CN204514035U - 双蓄热式天然气加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了双蓄热式天然气加热炉，属于工业用加热炉，其结构包括炉体和换向装置，炉体包括燃烧室、蓄热室、保温层和钢结构，蓄热室至少包括一对蓄热室A和蓄热室B，蓄热室A和蓄热室B上分别至少设置一个有燃烧喷口A和燃烧喷口B，蓄热室A内和蓄热室B内分别设置有蓄热体，天然气管道和烟气/助燃空气管道分别分成两路，一路穿过蓄热室A与燃烧喷口A相连，另一路穿过蓄热室B与燃烧喷口B相连,烟气/助燃空气管道通过换向机构与排烟管道相连，天然气管道、烟气/助燃空气管道和排烟管道与火力调节装置相连。本实用新型具有高温烟气余热极限回收，热效率极大提高；低能源消耗、减少环境污染等特点。

Description

双蓄热式天然气加热炉

技术领域

本实用新型涉及一种工业用加热炉，尤其是一种双蓄热式天然气加热炉。

背景技术

我国工业炉是耗能大户，约占全国总能耗的25％，仅次于热力发电和锅炉的能耗量。加热炉的能耗占工业炉总能耗的90％以上，可见加热炉在我国制造领域中占据着举足轻重的地位。我国的工业炉能源利用率较低，其热效率平均约为25％其中锻造加热炉为5％～20％，热处理炉为8％～25％，连续加热炉的热减率稍高一些，也只有30％～40％。而世界上发达国家燃料炉的热效率平均为50％左右。我国工业炉节能还存在很大潜力。

目前国内使用的蓄热式天然气加热炉普遍为助燃空气单蓄热式加热炉。蓄热式加热炉按预蓄热介质分为单蓄热式加热炉和双蓄热式加热炉。单蓄热式加热炉就是只对燃料或助燃空气(一般是助燃空气)进行预蓄热。双蓄热加热炉就是对燃料和助燃空气均进行预蓄热。由于单蓄热式加热炉只对助燃空气进行预蓄热，天然气没有经过预蓄热，造成了占较大比例的高温烟气的显热得不到回收利用；在热工自动控制技术方面，普遍存在火力调节单一，只能靠燃气的通断来实现保温阶段的温度调节，由于火力较大又不能调节火力变小，造成燃气的较大浪费。在加热炉升温阶段交替燃烧频次高，每一次交替燃烧都存在一部分燃气因换向造成来不及燃烧直接以高温烟气的形式排出，造成了燃气的不完全燃烧的比例增加，燃气的化学热损失上升；在新概念炉体工艺方面普遍存在炉体保温差，加热炉散热损失大。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种双蓄热式天然气加热炉，该双蓄热式天然气加热炉具有达到了高温烟气余热的接近极限回收，双蓄热式天然气加热炉热效率得到了极大提高；从而促进加热炉的高科技含量、好经济效益、低能源消耗、减少环境污染的可持续发展道路的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括炉体和换向装置，所述的炉体包括燃烧室、蓄热室、保温层和钢结构，所述的钢结构包括炉顶、炉墙和炉底，炉顶设置在炉墙的上部，炉底设置在炉墙的下部，所述的保温层包括炉墙保温层、炉顶保温层和炉底保温层，所述的炉墙保温层、炉顶保温层和炉底保温层分别设置在炉墙、炉顶和炉底内侧，所述的炉墙的前侧和后侧分别设置有进料口炉门和出料口炉门，所述的燃烧室设置在炉顶下部，所述的蓄热室至少包括一对助燃空气和天然气组合蓄热室，蓄热室A和蓄热室B，所述的蓄热室A和蓄热室B上分别至少设置一个有燃烧喷口A和燃烧喷口B，所述的燃烧喷口A和燃烧喷口B分别穿过燃烧室内墙，所述的蓄热室A内和蓄热室B内分别设置有蓄热体，蓄热体的下部设置有蓄热体支撑蓖，天然气管道和烟气/助燃空气管道分别分成两路，一路穿过蓄热室A与燃烧喷口A相连，另一路穿过蓄热室B与燃烧喷口B相连,烟气/助燃空气管道通过换向机构与排烟管道相连，所述的天然气管道、烟气/助燃空气管道和排烟管道与火力调节装置相连。

