一种能提高温度均匀性的加热炉膛的制作方法

本技术涉及一种能提高炉膛温度均匀性的加热炉膛及其自预热式燃烧方法，属于工业炉加热。

背景技术：

1、工业炉炉膛内温度的均匀、精确控制是提高被加热物品质量、降低能耗的关键。实现炉内温度均匀性及精确可控的关键是炉子配置的烧嘴的燃烧状态和炉内烟气走向。

2、国内外的同行提出了不少实现工业炉炉膛内温度均匀性、提高被加热物品质量、降低能耗的多种类型设计。归纳起来实现这一目标的技术措施有以下几类:

3、(1)炉内温度较低时(炉温≦800℃)，在炉内配置高温风机对炉内气氛进行搅拌或强对流循环，以保证炉内温度的均匀性。

4、(2)当炉温较高时(炉温≥800℃)，主要依靠提高烧嘴高速燃烧搅动炉内烟气追求炉内温度的均匀性。例如脉冲燃烧，高速烧嘴燃烧，无焰燃烧等。

5、(3)当炉温超过1200℃时，仅靠燃烧状态已难以实现炉内温度均匀性(局部高温区较明显)，这时炉内烟气排放的走向(或路径)对炉内温度均匀性起到了非常重要的作用。

6、对于高的炉温(炉温≥1200℃)条件下，为了实现炉内温度相对均匀性的要求，在烟气排放出口的设置方面进行了许多尝试。例如板坯步进梁加热炉初期设计为上排烟，这样对预热段的温度均匀性影响较大，特别不利于板坯的预热。现在改为下排烟，板坯的预热效果得到较大的改善。例如加热铸锭的均热炉也是将排烟出口设置为下排烟。

7、显然这表明：排烟出口位置设计对炉内温度均匀性有较大的影响。虽然现在许多工业炉的排烟出口经过优化设计对炉内温度均匀性有很好的改善，但因炉内烟气流动受到炉型、被加热物体等的影响，炉内仍然存在滞流区，导致炉内局部温度过高或过低，严重影响到被加热物体的加热质量，特别是对罐式金属还原炉，过高或过低温度均对生产过程产生严重的影响。

8、实现炉内温度均匀性的另一种方式是采用脉冲燃烧对炉内烟气进行“搅拌”，以达到炉温均匀的目的。例如蓄热式燃烧即是脉冲燃烧的一种。通过换向阀实现定期开、闭烧嘴，即达到提高助燃空气高的预热温度，回收烟气预热，又起到搅拌炉内烟气的作用。但这种燃烧方式是成对烧嘴进行的燃烧过程，即一个烧嘴燃烧，对面一个烧嘴排烟。使得炉内烟气的行程呈直线形，另外因助燃空气预热温度很高，导致烧嘴附近局部温度很高，而在排烟处附近烟气温度偏低，一般情况下，炉内最高温度与最低温度相差150～200℃，炉内温度波动较大，难以实现真正意义上的炉温均匀性。同样，脉冲燃烧过程也导致炉内温度波动较大，不太适合一些要求恒温状态加热的炉子。

9、因此，探寻一种能够提高加热炉膛内温度均匀性的加热炉，始终是本行业技术人员期望解决的技术课题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的：旨在提出一种不仅能够实现炉内温度均匀分布、并能精确控制的加热炉炉膛结构、及其燃烧控制方法，从而达到既能提高被加热物品质量又能降低能耗的目的。

2、一种能提高温度均匀性的加热炉膛，由炉墙1、炉盖15、和嵌置并贯穿墙体内外的多个自预热式烧嘴本体5组成，其特征在于：所述的炉墙1中一组面对面对应分布的两侧炉墙1上设置着互为错位分布的数个自预热式烧嘴本体5、位于炉膛内的炉墙烟气排放通道入口2，使一侧炉墙上设置的自预热式烧嘴本体5的灼热气流出口正对着对面炉膛上设置的炉墙烟气排放通道入口2；并在各对应的、安置着自预热式烧嘴本体5的炉墙1内设有隐蔽式烟气排放通道12。

