專利名稱：蓄熱-換熱式聯(lián)用加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工業(yè)加熱及其余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，主要在鋼鐵、 有色金屬冶金，化工，動力，玻璃、陶瓷、耐火等行業(yè)中應(yīng)用，凡涉及蓄 熱一換熱式聯(lián)用加熱的設(shè)備和方法。
二背景技術(shù)：
按余熱回收方式劃分，現(xiàn)有的加熱爐主要包括換熱式加熱爐(常規(guī)加 熱爐)和蓄熱式加熱爐兩種方式。換熱式加熱爐的顯著特征就是在加熱爐 上采用了一種在煙道內(nèi)回收煙氣余熱的裝置——換熱器(又稱預(yù)熱器、熱 交換器)。換熱器是利用爐膛排出的廢氣(熱流體)預(yù)熱助燃空氣、煤氣
(冷流體)的熱工設(shè)備。圖3是已有的換熱式加熱爐示意圖，工作時，高 溫?zé)煔夂捅活A(yù)熱空(煤)氣同時流過間壁的兩側(cè)，煙氣以對流和輻射傳熱 方式將熱量傳給間壁的一側(cè)(高溫側(cè))，經(jīng)過間壁的導(dǎo)熱傳給間壁的另一 側(cè)(低溫側(cè))，再以對流或輻射傳熱方式將熱量傳給被預(yù)熱空(煤)氣。 蓄熱式加熱爐的煙氣余熱回收主要是通過爐體兩側(cè)的蓄熱室來實現(xiàn)。圖4 是已有的蓄熱式加熱爐余熱回收過程示意圖，助燃空氣經(jīng)切換閥進入右側(cè) 通道，而后流經(jīng)右側(cè)的蓄熱室吸收蓄熱體儲存的熱量，把助燃空氣預(yù)熱到 800°C 1100°C，再經(jīng)過燒嘴噴入爐內(nèi)；與此同時左側(cè)切換閥與引風(fēng)機相 通，這樣燃燒產(chǎn)物對物料加熱后進入左側(cè)通道，在蓄熱室內(nèi)將煙氣熱量大 部分傳遞給蓄熱體后，以15(TC左右的溫度經(jīng)引風(fēng)機排入大氣中。間隔一 定時間(蓄熱式燃燒技術(shù)常用的換向時間為30s 200s)后系統(tǒng)運行進入 后半周期，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，切換閥動作，此時煤氣和助燃空氣從左側(cè) 燒嘴噴出并混合燃燒，這時右側(cè)燒嘴變?yōu)闊煹?。高溫?zé)煔饨?jīng)引風(fēng)機的作用 通過右側(cè)，將其蓄熱體加熱后，以15(TC左右的溫度進入切換閥和引風(fēng)機 排入大氣中，完成一個換向周期。
應(yīng)用中兩類加熱爐均存在一定的問題和不足。換熱式加熱爐主要存在 的問題有加熱爐不能以低熱值的純高爐煤氣為燃料；不能充分回收煙氣 余熱，加熱爐的熱效率低等。蓄熱式加熱爐主要存在的問題有爐壓高且 波動大，爐口和爐體冒火嚴(yán)重，爐門易燒損；爐況難于控制；加熱爐壽命 短等。
隨著企業(yè)生產(chǎn)工藝流程的改造，加熱爐大型化成為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)所 必需，采用何種爐型何種方式實現(xiàn)加熱爐的大型化值得期待。若通過增加 爐子長度或?qū)挾鹊姆椒▉韺崿F(xiàn)加熱爐大型化，有可能導(dǎo)致加熱爐性能下 降，因而此方法不可取。若采用蓄熱式加熱爐爐型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)加熱爐大型化，應(yīng)考慮擴大蓄熱室容積并增加引風(fēng)機的排煙能力。