CN212688142U - 大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，包括炉体、燃烧排烟系统和燃烧监控系统，所述炉体的炉墙上间隔地排布有多个烧嘴(1)，所述燃烧排烟系统含有与烧嘴(1)连接的第一煤气供应支线(801)、第二煤气供应支线(802)、助燃空气供应支线(9)和排烟支线(10)，第一煤气供应支线(801)、第二煤气供应支线(802)和助燃空气供应支线(9)上均设有电磁阀，所述燃烧监控系统能够向该电磁阀发送脉冲开关控制信号。该辊底式热处理炉可实现烧嘴大调节比脉冲燃烧，具有连续生产、炉温均匀、温度范围广等优点，满足了不同热处理工艺要求。

Description

大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉

技术领域

本实用新型涉及热处理设备领域，具体的是一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉。

背景技术

金属热处理炉应满足不同的热处理工艺温度要求、产量要求以及温度均匀性要求。因热处理工艺温度范围较广，固溶、常化温度在1000℃左右，低温回火在250°左右。常规烧嘴调节比较小，很难兼顾高、低温需求。所以通常热处理炉只能实现部分热处理工艺。

实用新型内容

为了满足多种热处理工艺需求，本实用新型提供了一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉可实现烧嘴大调节比脉冲燃烧，具有连续生产、炉温均匀、温度范围广等优点，满足了不同热处理工艺要求。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，包括炉体、燃烧排烟系统和燃烧监控系统，所述炉体含有从上向下依次连接的炉顶、炉墙和炉底，所述炉墙上沿出料方向间隔地排布有多个烧嘴，所述燃烧排烟系统含有燃气供应主管线、助燃空气供应主管线和排烟主管线，燃气供应主管线通过第一煤气供应支线和第二煤气供应支线与每个烧嘴的燃气接口连接，第一煤气供应支线与第二煤气供应支线并联设置，第一煤气供应支线上设有第一电磁阀，第二煤气供应支线上设有第二电磁阀，助燃空气供应主管线通过助燃空气供应支线与每个烧嘴的助燃气接口连接，助燃空气供应支线上设有第三电磁阀，排烟主管线通过排烟支线与每个烧嘴的排烟口连接，排烟主管线连接有排烟风机，助燃空气供应主管线连接有助燃风机，所述燃烧监控系统能够向第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀发送脉冲开关控制信号。

燃气供应主管线通过连接支线与第一煤气供应支线和第二煤气供应支线连接。

连接支线上设置有手动球阀和金属软管，手动球阀、金属软管和第一煤气供应支线依次排列。

第一煤气供应支线上还设有第一手动闸阀，第二煤气供应支线上还设有第二手动闸阀。

助燃空气供应支线上还设有金属膨胀节和手动蝶阀，金属膨胀节、第三电磁阀和手动蝶阀依次排列。

所述炉体内设有炉内辊道，烧嘴包括位于炉内辊道上方的多个上部烧嘴和位于炉内辊道下方的多个下部烧嘴。

多个上部烧嘴和多个下部烧嘴沿出料方向交错间隔布置，烧嘴为自身预热式烧嘴。

所述燃烧监控系统含有多个热电偶和多个测压仪，多个热电偶和所述多个测压仪均位于所述炉体的炉顶内，多个热电偶和所述多个测压仪均沿出料方向间隔设置。

所述炉体含有内外套设的炉衬耐火材料层和外侧钢结构，炉内辊道含有沿出料方向间隔设置的多根炉辊，所述炉辊的两端依次通过调心滚子轴承和轴承座与外侧钢结构连接。

所述炉体的两端均设有炉门，炉门的内侧表面设有轻型耐火纤维结构，炉内辊道上方的炉衬耐火材料层为耐火纤维模块结构层，炉内辊道下方的炉衬耐火材料层为砌砖结构层。

本实用新型的有益效果是：

1、煤气供应支线上含并联的两路管线及相应阀门、根据不同的热处理工艺温度需求，由燃烧监控系统控制开启不同的煤气管线阀门和助燃空气供应支线阀门、可分别实现大调节比烧嘴的大负荷和小负荷燃烧，工作状态稳定。

