CN100478611C - 蓄热式少氧化加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄热式少氧化加热炉，包括蓄热式燃烧炉体、炉膛和蓄热式烧嘴，其中：在炉膛的上层区域设置两个或两个以上的空气喷孔，空气喷孔分别与蓄热式烧嘴的助燃和抽烟管道相连接，作为助燃空气和烟气进、出炉膛的喷孔和通道；在炉膛的上部区域设置一个或一个以上的主燃料喷孔，主燃料喷孔作为燃料进入炉膛的喷孔；在炉膛的下层区域设置有一个或一个以上的燃料辅助喷孔，燃料辅助喷孔作为辅助燃料进入炉膛的喷孔。本发明的燃烧炉，分层燃烧，炉膛上层是喷入的空气量多的氧化区域，氧气过量，使燃料能完全燃烧，提高燃料的利用效率；炉膛下层只喷入燃料，使金属件周围是还原气体，形成不完全燃烧的还原气氛区域；保护金属件不被氧化，降低其被氧化现象。能充分燃烧：炉膛下层的未完全燃烧的CO、H2被抽到氧化区，与氧气充分燃烧，从而抑制污染性气体以及碳黑的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热式燃烧加热炉，尤其是对被加热金属件在具有保护作用的还原气氛下加热的，氧化很少的蓄热式少氧化加热炉。
背景技术
蓄热式燃烧炉是采用成对的燃烧量与排烟量成正比的蓄热式烧嘴A、B，对燃烧产生的高温烟气进行余热回收。当一侧烧嘴A燃烧时，另一侧烧嘴B对炉膛内的高温烟气进行吸气排烟，高温烟气通过该烧嘴蓄热体时与蓄热体进行热能交换，蓄热体吸热、高温烟气温度降低，最后被排出。经过一定时间，燃烧换向，烧嘴B燃烧，冷空气或燃气经过温度很高的A烧嘴蓄热体进入烧嘴，被该蓄热体加热成高温空气或燃气，与燃气或空气混合燃烧；同时，A烧嘴进行吸气排烟，高温烟气又将A烧嘴内蓄热体加热，进行热交换。通过成对的烧嘴A、B不断的反复交替燃烧，对高温烟气进行极限余热回收，达到节能的效果。现有技术中，已经采用蓄热式燃烧炉来加热金属件。待加热金属件放置在蓄热式燃烧炉的高温炉膛内，在高温加热过程中，被加热金属件与通入炉膛内的空气、燃料等接触，发生反应，暴露在空气中，都不可避免的会造成金属件的氧化，在高温的炉膛内越是在高温下，金属件的氧化现象越严重。而金属件被氧化，不但将影响了其加工后的性能，而且使得生产成本大大增加，所以应减少金属件在炉膛内的氧化现象。
目前加热炉减少氧化的方法主要有：还原气体保护、惰性气体保护等。向炉膛内通入还原气体、惰性气体等，使金属件与氧化性强的H2O、CO2以及O2减少接触或隔离开。对于加热炉，采用惰性气体的方法保护成本太高。一般希望是采用还原气体进行保护。对于燃料燃烧来说，在高温下(＞1000℃)，燃烧产物中产生的H2O和CO2在高温下都会参与金属件的氧化行为，只有CO和H2为还原性气体。如果要在燃烧过程中自然保持足够量的还原气体(CO和H2)的产生，必须让燃料在助燃空气量很少的气氛中进行不完全燃烧。根据燃烧理论，不完全燃烧不但会造成燃料的浪费，大量未燃烧气体排入大气造成空气污染；而且不完全燃烧，容易产生碳黑，吸入蓄热体会后很容易的造成蓄热体堵塞等现象，最终导致系统崩溃。另外，不完全燃烧还降低了火焰温度，会出现待加热金属件达到加工温度的时间大大延长，甚至不能达到加工温度的现象。为了解决上述问题，就必须对助燃空气和(或)燃料进行高温预热。这对于常规的燃烧方式非常困难，而且预热设备的造价昂贵，使用寿命短；常规的蓄热式加热炉采用了蓄热式燃烧技术，可将助燃空气(或)燃料温度预热到低于炉温100～150℃，燃烧后能产生高温火焰，但是，但是仍然没有解决被加热工件的少氧化保护，特别对于高热值煤气来讲。
虽然，蓄热式燃烧技术给我们提供了一个机会。利用蓄热式燃烧的原理，可将助燃空气温度预热到低于炉温100～150℃，远远超出了达到工业炉使用温度的空气和燃料预热温度。但是，由于蓄热式燃烧的方式，很容易的造成堵塞等现象，最终导致系统崩溃。