在現(xiàn)有蓄熱室的基礎(chǔ)上 繼續(xù)用增加蓄熱室橫截面積來擴大蓄熱室容積難以實現(xiàn);若用增加蓄熱室 長度來實現(xiàn)蓄熱室的擴容，則會增加流動阻力，加大動力消耗，進而影響 蓄熱式加熱爐的節(jié)能效果。即便提高排煙機引力在一定程度上能夠加大排 煙量，但是隨著排煙機引力的加大，將使煙氣流經(jīng)蓄熱室的流速增加，影 響煙氣和蓄熱體之間的蓄熱和換熱效果，導(dǎo)致加熱爐排煙溫度的上升，進 而使蓄熱式加熱爐難以發(fā)揮排煙溫度低的優(yōu)點?？梢?，蓄熱室擴容已成為 蓄熱式加熱爐進一步大型化的瓶頸，為了滿足高效、節(jié)能、低污染的要求， 開發(fā)設(shè)計新型加熱爐勢在必行。 三、發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本實用新型提供一種蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐，其目的是 實現(xiàn)加熱爐大型化，克服上述兩種加熱爐的各自缺陷，使兩者的煙氣余熱 回收技術(shù)相得益彰，使純高爐煤氣等低熱值燃料在加熱爐上得以應(yīng)用，加 熱爐的壓力控制平穩(wěn)，加熱爐的壽命延長。
技術(shù)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐，其特征在于在該加熱爐內(nèi)同時具有 蓄熱室和換熱器；在加熱爐的前部設(shè)置有均熱段、加熱段，在加熱爐的尾 部設(shè)有預(yù)熱段；在加熱段和均熱段內(nèi)設(shè)置有蓄熱式燒嘴和換熱式燒嘴，在 預(yù)熱段后設(shè)有輔助煙道，在輔助煙道內(nèi)設(shè)有換熱器；所述的蓄熱式燒嘴與 蓄熱室相通，蓄熱室為相對設(shè)置，相對設(shè)置的蓄熱室通過管路、換向裝置 與引風(fēng)機或鼓風(fēng)機相連；鼓風(fēng)機與輔助煙道內(nèi)的換熱器相連，換熱器與換 熱式燒嘴相連。
加熱段分為第一加熱段、第二加熱段或更多加熱段，通過在爐膛內(nèi)橫 向設(shè)置的隔墻分開。
在相對設(shè)置的與蓄熱室相連的管路上，以及與換熱器相連的管路上設(shè) 有聯(lián)動控制閥。
在爐體內(nèi)設(shè)置有多個蓄熱式燒嘴和換熱式燒嘴。
優(yōu)點及效果本實用新型所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐及其技術(shù) 的功效是實現(xiàn)加熱爐大型化，通過蓄熱和換熱技術(shù)的嫁接，煙氣余熱利 用率提高；爐內(nèi)壓力狀況改善，吸風(fēng)和冒火減少；加熱爐壽命延長，作業(yè) 率提高，加熱爐單位產(chǎn)品燃耗大幅度降低；與蓄熱式爐相比，基本建設(shè)投 資減少，運行及維護費用降低；爐體周圍環(huán)境得到改善。


圖1是本實用新型所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐的主要結(jié)構(gòu)示意
圖2是圖1的A—A剖面圖；圖3是已有的換熱式加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是已有的蓄熱式加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖。 五具體實施方式
下面通過附圖對本實用新型加以具體描述
