CN201926297U - 新型蓄热式烧嘴加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型蓄热式烧嘴加热炉，包括炉体，其特征在于：炉体内设有单蓄热式喷嘴加热系统，单蓄热式喷嘴加热系统包括两个具有助燃气体喷嘴的助燃气体蓄热器和一个燃料喷嘴，所述两个助燃气体蓄热器与一个四通换向阀上的两个通口分别以换气管道连接，所述四通换向阀的另外两个通口分别与一个鼓风机和一个引风机连接；助燃气体蓄热器连接温度探测器，温度探测器接入PLC的输入端，PLC的输出端与所述换向阀内的电磁铁连接并控制换向阀。本实用新型工作区炉温均匀，寿命长，换热效率高，可用于各种冶金、机械、石油化工、陶瓷和建材等行业的中、高温加热作业。

Description

新型蓄热式烧嘴加热炉

所属技术领域

本实用新型属于节能环保设备，尤其涉及一种中、高温加热作业的蓄热式烧嘴加热炉。该设备不但适用于低热值燃料也适合于天燃气等高热值燃料，主要用于各种冶金、机械、石油化工、陶瓷和建材等行业的中、高温加热作业。

背景技术

蓄热式燃烧技术是高温空气燃烧(High Temperature Air Combustion-HTAC)技术的通俗叫法，其原理是通过蓄热体的储热作用，获得高温预热的空气(或煤气)，以最大限度回收烟气中的余热。20世纪30年代蓄热燃烧技术首次应用，尔后由于上世纪70年代能源危机的影响，蓄热燃烧技术在发达国家迅速发展。而我国此方面研究始上世纪80年代中期，开始主要集中在高等院校和科研院所，由于其换向阀结构复杂、体积庞大、控制系统不可靠、换向时间长、效率比较低，因此在实际生产中并没有得到广泛应用，直到上世纪90年代在我国钢铁企业的轧钢加热炉上得到实用。目前，蓄热式加热炉在节约能源、提高产量、改善加热质量等方面有很大的优点，但是蓄热加热技术还不是很成熟，在使用中还存在维护要求较高、维修次数多、维修费用较高、点停炉操作工劳动强度比较大等问题。

蓄热式加热炉蓄热方式一般可分为双蓄热、单蓄热和组合式蓄热。双蓄热是利用蓄热体的储热作用对空气和煤气进行高温预热，它适用于可燃成分为CO的高炉煤气和转炉煤气，其他气体由于含有CH化合物，高温下易裂解，不适合采用双蓄热，至多对煤气进行350℃低温预热。单蓄热一般指空气蓄热而煤气不预热，它适用于转炉煤气、混合煤气、焦炉煤气和天然气，燃气的空燃比越大，采用空气单蓄热节能效果非常明显，天然气的空燃比最高，为10.45，其采用空气单蓄热：煤气预热温度20℃时，炉子热效率可达75.09％；煤气预热温度350℃时，炉子热效率可达76.42％。组合式蓄热是蓄热与常规联合供热的组合形式。组合蓄热式加热炉的核心思想，是尽量使用低热值煤气进行双蓄热燃烧，减少低热值煤气直接放散，而把高热值煤气用于其他工序或并入城市民用网络。其优势在于：可以解决低温起炉的问题；可以提高炉膛温度均匀性；可以最大限度减少排烟热损失，满足节能的要求；预留了常规排烟通道，通过调节常规烟道的烟道闸板开度，可以灵活调节炉膛压力，从而实现炉膛微正压操作。

发明内容

本实用新型提供一种新型蓄热式烧嘴加热炉，其目的在于提供一种工作区炉温均匀、换热效率高的加热炉，主要用于各种冶金、机械、石油化工、陶瓷和建材等行业的中、高温加热作业，其不但适合于低热值燃料也适合于天然气等高热值燃料。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是：