3、进一步地，所述的隐蔽式烟气排放通道12由炉墙1与自预热式烧嘴本体5前端内侧炉膛上的烟气通道外侧隔墙13构成，在隐蔽式烟气排放通道12上每相邻的两个自预热式烧嘴本体5之间设置一个炉墙烟气排放通道入口2，所述的炉墙烟气排放通道入口2与隐蔽式烟气排放通道12互为贯通。

4、进一步地，所述的两侧炉墙1上至少分布着上下平行分布的若干行自预热式烧嘴本体5，每一行相邻的两自预热式烧嘴本体5之间的隐蔽式烟气排放通道12互为贯通。

5、进一步地，所述的自预热式烧嘴本体5由设置在自预热式烧嘴本体5前端的自预热式烧嘴火焰喷嘴4和设置在自预热式烧嘴本体5后部、位于炉墙外侧的烧嘴本体上的自预热式烧嘴燃气入口11、自预热式烧嘴助燃空气入口7，以及位于烧嘴本体尾部的自预热式烧嘴换热器烟气入口14外的烧嘴点火装置9和火焰监测装置10组成，并且在所述的自预热式烧嘴本体5前部设有与隐蔽式烟气排放通道12互为贯通、用于输送高温烟气的自预热式烧嘴换热器烟气入口14；所述的自预热式烧嘴助燃空气入口7通过助燃空气分配箱18与助燃空气支管19与火焰喷出口22连通；所述的自预热式烧嘴换热器烟气入口14通过连接管与炉墙外的烟气排放管道21相连通。

6、进一步地，所述的隐蔽式烟气排放通道12与设置在自预热式烧嘴本体5前端嘴体周围的自预热式烧嘴换热器烟气入口14连通，并经设置在炉墙1内的自预热式烧嘴本体5外露于炉墙外、与自预热式烧嘴本体5内腔相连通的自预热式烧嘴烟气排放出口8进入整个炉墙外的烟气排放管道21。

7、这种能提高温度均匀性的加热炉膛对炉内工件加热、及烟气排放的过程如下：

8、1)设置在两侧炉墙1上的多个炉墙自预热式烧嘴5a1-n点燃后，从其火焰喷出口22炽热的烟气进入整个炉膛内腔，实现对安置在整个炉膛内的被加热工件3进行均匀的加热；

9、2)在火焰喷出口22不断涌入的后续炽热烟气的推动下，使前行的烟气通过对应面的另一侧炉膛内墙面上设置的炉墙烟气排放通道入口2进入与其连通的、设于该炉墙内的隐蔽式烟气排放通道12；

10、3)在不断涌入的后续炽热烟气的进一步推动下，使进入隐蔽式烟气排放通道12进入相应的自预热式烧嘴5b1-n的自预热式烧嘴换热器烟气入口14，并通过该自预热式烧嘴5b1-n的换热器，在实现对该自预热式烧嘴5b1-n预热其助燃空气后排入该侧炉墙1外侧烟气排放管道21；

11、4)与其同时：另一侧的自预热式烧嘴本体5产生的烟气同时进入对应面炉墙1上的炉墙烟气排放通道入口2，并通过设置在与该炉墙烟气排放通道入口2连通的隐蔽式烟气排放通道12进入设置在该处炉墙1处的自预热式烧嘴本体5，并经过该自预热式烧嘴换热器后排放到烟气排放管道21。

12、根据以上技术方案提出的这种能提高温度均匀性的加热炉膛，通过向对应的炉墙面上设置的若干组自预热式烧嘴本体、以及设置在每相邻两个自预热式烧嘴本体5之间炉膛上的由烟气通道外侧隔墙、炉墙内隐式烟气排放通道组成的炉墙烟气排放通道入口2组成的隐蔽式烟气排放通道12，使排列在炉体内腔的每一个被加热工件都能够均匀地被加热。

13、这种炉膛的燃烧加热方式，烟气排放通过整个炉墙内的隐式排烟管道进行排放，而不是集中于一处排烟通道，从而保证了炉内温度非常均匀单一，大幅度降低了炉内温差，保证被加热物体不会受到超高温和局部低温的不良影响，从根本上提升了被加热物体的加热质量，特别适合于多个还原罐的金属还原高温炉。既能提高还原罐使用寿命，又能提高金属还原效率。