本實用新型采用的技術(shù)方案是:提供一種蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐及 其技術(shù)用以回收煙氣余熱，采用均熱段l、加熱段2、 3和預(yù)熱段4等多 點供熱制度。既可維持較高的熱效率和加熱能力，又能保證加熱爐的平穩(wěn) 運行。該爐兼顧了蓄熱式加熱爐和換熱式加熱爐的特點，既有換熱式燒嘴，
也有蓄熱式燒嘴；既有煙囪自然排煙，也有引風(fēng)機強制排煙；既有輔助煙 道和換熱器，也有蓄熱室。
在所述蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐結(jié)構(gòu)圖上設(shè)置有換熱式燒嘴7、蓄熱 式燒嘴5，以及與燒嘴磚相連接的向爐內(nèi)鼓入燃燒介質(zhì)和從爐內(nèi)引出煙氣 并為蓄熱體蓄熱的蓄熱室10、 11。
所述換熱式燒嘴7與鼓風(fēng)機12和燃料供應(yīng)系統(tǒng)連接，所述蓄熱室10、 11通過管道、換向裝置13及相應(yīng)的控制闊分別與鼓風(fēng)機12和引風(fēng)機14 相連接。
所述換熱式燒嘴7的數(shù)量取決于爐體的大小和換熱供熱負(fù)荷，蓄熱式 燒嘴5的數(shù)量取決于爐體的大小和蓄熱供熱負(fù)荷，蓄熱室IO、 ll的數(shù)量 應(yīng)根據(jù)滿足爐內(nèi)正常燃燒所需空氣量的要求而定。
所述均熱段l、加熱段2、 3、預(yù)熱段4的長度根據(jù)具體的物料加熱工 藝而定。
所述蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐在一座加熱爐上同時采用兩種煙氣余 熱回收技術(shù)。其中，加熱爐前部采用蓄熱式燃燒技術(shù)，而后部采用換熱燃 燒技術(shù)。蓄熱燃燒單元產(chǎn)生的煙氣部分地從蓄熱室10、 ll排出爐外，這 部分排煙量根據(jù)高溫?zé)煔馀c被加熱介質(zhì)的水當(dāng)量比確定。除此之外，蓄熱 燃燒產(chǎn)生的剩余煙氣量則匯同換熱燃燒單元產(chǎn)生的煙氣由爐尾輔助煙道 8排出爐外。
所述蓄熱燃燒單元主要包括蓄熱室10、 11、蓄熱式燒嘴5、換向裝置 13、控制閥以及管道系統(tǒng)，換熱燃燒單元主要包括換熱器9、換熱式燒嘴 7和管道系統(tǒng)。
所述輔助煙道8的面積選取應(yīng)以排煙量及煙氣流速的大小為依據(jù)。 圖中標(biāo)記
1均熱段、 2第一加熱段、3第二加熱段、4預(yù)熱段
5蓄熱式燒嘴、6隔墻、 7換熱式燒嘴、8輔助煙道
9換熱器、 IO蓄熱室A、 11蓄熱室B、12鼓風(fēng)機
13換向裝置、14引風(fēng)機、 15聯(lián)動控制閥、16管道系統(tǒng)。參見圖1，本實用新型所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐采用多段(點)
供熱制度，包括均熱段l、第一加熱段2、第二加熱段3，各段長度根據(jù) 具體的物料加熱工藝而定。采用兩級加熱段供熱，可采用不同熱值的燃料， 而且爐壓平穩(wěn)，效果尤為明顯。加熱爐后部采用換熱燃燒技術(shù)，前部采用 蓄熱式燃燒技術(shù)。換熱式燒嘴7、和蓄熱室10、 11的數(shù)量取決于爐體的 大小、各段供熱負(fù)荷以及燃燒所需的空氣量。
所述蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐在爐尾設(shè)置輔助煙道8和換熱器9。燃 氣經(jīng)換熱器9預(yù)熱后送至噴嘴，噴入爐內(nèi)與高溫助燃空氣混合燃燒。空氣 的預(yù)熱則分為兩部分 一為換熱器9， 二為蓄熱室IO、 11。
