專利名稱：在不足化學(xué)計(jì)量的氣氛中進(jìn)行加工和處理的爐子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱力加工和熱處理的爐子。
在眾多的熱力加工和熱處理中，例如，在還原金屬氧化物的爐子或軋制鋼件的退火爐中，其工作條件應(yīng)具有由爐內(nèi)的燃料或引入爐子的燃料本身的不完全燃燒產(chǎn)生的氣氛，這種作業(yè)形式有一定的缺點(diǎn)。
首先，一方面需要使上述煙霧通過(guò)一種后燃燒裝置，以避免具有嚴(yán)重污染性的未燃?xì)怏w排放到大氣中，另一方面，煙霧本身的大量熱量不能直接用于工藝過(guò)程。通過(guò)一種空氣/煙霧熱交換器來(lái)預(yù)熱燃燒的空氣而回收上述的熱量通常是有限的，因?yàn)槭艿接米魃鲜鰺峤粨Q器的金屬材料的最高工作溫度的限制，這種熱交換器對(duì)空氣的預(yù)熱溫度通常不超過(guò)500～600℃。此外，無(wú)論是煙霧的排氣管道還是供入空氣的管道都通過(guò)高溫氣流，因此，需要采用大范圍的隔熱措施。
本發(fā)明的目的在于提供一種上述類型的爐子，這種爐子可以大量地回收熱量，消除排出氣體中的大部分未燃組分，并且可實(shí)現(xiàn)在溫度低得多的管道中傳送排出的氣體和供入爐內(nèi)的空氣。
于是，本發(fā)明的主題是一種用于熱力加工和熱處理的爐子，具體地說(shuō)，是一種可在不足化學(xué)計(jì)量的氣氛中工作的爐子，它含有一個(gè)帶有燃油供給裝置的燃燒室、促燃劑供給裝置和排出爐內(nèi)產(chǎn)生的氣體的排氣裝置，其特征在于，上述的促燃劑供給裝置和上述的排氣裝置以合適的選擇機(jī)構(gòu)按交替的方式通過(guò)至少一個(gè)由合適的構(gòu)件與上述爐子燃燒管的爐口相連接的裝置與上述爐子相連接，該裝置是用于氣體后燃燒、熱交換和貯存熱量的裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，上述的后燃燒和熱交換裝置含有一個(gè)一端與上述選擇機(jī)構(gòu)相連通的腔室，在該腔室中與上述選擇機(jī)構(gòu)相連接的端部附近裝有合適的填料。有利的是，上述腔室在其另一端與連接上述促燃劑供給裝置的帶有控制機(jī)構(gòu)的管道相連通。上述的帶有噴入氣體和促燃劑用的相應(yīng)管道的腔室的大小有利于噴入氣體中的未燃組分的完全燃燒。
從下面參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的作為舉例而不是限制的實(shí)施例中，將會(huì)了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖中

圖1是本發(fā)明的爐子的橫剖視圖；和圖2是本發(fā)明的爐子的局部細(xì)節(jié)的放大頂視剖視平面圖。
圖1示出本發(fā)明的爐子，圖中以實(shí)例說(shuō)明一種轉(zhuǎn)底爐。標(biāo)號(hào)1表示該爐子的燃燒室，該燃燒室1由兩個(gè)側(cè)壁101、一個(gè)頂蓋201和一個(gè)爐床301構(gòu)成，所述爐床301可相對(duì)于爐壁101和頂蓋201而轉(zhuǎn)動(dòng)。該爐床301本身以公知的方法安裝在框架311上，框架311可隨安裝在支座10上的輪子11上的導(dǎo)軌321而滑動(dòng)。通過(guò)帶有液體21的液體密封槽20保證燃燒室1內(nèi)產(chǎn)生的氣體相對(duì)于旋轉(zhuǎn)爐床301的氣密密封，爐床的凸緣331在上述液體密封槽中移動(dòng)，而側(cè)壁的凸緣111則插入上述密封槽中。
在燃燒室1的側(cè)壁101上有幾個(gè)爐口121，本發(fā)明的主題所指的裝置2與上述爐口121相連接。所述裝置2具有一個(gè)裝入部分填料的腔室102，上述的填料112由設(shè)置在上述腔室102底部的格柵132支承。由進(jìn)氣道402與爐側(cè)壁101的爐口121相連通的管道122通向上述腔室102。而且，上述腔室102在與管道122連通的同一端上帶有一個(gè)與管道103連通的自由空間142，上述管道103通過(guò)一種控制機(jī)構(gòu)(例如調(diào)制閥)113與用于供給促燃?xì)怏w的集氣管3相連接。在相對(duì)的一端上，腔室102與管道302相連接，該管道302也通過(guò)適宜的選擇機(jī)構(gòu)(例如聯(lián)鎖閥213和114)分別與連通供給促燃?xì)怏w的集氣管3的管道203和連通排出燃燒室1產(chǎn)生的氣體的排氣管4的管道104相連接。在圖1的剖視圖上示出的爐區(qū)上設(shè)有兩個(gè)置于上述燃燒室1的側(cè)壁101上的裝置2。
