焙燒工業爐的製作方法
2023-06-26 22:39:56 2
專利名稱：焙燒工業爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種焙燒工業爐，具體地說是用於精鑄模殼的焙燒工業爐， 屬於工業爐技術領域。
背景技術：
在己有技術中，現有的焙燒爐主要由爐體、爐門、升降裝置、燒嘴系統、 排煙裝置、空氣預熱器及燃燒控制系統等組成。這些焙燒爐由於結構設計不
太合理，常出現因煙道堵死而熄火的狀況；煙筒餘煙溫度較高(約90(TC以 上)，空氣預熱器幾乎失去作用，大量的熱能隨廢氣排出而未加以利用；控制 系統過於簡陋，無法有效控制燃氣的輸出；溫控系統幾乎失靈；爐門密封不 嚴、爐體保溫太差，外殼和爐頂溫度高達200°C，導致爐內大量熱量散失； 爐膛的火焰不能循環流動，會造成燃燒死角；焙燒爐天然氣沒有失壓保護器 系統，容易熄火；點火系統較差容易造成爆燃，掀翻爐頂；模殼焙燒過程中 有大量的黑煙冒出，嚴重汙染車間環境。
目前，國內生產的箱式焙燒爐只在爐體材料、爐門密封、空氣預熱器、 燃燒系統及控制系統等方面作了改進完善。這些措施雖能在生產安全上得到 有效控制，但由於空氣預熱器本身性能的限制，使得煙氣餘熱的回收利用局 限在一定的範圍內，即在節能降耗和環保方面沒有重大突破，最多節能5% 10% 。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足之處，從而提供一種焙燒工業爐(蓄熱 式箱體焙燒爐)，能使煙氣的餘熱得以充分地回收利用，從蓄熱體排出的餘煙 溫度不超過15CTC;爐體和爐門密封性能好，爐內熱量散熱很少；能在降低 能耗的同時也可減輕煙氣排放，實現環保，而且智能化控制系統可使爐子運 行安全可靠，操作更為簡便。
按照本發明提供的技術方案， 一種焙燒工業爐包括爐體、爐底砌體、爐 門、升降裝置、排煙裝置、蓄熱式燃燒系統與智能化控制系統，爐底砌體設 在爐體底部，爐體上設置有爐門，升降裝置連接在爐門上，在爐體後部設置有輔助排煙裝置，燃燒系統與控制系統構成循環控制系統，特徵是所述爐 體上裝有兩套燃氣蓄熱式燒嘴和兩套輔助低壓天然氣燒嘴，兩套燃氣蓄熱式 燒嘴分別布置在爐體的一側，兩套輔助低壓天然氣燒嘴分別布置在爐體的後 牆體上，四通換向閥固定在兩套燃氣蓄熱式燒嘴的上方；四通換向閥共有四 個接口，其中第一、第二兩個接口通過管道分別與兩套燃氣蓄熱式燒嘴連接; 第三個接口通過助燃風管路與高壓離心助燃風機連接；第四個接口通過蓄熱 式燒嘴排煙管路與蓄熱式燒嘴排煙引射風機連接；所述助燃風管路分成三個 支路，第一個支路與四通換向閥相連；第二個支路分別連通二套輔助低壓天 然氣燒嘴；第三個支路連通燒嘴的點火系統；從總管接通來的天然氣管路通 過控制閥組分別接入兩套燃氣蓄熱式燒嘴、二套輔助低壓天然氣燒嘴及燒嘴 的點火系統。
所述爐體爐底砌體上設置有輔助煙道，輔助煙道的上方設置有鋼板排煙 管，蓄熱式燒嘴排煙引射風機的接口兩端分別通過管道與燃氣蓄熱式燒嘴和 鋼板排煙管相連。所述爐體爐底前方設有扒渣口。
所述天然氣管路上分別裝有總管安全切斷閥、天然氣電磁閥和高端燃氣 放散系統。所述助燃風管路上裝有安全防爆裝置及自動的和手動的控制閥。
