[發明專利]工業爐窯中被加熱工件熱量循環利用節能技術及應用

無效

• 申請號: 200910003122.5
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101769687A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 唐祖喜;唐長虹;雷寅兵
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域??該項發明的技術領域是工業爐窯在生產過程中的節能技術。

技術背景??傳統工業爐窯節能技術一般都是通過以下幾個途徑實現：1、利用保溫材料提高爐體保溫效果，減少熱量散失，從而提高能源有效利用率。2、采用新型輕質保溫材料減小爐窯本身的蓄熱量，從而提高能源有效利用率。3、采用高效率燒嘴，使燃料充分燃燒，從而提高能源有效利用率。4、在燃料爐中，利用排出的高溫煙氣通過換熱裝置將燃燒配風溫度提高，減少廢熱損失，從而提高能源有效利用率。5、利用排出物的余壓、余溫進行發電或作為其它熱能需求的熱源等，從而提高能源綜合利用率。6、在鋼鐵聯合企業的生產中，采用熱送熱裝工藝，提高工件的入爐溫度，減少工件的加熱能量需求，節約能源。本發明在爐窯能源節約領域開啟了全新的技術途徑。它適用范圍廣，并能大幅度提高工業爐窯能源利用率，可產生巨大的經濟和社會效益。

發明內容??本發明公開了一種提高工業爐窯能源利用率全新的技術及實現方法。其主要技術特征是：被加熱工件在其冷卻過程中將其熱量進行有效利用，主要是轉換到待加熱工件中去，從而提高待加熱工件的入爐溫度，提高能源利用率，且如此往復循環往復，可大幅度降低能源消耗。對待冷卻件與待加熱件的熱量轉換主要可通過兩種途徑來實現，其一是直接熱交換法。理論上，這一交換方式的余溫能量利用率要小于50％，但它的設備結構簡單。如圖1、2所示，圖1為空氣自然循環直接熱交換方式。圖2為強制空氣循環直接熱交換方式。另一種是間接換熱法。理論上，這一交換方式的余溫能量利用率可接近100％。節能效果更顯著。如圖3所示，間接換熱法需設置一個蓄熱裝置，蓄熱裝置與換熱室通過管道連通成封閉回路，由循環風機提供熱風循環動力。蓄熱裝置可通過并聯管道和閥門來實現與多個換熱室連通，可利用計算機實現自動控制。換熱室即可以利用加熱爐本身改造實現，也可以另行新建造。蓄熱裝置的結構如圖4所示，蓄熱裝置由若干個用保溫材料分隔開的蓄熱區組成。在換熱操作中，可形成溫度高低不同的蓄熱區，蓄熱體吸熱時可由高溫蓄熱區到低溫蓄熱區逐個與待冷卻物體進行熱交換；而蓄熱體與待加熱物體換熱時，則由低溫蓄熱區向高溫蓄熱區逐個與待加熱物體進行換熱。這樣就可以盡可多地吸取或放出熱量，可使節能效果進一步提高。對被加熱件熱量的利用條件是被加熱件的工藝冷卻速度不能太快。比如要求淬火的工件。

附圖說明??圖1為空氣自然循環直接熱交換方式簡圖。11-外殼??12-外殼保溫層??13-鋼架??14-待冷卻工件??15-待加熱工件??16-帶孔底板17-架體間隔層??18-槽鋼。圖2為強制空氣循環直接熱交換方式簡圖。21-外殼??22-熱電偶??23-控制儀??24-耐高溫風扇??25-保溫材料??26-待加熱工件??27-待冷卻工件??28-分隔板??29-槽鋼??210-帶孔底板??211-支撐磚垛??圖3為間接換熱法簡圖。31-帶孔熱氣匯集管??32-換熱室體??33-帶孔熱氣分配管??34-待冷卻或加熱工件??35-帶保溫層的熱氣輸送管道??36-耐高溫風機??37-蓄熱裝置室體??38-蓄熱體??39-控制儀??310-熱電偶311-換熱室??312-蓄熱裝置??313-閥門。圖4為蓄熱裝置結構簡圖。41-保溫層??42-上定位架??43-蓄熱體??44-下支撐架??45-分隔板??46-保溫基礎??47-管道保溫層??48-進氣管??49-控制閥??410-進氣支管??411-帶孔熱氣分配管??412-帶孔熱氣匯集管??413-出氣支管??414-出氣管。

具體實施方式??空氣自然循環直接換熱法(見圖1)：鋼架13主要用于支撐帶孔底板16和固定架體間隔層17，外殼保溫層12兩側內壁與固定架體間隔層17留有間隙，待冷卻工件14置于上面的帶孔底板16上待加熱工件15置于下面的帶孔底板16上。利用熱氣上浮，冷氣下沉為動力，在換熱室內形成自然對流熱交換。它是以對流熱交換為主，輻射換熱為輔的熱交換模式來完成換熱的。

強制空氣循環直接換熱法(見圖2)：待冷卻工件26和待加熱工件27置于帶孔底板210上，并分別在換熱室的左、右，中間由分隔板28將其分開，熱氣在耐高溫風扇24的吹動下形成強制對流循環風來完成熱量交換；設在室頂和室底的熱電偶22將氣風的溫度信號傳輸給控制儀23。利用溫度差值，可方便地完成對流換熱的自動控制。通過對耐高溫風扇的轉數調整，還可以在一定程度上控制待冷卻工件的冷卻速度，有利于穩定工件的質量。

間接換熱法(見圖3)：間接換熱法主要由換熱室311、蓄熱裝置312、耐高溫風機36、帶保溫層的熱氣輸送管道35和閥門313組成。換熱室311可根據情況由加熱爐經改造而成，也可以新建。一個蓄熱裝置可通過管道并聯和閥門的啟閉，實現與多個換熱室逐一進行熱量的交換。通過耐高溫風機36可以控制循環風的強弱，在一定范圍內調節待冷卻及加熱工件34的冷卻和加熱的速度。蓄熱裝置312的詳細結構如圖4所示，它主要由保溫層41、蓄熱體43、分隔板45、進氣管48、進氣支管410、出氣管414、出氣支管413和控制閥49組成。蓄熱裝置中由分隔板45分隔成若干個蓄熱區，各蓄熱區有溫度高、低差別。通過控制閥49的開關狀態控制，來實現與換熱室需換熱物體的相應順序換熱，也可以達到更大的換熱率，提高節能效果。