一种新型蓄热式烧嘴加热炉，包括炉体，其特征在于：炉体内设有单蓄热式喷嘴加热系统，单蓄热式喷嘴加热系统包括两个具有助燃气体喷嘴的助燃气体蓄热器和一个燃料喷嘴，所述两个助燃气体蓄热器与一个四通换向阀上的两个通口分别以换气管道连接，所述四通换向阀的另外两个通口分别与一个鼓风机和一个引风机连接；助燃气体蓄热器连接温度探测器，温度探测器接入PLC的输入端，PLC的输出端与所述换向阀内的电磁铁连接并控制换向阀。

所述PLC即可编程控制器。

炉体具有炉门，炉体内设有两个单蓄热式喷嘴加热系统，一个单蓄热式喷嘴加热系统设于炉门相对的炉体壁上，另一个单蓄热式喷嘴加热系统设于炉门侧方的炉体壁上。

助燃气体蓄热器设有具有内腔的内保温层，内保温层之外裹设有外保温层，内保温层的内腔内设有吸热片，内保温层的内腔的一侧与助燃气体喷嘴连接，内保温层的内腔的另一侧与换气管道连接，所述换气管道连接所述四通换向阀上的通口。

所述助燃气体喷嘴的喷流线与所述燃料喷嘴的喷流线夹角为30°到40°。

该新型蓄热式烧嘴加热炉利用适当的结构控制蓄热器和烧嘴回收利用烟气中余热预热助燃气体，使得燃料充分燃烧、炉内温度均匀，以达到节能降耗的目的。从技术层面来看本发明主要涉及一下几个重要的技术：其一是余热回收利用。蓄热器主要用于烟气余热的回收，当回收热量聚集到一定量的时候，利用换向阀改变助燃气体的流动方向，使得助燃气体从高温蓄热器中预热之后再进入炉体，从而达到利用烟气余热来预热助燃气体，提高燃烧效率的目的；其二是天然气烧嘴和空气烧嘴射流间的夹角。为了保证燃料与助燃气体混合均匀，使炉内温度均匀和提高燃烧效率，应使天然气烧嘴和空气烧嘴射流间的夹角为35°；其三是换向阀、温度和炉内压力的PLC控制。

具体表现：为了使炉内温度均匀、提高燃料的燃烧效率，可降低NO_x的排放量。采用了四个助燃气体喷嘴和助燃气体蓄热室，两个燃料喷嘴，将它们分成两组，每组包括一个燃料喷嘴和两个助燃气体喷嘴和助燃气体蓄热器，并且它们都直接安装在炉体上。加热炉工作时，一方面鼓风机将常温空气，经换向阀输送到高温蓄热器中预热，由助燃气体喷嘴进入炉体，这样可以保证助燃气体的温度，提高燃料燃烧效率；另一方常温燃料经燃料喷嘴进入炉体。天然气烧嘴和空气烧嘴射流间的夹角为35°左右，这样可以保证燃料与助燃气体混合均匀，使炉内温度均匀和提高燃烧效率。与空气充分混合后的燃料燃烧后产生的高温废气与剩余空气进入另一燃气喷嘴，经过未蓄热的蓄热器吸热后，温度将为100℃左右，再经换向阀，由引风机向外排出，整个过程由PLC控制系统根据蓄热器的温度、炉内压力自动控制。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型的新型蓄热式烧嘴加热炉采用把蓄热器(也即助燃气体蓄热器)和烧嘴(也即助燃气体喷嘴和燃料喷嘴)有机结合一体，并有可靠换向系统的高效蓄热式燃烧技术，合理布置助燃气体和燃料烧嘴的位置和对数，使得炉内无集中高温区域，工作区炉温均匀；采用单蓄热方式，气换向，燃料不换向，烧嘴不结胶，寿命长；蓄热体布局方式合理，阻力小，寿命长，换热效率高；新型换向阀，使用寿命与常温阀相当；新型烧嘴，保证中、低温燃烧稳定，无黑烟，炉前操作与传统烧嘴相同；优化的PLC程序控制，控制可靠，安全、性能稳定；排烟温度仅100℃左右；较常规燃烧节能40％左右；性价比高，投资成本收回快。