显然，现有技术的蓄热式加热炉，很难全面解决不完全燃烧带来的一系列问题，待加热金属件周围的气体大都是燃烧产物中的H2O和CO2等在高温下氧化能力较强的气体，不能减少或降低金属件在炉膛内的氧化现象，金属件的氧化现象较严重。
发明内容
本发明针对现有技术中的蓄热式燃烧装置炉膛内待加热金属件的氧化现象较严重的不足，提供一种炉膛内待加热金属件周围是还原气氛气体、能大大降低炉膛内待加热金属件氧化的蓄热式少氧化燃烧炉。
本发明的技术方案：蓄热式少氧化加热炉，包括蓄热式燃烧炉体、炉膛和蓄热式烧嘴，其特征在于：在炉膛的上层区域设置两个或两个以上的空气喷孔，空气喷孔分别与蓄热式烧嘴的助燃和抽烟管道相连接，作为助燃空气和烟气进、出炉膛的喷孔和通道；在炉膛的上部区域设置一个或一个以上的主燃料喷孔，主燃料喷孔作为燃料进入炉膛的喷孔；在炉膛的下层区域设置有一个或一个以上的燃料辅助喷孔，燃料辅助喷孔作为辅助燃料进入炉膛的喷孔；
更进一步的特征是：蓄热式烧嘴的空气喷孔相互对交叉设置在炉膛两侧，每个空气喷孔的下面布置一个主燃料喷孔。
烧嘴的空气喷孔平行设置在炉膛一侧或两侧，两个空气喷孔中间布置一个主燃料喷孔。
烧嘴的空气喷孔平行设置在相对于炉门的炉膛一侧或两侧，两个空气喷孔之间布置一个主燃料喷孔。
本发明的蓄热式少氧化燃烧炉，相对于现有蓄热式技术，具有如下特点：
1、分层燃烧，炉膛上层是喷入的空气量多于喷入的燃料的氧化区域，空气中的氧气过量，使燃料能充分、完全燃烧，提高燃料的利用效率，保证了待加热金属件到达加工温度的时间；炉膛下层只喷入燃料，包围在待加热金属件周围，使金属件周围是还原气体，形成不完全燃烧的还原气氛区域；有利于保护金属件不被氧化，大大降低炉膛内待加热金属件被氧化现象。
2、充分燃烧。炉膛上层是氧化区域，炉膛下层是还原区域；在交替燃烧过程中，还原区内未完全燃烧的CO、H2被抽到氧化区，与氧化区内多余的氧气发生燃烧后，经蓄热体被排出炉外；使得还原区内的多于燃料也能充分燃烧。从而有效抑制污染性气体以及碳黑的产生。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明结构剖视图；
图2是另一面结构剖视图。
具体实施方式
如图1、2中，1-蓄热式燃烧炉体，2-炉膛，3-空气喷孔，4-主燃料喷孔，5-燃料辅助喷孔，6-炉衬砌体，7-突体墙，8-待加热金属件，
本发明的蓄热式少氧化燃烧炉，包括蓄热式燃烧炉体1和炉膛2，炉膛2是蓄热式燃烧炉体1内放置和加热待加热金属件的部位和区域；蓄热式燃烧炉体1是现有的蓄热式燃烧炉，至少包括一套蓄热式烧嘴、蓄热体、燃料供应管道、助燃空气管道、排烟管道、控制装置等，在控制装置控制下，当一侧烧嘴燃烧时，另一侧烧嘴对炉膛内的高温烟气进行吸气排烟，两套烧嘴轮流燃烧，对待加热金属件进行加热。蓄热式燃烧作为一种现有的技术，其技术特点、原理以及燃烧炉体等，作为现有技术，在此不作详述。
本发明的改进在于：在炉膛2的上层区域设置两个或两个以上的空气喷孔3，多个空气喷孔3分别与蓄热式烧嘴的助燃空气管道和抽烟管道相连接，作为助燃空气管道中的助燃空气进入炉膛2的喷孔通道；在炉膛2的上层区域设置一个或一个以上的主燃料喷孔4，多个主燃料喷孔4同时或分别与燃料供应管道相连接，作为主燃料供应管道中的燃料进入炉膛2的喷孔通道。在炉子工作时，处于燃烧状态的烧嘴的所有空气喷孔3，向炉膛2内喷入过量的空气，该烧嘴的主燃料喷孔4向炉膛2内喷入燃料，燃料与空气在炉膛2上层混合而燃烧、加热待加热金属件；同时，处于排气(排烟气)状态的烧嘴的所有空气喷孔3作为炉膛2内烟气的排出通道，高温烟气经蓄热体吸热后排出炉膛2。
根据炉子的使用温度、待加热金属件的大小、炉子的产量等的不同，烧嘴的空气喷孔3以及主燃料喷孔4在炉膛2上层的布置也有所不同。一种是烧嘴的空气喷孔3相对交叉设置在炉膛2上层两侧，相互均匀、等距离布置。主燃料喷孔4一般设置在空气喷孔3的下面。二种是烧嘴的空气喷孔3平行设置在炉膛一侧，两个空气喷孔3中间布置一个主燃料喷孔4。三种是烧嘴的空气喷孔3平行设置在相对于炉门的炉膛一侧，两个空气喷孔3中间布置一个主燃料喷孔4。有利于燃料的充分燃烧、炉膛内温度均匀升高。两个烧嘴的空气喷孔3可以完全相同，也可以有差别。