圖2示出爐子的有關(guān)裝置2和細(xì)節(jié)。相同的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于相同的部件。如圖所示，無(wú)論是管道122還是管道103都是相對(duì)于上述裝置2的腔室102呈切向排列的。
從下面的說(shuō)明中將可明了本發(fā)明爐子的操作。爐子燃燒室1內(nèi)的燃燒產(chǎn)生高溫氣體(約1400℃)并含有大量未燃組分，尤其是爐內(nèi)有大量用于還原金屬氧化物的CO。裝配在本發(fā)明爐子上的裝置2交替地工作，在一個(gè)階段中，控制連通裝置2的腔室102與排氣管4的管道104的閥114打開，與此同時(shí)，控制與供給促燃?xì)怏w的集氣管3相連通的管道203的閥213則關(guān)閉。因此，氣體流入腔室102內(nèi)。所需的空氣量，即(a)用于使來(lái)自爐子燃燒室1的氣體中的未燃組分完全燃燒，和(b)用于控制產(chǎn)生的氣體的所需溫度值(例如1300℃)兩項(xiàng)所需的空氣量由管道103通過(guò)閥113調(diào)節(jié)而噴入腔室102。然后，使實(shí)際上已無(wú)未燃組分的氣體通過(guò)填料層，將其大部分顯熱傳給填料，再在200～300℃溫度下進(jìn)入排氣管4。上述的填料一般選用耐熱的和抗熱沖擊的材料，該填料的敷設(shè)方式要使它具有足夠的透氣性和單位體積的表面積。腔室102、進(jìn)氣道402和爐口121都內(nèi)襯耐火材料，以便承受它們所受到的熱。
然后，將閥114和113關(guān)閉，將閥213打開。隨之，促燃?xì)怏w(也就是預(yù)定供給爐子的空氣)穿過(guò)填料112滲入腔室102中，這樣，貯存在填料112中的熱量便傳給促燃?xì)怏w，將其預(yù)熱到所需的溫度(一般為1000℃左右)，然后通過(guò)進(jìn)氣道402和爐口121進(jìn)入燃燒室1中。上述的循環(huán)在這里可以再次重復(fù)。
管道122和103最好按圖2所示排列方式設(shè)置，以便使兩股氣流較好地混合，這就是說(shuō)，使管道122中的來(lái)自燃燒室的氣體和管道103中的來(lái)自供給促燃?xì)怏w的集氣管3的促燃?xì)怏w更好地混合。
正如在圖中所示的，最好在給定的爐區(qū)中安裝幾對(duì)或者說(shuō)多個(gè)裝置2，以便保證從指定區(qū)域中排出的氣體和噴入該區(qū)域中的已預(yù)熱的空氣具有恒定的流速。按照預(yù)定的時(shí)間間隔或者當(dāng)達(dá)到給定的溫度門坎值后(例如被適當(dāng)監(jiān)控的排氣量達(dá)到最大值，或者噴入爐內(nèi)的空氣量達(dá)到最小值時(shí))，就顛倒操作程序。每個(gè)爐區(qū)最好通過(guò)設(shè)置在相應(yīng)的集氣管上的控制機(jī)構(gòu)按照流入的促燃?xì)怏w量和流出的排氣量加以控制。
這樣設(shè)計(jì)的爐子比現(xiàn)有類型的爐子具有許多優(yōu)點(diǎn)。具體地說(shuō)，所用的爐子在所謂的擴(kuò)散燃燒的條件下工作時(shí)可獲得最好的效果，在這類情況下，促燃?xì)怏w的噴入點(diǎn)與燃油噴入點(diǎn)之間的物理接近性實(shí)際上已不那么重要了。
最后，采用交替式的蓄熱預(yù)熱器技術(shù)可使從燃燒室排出的氣體中未燃組分的后燃燒與隨后的熱回收結(jié)合起來(lái)。
本發(fā)明的爐子可以利用燃燒室中產(chǎn)生的煙霧的熱量達(dá)90％左右，這比現(xiàn)有技術(shù)的爐子所能達(dá)到的值要高得多。而且，不同爐區(qū)之間彼此的關(guān)系不大，實(shí)際上更容易控制，從而減小了在給定區(qū)域內(nèi)的燃燒對(duì)鄰近區(qū)域以及相對(duì)于煙霧流動(dòng)方向更下游的區(qū)域中的燃燒的干擾。最后，供給促燃?xì)怏w的集流管和排出煙霧的管道可采用較小的尺寸，并且可以少用或者不用隔熱材料，因?yàn)橥ㄟ^(guò)它們的氣體的濕度實(shí)際上比現(xiàn)用裝置要低得多。
權(quán)利要求
1.用于特別在一種在燃料混合物不足化學(xué)計(jì)量的氣氛中進(jìn)行熱力加工和熱處理的爐子，包括一個(gè)帶有燃油供給裝置的燃燒室(1)；供給促燃劑的裝置(3)和排出在上述燃燒室(1)內(nèi)產(chǎn)生的氣體的排氣裝置(4)，其特征在于，上述的供給促燃劑的裝置(3)和上述的排氣裝置(4)以適當(dāng)?shù)倪x擇機(jī)構(gòu)(203、213、104、114)按交替的方式通過(guò)至少一個(gè)裝置(2)與上述的爐子相連接，上述的裝置(2)通過(guò)合適的構(gòu)件(402)與上述爐子的燃燒室(1)上的爐口(121)相連接，該裝置(2)含有后燃燒裝置(102)、熱交換和貯存熱量的裝置(112)