所述的与燃烧喷口A相连的一路天然气管道为天然气管道A，一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道A；所述的与燃烧喷口B相连的另一路天然气管道为天然气管道B，另一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道B；伸出蓄热室A的烟气/助燃空气管道A与燃烧喷口A之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道A和高温烟气/助燃空气炉墙通道A，高温烟气/助燃空气炉底通道A与烟气/助燃空气管道A相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道A与燃烧喷口A相连；伸出蓄热室B的烟气/助燃空气管道B与燃烧喷口B之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道B和高温烟气/助燃空气炉墙通道B，高温烟气/助燃空气炉底通道B与烟气/助燃空气管道B相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道B与燃烧喷口B相连。

所述的火力调节装置包括电控流量比例阀、助燃空气变频鼓风机、排烟变频引风机、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第四流量调节阀、第五流量调节阀、第六流量调节阀、第一电控通断阀和第二电控通断阀，所述的电控流量比例阀设置在天然气管道的端部，第一流量调节阀和第一电控通断阀设置在天然气管道A上，第二流量调节阀和第二电控通断阀设置在天然气管道B上，助燃空气变频鼓风机和第三流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道上，第四流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道A上，第五流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道B上，第六流量调节阀和排烟变频引风机设置在排烟管道上。

所述的燃烧室分为三段，从前到后依次为预热区、加热二区和加热一区。

所述的加热二区和加热一区内分别设置有燃烧喷口A和燃烧喷口B，且加热一区内的燃烧喷口A和燃烧喷口B多于加热二区内的燃烧喷口A和燃烧喷口B。

所述的燃烧喷口A和燃烧喷口B可布置在单面墙上、双面墙上、三面墙上。燃烧喷口可布置在同一层水平面内、多层水平面内。燃烧喷口在水平面方向上的间距可紧密排列、疏松排列、紧密与疏松搭配排列。

所述的燃烧室***与保温层之间设置有炉体耐火材料。

所述的蓄热体为蓄热小球或蓄热蜂窝体。

所述的炉墙保温层为加厚轻质保温纤维棉和密封钢板，所述炉顶保温层为加厚轻质保温纤维棉和轻质保温砖，所述炉底保温层为轻质保温砖和轻质保温纤维棉。

所述的进料口炉门为进料口全纤维炉门，出料口炉门为出料口全纤维炉门。

所述的炉顶、炉墙和炉底为一体化整体吊装结构。

所述的换向机构为二位四通烟气/空气换向阀。

本实用新型的双蓄热式天然气加热炉和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：助燃空气与天然气燃料实现双预蓄热，并且高温烟气显热实现二级回收，从而使高温烟气显热达到了的接近极限回收，加热炉的热效率得到了极大提高；助燃空气与天然气燃料实现按流量比例自动无极控制燃烧，升温阶段火力大，升温快；保温阶段火力小，噪音低，电耗少，天然气燃料节能显著，加热炉的热效率得到进一步提高；高温烟气余热实现二级吸收，高温烟气首先通过燃烧室的炉墙及炉底，高温烟气的一部分热量通过燃烧室内壁传给工件，实现了高温烟气余热的第一级有效吸收；蓄热式天然气加热炉的双蓄热燃烧实现了高温烟气余热的第二级有效吸收；大大降低了加热炉的溢气热损失，同时大大降低了炉体的维修频率，极大提高了炉体的使用寿命；炉体大量采用轻质耐火材料，炉体热阻大，外保温散热损失大大减小；同时炉体耐火材料用轻质耐火材料的比例有了较大提高，燃烧室蓄热损失也大大减小。

附图说明

附图1是双蓄热式天然气加热炉的俯视剖视结构示意图；

附图2是双蓄热式天然气加热炉的工作状态示意图；

附图3是双蓄热式天然气加热炉的另一种工作状态示意图；

附图标记说明：1.钢结构，2.炉墙保温层，3.蓄热室B，4.进料口炉门，5.燃烧喷口B，6.预热区，7.炉体耐火材料，8.高温烟气/助燃空气炉底通道A，9.蓄热室A，10.高温烟气/助燃空气炉底通道B，11.加热二区，12加热一区，13..燃烧喷口A，14.出料口炉门，15.排烟管道，16.烟气/助燃空气管道B，17.排烟变频引风机，18.流量调节阀，19.流量调节阀，20.二位四通烟气/空气换向阀，21.流量调节阀，22.流量调节阀，23.助燃空气变频鼓风机，24.炉底保温层，25.烟气/助燃空气管道A，26.蓄热体支撑蓖，27.蓄热体，28.高温烟气/助燃空气炉墙通道A，29.炉墙，30.天然气管道A，31.燃烧室，32.流量调节阀，33.流量调节阀，34.电控流量比例阀，35高温烟气/助燃空气炉墙通道B，36.炉顶，37.流量调节阀，38.炉底，39.电控通断阀，40.天然气管道B，41.炉顶保温层。

