CN101798668B - 一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置及加热方法 - Google Patents

Abstract

一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置及加热方法，包括加热陶瓷管，在加热陶瓷管内有燃烧室和通入燃烧室内的燃气管，在燃气管端部接有燃烧嘴，所述燃气管外部套有一个前端收缩的点火管，点火管外部套有空气管，所述空气管的的两端分别与外部空气管路和燃烧室连通，在点火管的管壁上制有进气孔。燃气管与空气管以脉冲方式开启和关闭。本发明的加热装置，在加热陶瓷管内设置燃气管与空气管，并通过控制器控制燃气与空气的通入量，按设定比例分别通入燃烧室混合后再点燃，避免了因煤气中氢含量高导致空、燃比例调整不好引起燃爆。使得采用焦炉煤气加热镀锌液成为可能。本发明的加热方法采用脉冲式加热，并以在每次点火前或点火后用空气清扫陶瓷管内废气，而且采用点燃室与燃烧室相对分离的方式，避免了氢气爆燃，确保操作安全。

Description

一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置及加热方法

技术领域

本发明涉及一种热镀锌锅/槽的加热装置，具体为一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置。

背景技术

现有的镀锌技术包括热镀锌与冷镀锌两种工艺，其中热镀锌技术应用较为广泛。早期的热镀锌锅采用外加热方式，其容易导致锌液对钢制锌锅的腐蚀，腐蚀后造成的锌锅损坏、锌液内在质量下降和大量的锌被生成锌渣等情况。在上世纪中期，发明了上加热技术，利用热发射的方式从锌锅表面进行加热，如中国专利95113967公开的“一种热镀锌装置”，采用半煤气炉上加热方式，通过加热板对下部镀槽内的锌进行加热。这种上加热技术热效率低，锌液表面氧化造成锌液损失，目前已很少被使用。上世纪八十年代，有人发明了内加热镀锌方法，就是用空的加热管***锌液中，热源在加热管中持续发热，通过传导的方式将热量传导至加热管外部的锌液中，通常加热管采用不被锌液腐蚀的非金属材料制成，其具有良好的热传导性，而碳化硅结合氧化硅材料就是加热管的首选原材料。

内加热管的热源最早使用电热体，主要是其控制简单，但因为成本较高和单个发热体所提供热量有限而被放弃。现有技术的内加热镀锌工艺采用天然气或液化石油气作为加热燃料。将一个前端封闭的耐高温加热管(通常采用碳化硅管)***镀锌锅内，燃料气与空气混合后被送入加热管内的燃烧室点燃，废气沿管壁上的夹缝返出加热管从烟道排出。这种加热燃料热值稳定，调节方便，成本低，受到镀锌企业的欢迎，存在的不足是气源供应地区局限，或燃气供应不足及燃气成本高等，影响企业正常生产。煤气虽然是目前普遍使用的工业及民用燃气，但因其成分中氢含量较高，当用于镀锌液内加热工艺时在燃烧过程中会产生大量水分，积聚加热管内壁会使内加热管发生破裂；此外，由于氢含量高，在点火时爆燃的可能性较大，损坏加热管的同时还会将锌液溅出造成人生伤害；第三是燃气纯度不够，会导致燃气自动控制原件失效。由于上述原因导致焦炉煤气一直未能在加热镀锌液工艺中得到应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，为开辟新的热源燃料，针对热镀锌液内加热用燃料的应用要求，开发出一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置。

本发明的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，包括加热陶瓷管，在加热陶瓷管内有燃烧室和通入燃烧室内的燃气管，在燃气管端部接有燃烧嘴，其特征在于所述燃气管外部套有一个前端收缩的点火管，点火管外部套有空气管，所述点火管与空气管之间有间隙，该间隙为空气通道，所述空气通道的进气端与外部空气管路连通，另一端与燃烧室连通，在点火管的管壁上制有进气孔。

所述的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，其中的进气孔置于点火管前部燃烧嘴的附近，点火管前端收缩构成一个与燃烧室连通的点燃室。

所述的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，其中与燃气管相连接的外部燃气管路上接有燃气电磁阀，与空气通道连通的外部空气管路上接有空气电磁阀，燃烧嘴上连接一个点火器，所述的燃气电磁阀、空气电磁阀和点火器与控制器电连接，并由控制器控制其接通与断开的时间长度及点火持续时间。

一种使用以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其中燃气管与空气管以脉冲方式开启和关闭，并且在每次脉冲动作时空气管总是提前1-2秒开启，关闭时，空气管总是延时1-2秒关闭。

所述的使用以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、将压力为5-10kPa的空气和压力为3-12kPa的焦炉煤气分别经空气管和燃气管通入加热陶瓷管内混合并点燃，持续燃烧10-20秒后关闭燃气管；

