CN203964675U - 环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置 - Google Patents

Abstract

一种环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，包括设于上外环外围的三段或四段依次相连接的环形管道，环形管道外侧装设有进气主管，环形管道内侧装设有伸入至环冷机环冷段内的进气支管，进气支管底部装设有环绕于下内环外围与下外环内圈之间用于明火烘烤的出火部件，进气主管上装设有第一气量调节阀，进气支管上装设有第二气量调节阀和流量检测计，上内环上插设有伸入至环冷机环冷段内的温度检测计，出火部件上部设有稳焰辐射板。该装置具有结构简单、成本低廉、可有效提高烘烤质量的优点。

Description

环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置

技术领域

本实用新型主要涉及冶金、化工、建材等烘烤技术，尤其涉及一种环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置。

背景技术

球团工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，它与烧结并称为钢铁冶炼行业中提炼铁矿石的两大核心工艺。即把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。链篦机-回转窑-环冷机是球团工艺中的三大主体设备，而在三大机的结构构成中，耐火内衬占有非常重要的地位，它直接影响球团生产线的作业率。如图1与图2所示的环冷机耐火内衬结构图，环冷机按照工艺要求可分为第一环冷段1、第二环冷段2以及第三环冷段3(根据工艺配置要求不同，也有的环冷机分四段)，每段均设有一个窥视孔6。环冷机耐材内衬从俯视图看由内环4(分为上内环41与下内环42)与外环5(分为上外环51与下外环52)组成，从立面图看由上部固定体(由上内环41、上外环51与炉顶7组成)与下部旋转体(由下内环42、下外环52与台车9组成)，上部固定体与下部旋转体之间依靠水封装置8实现密封。众所周知耐火材料(特别是现场施工的不定型浇注料)形成强度需要经过自然干燥与烘炉两个过程，这两个过程效果的好坏决定了耐火材料的使用寿命长短。烘炉过程是根据耐火材料特性制出合适的烘炉曲线，并要求严格按照曲线进行升温的操作作业。一旦烘炉有差错，就会造成耐火材料内部的水分无法有序缓慢析出，严重时会造成耐火材料局部爆裂，从而极大地损害耐火材料的使用寿命。

现有技术中的环冷机烘炉装置包括固基明火烘炉装置、热风烘炉装置与普通气基明火烘炉装置三种，如图3所示的固基明火烘炉装置，将多堆木材或木炭10堆积在环冷机内部台车9上，形成多点热源，以明火直接对环冷机内衬进行烘烤，该烘烤法中，温度不可控，不能在某一温度下保持长时间恒定，容易造成温度急剧波动，影响烘炉效果；提供热量不均匀，炉膛内多点燃烧的木材无论是数量或燃烧程度都不可能做到很均匀，这样就造成了耐材内衬烘烤不均，对内衬的寿命有负面影响；烘炉时间无法保证，且添加木材有一定操作难度；由于木材的燃烧不能够达到烘炉曲线所要求的最高温度，故耐火材料无法完成结晶水的去除以及晶体的再结晶过程。如图4所示的热风烘炉装置，在环冷机旁增设热风炉11，借助热风管道12以热风通入环冷机内对其进行烘烤，该烘烤法中，装置占地面积大，热风炉装置包含有热风炉本体、风机、空煤气管道、热风输送管道与相关阀门仪表，占地面积较大，且采用热风烘烤法往往要在环冷机旁设置多台热风炉11以保证对环冷机各段的热风供应，故对某些场地面积狭小的球团厂很不适用；投资运行成本高，投资安装一套热风炉装置需要花费约15～20万元人民币，如果投资多套则费用加倍，如此昂贵的费用只用来烘烤环冷机，性价比太低，且热风炉在运行时所需要的电能也是一笔不可忽视的费用；热风炉是炉窑设备，炉窑要砌砖、要钢构，还要土建埋板打桩，炉窑是不能做成移动式的；烧嘴在炉窑内部；热风炉安装后，只能针对该环冷机进行烘烤，而无法再服务其他环冷机装置，其单一性限制了其发展空间。如图5和图6所示的普通气基明火烘炉装置(最接近本实用新型的现有技术)，将若干根烘炉钢管16通过相互搭接的方式安装在环冷机炉膛内部，烘炉钢管16通过橡胶软管15与集气管14进而与煤气总管13相连。烘炉时煤气从煤气总管13进入集气管14再进入各根烘炉钢管16，从钢管上方开设的煤气喷孔喷出燃烧，从而形成高温火焰对炉膛进行烘烤。使用该烘炉装置有以下缺点：一、没有稳焰板装置，无法实现稳焰效果，耐材容易被高温火焰直接烘烤，从而导致内部水分过快蒸发进而导致耐材开裂；二、烘炉装置未考虑分段式结构，从而导致烘炉装置使用“一次性”，无法重复利用，进而造成大量不必要的烘炉成本浪费；三、烘炉装置采用橡胶软管与硬钢管相连，气密性能较差，一旦在烘炉过程中出现煤气泄漏，将导致严重的安全事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、可有效提高烘烤质量的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，包括设于上外环外围的三段或四段依次相连接的环形管道，所述环形管道外侧装设有进气主管，环形管道内侧装设有伸入至环冷机环冷段内的进气支管，所述进气支管底部装设有环绕于下内环外围与下外环内圈之间用于明火烘烤的出火部件，所述进气主管上装设有第一气量调节阀，所述进气支管上装设有第二气量调节阀和流量检测计，上内环上插设有伸入至环冷机环冷段内的温度检测计，所述出火部件上部设有稳焰辐射板。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述出火部件包括弧形管和明火管，所述弧形管与进气支管底部连接，所述明火管沿弧形管底部均匀间隔布置且明火管的两端分别靠近下内环外壁与下外环内壁，所述明火管顶部均匀布置有多个出火孔。