图中：小单箭头表示天然气的流向，大单箭头表示助燃空气的流向，双箭头表示烟气流向。

具体实施方式

参照说明书附图1至附图3对本实用新型的双蓄热式天然气加热炉作以下详细地说明。

本实用新型的双蓄热式天然气加热炉，其结构包括炉体和换向装置，所述的炉体包括燃烧室31、蓄热室、保温层和钢结构1，所述的钢结构1包括炉顶36、炉墙29和炉底38，炉顶36设置在炉墙29的上部，炉底38设置在炉墙29的下部，所述的保温层包括炉墙保温层2、炉顶保温层41和炉底保温层24，所述的炉墙保温层2、炉顶保温层41和炉底保温层24分别设置在炉墙、炉顶36和炉底内侧，所述的炉墙的前侧和后侧分别设置有进料口炉门4和出料口炉门14，所述的燃烧室31设置在炉顶36下部，所述的蓄热室至少包括一对助燃空气和天然气组合蓄热室，蓄热室A9和蓄热室B3，所述的蓄热室A9和蓄热室B3上分别至少设置一个有燃烧喷口A13和燃烧喷口B5，所述的燃烧喷口A13和燃烧喷口B5分别穿过燃烧室内墙，所述的蓄热室A13内和蓄热室B5内分别设置有蓄热体27，蓄热体27的下部设置有蓄热体支撑蓖26，天然气管道和烟气/助燃空气管道分别分成两路，一路穿过蓄热室A9与燃烧喷口A13相连，另一路穿过蓄热室B3与燃烧喷口B5相连,烟气/助燃空气管道通过换向机构与排烟管道15相连，所述的天然气管道、烟气/助燃空气管道和排烟管道与火力调节装置相连。

所述的与燃烧喷口A13相连的一路天然气管道为天然气管道A30，一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道A25；所述的与燃烧喷口B5相连的另一路天然气管道为天然气管道B40，另一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道B16；伸出蓄热室A9的烟气/助燃空气管道A25与燃烧喷口A13之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道A8和高温烟气/助燃空气炉墙通道A28，高温烟气/助燃空气炉底通道A8与烟气/助燃空气管道A25相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道A28与燃烧喷口A13相连；伸出蓄热室B3的烟气/助燃空气管道B16与燃烧喷口B5之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道B10和高温烟气/助燃空气炉墙通道B35，高温烟气/助燃空气炉底通道B10与烟气/助燃空气管道B16相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道B35与燃烧喷口B5相连。

所述的火力调节装置包括电控流量比例阀34、助燃空气变频鼓风机23、排烟变频引风机17、第一流量调节阀33、第二流量调节阀37、第三流量调节阀22、第四流量调节阀21、第五流量调节阀19、第六流量调节阀18、第一电控通断阀32和第二电控通断阀39，所述的电控流量比例阀34设置在天然气管道的端部，第一流量调节阀33和第一电控通断阀32设置在天然气管道A30上，第二流量调节阀37和第二电控通断阀39设置在天然气管道B40上，助燃空气变频鼓风机23和第三流量调节阀22设置在烟气/助燃空气管道上，第四流量调节阀21设置在烟气/助燃空气管道A25上，第五流量调节阀19设置在烟气/助燃空气管道B16上，第六流量调节阀18和排烟变频引风机17设置在排烟管道15上。

所述的燃烧室31分为三段，从前到后依次为预热区6、加热二区11和加热一区12。

所述的加热二区12和加热一区11内分别设置有燃烧喷口A13和燃烧喷口B5，且加热一区11内的燃烧喷口A13和燃烧喷口B5多于加热二区12内的燃烧喷口A13和燃烧喷口B5。其中加热一区11的温度高于加热二区12，加热二区12的温度高于预热区6。

所述的燃烧喷口A13和燃烧喷口B5可布置在单面墙上、双面墙上、三面墙上。燃烧喷口可布置在同一层水平面内、多层水平面内。燃烧喷口在水平面方向上的间距可紧密排列、疏松排列、紧密与疏松搭配排列。