物料入爐后，首先由燃燒產(chǎn)生的煙氣對其進行直接預(yù)熱(在預(yù)熱段 4)，然后依次經(jīng)過第二加熱段3、第一加熱段2、均熱段l。
參見圖1，所述換熱燃燒的過程為燃料和助燃空氣由鼓風(fēng)機12送 入設(shè)置在爐尾輔助煙道8內(nèi)的換熱器9中，與燃燒產(chǎn)生的煙氣進行充分的 熱交換。預(yù)熱后的燃燒介質(zhì)經(jīng)管道16送至換熱式燒嘴7后噴入爐內(nèi)混合 燃燒。換熱燃燒生成的煙氣流經(jīng)預(yù)熱段4后由爐尾輔助煙道8經(jīng)煙囪排入 大氣。
參見圖2，所述蓄熱燃燒的過程為鼓風(fēng)機12鼓出的助燃空氣經(jīng)換 向裝置13進入左側(cè)通道，而后流經(jīng)蓄熱室10吸收蓄熱體儲存的熱量，把 助燃空氣預(yù)熱到80(TC 110(rC，再經(jīng)過蓄熱式燒嘴5噴入爐內(nèi)；與此同 時換向裝置13的對側(cè)出口與引風(fēng)機14相通，這樣燃燒產(chǎn)物對物料加熱后 進入右側(cè)通道，在蓄熱室11內(nèi)將煙氣熱量大部分傳遞給蓄熱體后，以150 T:左右的溫度進入換向裝置13，再經(jīng)引風(fēng)機14排入大氣中。間隔一定時 間(常用的換向時間為30s 200s)后系統(tǒng)運行進入后半周期，控制系統(tǒng) 發(fā)出指令，換向裝置13動作，此時助燃空氣經(jīng)蓄熱室11噴出并混合燃燒， 蓄熱室10變?yōu)闊煹?。高溫?zé)煔饨?jīng)引風(fēng)機的作用通過蓄熱室10，將其蓄熱 體加熱后，以15(TC左右的溫度進入換向裝置13和引風(fēng)機排入大氣中， 完成一個換向周期。
參見圖1、 2，加熱爐生產(chǎn)率變化時，根據(jù)加熱爐產(chǎn)量的增減和物料 的加熱要求，適時調(diào)節(jié)聯(lián)動控制閥15動作，調(diào)整聯(lián)動控制閥15的開度， 調(diào)節(jié)蓄熱和換熱的熱負(fù)荷，進而滿足加熱爐生產(chǎn)率的變化。
參見圖l、 2，物料入爐溫度較高時，聯(lián)動控制閥15動作，增大蓄熱 室10、 ll端的閥門開度，使蓄熱用熱負(fù)荷增大；同時減小換熱器9端的 閥門開度，進而換熱用熱負(fù)荷相應(yīng)減小。當(dāng)物料入爐溫度較低時，聯(lián)動控 制閥15動作，減小蓄熱室10、 ll端的閥門開度，使蓄熱用熱負(fù)荷減小； 同時增大換熱器9端的閥門開度，進而換熱用熱負(fù)荷相應(yīng)增大，實現(xiàn)蓄熱 和換熱的熱負(fù)荷同步調(diào)節(jié)。
參見圖l、 2， 一座加熱爐上同時具備蓄熱室10、 11和換熱器9，當(dāng) 燃料熱值不同時，可以針對煙氣和被預(yù)熱介質(zhì)的水當(dāng)量關(guān)系，有選擇的選用適合的煙氣余熱回收方式。低熱值燃料多選用蓄熱室的方式回收煙氣余 熱，高熱值燃料多選用換熱器的方式回收煙氣余熱。
參見圖1、 2，當(dāng)加熱爐熱送熱裝程度較高時，可完全關(guān)閉換熱器9 部分，此時加熱爐為蓄熱式加熱爐；其他工況下，蓄熱室IO、 ll和換熱 器9開啟，此時加熱爐為蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐。
圖2工作狀態(tài)下，所述蓄熱燃燒生成的煙氣主要由蓄熱室11排出。 為保證蓄熱室ll的熱效率和溫度效率最佳，排煙量的確定方式如下使 排出煙氣的水當(dāng)量和被加熱介質(zhì)的水當(dāng)量相等。蓄熱燃燒生成的過量煙氣 則匯同換熱燃燒生成的煙氣經(jīng)由預(yù)熱段4，在換熱器9內(nèi)充分預(yù)熱燃?xì)夂?助燃空氣后最終由爐尾輔助煙道8排出爐外。