所述出火孔上部设有稳焰辐射板，所述稳焰辐射板与明火管之间连接有支撑板。

所述稳焰辐射板可为尖角形、圆弧形或类梯形。

所述环形管道通过第一连接法兰与另一段环形管道紧固连接，每一段环形管道内侧均装有一根所述进气支管，各进气支管底部均装有出火部件，各出火部件分别位于各段环冷段内。

所述温度检测计设有三个或四个，各个温度检测计分别伸入各段环冷段内。

所述出火部件通过第二连接法兰与进气支管底部紧固连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，包括设于上外环外围的三段或四段依次相连接的环形管道，环形管道外侧装设有进气主管，环形管道内侧装设有伸入至环冷机环冷段内的进气支管，进气支管底部装设有环绕于下内环外围与下外环内圈之间用于明火烘烤的出火部件，进气主管上装设有第一气量调节阀，进气支管上装设有第二气量调节阀和流量检测计，上内环上插设有伸入至环冷机环冷段内的温度检测计，其结构简单、组装方便，组装时，先将进气支管安装在环形管道内侧，使进气支管伸入至环冷机环冷段内，然后将出火部件安装在进气支管底部，使出火部件位于下内环外围与下外环内圈之间，将温度检测计插设上内环上并伸入至环冷机环冷段内，最后将环形管道与位于其外侧的进气主管连接，即可完成整个装置的安装，使用时，只需开启第一气量调节阀和第二气量调节阀，使燃气(本实施例中，用煤气作为燃气)经各管道进入至出火部件，利用流量检测计控制燃气的流入量，再点燃使出火部件产生稳定的明火，即可对炉膛进行明火烘烤，较传统结构而言，该装置采用的是气基烘烤方式，只需通过第一气量调节阀和第二气量调节阀就可精确调整管道内的气流量，无需人工更换或补充燃料，操作简单方便、安全性高，再通过温度检测计的实时监控，从而实现对烘炉温度的精确调控，由于温度可控，故整个烘炉过程可严格按照耐材烘烤所需的升温曲线进行，大大提高了烘烤质量，而且，在烘烤结束后，该装置可拆卸成多个零部件，除出火部件在高温烘烤后会变形不可重复使用外，其余部件均可挪至下一台环冷机烘炉上使用，大大降低了成本。