2、炉体沿炉长方向设10-15个温度控制区，每个温度控制区对应炉顶两支热电偶以及温控区内若干间隔布置的烧嘴，燃烧监控系统根据检测的炉膛温度信息反馈，采用数字化脉冲控制方法，使烧嘴处于最佳工作状态，传热效率高，炉膛内温度均匀。

3、通过炉辊的不同转速的连续运行或前后摆动，满足不同热处理工艺、不同的热处理工件规格的热处理时间的需求，实现连续生产。

4、炉体采用轻质绝热耐火材料，减少炉膛热损失，节能降耗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型所述大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉的示意图。

图2是本实用新型所述大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉的剖视图。

图3是燃烧排烟系统与烧嘴的连接示意图。

图4是烧嘴脉冲燃烧的机理和时序化的示意图。

图5是烧嘴的位置关系示意图。

1、烧嘴；2、炉内辊道；3、外侧钢结构；4、炉衬耐火材料层；5、炉门；6、密封帘；7、热电偶；9、助燃空气供应支线；10、排烟支线；11、燃气供应主管线；12、助燃空气供应主管线；13、排烟主管线；

101、上部烧嘴；102、下部烧嘴；

801、第一煤气供应支线；802、第二煤气供应支线；803、第一电磁阀；804、第二电磁阀；805、手动球阀；806、金属软管；807、第一手动闸阀；808、第二手动闸阀；809、连接支线；

901、第三电磁阀；902、金属膨胀节；903、手动蝶阀；

1011、一号上部烧嘴；1012、三号上部烧嘴；1013、五号上部烧嘴；1014、七号上部烧嘴；

1021、二号下部烧嘴；1022、四号下部烧嘴；1023、六号下部烧嘴；1024、八号下部烧嘴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，包括炉体、燃烧排烟系统和燃烧监控系统，所述炉体含有从上向下依次连接的炉顶、炉墙和炉底，左右两侧的所述炉墙上沿该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉的出料方向间隔地排布有多个烧嘴1，所述燃烧排烟系统含有燃气供应主管线11、助燃空气供应主管线12和排烟主管线13，燃气供应主管线11通过第一煤气供应支线801和第二煤气供应支线802与每个烧嘴1的燃气接口连接，第一煤气供应支线801与第二煤气供应支线802并联设置，第一煤气供应支线801上设有第一电磁阀803，第二煤气供应支线802上设有第二电磁阀804，助燃空气供应主管线12通过助燃空气供应支线9与每个烧嘴1的助燃气接口连接，助燃空气供应支线9上设有第三电磁阀901，排烟主管线13通过排烟支线10与每个烧嘴1的排烟口连接，排烟主管线13连接有排烟风机，助燃空气供应主管线12连接有助燃风机，所述燃烧监控系统能够向第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901发送脉冲开关控制信号，如图1至图3所示。

所述燃烧监控系统与第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901电连接，如所述燃烧监控系统与第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901通过电缆连接。所述燃烧监控系统能够向每个第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901发送脉冲开关控制信号，通过设定脉冲开关控制信号中的开启时间和关闭时间，从而能够独立的控制每个第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901的开启时间和关闭时间，进而能够独立的控制每个烧嘴1的开启时间和关闭时间，实现了烧嘴的大调节比脉冲燃烧。

所述脉冲开关控制信号含有连续的多种脉冲周期，每个脉冲周期均含有开启时间和关闭时间。当与一个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901收到脉冲开启信号时，第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901均处于开启状态，第一煤气供应支线801和第二煤气供应支线802向该烧嘴1供应煤气，助燃空气供应支线9向该烧嘴1供应助燃空气，排烟支线10从该烧嘴1排烟。排烟风机可以采用变频电机，通过调整电机频率改变风机抽力来控制炉膛压力。

燃气供应主管线11通过连接支线809与第一煤气供应支线801和第二煤气供应支线802连接。连接支线809上设置有手动球阀805和金属软管806，手动球阀805、金属软管806和第一煤气供应支线801依次排列。