所述的燃烧室31***与保温层之间设置有炉体耐火材料7。

所述的蓄热体27为蓄热小球或蓄热蜂窝体。

所述的炉墙保温层2为加厚轻质保温纤维棉和密封钢板，所述炉顶保温层41为加厚轻质保温纤维棉和轻质保温砖，所述炉底保温层24为轻质保温砖和轻质保温纤维棉。

所述的进料口炉门4为进料口全纤维炉门，出料口炉门14为出料口全纤维炉门。

所述的炉顶36、炉墙29和炉底38为一体化整体吊装结构，由型钢加密封钢板组成。

所述的换向机构为二位四通烟气/空气换向阀20。

双蓄热式天然气加热炉双蓄热工作原理：燃烧喷口A13、燃烧喷口B5成对工作，二者交替变换燃烧和排烟，蓄热室A9、蓄热室B3内的蓄热体27相应变换放热和吸热状态。当燃烧喷口A13燃烧时进入燃烧室31的助燃空气和天然气在参与燃烧前均被加热到较高的温度，其中助燃空气流经已积蓄热量的蓄热体27而被加热到低于燃烧室温度50℃～150℃左右再参与燃烧，天然气流经已积蓄热量的蓄热体27而被加热到高于燃烧室温度500℃～600℃温度左右再参与燃烧。与此同时，燃烧喷口B5排烟，烟气热量被蓄热体27吸收排烟温度被降到≤100℃左右，换向工作后，燃烧喷口B5燃烧，助燃空气与天然气同样被蓄热体27加热到相应的较高温度参与燃烧，燃烧喷口A13排烟，烟气热量被蓄热体27吸收排烟温度被降到≤100℃左右。图2和图3两种工作状态依次循环直到被加热工件加热完成。如此周而复始，通过蓄热体27这一媒介，出炉烟气的余热被转换成助燃空气、天然气的物理显热而得到回收利用。具有足够的吸热能力和放热能力的蓄热体27，能使烟气余热得到充分的回收，将助燃空气、天然气预热到很高的温度。烟气排出温度可降到≤100℃，热回收效率达到85％以上。这样不仅可以节约大量能源，还可以大大提高燃料的理论燃烧温度，减少热损率，提高产量。

双蓄热式天然气加热炉高温烟气二级吸收工作原理：燃烧室31内有燃烧喷口A13燃烧时，燃烧室内的高温烟气首先通过燃烧喷口B5进入高温烟气/助燃空气炉墙通道B35，此时高温烟气通过加热炉墙，高温炉墙再加热需要加热的工件，把高温烟气的一部分热量传给受热工件。然后高温烟气再进入高温烟气/助燃空气炉底通道B10，此时高温烟气通过加热炉底，高温炉底再加热需要加热的工件，把高温烟气的一部分热量再一次传给受热工件。同理换向工作后，燃烧室31内由燃烧喷口B5燃烧时，燃烧室内的高温烟气首先通过燃烧喷口B5进入高温烟气/助燃空气炉墙通道A28，此时高温烟气通过加热炉墙，高温炉墙再加热需要加热的工件，把高温烟气的一部分热量传给受热工件。然后高温烟气再进入高温烟气/助燃空气炉底通道A8，此时高温烟气通过加热炉底，高温炉底再加热需要加热的工件，把高温烟气的一部分热量再一次传给受热工件。图2和图3两种工作状态依次循环直到被加热工件加热完成。如此周而复始，就实现了工件的三维立体加热，大大缩短了工件的加热时间，同时实现了高温烟气余热的第一级有效吸收。蓄热式天然气加热炉的双蓄热燃烧实现了高温烟气余热的第二级有效吸收。这样就实现了高温烟气余热的二级吸收，从而真正意义上达到了高温烟气余热的接近极限回收。双蓄热式天然气加热炉热效率得到了极大提高。