附图说明

图1是现有技术中环冷机耐火内衬的俯视结构示意图。

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

图3是现有技术中固基明火烘炉装置的结构示意图。

图4是现有技术中热风烘炉装置的结构示意图。

图5是现有技术中普通气基明火烘炉装置中各管道的结构示意图。

图6是现有技术中普通气基明火烘炉装置的结构示意图。

图7是本实用新型环冷机气基明火辐射换热分段式烘炉装置的俯视结构示意图(图中省略了稳焰辐射板和支撑板)。

图8是图7的B-C-C-B剖视结构示意图。

图9是图7中D处放大结构示意图(图中省略了稳焰辐射板和支撑板)。

图10是图9的E-E剖视结构示意图。

图11是图10的F向结构示意图。

图12是本实用新型环冷机气基明火辐射换热分段式烘炉装置中圆弧形稳焰辐射板的结构示意图。

图13是本实用新型环冷机气基明火辐射换热分段式烘炉装置中类梯形稳焰辐射板的结构示意图。

图14是本实用新型环冷机气基明火辐射换热分段式烘炉方法的流程图。

图中各标号表示：

1、第一环冷段；2、第二环冷段；3、第三环冷段；4、内环；41、上内环；42、下内环；5、外环；51、上外环；52、下外环；6、窥视孔；7、炉顶；8、水封装置；9、台车；10、木炭；11、热风炉；12、热风管道；13、煤气总管；14、集气管；15、橡胶软管；16、烘炉钢管；17、环形管道；18、进气主管；19、进气支管；20、出火部件；201、弧形管；202、明火管；2021、出火孔；21、第一气量调节阀；22、第二气量调节阀；23、流量检测计；24、温度检测计；25、稳焰辐射板；26、支撑板；27、第一连接法兰；28、第二连接法兰。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图7至图13示出了本实用新型环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置的实施例，该装置包括设于上外环51外围的三段或四段依次相连接的环形管道17，环形管道17外侧装设有进气主管18，环形管道17内侧装设有伸入至环冷机环冷段内的进气支管19，进气支管19底部装设有环绕于下内环42外围与下外环52内圈之间用于明火烘烤的出火部件20，进气主管18上装设有第一气量调节阀21，进气支管19上装设有第二气量调节阀22和流量检测计23，上内环41上插设有伸入至环冷机环冷段内的温度检测计24，其结构简单、组装方便，组装时，先将进气支管19安装在环形管道17内侧，使进气支管19伸入至环冷机环冷段内，然后将出火部件20安装在进气支管19底部，使出火部件20位于下内环42外围与下外环52内圈之间，将温度检测计24插设上内环41上并伸入至环冷机环冷段内，最后将环形管道17与位于其外侧的进气主管18连接，即可完成整个装置的安装，使用时，只需开启第一气量调节阀21和第二气量调节阀22，使燃气(本实施例中，用煤气作为燃气)经各管道进入至出火部件20，利用流量检测计23控制燃气的流入量，再点燃使出火部件20产生稳定的明火，即可对炉膛进行明火烘烤，较传统结构而言，该装置采用的是气基烘烤方式，只需通过第一气量调节阀21和第二气量调节阀22就可精确调整管道内的气流量，无需人工更换或补充燃料，操作简单方便、安全性高，再通过温度检测计24的实时监控，从而实现对烘炉温度的精确调控，由于温度可控，故整个烘炉过程可严格按照耐材烘烤所需的升温曲线进行，大大提高了烘烤质量，而且，在烘烤结束后，该装置可拆卸成多个零部件，除出火部件20在高温烘烤后会变形不可重复使用外，其余部件均可挪至下一台环冷机烘炉上使用，大大降低了成本。

本实施例中，出火部件20包括弧形管201和明火管202，弧形管201与进气支管19底部连接，明火管202沿弧形管201底部均匀间隔布置且明火管202的两端分别靠近下内环42外壁与下外环52内壁，明火管202顶部均匀布置有多个出火孔2021，该结构中，弧形管201和明火管202的两端均封口设置，燃气经弧形管201和明火管202后从各出火孔2021喷出，每个出火孔2021处均可形成一团稳定燃烧的明火，一方面可提高烘烤效率，另一方面可确保烘烤的均匀性，提高了烘烤质量。

本实施例中，出火孔2021上部设有稳焰辐射板25，稳焰辐射板25与明火管202之间连接有支撑板26，该结构中，稳焰辐射板25依靠支撑板26的支撑作用被固定在明火管202与出火孔2021的正上方，当明火燃烧时，稳焰辐射板25可有效防止火焰对环冷机炉膛内耐材形成直接冲刷，同时被火焰烤红的稳焰辐射板25可对炉膛耐材进行辐射加热，进一步提高了炉膛耐材被高温烘烤的均匀性。

本实施例中，稳焰辐射板25可为尖角形、圆弧形或类梯形，三种结构的稳焰辐射板25均可对炉膛耐材进行辐射加热，提高炉膛耐材被高温烘烤的均匀性，其结构简单、易于实现。

本实施例中，环形管道17设有三段，各段环形管道17通过第一连接法兰27紧固连接，每一段环形管道17内侧均装有一根进气支管19，各进气支管19底部均装有出火部件20，各出火部件20分别位于三段环冷段内，这样设置，形成了三段式辐射加热，可确保三段环冷段烘烤的同时性，保证了烘烤的均匀性和烘烤质量，而且各段环形管道17通过第一连接法兰27紧固连接，保证了可拆卸性，通够重复使用。

本实施例中，温度检测计24设有三个，三个温度检测计24分别伸入三段环冷段内，三个温度检测计24可对三段环冷段进行实时温度监控，保证炉膛内各个烘烤区域温度的一致性。

在其它实施例中，当环形管道17设有四段时，出火部件20与温度检测计24相应设置为四个并均位于相应的环冷段内，以保证炉膛内各个烘烤区域温度的一致性。

本实施例中，出火部件20通过第二连接法兰28与进气支管19底部紧固连接，这样设置，便于进气支管19伸入环冷机环冷段内，从而保证出火部件20与进气支管19安装和拆卸的可行性。