技术特征：

1.一种能提高温度均匀性的加热炉膛，由炉墙(1)、炉盖(15)、和嵌置并贯穿墙体内外的多个自预热式烧嘴本体(5)组成，其特征在于：所述的炉墙(1)中一组面对面对应分布的两侧炉墙(1)上设置着互为错位分布的数个自预热式烧嘴本体(5)、位于炉膛内的炉墙烟气排放通道入口(2)，使一侧炉墙上设置的自预热式烧嘴本体(5)的灼热气流出口正对着对面炉膛上设置的炉墙烟气排放通道入口(2)；并在各对应的、安置着自预热式烧嘴本体(5)的炉墙(1)内设有隐蔽式烟气排放通道(12)。

2.如权利要求1所述的一种能提高温度均匀性的加热炉膛，其特征在于：所述的隐蔽式烟气排放通道(12)由炉墙(1)与自预热式烧嘴本体(5)前端内侧炉膛上的烟气通道外侧隔墙(13)构成，在隐蔽式烟气排放通道(12)上每相邻的两个自预热式烧嘴本体(5)之间设置一个炉墙烟气排放通道入口(2)，所述的炉墙烟气排放通道入口(2)与隐蔽式烟气排放通道(12)互为贯通。

3.如权利要求1所述的一种能提高温度均匀性的加热炉膛，其特征在于：所述的两侧炉墙(1)上至少分布着上下平行分布的若干行自预热式烧嘴本体(5)，每一行相邻的两自预热式烧嘴本体(5)之间的隐蔽式烟气排放通道(12)互为贯通。

4.如权利要求1所述的一种能提高温度均匀性的加热炉膛，其特征在于：所述的自预热式烧嘴本体(5)由设置在自预热式烧嘴本体(5)前端的自预热式烧嘴火焰喷嘴(4)和设置在自预热式烧嘴本体(5)后部、位于炉墙外侧的烧嘴本体上的自预热式烧嘴燃气入口(11)、自预热式烧嘴助燃空气入口(7)，以及位于烧嘴本体尾部的自预热式烧嘴换热器烟气入口(14)外的烧嘴点火装置(9)和火焰监测装置(10)组成，并且在所述的自预热式烧嘴本体(5)前部设有与隐蔽式烟气排放通道(12)互为贯通、用于输送高温烟气的自预热式烧嘴换热器烟气入口(14)；所述的自预热式烧嘴助燃空气入口(7)通过助燃空气分配箱(18)与助燃空气支管(19)与火焰喷出口(22)连通；所述的自预热式烧嘴换热器烟气入口(14)通过连接管与炉墙外的烟气排放管道(21)相连通。

5.如权利要求1所述的一种能提高温度均匀性的加热炉膛，其特征在于：所述的隐蔽式烟气排放通道(12)与设置在自预热式烧嘴本体(5)前端嘴体周围的自预热式烧嘴换热器烟气入口(14)连通，并经设置在炉墙(1)内的自预热式烧嘴本体(5)外露于炉墙外、与自预热式烧嘴本体(5)内腔相连通的自预热式烧嘴烟气排放出口(8)进入整个炉墙外的烟气排放管道(21)。

技术总结一种能提高温度均匀性的加热炉膛，由炉墙(1)、炉盖(15)、和嵌置并贯穿墙体内外的多个自预热式烧嘴本体(5)组成，其特征在于：所述的炉墙(1)中一组面对面对应分布的两侧炉墙(1)上设置着互为错位分布的数个自预热式烧嘴本体(5)、位于炉膛内的炉墙烟气排放通道入口(2)，使一侧炉墙上设置的自预热式烧嘴本体(5)的灼热气流出口正对着对面炉膛上设置的炉墙烟气排放通道入口(2)；并在各对应的安置着自预热式烧嘴本体(5)的炉墙(1)内设有隐蔽式烟气排放通道(12)。技术研发人员：向顺华,常恒栓,罗圆受保护的技术使用者：上海炉艺智能科技发展有限公司技术研发日：20231020技术公布日：2024/7/11