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的爐子，其特征在于，上述的用于后燃燒、熱交換和貯存熱量的裝置含有一個(gè)在其一端(302)上與上述選擇機(jī)構(gòu)(203、213、104、114)相連通的腔室(102)，在該腔室(102)與上述選擇機(jī)構(gòu)(203、213、104、114)相連通的端部(302)的附近裝有合適的填料(112)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的爐子，其特征在于，上述的腔室(102)在其與上述的選擇機(jī)構(gòu)(203、213、104、114)相連通的端部(302)相對(duì)的一端通過(guò)帶有控制機(jī)構(gòu)(113)的管道(103)與上述的供給促燃劑的裝置(3)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的爐子，其特征在于，通過(guò)交替式的蓄熱預(yù)熱器技術(shù)使從爐子的燃燒室(1)中排出的未燃?xì)怏w的后燃燒與隨后的熱回收結(jié)合起來(lái)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，上述的選擇機(jī)構(gòu)含有兩條分別與上述供給促燃劑的裝置(3)和上述排氣裝置(4)相連接的管道(203，104)，該兩條管道分別裝有聯(lián)鎖閥(213，114)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的爐子，其特征在于，上述的控制機(jī)構(gòu)含有一組調(diào)制/聯(lián)鎖閥(113)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，上述的連接上述裝置(2)與上述爐子的燃燒室(1)的爐口(121)的機(jī)構(gòu)含有一段耐火材料制的進(jìn)氣道(402)和一條連接上述裝置(2)和上述進(jìn)氣道(402)的管道(122)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求3～7中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，上述的連接上述裝置(2)與上述爐口(121)的管道(122)和上述的與上述促燃劑供給裝置(3)相連通的管道(103)最好與上述裝置(2)的上述腔室(102)的壁呈切向連接。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求2～6中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，上述腔室(102)中的上述填料(112)是任意地裝填的小球狀或者說(shuō)小顆粒的耐火材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求2～6中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，上述的填料(112)是層疊的多孔耐火磚。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，至少設(shè)置一對(duì)上述的裝置(2)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，具有偶數(shù)的上述裝置(2)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的爐子，其特征在于，這種爐子是擴(kuò)散燃燒型的。
全文摘要
用來(lái)在不足化學(xué)計(jì)量的氣氛中加工和處理的爐子,它含有一個(gè)帶有燃油供給裝置的燃燒室(1)、促燃劑供給裝置(3)和排出燃燒室(1)中產(chǎn)生的氣體的排氣裝置(4),上述的促燃劑供給裝置(3)和排氣裝置(4)以合適的選擇機(jī)構(gòu)(203、213、104、114)按交替的方式通過(guò)至少一個(gè)裝置(2)與上述爐子相連接,上述的裝置(2)通過(guò)合適的構(gòu)件(402)與上述爐子的燃燒室(1)上的爐口(121)相連接,該裝置含有氣體后燃燒裝置(102)、熱交換和貯存熱量的裝置(112)。
文檔編號(hào)F27B9/26GK1180827SQ9712005
公開日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1997年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月11日
發(fā)明者豐塔納·皮耶喬治 申請(qǐng)人:Demag意大利工廠股份公司