[發明專利]一種低燒損工業爐

無效

• 申請號: 201010544090.2
• 申請日: 2010-11-12
• 公開（公告）號: CN102012163A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 夏德宏;馬國強
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F27B17/00
• 分類號: F27B17/00;F27D1/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明涉及一種可降低工業爐內被加熱工件氧化燒損的方法，尤其涉及一種通過在工業爐爐墻上設置煙氣自回吸通道，實現爐內低氧燃燒和整爐內溫度場、濃度場均勻，從而降低被加熱工件氧化燒損的方法。

背景技術

目前工業中防止工業爐內被加熱工件氧化燒損最為有效的手段是采用低氧燃燒。工業中為實現低氧燃燒，常用的措施有：(1)低空氣過剩系數，這種燃燒只是使得爐膛中為微氧化性氣氛，燃燒區域的氧濃度依舊很高，而且潛力有限；(2)二次供風，實行分段燃燒，避免了高溫區集中，NOx的排放濃度顯著降低，但整個爐膛中的氧濃度和常規燃燒差不多，并且這種燃燒器體積龐大，成本較高；(3)高速射流，目前不少蓄熱燃燒采用高速燒嘴，依靠助燃空氣及燃料氣高速射流的卷吸效應，使爐內大量燃燒產物回流，稀釋燃燒區的體積含氧濃度，由于蓄熱燃燒時噴嘴同時又是煙道，保證高的噴出速度時極難兼顧煙氣的順利排出，而且卷吸的煙氣往往只是和射流邊界上的部分空氣進行混合，實際大部分燃燒區域氧濃度依然很高，并不能很好地實現低氧燃燒；(4)煙氣再循環，即利用爐外排煙來稀釋空氣中氧濃度，如將引風機輸出管與送風機吸入管用管道連接，通過閥門調節吸入煙氣量，實現排煙再循環，但由于風機不能承受高溫，只能用冷卻后的煙氣來稀釋空氣中氧濃度，這導致蓄熱體用量增多和管路復雜，只適合在小型爐窯上利用。

然而，被加熱工件在爐內被氧化的原因，除了爐內氧濃度較高之外，爐內溫度不均勻也是一個重要因素，爐內的局部高溫大大加快了工件的被氧化速率。因此，為了能更好的降低工件的氧化燒損，最好能開發出可以自身組織爐膛中煙氣循環來沖淡空氣中氧濃度、并且可使爐內溫度場、濃度長均勻的工業爐爐型。

發明內容

本發明從工業爐爐墻著手，借助爐墻結構的設計，實現工業爐內煙氣的回流，并與助燃空氣進行混合，實現低氧燃燒，并通過煙氣的回流使爐內溫度場和濃度場變得更為均勻。

一種低燒損工業爐，包括爐墻，在所述爐墻的側面爐墻開設有空氣通道和燃氣管道，空氣通道與燃氣通道直接與外部常規燒嘴相連，其特征在于：

所述空氣通道為先收縮后擴張的類文丘里管結構，在所述側面爐墻的內部還開設有自回吸通道，所述自回吸通道將爐膛與空氣通道的喉部相連。

進一步的，上述技術方案中，所述空氣通道的形狀為圓環狀或扁平狀。

進一步的，上述技術方案中，每個空氣通道具有一個自回吸通道。

進一步的，上述技術方案中，每個空氣通道具有兩個自回吸通道，所述自回吸通道位于空氣通道的左右兩側，或上下兩側。

本發明一種具有煙氣自回吸通道的低燒損工業爐，通過自回吸通道，可在爐膛內形成多個大回流，從而在爐內形成三維的、均勻的溫度場和濃度場。

附圖說明

圖1圓環狀空氣通道結構示意圖

圖2扁平狀空氣通道結構示意圖

圖3具有煙氣自回吸通道的低燒損臺車爐俯視圖

圖4具有煙氣自回吸通道的低燒損推鋼爐主視圖

具體實施方式

在砌筑爐墻時，埋入設計好尺寸的管件或板件，形成帶有空氣通道和自回吸通道的爐墻。

如果直接利用僅僅利用射流使爐內大量燃燒產物回流，回流量少且不易控制，本發明從流體力學的角度出發，將助燃空氣通道做成先收縮后擴張的類文丘里管的結構，由伯努利方程可知，流體流動過程中的能量包括動能、壓力能和位勢能，在位勢能不變的情況下，動能和壓力能互相轉化，所以空氣經過文丘里管的喉部時壓力能向動能轉化，在此形成負壓區，所謂的喉部，即空氣通道收縮最窄的部分。如果通過一個側通道將喉部與爐膛連通，助燃空氣通過縮放通道喉部時能卷吸大量的煙氣，這樣可使噴嘴噴出的壓縮氣體與其誘導的氣流充分混合，在總氧量不變的前提下沖淡普通助燃空氣中的氧濃度，使氧濃度從21％降至10％以下，保證助燃空氣在燃燒之前就被稀釋到較低的氧濃度，實現工業爐的自組織、大回流、無動力的低氧燃燒。同時，高溫煙氣的回流，又使得爐內的溫度場和濃度場變得更加均勻，可進一步降低被加熱工件的氧化燒損。

本發明開發了兩種結構類型的空氣通道，以適應不同的加熱需求。如附圖1所示為圓環狀空氣通道，其可直接與常規燒嘴相接，能用于所有工業爐。如附圖2所示為扁平狀空氣通道，其需與定制燒嘴相接，噴出火焰為扁平狀，可用于加熱板狀被加熱工件或成垛被加熱工件。

利用該原理設計的具有煙氣自回吸通道的低燒損工業爐應用范圍非常廣泛，包括室式爐、臺車爐、推鋼爐、步進式爐等多種爐型。針對周期加熱和連續加熱，本發明分別以臺車爐、推鋼爐為代表，進行了具有煙氣自回吸通道的低燒損工業爐結構的設計。