在炉膛2的上层区域对于主燃料喷孔4喷出的燃料量来说，空气过剩，是氧化区域，主燃料喷孔4喷出的燃料和从下层还原区域没有完全燃烧的可燃气体在此区域充分燃烧，保证了工业炉达到使用温度。
在炉膛2的下层区域布置有一个或一个以上的燃料辅助喷孔5，燃料辅助喷孔5同时或分别与燃料供应管道相连接，作为燃料供应管道中的燃料进入炉膛2的喷孔。由于待加热金属件8通常都放置在炉膛2的下层区域(下部)，相当于在待加热金属件周围或表面上布置多个燃料辅助喷孔5，燃料辅助喷孔5直接将燃料喷射到金属件表面，由于空气量不足，产生不完全燃烧的CO、H2等还原气氛气体，形成不完全燃烧的还原气氛区。从而大大降低了待加热金属件8的氧化率。
为了强化炉膛2的上层氧化区域与下层还原区域的区分，使其保护待加热金属件8不被氧化的作用明显，在炉衬砌体6上设置分层墙7，分层墙7突出于炉膛2，将炉膛2分隔成明显的上层区域和下层区域。使用时，上层区域因有过量的空气，是氧化区域，下层区域因缺氧而不充分燃烧，是还原气氛区域。
本发明蓄热式少氧化加热炉的工作过程：在控制装置控制下工作时，处于燃烧状态的烧嘴的空气喷孔3，向炉膛2上层区域内喷入过量的空气，该烧嘴的主燃料喷孔4向炉膛2内喷入燃料，燃料与空气混合而燃烧；此时，处于排气(排烟气)状态的烧嘴的空气喷孔3作为炉膛2内烟气的排出通道，经蓄热体吸热后排出炉膛2。因空气过量，燃料充分燃烧，形成氧化气氛区域，保证了待加热金属件到达加工温度的时间；同时，炉膛2的下部区域设置的燃料辅助喷孔5一直向炉膛2的下部层区域内喷入燃料，燃料辅助喷孔5喷入的燃料包围在待加热金属件8周围，因为空气量不足，燃料不完全燃烧，形成还原气氛区域。该还原气氛区域能大大降低炉膛内待加热金属件被氧化现象。
Claims (7)
1、蓄热式少氧化加热炉，包括蓄热式燃烧炉体(1)和炉膛(2)，其特征在于：在炉膛(2)的上层区域设置两个以上的空气喷孔(3)，空气喷孔(3)分别与烧嘴的助燃空气管道相连接，作为助燃空气进入炉膛(2)的通道；在炉膛(2)的上层区域设置一个以上的主燃料喷孔(4)，主燃料喷孔(4)作为燃料进入炉膛(2)的通道；在炉膛(2)的下层区域设置有一个以上的燃料辅助喷孔(5)，燃料辅助喷孔(5)作为燃料进入炉膛(2)的通道。
2、根据权利要求1所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：两个烧嘴的空气喷孔(3)相互交叉设置，一个烧嘴的空气喷孔(3)旁边是另一个烧嘴的空气喷孔(3)；烧嘴的空气喷孔(3)相对交叉设置在炉膛(2)两侧。
3、根据权利要求1所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：两个烧嘴的空气喷孔(3)平行设置在相对于炉门的炉膛(2)一侧。
4、根据权利要求1至3任一所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：两个烧嘴的空气喷孔(3)相互均匀、等距离设置。
5、根据权利要求2所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：主燃料喷孔(4)设置在空气喷孔(3)的下面。
6、根据权利要求3所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：两个空气喷孔(3)之间布置一个主燃料喷孔(4)。
7、根据权利要求1至3任一所述的蓄热式少氧化加热炉，其特征在于：在炉衬砌体(6)上设置分层墙(7)，分层墙(7)突出于炉膛(2)，将炉膛(2)分隔成上层氧化区域和下层还原区域。
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