双蓄热式天然气加热炉燃烧火力自动无极调节工作原理：燃烧火力无级自动调节单元主要由助燃空气变频鼓风机23、排烟变频引风机17、电控流量比例阀34、第六流量调节阀18、第五流量调节阀19、第四流量调节阀21、第三流量调节阀22、第二流量调节阀37、第一流量调节阀33、温度传感器、温控仪和PC机组成。当加热炉按仪表设定工艺加热，在升温状态时，温度传感器采集的温度值远低于设定值所在的保温区间，工件加热按最大功率进行升温。此时温度传感器采集的温度信号进入PC机，再由PC机程序控制助燃空气变频鼓风机23、排烟变频引风机17、天然气的电控流量比例阀34，最终实现助燃空气、烟气、天然气三者流量按比例联动至升温流量区间，升温流量区间一般占总流量的90％～100％，其中助燃空气变频鼓风机23、排烟变频引风机17靠变频调速实现流量大小的调节。在保温状态时，温度传感器采集的温度值在设定值所在的保温区间的温度范围值内，工件加热按最小功率进行保温维持。此时温度传感器采集的温度信号进入PC机，再由PC机程序控制助燃空气变频鼓风机23、排烟变频引风机17、天然气的电控流量比例阀34，最终实现助燃空气、烟气、天然气三者流量按比例联动至保温流量区间，保温流量区间一般占总流量的5％～30％。这样就实现了燃烧火力自动无极调节，升温阶段火力大，升温快、加热速度大。保温阶段火力小，维持温度同时最大限度的降低天然气的消耗量。从而提供燃烧效果质量，保证烧嘴在正常的不同的工艺要求下工作。保证了燃料与助燃风的最佳配比，在燃烧时节省了可观的燃料。从而真正意义上达到了高温烟气余热的接近极限回收。双蓄热式天然气加热炉热效率得到了进一步提高。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.双蓄热式天然气加热炉，其特征是：包括炉体和换向装置，所述的炉体包括燃烧室、蓄热室、保温层和钢结构，所述的钢结构包括炉顶、炉墙和炉底，炉顶设置在炉墙的上部，炉底设置在炉墙的下部，所述的保温层包括炉墙保温层、炉顶保温层和炉底保温层，所述的炉墙保温层、炉顶保温层和炉底保温层分别设置在炉墙、炉顶和炉底内侧，所述的炉墙的前侧和后侧分别设置有进料口炉门和出料口炉门，所述的燃烧室设置在炉顶下部，所述的蓄热室至少包括一对助燃空气和天然气组合蓄热室，蓄热室A和蓄热室B，所述的蓄热室A和蓄热室B上分别至少设置一个有燃烧喷口A和燃烧喷口B，所述的燃烧喷口A和燃烧喷口B分别穿过燃烧室内墙，所述的蓄热室A内和蓄热室B内分别设置有蓄热体，蓄热体的下部设置有蓄热体支撑蓖，天然气管道和烟气/助燃空气管道分别分成两路，一路穿过蓄热室A与燃烧喷口A相连，另一路穿过蓄热室B与燃烧喷口B相连,烟气/助燃空气管道通过换向机构与排烟管道相连，所述的天然气管道、烟气/助燃空气管道和排烟管道与火力调节装置相连。

2.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的与燃烧喷口A相连的一路天然气管道为天然气管道A，一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道A；所述的与燃烧喷口B相连的另一路天然气管道为天然气管道B，另一路烟气/助燃空气管道为烟气/助燃空气管道B；伸出蓄热室A的烟气/助燃空气管道A与燃烧喷口A之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道A和高温烟气/助燃空气炉墙通道A，高温烟气/助燃空气炉底通道A与烟气/助燃空气管道A相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道A与燃烧喷口A相连；伸出蓄热室B的烟气/助燃空气管道B与燃烧喷口B之间设置有高温烟气/助燃空气炉底通道B和高温烟气/助燃空气炉墙通道B，高温烟气/助燃空气炉底通道B与烟气/助燃空气管道B相连，高温烟气/助燃空气炉墙通道B与燃烧喷口B相连。

3.根据权利要求2所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的火力调节装置包括电控流量比例阀、助燃空气变频鼓风机、排烟变频引风机、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第四流量调节阀、第五流量调节阀、第六流量调节阀、第一电控通断阀和第二电控通断阀，所述的电控流量比例阀设置在天然气管道的端部，第一流量调节阀和第一电控通断阀设置在天然气管道A上，第二流量调节阀和第二电控通断阀设置在天然气管道B上，助燃空气变频鼓风机和第三流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道上，第四流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道A上，第五流量调节阀设置在烟气/助燃空气管道B上，第六流量调节阀和排烟变频引风机设置在排烟管道上。

4.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的燃烧室分为三段，从前到后依次为预热区、加热二区和加热一区。

5.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的加热二区和加热一区内分别设置有燃烧喷口A和燃烧喷口B，且加热一区内的燃烧喷口A和燃烧喷口B多于加热二区内的燃烧喷口A和燃烧喷口B。

6.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的燃烧室***与保温层之间设置有炉体耐火材料。

7.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的蓄热体为蓄热小球或蓄热蜂窝体。

8.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的炉墙保温层为加厚轻质保温纤维棉和密封钢板，所述炉顶保温层为加厚轻质保温纤维棉和轻质保温砖，所述炉底保温层为轻质保温砖和轻质保温纤维棉，所述的进料口炉门为进料口全纤维炉门，出料口炉门为出料口全纤维炉门。

9.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的炉顶、炉墙和炉底为一体化整体吊装结构。

10.根据权利要求1所述的双蓄热式天然气加热炉，其特征是：所述的换向机构为二位四通烟气/空气换向阀。