在本实施例中，第一煤气供应支线801上还设有第一手动闸阀807，第二煤气供应支线802上还设有第二手动闸阀808。助燃空气供应支线9上还设有金属膨胀节902和手动蝶阀903，金属膨胀节902、第三电磁阀901和手动蝶阀903依次排列。手动球阀805、第一手动闸阀807、第二手动闸阀808和手动蝶阀903可以在电磁阀出现故障时手动关闭。手动球阀805起关断作用，第一手动闸阀807、第二手动闸阀808起调节介质压力作用。

所述燃烧监控系统可以向第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901发送脉冲开关控制信号。所述燃烧监控系统与第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901通过电缆连接。

在本实施例中，所述炉体内设有炉内辊道2，烧嘴1包括位于炉内辊道2上方的多个上部烧嘴101和位于炉内辊道2下方的多个下部烧嘴102。多个上部烧嘴101和多个下部烧嘴102沿出料方向交错间隔布置，烧嘴1为自身预热式烧嘴。上部烧嘴101和下部烧嘴102均左右对称设置，烧嘴1含有燃气接口、助燃气接口和排烟口。

在本实施例中，烧嘴1具体为多个上部烧嘴101和多个下部烧嘴102，在一个温控段D内含有沿出料方向上下交错间隔布置的多个上部烧嘴101和多个下部烧嘴102，如图1所示。该辊底式热处理炉含有连续的多个温控段D，一个温控段D内上部烧嘴101和下部烧嘴102的数量可以根据需要而定。所述燃烧监控系统向与一个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901发送脉冲开关控制信号的具体情况如图4和图5所示。

例如，一个温控段D内含有四个上部烧嘴101和四个下部烧嘴102，分别为一号上部烧嘴1011、三号上部烧嘴1012、五号上部烧嘴1013、七号上部烧嘴1014、二号下部烧嘴1021、四号下部烧嘴1022、六号下部烧嘴1023和八号下部烧嘴1024。

与一个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901收到脉冲开启信号(对应于图4中ON)时，烧嘴1处于开启工作状态。与该烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901收到脉冲关闭信号(对应于图4中OFF)时，烧嘴1处于停止工作状态。其中，脉冲开关控制信号的脉冲周期为T，一个脉冲周期中的开启时间为t，嘴脉开启周期相位差时间为Tp。

本实用新型采用脉冲燃烧技术将一段时间间隔内的累计燃料，按予调好的空/燃比以极高的速度，通过烧嘴喷出，按照不同热负荷需求所对应的时序分配的结果，进行燃料燃烧。图4为炉膛某温控段内8个烧嘴在50％额定负荷时供热的机理和时序化情况，每条时序曲线对应着一个烧嘴的ON/OFF工作状态。本实用新型所述烧嘴的调节比是指烧嘴正常运行时实际输出功率和额定输出功率的比值，调节比区间越大说明烧嘴的调节能力越大，负荷调节越灵活。本实用新型所述大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉的烧嘴的调节比的范围在0.3-1.2，大于现有辊底式热处理炉的烧嘴的调节比范围。

在本实施例中，所述炉体含有从上向下依次连接的炉顶、炉墙和炉底，所述炉顶内设有多个测温孔，所述炉顶内设有多个(如三个)测压孔，所述多个测温孔和三个测压孔均沿出料方向间隔排布，该燃烧监控系统含有多个热电偶7和测压仪，热电偶7与所述测温孔一一对应连接，所述测压仪与所述测压孔一一对应连接。

当热处理工艺需要烧嘴大负荷供热时，所述燃烧监控系统向与每个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901同时发送脉冲开启信号同步动作，实现脉冲燃烧；当热处理工艺需要烧嘴小负荷供热时，所述燃烧监控系统向与每个烧嘴1连接的第二电磁阀804和第三电磁阀901同时发送脉冲开启信号同步动作，(第一电磁阀803始终关闭)，实现脉冲燃烧；保证炉温的均匀性。