如图14所示，本实用新型环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置的烘炉方法，包括以下步骤：

1)安装：先将出火部件20、进气支管19以及环形管道17连接安装，再将环形管道17与进气主管18连接，最后将温度检测计24安装在上内环41上；

2)测试：关闭第一气量调节阀21和第二气量调节阀22，对整套管道进行气密性测试；

3)烘炉：气密性测试合格后，开启第一气量调节阀21和第二气量调节阀22，使燃气从进气主管18进入环形管道17，经进气支管19进入出火部件20，在出火部件20处点燃，形成稳定的明火对炉膛进行烘烤；

4)拆卸：烘烤结束后，关闭第一气量调节阀21和第二气量调节阀22，对出火部件20、进气支管19、环形管道17以及温度检测计24进行拆卸工作。

较传统的固基明火烘炉法和热风烘炉法而言，本实用新型的气基明火辐射换热式烘炉法能够实现气流量和温度的精确调控，即通过第一气量调节阀21和第二气量调节阀22就可精确调整管道内的气流量，再通过温度检测计24的实时监控，从而实现对烘炉温度的精确调控，无需人工更换或补充燃料，操作简单方便、安全性高，由于温度可控，故整个烘炉过程可严格按照耐材烘烤所需的升温曲线进行，大大提高了烘烤质量，而且，在烘烤结束后，将装置拆卸成多个零部件，除出火部件20在高温烘烤后会变形不可重复使用外，其余部件均可挪至下一台环冷机烘炉上使用，大大降低了成本。

本实施例中，在步骤3)中，烘炉初期先将第一气量调节阀21调至最小开度，然后观察三段或四段环冷段对应的温度检测计24数值，最后调整三段或四段对应的第二气量调节阀22使各段温度均匀一致；当需要提升炉膛温度时，则直接调大第一气量调节阀21使各个进气支管19气流量均匀增大，使得该烘炉过程从烘炉初期到烘炉结束始终处于一个稳定的烘烤环境中，大大提高了烘烤质量。

本实施例中，在步骤3)中，观察三段或四段环冷段对应的温度检测计24数值，保证各段炉膛温度正负温差不可超过10℃，即炉膛温度要求严格按照烘炉曲线图执行，在热工计算中，煤气流量与炉膛温度存在以下函数关系：

其中：

V_炉为点火炉炉膛空间体积，单位为m³；

T_炉为炉膛要控制的目标温度，单位为K；

C_烟为烟气平均定压比热，单位为kJ/(m³·K)；

F_煤为煤气的实际流量，单位为m³/h；

T'_空和T'_煤分别为空气和煤气进入点火炉炉膛的温度，单位为K；

T_空和T_煤为基准温度，为常量，即273.15K；

C_空和C_煤分别为空气和煤气的平均定压比热，单位为kJ/(m³·K)；

q_煤为煤气的低位发热值，单位为kJ/m³。

k为空煤比，即单位流量煤气在完全燃烧时所需空气量与该煤气流量的比值。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：包括设于上外环(51)外围的三段或四段依次相连接的环形管道(17)，所述环形管道(17)外侧装设有进气主管(18)，环形管道(17)内侧装设有伸入至环冷机环冷段内的进气支管(19)，所述进气支管(19)底部装设有环绕于下内环(42)外围与下外环(52)内圈之间用于明火烘烤的出火部件(20)，所述进气主管(18)上装设有第一气量调节阀(21)，所述进气支管(19)上装设有第二气量调节阀(22)和流量检测计(23)，上内环41上插设有伸入至环冷机环冷段内的温度检测计(24)。

2.根据权利要求1所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述出火部件(20)包括弧形管(201)和明火管(202)，所述弧形管(201)与进气支管(19)底部连接，所述明火管(202)沿弧形管(201)底部均匀间隔布置且明火管(202)的两端分别靠近下内环(42)外壁与下外环(52)内壁，所述明火管(202)顶部均匀布置有多个出火孔(2021)。

3.根据权利要求2所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述出火孔(2021)上部设有稳焰辐射板(25)，所述稳焰辐射板(25)与明火管(202)之间连接有支撑板(26)。

4.根据权利要求3所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述稳焰辐射板(25)可为尖角形、圆弧形或类梯形。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述环形管道(17)通过第一连接法兰(27)另一段环形管道(17)紧固连接，每一段环形管道(17)内侧均装有一根所述进气支管(19)，各进气支管(19)底部均装有出火部件(20)，各出火部件(20)分别位于各段环冷段内。

6.根据权利要求5所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述温度检测计(24)设有三个或四个，各个温度检测计(24)分别伸入各段环冷段内。

7.根据权利要求6所述的环冷机用气基明火辐射换热分段式烘炉装置，其特征在于：所述出火部件(20)通过第二连接法兰(28)与进气支管(19)底部紧固连接。