具有预热烧嘴的燃烧装置及其加热方法

本发明涉及大型构件热处理，特别涉及一种具有预热烧嘴的燃烧装置及其加热方法。

背景技术：

1、目前，在锻件热处理生产工艺中，需要大型的燃气炉进行加热，并消耗大量的燃气，并排放出大量废气造成污染。目前存在的蓄热式烧嘴可以减少能源的浪费，实现热量的回收利用，但也存在一些问题，比如两侧交替加热导致炉内工件受热不均匀，仅能对空气进行预热而不能进行空气燃气双预热等。目前所有的蓄热式烧嘴采用的均是空气燃气分隔式非预混燃烧方式，但这种燃烧方式由于混合不完全会导致火焰温度低、炉内温度不均匀、蓄热温度高、燃烧不完全、污染物排放量大、能源利用率低等问题。在处理不同工件的条件下需要不同的加热工艺，因此使用单一功能的燃气炉是不便的。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有预热烧嘴的燃烧装置及其加热方法，通过对称设置位于炉体组件中内炉壁两侧的组合烧嘴和预热组件，使炉腔内的工件在加热时受热均匀，通过气体换向组件中的空气换向阀和燃气换向阀在预混合燃烧、低燃点燃气的非预混合燃烧方法和高燃点燃气的非预混合燃烧三种模式下进行自动切换，从而适应不同的加热需要，提高加热效率，并使余热利用更加充分，节约能源。

2、本发明提供了一种具有预热烧嘴的燃烧装置，其包括组合烧嘴、预热组件、气体换向组件和炉体组件。所述组合烧嘴位于所述炉体组件中内炉壁的第一侧壁，其包括烧嘴外套、定位器和烧嘴，所述烧嘴通过定位器和所述烧嘴外套的内部连接，所述烧嘴外套的外壁和所述炉体组件中内炉壁的底部连接，所述烧嘴外套的外壁上分别设有燃气分流道、空气分流道和回流气道，所述烧嘴的内部依次设有预混燃烧室、燃气室和非预混燃烧室，所述预混燃烧室的内部设有预混防回流风扇，所述预混燃烧室通过预混燃烧通道和所述炉体组件中的炉腔的第一入口连接，所述燃气室通过加速口和所述非预混燃烧室连接，所述非预混燃烧室的出口和所述炉体组件中的炉腔的第二入口连接，预混燃气入口、预混空气入口、非预混燃气入口、非预混空气入口和高温回流气道分别沿所述烧嘴的轴线对称分布在外壁的两侧。所述预热组件位于所述炉体组件中内炉壁的第二侧壁，其包括管路、第一蓄热室、第二蓄热室、第三蓄热室、第四蓄热室、测温电偶和蓄热体，所述回流气道通过单向阀和第一管路的第一端连接，所述空气分流道通过单向阀和第二管路的第一端连接，所述燃气分流道通过单向阀和第三管路的第一端连接，所述第一管路的第二端和所述第一蓄热室的第一连接口连接，所述第一管路的第三端和所述第二蓄热室的第一连接口连接，所述第一管路的第四端和所述第三蓄热室的第一连接口连接，所述第一管路的第五端和所述第四蓄热室的第一连接口连接，所述第二管路的第二端和所述第一蓄热室的第二连接口连接，所述第二管路的第三端和所述第二蓄热室的第二连接口连接，所述第三管路的第二端和所述第三蓄热室的第二连接口连接，所述第三管路的第三端和所述第四蓄热室的第二连接口连接。

3、可优选的是，在所述预热组件中，所述第一蓄热室的第三连接口、所述第二蓄热室的第三连接口、所述第三蓄热室的第二连接口和所第四蓄热室的第二连接口分别与第四管路、第五管路、第六管路和第七管路的第一端连接，所述第一蓄热室、所述第二蓄热室、所述第三蓄热室和所述第四蓄热室的内部设有蓄热体，所述第一蓄热室的底部、所述第二蓄热室的底部、所述第三蓄热室的顶部和所述第四蓄热室的顶部分别设有第一测温电偶、第二测温电偶、第三测温电偶和第四测温电偶。

4、可优选的是，所述气体换向组件，其包括控制柜、空气入口、燃气入口、废气出口、空气换向阀、燃气换向阀、第一温度传感器、第一控制电机、第一旋转轴、第二温度传感器、第二控制电机和第二旋转轴，所述第二控制电机的固定端和所述控制柜的固定位置的第一端连接，所述第一控制电机的固定端和所述控制柜的固定位置的第二端连接，所述第二控制电机的输出端通过第二旋转轴和所述燃气换向阀的第一端连接，所述燃气换向阀的第二端和所述燃气入口的第一端连接，所述燃气换向阀的第三端和所述废气出口的第一端连接，所述燃气换向阀的第四端和所述第七管路的第二端连接，所述燃气换向阀的第五端和所述第六管路的第二端连接，所述第一控制电机的输出端通过第一旋转轴和所述空气换向阀的第一端连接，所述空气换向阀的第二端和所述空气入口的第二端连接，所述空气换向阀的第三端和所述废气出口的第二端连接，所述空气换向阀的第四端和所述第五管路的第二端连接，所述空气换向阀的第五端和所述第四管路的第二端连接，所述第一控制电机的控制端和所述第一温度传感器的第一端连接，所述第二控制电机的控制端和所述第二温度传感器的第一端连接，所述第一温度传感器的第二端和第三端分别通过导线与所述第一测温电偶和所述第二测温电偶连接，所述第二温度传感器的第二端和第三端分别通过导线与所述第三测温电偶和所述第四测温电偶连接。