本实用新型的蓄热式烧嘴加热炉不但适用于低热值燃料也适合于天燃气等高热值燃料，主要用于各种冶金、机械、石油化工、陶瓷和建材等行业的中、高温加热作业。

附图说明

图1为本实用新型蓄热式烧嘴加热炉结构示意图；

图2为本实用新型助燃气体蓄热器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型主要包括炉门1，炉体2，鼓风机3、11，四通换向阀4、12，助燃气体蓄热器5、9、13、17，助燃气体喷嘴6、8、14、16，燃料喷嘴7、15，引风机10、18，换气管道19，炉压探测器和炉温探测器20，PLC可编程控制器21。

如图2所示，助燃气体蓄热器设有具有内腔的内保温层22，内保温层22之外裹设有外保温层21，内保温层21的内腔内设有吸热片23，内保温层21的内腔的一侧与助燃气体喷嘴连接，内保温层的内腔的另一侧与换气管道连接。也即，气体可以来回穿过助燃气体蓄热器而将热量传递给吸热片或从吸热片吸收热量。

每两个具有助燃气体喷嘴的助燃气体蓄热器和一个燃料喷嘴构成一个单蓄热式喷嘴加热系统。如图1中，具有助燃气体喷嘴16的助燃气体蓄热器17和具有助燃气体喷嘴14的助燃气体蓄热器13与燃料气体喷嘴15构成一个单蓄热式喷嘴加热系统，这个单蓄热式喷嘴加热系统设在炉体2后壁上，助燃气体喷嘴16的喷流线与燃料喷嘴15的喷流线夹角α为35°，助燃气体喷嘴14的喷流线与燃料喷嘴15的喷流线夹角α′也是35°，助燃气体蓄热器17和助燃气体蓄热器13分别以换气管道19与四通换向阀12上的两个通口连接，另外具有鼓风机11、引风机18分别以换气管道与换向阀12上的另外两个通口连接。具有助燃气体喷嘴8的助燃气体蓄热器9和具有助燃气体喷嘴6的助燃气体蓄热器5与燃料气体喷嘴7构成一个单蓄热式喷嘴加热系统，这个单蓄热式喷嘴加热系统设在炉门1侧方的炉体2侧壁上，助燃气体喷嘴8的喷流线与燃料喷嘴7的喷流线夹角α″为35°，助燃气体喷嘴6的喷流线与燃料喷嘴7的喷流线夹角α″′也是35°，助燃气体蓄热器9和助燃气体蓄热器5分别以换气管道19与四通换向阀4上的两个通口连接，具有鼓风机3、引风机10分别以换气管道与四通换向阀4上的另外两个通口连接。助燃气体蓄热器5、9、13、17各自连接温度探测器20，温度探测器20与PLC可编程控制器21的输入端电连接，PLC可编程控制器21的输出端与换向阀12的电磁铁电连接并控制换向阀12的工作位置以改变助燃气体蓄热器17、13与鼓风机11、引风机18之间的连通状态，PLC可编程控制器21的输出端还与换向阀4的电磁铁电连接并控制换向阀4的工作位置以改变助燃气体蓄热器9、5与鼓风机3、引风机10之间的连通状态。

上述结构各部件作用及要求如下：

所述的炉门1和炉体2，是加热器的主体部分。燃料在其内燃烧，加热工件。它们在设计上需注意保温和安全。

所述的鼓风机3、11，主要用于向炉内提供助燃气体(空气)，向炉内提供氧气，帮助燃料燃烧。

所述的四通换向阀4、12，用于实现供气(空气)和排烟转换。换向阀需向专业厂家购买，要求采用气动换向阀，换向准确、可靠。

所述的助燃气体蓄热器5、9、13、17，用于吸收烟气中的余热，加热助燃气体(空气)。

所述的助燃气体喷嘴6、8、14、16，主要用于向炉内提供助燃气体，并保证燃料喷嘴(也叫燃料烧嘴)和助燃气体喷嘴(也叫助燃气体烧嘴)的射流间的夹角为35°左右，保证燃料与助燃气体混合均匀，使炉内温度均匀和提高燃烧效率。