B、燃气管关闭后空气管继续进气1-2秒钟后关闭；

C、空气管关闭间隔1-10秒钟后燃气管与空气管同时开启并再次点燃，燃气管持续开启10-20秒钟后关闭，空气管延时1-2秒钟关闭；

所述A-C步骤在镀锌液加热期间反复进行，保持镀锌液的工作温度恒定。

所述的使用以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其中焦炉煤气与空气经计量控制装置计量后按比例通入加热陶瓷管内。

本发明的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，在加热陶瓷管内设置燃气管与空气管，并通过控制器控制燃气与空气的通入量，按设定比例分别通入燃烧室混合后再点燃，避免了因煤气中氢含量高导致空、燃比例调整不好引起燃爆。使得采用焦炉煤气加热镀锌液成为可能。本发明的以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置的加热方法采用脉冲式加热，并以在每次点火前或点火后用空气清扫陶瓷管内废气，而且采用点燃室与燃烧室相对分离的方式，避免了氢气爆燃，确保操作安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明点火过程示意图

图3是本发明的燃烧过程示意图

图4是空气管延时关闭的点火脉冲波形图

图5是空气管提前开启的点火脉冲波形图

图中1-外部燃气管路 2-截止阀 3-燃气电磁阀 4-燃气减压阀 5-点火器6-排烟管路 7-燃气管 8-点火管 9-燃烧嘴 10-点燃室 11-空气减压阀12-外部空气管路 13-空气电磁阀 14-点火控制器 15-废气夹缝 16-空气管 17-进气孔 18-燃烧室 19-空气通道 20-加热陶瓷管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置进行详细描述。

图1所示，本发明的镀锌液内加热装置，包括一个镀锌液内加热陶瓷管20，在该陶瓷管内有一个点火管8，焦炉煤气燃气管7安装在点火管8内，其一侧还有内装点火线的点火线套管，燃气管7前部接有一个燃烧嘴9。在点火管8的外部套接有空气管16，其中点火管8与空气管16之间有(间隙)夹层，该夹层构成为空气通道19。空气通道19的前部与燃烧室18连通。在点火管8的管壁上靠近燃烧嘴9附近制有进气孔17。空气管16与外部空气管路12连通，在外部空气管路12上设有空气减压阀11和空气电磁阀13。燃气管7与外部燃气管路1连通，在外部燃气管路1上接有截止阀2、燃气电磁阀3和燃气减压阀4。点火器5与点火线连接，点火线的发火端固定在燃烧嘴9上。燃气电磁阀3与空气电磁阀13及点火器5与一个控制器14由导线连接，三者均受控制器14控制。

初次点火时，控制器14发出指令，空气电磁阀13打开，加压空气经外部空气管路12、空气减压阀11进入空气管16，并且大部分空气从空气通道19前端进入燃烧室，然后沿加热陶瓷管20内壁的水蒸汽夹缝15返出从排烟管路6排空。本次首先进入加热陶瓷管内的空气是清除内部的残余燃气和附着在内壁的水蒸汽，持续时间为1-2秒钟。然后点火控制器14指令燃气电磁阀3打开，此时二种气体按设定比例分别经燃气管7和空气管16进入加热陶瓷管20内。燃气从燃烧嘴9喷出，小量空气从进气孔17进入点火管8内的点燃室10与燃气混合，此时，点火器5接受指令输出千伏高压电点火将燃气与空气的混合气点燃。由于进入此处的空气较少，不足以将全部燃气烧尽，但可以消耗大量氢气，从而可以降低氢气浓度，避免发生爆燃。未燃烧的大部分燃气进入前部燃烧室18内并与经空气通道19即空气管16进入的空气混合完全燃烧，燃烧废气沿加热陶瓷管20内壁的废气夹缝15返出经排烟管路6排空。燃烧10-20秒钟后，控制器14发出指令，关闭燃气电磁阀3，中断燃气供给。空气电磁阀13则延时1-2秒钟再关闭，在此时间内，加压空气继续进入加热陶瓷管内将刚燃烧后的废气及附着在管体内壁的水蒸汽从管内清扫出去。到达设定清扫时间后，空气电磁阀13关闭。间隔1-10秒钟后，控制器14再次指令将燃气电磁阀、空气电磁阀打开并点燃，如此循环工作，可保持镀锌锅/槽内锌液温度误差在±1℃以内。而燃烧室内壁则不会有积存的水蒸汽。

上述空气进入压力为5-10kPa；燃气进入压力为3-12kPa；其中进入压力大小的调整是根据焦炉煤气成分/热值及与空气比例由控制器内专用程序计算自动进行调整。本实用新型只涉及装置的硬件部分。