所述燃烧监控系统由检测元件以及控制软、硬件组成。检测元件包括测炉温的热电偶7，测钢板温度的红外测温计、测炉压的压力变送器(即测压仪)、测烟气中氧含量的残氧分析仪、测钢板位置的激光检测器、电机编码器和控制单元等。控制软件包括温度控制程序、炉压控制程序、流量控制程序、PLC控制程序等。第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901均可以与控制单元通过电缆连接。

在本实施例中，所述炉体含有内外套设的炉衬耐火材料层4和外侧钢结构3，所述炉内辊道2含有沿出料方向(即钢板在该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉内的行进方向)间隔设置的多根炉辊，所述炉体含有从上向下依次连接的炉顶、炉墙和炉底，所述烧嘴1位于左右两侧的炉墙内。

在本实施例中，所述炉体的两端均设有炉门5、炉门升降装置和炉门压紧装置，该炉门升降装置能够使炉门5升降，所述炉门压紧装置能够使炉门5压紧炉体。炉内辊道2的两端通过调心滚子轴承和轴承座与外侧钢结构3连接，所述大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉还包括辊道驱动机构，所述辊道驱动机构含有变频减速电动机和中间接轴联轴器。

该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉还包括装料辊道、出料辊道、对中装置、刷辊等机构，主要实现钢板的定位、表面清洁以及输送功能。所有辊道均由一台变频减速电动机和中间接轴联轴器驱动，炉内辊道结构由耐热钢空心辊身及两端轴头焊接组合而成，炉辊的两端轴上装有调心滚子轴承，轴承座安装在外侧钢结构3上的支架处。

在本实施例中，所述炉体按照由内向外的顺序可以分为炉衬耐火材料层4和外侧钢结构3，外侧钢结构3放置在混凝土基础上，炉门5的内侧设有密封帘6，密封帘6为耐火纤维布与柔性吊挂不锈钢丝网的组合结构，密封帘6起到炉门开启时密封炉气，减少热量损失的作用。

炉内辊道2上方的炉衬耐火材料层4为耐火纤维模块结构，根据热处理温度的不同，由不同使用温度、不同厚度的硅酸铝耐火纤维模块和背衬硅酸铝耐火纤维毯组成，工作面为硅酸铝耐火纤维模块。炉内辊道2下方的炉衬耐火材料层4为砌砖结构。由各种耐火砖、隔热砖以及硬质硅酸铝耐火纤维制品组成，工作面为耐火砖。炉衬耐火材料主要起防护和隔热作用，在炉内高温状态下，降低室式炉炉壁的温度，从而改善炉区操作环境。

在本实施例中，外侧钢结构3由钢材焊接而成。具体的，外侧钢结构3由各种型钢(槽钢、工字钢、角钢、H型钢)以及各种厚度的钢板焊接而成，分为炉顶钢结构、侧部钢结构、炉底钢结构和端部钢结构，由上面四部分组成1个矩形框架结构。钢结构的主要作用是支撑炉衬耐火材料、各种炉用设备(炉门和燃烧器等)以及炉子外部的操作走台、管道等，是整个辊底炉的骨架。

在本实施例中，两个炉门5分别为装料炉门和出料炉门，炉门5的内侧表面设有轻型耐火纤维结构，炉门5的内部设有水冷结构，所述炉门升降装置为电动升降结构，所述炉门压紧装置为气动压紧结构。

炉门5由各种型钢和钢板组合而成，内衬使用轻型耐火纤维结构，水冷结构；炉门升降机构：用于装、出料时自动打开和关闭炉门，采用电动升降形式；炉门关闭后，由气动压紧装置压紧，可以有效防止炉内高温烟气外溢和吸入外部冷空气。

下面介绍该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉(也可以称为辊底式热处理炉)的工作过程。

钢板在炉外完成对中定位，由炉辊输送至该大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉的炉膛内，装料炉门关闭，所述燃烧监控系统向与每个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901发送脉冲开关控制信号，实现烧嘴脉冲燃烧。