5、可优选的是，所述炉体组件，其包括可升降炉顶、升降电机、牵引线、内炉壁、外炉壁、炉顶和炉腔，所述内炉壁在所述外炉壁的内部，所述内炉壁的内部为炉腔，所述内炉壁和所述外炉壁的顶部分别与所述炉顶的第一端和第二端连接，所述升降电机的输出端通过牵引线和所述可升降炉顶连接，所述升降电机的固定端和所述炉顶的第三端连接。

6、可优选的是，所述第一管路的第六端设有四个与炉腔连接的入口端。

7、可优选的是，所述第一测温电偶、所述第二测温电偶、所述第三测温电偶和所述第四测温电偶两两对称分布。

8、本发明的另外一方面，提供一种用于前述具有预热烧嘴的燃烧装置的加热方法，其包括预混合燃烧方法、低燃点燃气的非预混合燃烧方法和高燃点燃气的非预混合燃烧方法。

9、根据待处理工件调节与升降电机连接的可升降炉顶的位置，得到与待处理工件匹配的炉腔的容积，若需进行预混合燃烧方法，则调整定位器使组合烧嘴处于第一工作状态，此时所述预混燃气入口和所述预混空气入口分别与所述预混燃烧室的第一入口和第二入口接通，所述非预混燃气入口和所述非预混空气入口封闭；分别通过空气入口和燃气入口向组合烧嘴中烧嘴的预混燃烧室通入空气和燃气，并点燃混合气体，直至对待处理工件加热完毕；

10、若需进行非预混合燃烧方法，则调整定位器使组合烧嘴处于第二工作状态，此时所述非预混燃气入口和所述燃气室的入口接通，所述非预混空气入口和所述非预混燃烧室的第一入口连接，所述预混空气入口和所述预混燃气入口封闭；若需进行低燃点燃气的非预混合燃烧方法，则通过控制柜分别启动第一控制电机和第一温度传感器，并设定第一温度传感器的温差值；分别通过空气入口和燃气入口向组合烧嘴中烧嘴的非预混燃烧室通入空气和燃气，并点燃混合气体；根据第一温度传感器测得的温度与设定的温差值的比较，通过与第一旋转轴连接的第一控制电机控制空气换向阀在第三工作状态和第四工作状态之间切换，直至对待处理工件加热完毕；若需进行高燃点燃气的非预混合燃烧方法，则通过控制柜分别启动第一控制电机、第二控制电机、第一温度传感器和第二温度传感器，并分别设定第一温度传感器和第二温度传感器的温差值；分别通过空气入口和燃气入口向组合烧嘴中烧嘴的非预混燃烧室通入空气和燃气，并点燃混合气体；根据第一温度传感器测得的温度与设定的温差值的比较，通过与第一旋转轴连接的第一控制电机控制空气换向阀在第三工作状态和第四工作状态之间切换；根据第二温度传感器测得的温度与设定的温差值的比较，通过与第二旋转轴连接的第二控制电机控制燃气换向阀在第三工作状态和第四工作状态之间切换，直至对待处理工件加热完毕。

11、可优选的是，在所述非预混合燃烧方法中，所述第三工作状态为：所述空气换向阀和所述第五管路接通，所述燃气换向阀和所述第七管路接通。

12、可优选的是，在所述非预混合燃烧方法中，所述第四工作状态为：所述空气换向阀和所述第四管路接通，所述燃气换向阀和第六管路接通。

13、本发明与现有技术相比，具有如下优点：

14、1.本发明的燃烧装置对空气和燃气进行预热处理，并控制炉腔的有效工作空间，提高热处理中的加热效率，同时通过炉腔内气体循环利用余热，使余热利用更加充分，并控制炉腔的有效工作空间，节约燃料；根据实际燃烧情况及所使用燃气的种类，实现预混合燃烧与非预混合燃烧的功能切换，实现预混合燃烧、低燃点燃气的非预混合燃烧方法和高燃点燃气的非预混合燃烧等多种燃烧形式，具有适用范围广、可操作空间大、使用灵活等特点。

15、2.本发明的组合烧嘴克服传统蓄热式烧嘴两侧交替加热导致炉内工件受热不均匀的问题，保证每个烧嘴可以同时独立燃烧，加热火焰状态可调节，工件受热均匀，加热效率高，同时双侧均可加热与左右交替加热相比使用更加方便；烧嘴设有独立的预混合燃烧室和非预混合燃烧室，预混防回流风扇可以防止输入气体温度不均匀导致爆炸，还可以防止炉内气体回流，较长的预混燃烧通道可以防止预混燃烧时气体回流，防止混合气体爆炸；高温回流气道的设计可以尽可能减小热量损失，加速口可以提高非预混燃气的流速提高加热效率。

16、3.本发明的预热组件的蓄热室与烧嘴的燃烧室均独立，可以起到废气的循环利用、蓄热和降温，从而节约能源，提高加热效率，降低排放废气的温度，减少污染。

17、4.本发明的炉体组件采用可升降炉顶，使得炉腔体积可变化，炉腔体积可变化的炉体结构可以根据需要大量减少无效加热容积，从而节约燃气，提高加热效率。

18、5.本发明的气体换向组件均由测控设备控制柜自动控制，在预混合燃烧模式和非预混合燃烧模式自动切换，适应不同的加热需要，节约人力成本，操作精准。

19、6.本发明的加热方法由组合烧嘴，预热自己和气体换向自己共同完成，无需两个烧嘴交互完成作业，可根据工艺需要选择多种不同的加热方法对炉腔内的工件进行加热。