當(dāng)物料需要更充分的加熱，本設(shè)備可采用第一加熱段、第二加熱段、 第三加熱段等多級加熱段供熱，加熱效果更理想。
本設(shè)備可以為在加熱爐前部采用換熱燃燒方法，在加熱爐后部采用蓄 熱燃燒方法，其加熱效果與上述方法相同。
針對加熱爐生產(chǎn)率、加熱物料入爐溫度的變化，實現(xiàn)蓄熱和換熱的熱 負(fù)荷變化，B卩能滿足加熱工藝要求又能避免二者相互干涉以保持蓄熱燃燒 和換熱燃燒的各自特點。本實用新型通過蓄熱和換熱兩種技術(shù)的嫁接，煙 氣余熱利用率提高；爐內(nèi)壓力狀況改善，吸風(fēng)和冒火減少；加熱爐壽命加 長，作業(yè)率提高，加熱爐單位燃耗大幅度減低；基本建設(shè)投資減少，運行 及維護費用降低；爐體周圍環(huán)境得到改善。
權(quán)利要求1、一種蓄熱-換熱式聯(lián)用加熱爐，其特征在于在該加熱爐內(nèi)同時具有蓄熱室和換熱器；在加熱爐的前部設(shè)置有均熱段、加熱段，在加熱爐的尾部設(shè)有預(yù)熱段；在加熱段和均熱段內(nèi)設(shè)置有蓄熱式燒嘴和換熱式燒嘴，在預(yù)熱段后設(shè)有輔助煙道，在輔助煙道內(nèi)設(shè)有換熱器；所述的蓄熱式燒嘴與蓄熱室相通，蓄熱室為相對設(shè)置，相對設(shè)置的蓄熱室通過管路、換向裝置與引風(fēng)機或鼓風(fēng)機相連；鼓風(fēng)機與輔助煙道內(nèi)的換熱器相連，換熱器與換熱式燒嘴相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐，其特征在于-加熱段分為第一加熱段、第二加熱段或更多加熱段，通過在爐膛內(nèi)橫向設(shè) 置的隔墻分開。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐，其特征在于 在相對設(shè)置的與蓄熱室相連的管路上，以及與換熱器相連的管路上設(shè)有聯(lián) 動控制閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱一換熱式聯(lián)用加熱爐，其特征在于在爐體內(nèi)設(shè)置有多個蓄熱式燒嘴和換熱式燒嘴。
專利摘要本實用新型蓄熱-換熱式聯(lián)用加熱爐主要涉及一種工業(yè)加熱及其余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，其特征是在加熱爐內(nèi)同時具有蓄熱室和換熱器；在加熱爐的前部設(shè)置有均熱段、加熱段，在加熱爐的尾部設(shè)有預(yù)熱段；采用均熱段、加熱段、預(yù)熱段多段供熱制度。本實用新型的目的是實現(xiàn)加熱爐大型化和爐膛壓力的平穩(wěn)控制，克服換熱式和蓄熱式這兩種加熱爐及其煙氣余熱回收技術(shù)的缺陷，并可使純高爐煤氣等低熱值燃料在加熱爐上得以應(yīng)用，加熱爐壓力平穩(wěn)，壽命延長。通過本實用新型的實施，實現(xiàn)加熱爐大型化，煙氣余熱利用率提高；爐內(nèi)壓力狀況改善，吸風(fēng)和冒火減少、節(jié)能減排等目的。
文檔編號F27D17/00GK201149427SQ20082001001
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者孫文強, 王連勇, 蔡九菊, 謝國威 申請人:蔡九菊