当热处理工艺需要烧嘴大负荷供热时，所述燃烧监控系统向与每个烧嘴1连接的第一电磁阀803、第二电磁阀804和第三电磁阀901同时发送脉冲开启信号同步动作；当热处理工艺需要烧嘴小负荷供热时，所述燃烧监控系统向与每个烧嘴1连接的第二电磁阀804和第三电磁阀901同时发送脉冲开启信号同步动作，(第一电磁阀803始终关闭)；保证炉温的均匀性。

为了便于理解和描述，本实用新型中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图2中的上侧方向，“下”表示图2中的下侧方向，“左”表示图2中的左侧方向，“右”表示图2中的右侧方向。本实用新型采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本实用新型保护范围的限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，包括炉体、燃烧排烟系统和燃烧监控系统，所述炉体含有从上向下依次连接的炉顶、炉墙和炉底，所述炉墙上沿出料方向间隔地排布有多个烧嘴(1)，其特征在于，所述燃烧排烟系统含有燃气供应主管线(11)、助燃空气供应主管线(12)和排烟主管线(13)，燃气供应主管线(11)通过第一煤气供应支线(801)和第二煤气供应支线(802)与每个烧嘴(1)的燃气接口连接，第一煤气供应支线(801)与第二煤气供应支线(802)并联设置，第一煤气供应支线(801)上设有第一电磁阀(803)，第二煤气供应支线(802)上设有第二电磁阀(804)，助燃空气供应主管线(12)通过助燃空气供应支线(9)与每个烧嘴(1)的助燃气接口连接，助燃空气供应支线(9)上设有第三电磁阀(901)，排烟主管线(13)通过排烟支线(10)与每个烧嘴(1)的排烟口连接，排烟主管线(13)连接有排烟风机，助燃空气供应主管线(12)连接有助燃风机，所述燃烧监控系统能够向第一电磁阀(803)、第二电磁阀(804)和第三电磁阀(901)发送脉冲开关控制信号。

2.根据权利要求1所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，燃气供应主管线(11)通过连接支线(809)与第一煤气供应支线(801)和第二煤气供应支线(802)连接。

3.根据权利要求2所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，连接支线(809)上设置有手动球阀(805)和金属软管(806)，手动球阀(805)、金属软管(806)和第一煤气供应支线(801)依次排列。

4.根据权利要求1所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，第一煤气供应支线(801)上还设有第一手动闸阀(807)，第二煤气供应支线(802)上还设有第二手动闸阀(808)。

5.根据权利要求1所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，助燃空气供应支线(9)上还设有金属膨胀节(902)和手动蝶阀(903)，金属膨胀节(902)、第三电磁阀(901)和手动蝶阀(903)依次排列。

6.根据权利要求1所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，所述炉体内设有炉内辊道(2)，烧嘴(1)包括位于炉内辊道(2)上方的多个上部烧嘴(101)和位于炉内辊道(2)下方的多个下部烧嘴(102)。

7.根据权利要求6所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，多个上部烧嘴(101)和多个下部烧嘴(102)沿出料方向交错间隔布置，烧嘴(1)为自身预热式烧嘴。

8.根据权利要求1所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，所述燃烧监控系统含有多个热电偶(7)和多个测压仪，多个热电偶(7)和所述多个测压仪均位于所述炉体的炉顶内，多个热电偶(7)和所述多个测压仪均沿出料方向间隔设置。

9.根据权利要求6所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，所述炉体含有内外套设的炉衬耐火材料层(4)和外侧钢结构(3)，炉内辊道(2)含有沿出料方向间隔设置的多根炉辊，所述炉辊的两端依次通过调心滚子轴承和轴承座与外侧钢结构(3)连接。

10.根据权利要求9所述的大范围调节比烧嘴脉冲燃烧方式的辊底式热处理炉，其特征在于，所述炉体的两端均设有炉门(5)，炉门(5)的内侧表面设有轻型耐火纤维结构，炉内辊道(2)上方的炉衬耐火材料层(4)为耐火纤维模块结构层，炉内辊道(2)下方的炉衬耐火材料层(4)为砌砖结构层。

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