁铝质、各种耐火纤维材质的材料，成型方式包括烧结成型的、熔铸成型的，适用范围极其宽广。

实施例2

一种设置有工业标准黑体的加热炉窑，包括设置在加热炉窑2炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体1，工业标准黑体1上开有辐射孔3，工业标准黑体1的辐射孔3与炉窑内的工件位置相对；工业标准黑体1的内壁和外壁上设置有高发射率层4。其中，工业标准黑体1内外表面为发射层，工业标准黑体1为空腔锥台形，设置在加热炉窑2的耐火砖上，其上的辐射孔3为多个，且至少有一个辐射孔3与工件位置相对。加热炉窑2内还设置有高发射率层4。

实施例3

一种设置有工业标准黑体的加热炉窑，包括设置在加热炉窑2炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体1，工业标准黑体1上开有辐射孔3，工业标准黑体1的辐射孔3与加热炉窑2内的工件位置相对；工业标准黑体1的内壁和外壁上设置有高发射率层4。其中，工业标准黑体1内外表面为高发射率层4，工业标准黑体1为空腔圆柱形，设置在加热炉窑2的耐火砖上，其上的辐射孔3为多个，且至少有一个辐射孔3与工件位置相对。加热炉窑2内还设置有高发射率层4。

本实用新型在工业标准黑体1上开有辐射孔3，在安装时，只需要将辐射孔3与工件相对应，安装方便。工业标准黑体1为空腔球形、空腔锥台形或空腔圆柱形等，结构形式多样，可根据实际需要安装不同形状的工业标准黑体。在已经成型的加热炉窑中使用时，不需要改变原结构，在炉墙上设置多个工业标准黑体，即可增大传热面积一倍以上，提高了传热速度。在加热炉窑2中设置有工业标准黑体1，由于工业标准黑体1发射率高，且不老化，提高了加热炉窑2的性能，延长了使用寿命。工业标准黑体1完成了对热射线调控后，直接从辐射孔3射向被加热工件，提高了热射线的到位率和辐照度，强化了辐射传热。本实用新型中的工业标准黑体在电、气、油、煤不论哪种能源的加热炉窑上都适用，使用范围广。本实用新型在应用中，电阻炉、燃气炉节能率为20％-30％，燃油炉、燃煤炉节能率为18％-25％，使工业加热炉窑生产率提高10％--20％。加热炉窑炉温均匀性改善，与传统筑炉材料相比，炉膛垂直温差减少50％左右，且炉温稳定，保温时耗电少，在设置的发射层的强化作用下，使炉衬寿命延长一倍以上。采用本实用新型环保，减少与节能率相应的废气排放，尾气温度下降70℃左右，减少了大气污染，且采用本实用新型缩短了加热工件时的升温时间，负载升温阶段节电率大幅提高，且空炉升温时，节电效果显著。

显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本实用新型基本技术思想的多种形式，这些形式上的变换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种设置有工业标准黑体的加热炉窑，包括设置在加热炉窑(2)炉墙和炉顶上的呈空腔状的工业标准黑体(1)，其特征在于：所述工业标准黑体(1)上开有辐射孔(3)，工业标准黑体(1)的辐射孔(3)与加热炉窑(2)内的工件位置相对；所述工业标准黑体(1)的内壁和外壁上设置有高发射率层(4)。

2.根据权利要求1所述的设置有工业标准黑体的加热炉窑，其特征在于：所述工业标准黑体(1)为空腔球形、空腔锥台形或空腔圆柱形。

3.根据权利要求1或2所述的设置有工业标准黑体的加热炉窑，其特征在于：所述工业标准黑体(1)设置在加热炉窑的耐火砖上。

4.根据权利要求3所述的设置有工业标准黑体的加热炉窑，其特征在于：所述辐射孔(3)为一个或多个，且至少有一个辐射孔(3)与工件位置相对。

5.根据权利要求1、2或4所述的设置有工业标准黑体的加热炉窑，其特征在于：所述加热炉窑(2)内设置有发射层。

Images