图2所示点火过程，高压空气先对点燃室10、燃烧室18内的残余煤气、水蒸汽进行吹扫清除，吹扫时间由控制器14内程序控制，通常1-2秒或更多至10秒种。吹扫结束后，然后打开燃气电磁阀3，此时，焦炉煤气与空气按照设定的比例进入加热陶瓷管20，其中小量空气先进入点火管8内的点燃室10内与燃气混合并被点燃，此时由于进入点燃室内的空气较少，只有小量燃气(焦炉煤气)被点燃，其余燃气则进入燃烧室18后被点燃。

图3所示燃烧时，火焰由点燃室10进入燃烧室18，由空气管16前部出口进入燃烧室18的大部分空气与未燃烧的大部分燃气混合并全部烧尽。燃烧后的废气(二氧化碳和水)通过夹缝15及排烟管路6排出。关闭燃气管后空气管延时期间进入的空气将加热陶瓷管内剩余废气吹出，避免其中的水蒸气在陶瓷管内壁凝结。

图4所示，脉冲点火控制器14采用矩形波来控制燃烧的时间，一般设定燃烧时间为10-20秒，由燃气成分不同而设定不同时间值；空气管延时关闭时间为1-2秒。

图5所示，通过调整控制器14，使空气管每次启动时提前1-2秒打开，对陶瓷管内的废气进行清扫，然后打开燃气管并点燃，持续燃烧10-20秒后空气管与燃气管同时关闭。其与图4所示方式具有同样效果。

通过以上脉冲加热方式用焦炉煤气对加热陶瓷管进行加热，避免管内局部温度超高和水蒸气对陶瓷管的损坏。保证了镀锌液温度恒定。

以下是本发明的一个应用实例，煤气成份如下：

CO₂ 2.6％；CmHn 1.8％；O₂  0.8％；CO 8.4％；CH₄ 21.17％；

H₂ 61.06％；N₂ 4.17％；操作过程，

1、设定最大脉冲燃烧时间为20秒，停止时间为10秒，让每次燃烧产生的水分最大限度地排出加热管，虽然频繁点火带来了一些副作用，但可确保不因水分的集聚导致加热陶瓷管破裂；

2、煤气和空气分别送入烧嘴内，增加每次点火前的预吹扫，由程序控制器进行控制，每次点火动作前先打开空气阀，送入空气将残留的煤气清理干净，点火瞬时空气比例较高，无鸣爆产生；

3、对煤气管中各种控制原件进行每季度的清理，增加多道次的过滤网并每月更换。

使用一年来，锌液温度控制误差达到±1℃，能耗水平很低，加热管和其它热工原件使用寿命达到1年。

Claims (6)

1.一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，包括加热陶瓷管(20)，在加热陶瓷管内有燃烧室(18)和通入燃烧室内的燃气管(7)，在燃气管端部接有燃烧嘴(9)，其特征在于所述燃气管(7)外部套有一个前端收缩的点火管(8)，点火管(8)外部套有空气管(16)，所述点火管(8)与空气管(16)之间有间隙，该间隙为空气通道(19)，所述空气通道(19)的进气端与外部空气管路(12)连通，另一端与燃烧室(18)连通，在点火管(8)的管壁上制有进气孔(17)。

2.根据权利要求1的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，其特征在于所述的进气孔(17)置于点火管(8)前部燃烧嘴(9)的附近，点火管(8)前端收缩构成一个与燃烧室(18)连通的点燃室(10)。

3.根据权利要求1或2的一种以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置，其特征在于与燃气管(7)相连接的外部燃气管路(1)上接有燃气电磁阀(3)，与空气通道(19)连通的外部空气管路(12)上接有空气电磁阀(13)，燃烧嘴(9)上连接一个点火器(5)，所述的燃气电磁阀(3)、空气电磁阀(13)和点火器(5)与控制器(14)电连接，并由控制器(14)控制其接通与断开的时间长度及点火持续时间。

4.一种使用权利要求1-3中任一项所述的以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其特征在于燃气管与空气管以脉冲方式开启和关闭，并且在每次脉冲动作时空气管总是提前1-2秒开启，关闭时，空气管总是延时1-2秒关闭。

5.根据权利要求4的使用以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、将压力为5-10kPa的空气和压力为3-12kPa的焦炉煤气分别经空气管和燃气管通入加热陶瓷管内混合并点燃，持续燃烧10-20秒后关闭燃气管；

B、燃气管关闭后空气管继续进气1-2秒钟后关闭；

C、空气管关闭间隔1-10秒钟后燃气管与空气管同时开启并再次点燃，燃气管持续开启10-20秒钟后关闭，空气管延时1-2秒钟关闭；

所述A-C步骤在镀锌液加热期间反复进行，保持镀锌液的工作温度恒定。

6.根据权利要求5的使用以焦炉煤气为燃料的镀锌液内加热装置加热镀锌液的方法，其特征在于所述焦炉煤气与空气经计量控制装置计量后按比例通入加热陶瓷管内。

Images