所述的燃料喷嘴7、15，用于向炉内提供燃料。一般燃料喷嘴垂直于炉体2的内表面。

所述的引风机10、18，用于将炉内烟气向外排出。

所述的换气管道19，为助燃气体和烟气的通道。

例如：在机械加工中，需要对一批轴进行热处理，要求升温快速，加热均匀，采用本实用新型的新型蓄能式喷嘴加热炉可满足要求。

在加热工件之前，首先将炉门1打开，放入工件；然后启动开关点火开始加热，将工件均匀加热到所需温度。

开始四通换向阀4(或12)处于左位，鼓风机3(或11)将常温空气(最常用的助燃气体)送入助燃气体蓄热器5(或17)中，再经过助燃气体喷嘴6(或16)进入到炉体2内；燃料气体(如天然气)由燃料喷嘴7(或15)进入到炉体2内与空气充分混合燃烧，燃烧后产生的烟气经过助燃气体喷嘴8(或14)，进入助燃气体蓄热器9(或13)，助燃气体蓄热器9(或13)通过内部的吸热片23吸收烟气中的余热，使得助燃气体蓄热器9(或13)出口处烟气温度将为100℃左右，最后由引风机10(或18)向外抽出，随着烟气不断排出；随着助燃气体蓄热器9(或13)温度逐渐升高，当温度探测器20探测到温度达到温度设定值时，通过PLC可编程控制器21发出一个换向信号，使得对应的四通换向阀4(或12)换向，鼓风机3(或11)将常温空气送入到蓄热器9(或13)中，经过吸收高温助燃气体蓄热器9(或13)中的热量，变成高温空气，再经过助燃气体喷嘴8(或14)进入到炉体2内；燃料气体仍由助燃气体喷嘴7(或15)进入到炉体2内与高温空气充分混合燃烧，燃烧后产生的烟气经过助燃气体喷嘴6(或16)，进入助燃气体蓄热器5(或17)，助燃气体蓄热器5(或17)吸收烟气中的热量，使得助燃气体蓄热器5(或17)出口处烟气温度将为100℃左右，最后由引风机10(或18)向外抽出，随着烟气不断排出。如此往复，使得引风机10(或18)抽出烟气温度始终保持在100℃左右，降低了排烟损耗，大大提高的加热炉的热效率。

Claims (4)

1.一种新型蓄热式烧嘴加热炉，包括炉体，其特征在于：炉体内设有单蓄热式喷嘴加热系统，单蓄热式喷嘴加热系统包括两个具有助燃气体喷嘴的助燃气体蓄热器和一个燃料喷嘴，所述两个助燃气体蓄热器与一个四通换向阀上的两个通口分别以换气管道连接，所述四通换向阀的另外两个通口分别与一个鼓风机和一个引风机连接；助燃气体蓄热器连接温度探测器，温度探测器接入PLC的输入端，PLC的输出端与所述换向阀内的电磁铁连接并控制换向阀。

2.如权利要求1所述的新型蓄热式烧嘴加热炉，其特征在于：炉体具有炉门，炉体内设有两个单蓄热式喷嘴加热系统，一个单蓄热式喷嘴加热系统设于炉门相对的炉体壁上，另一个单蓄热式喷嘴加热系统设于炉门侧方的炉体壁上。

3.如权利要求1所述的新型蓄热式烧嘴加热炉，其特征在于：助燃气体蓄热器设有具有内腔的内保温层，内保温层之外裹设有外保温层，内保温层的内腔内设有吸热片，内保温层的内腔的一侧与助燃气体喷嘴连接，内保温层的内腔的另一侧与换气管道连接，所述换气管道连接所述四通换向阀上的通口。

4.如权利要求1或3所述的新型蓄热式烧嘴加热炉，其特征在于：所述助燃气体喷嘴的喷流线与所述燃料喷嘴的喷流线夹角为30°到40°。

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