所述助燃風管路分別與輔助低壓天然氣燒嘴和燃燒系統的燒嘴點火系統 連接。
本發明與已有技術相比具有以下優點
1. 節能效果
在本爐的技術措施中採用了蓄熱式燃燒系統與低壓天然氣燒嘴並用、復 合型爐牆結構、結構合理的輔助排煙裝置、密封很好的爐門等，各項先進的 節能技術措施，使能耗大大降低；與現有的焙燒爐相比，本爐可節能50%以 上。
2. 環境保護
該設備的排煙和噪聲等指標都能滿足國家的有關標準和要求。 (1)煙氣排放
a.S02排放控制本爐子採用的燃料是天然氣，屬低汙染型燃燒且為低 含硫燃燒，爐子煙囪高出附近建築物3m， S02的排放量和落地濃度都低於國 家有關標準。熱式燒嘴，天然氣量、空氣過剩 係數和各種壓力的控制調節，保證燃料在燃燒室內充分、穩定燃燒，從根本 上消除了碳粒子和C0等不安全燃燒物產生。黑度可達林格曼等級0級。
C.N02排放控制本爐所選用的天然氣蓄熱式燒嘴，燒嘴結構和燃燒方
式抑制NOX化合物的產生。天然氣與助燃空氣充分混合燃燒，配以空燃比調 節，控制在120(TC以下，降低了火焰溫度，同時提高了燒嘴燃燒氣體出口速 度，縮短了燃氣在高溫區的時間。以上措施抑制了因燃燒而產生N0X，保證 了 N0X的排放達到國家標準。
d.煙氣採用有組織高煙囪排放為確保煙氣排放達標，保護大氣環境， 本項目採用高煙囪排煙。煙囪高度按國家標準GB16297-1996《大氣汙染物綜 合排放標準》確定。 (2)噪聲
本爐子使用耐火纖維複合爐襯，因此隔音和吸音的效果非常好。再加上 爐子在工作時是全密封的，因此燒嘴產生的噪聲對周圍影響不大。經測定， 連續工作時，周圍環境由燒嘴產生的聲音符合GBJ87《工業企業噪聲控制設 計規範》。
3.安全
本爐子採用天然氣為燃料，所有設施按國家安全標準要求設計、製造、 安裝和調試。
(1) 該爐所有電器設備、電線埋敷管、儀表櫃等都有安全接地裝置。煙囪 設有避雷針和接地體，接地電阻<4 0。
(2) 爐門升降極限位置，都有雙保險的行程開關防止爐門行程超限。
(3) 各管路系統設有安全報警及保護裝置
風壓壓力自動控制，欠壓報警及控制以及防爆裝置。
天然氣當天然氣欠壓、壓力異常時自動報警，超過危險值時天然氣管路系 統自動緊急關閉。
(4) 爐溫超溫報警。
(5) 設備全部動作設有安全連鎖保護，保證各電器系統正常工作。
(6) 燃燒系統系統總管上設有快切閥，風機停轉自動斷開報警，單只燒嘴 熄火，其燃氣分管上的氣動閥自動閉合。空氣管路上設有安全防暴裝置，以確保各系統的安全運行。
(7)每套燃燒系統都設有自動點火安全程序控制，火焰自動檢測、熄火、 回火自動緊急關閉保護及現場和控制室同時報警。
圖1為本發明焙燒爐的主視圖。
圖2為本發明焙燒爐的A向視圖。 圖3為本發明焙燒爐的俯視圖。 圖4為本發明焙燒爐的B向視圖。 圖5為本發明焙燒爐的C一C視圖。 圖6為本發明焙燒爐的D — D視圖。 圖7為本發明焙燒爐的E — E視圖。 圖8為本發明燃燒系統方框原理圖。 圖9為本發明控制系統方框原理圖。
具體實施例方式
如圖1 圖7所示，包括四通切換閥1、爐體2 (爐體鋼結構2a、爐體復 合耐火爐襯2b)、鋼板排煙管3 (排煙管隔熱保護層3a)、升降裝置4、專用 扒渣口5、燃氣蓄熱式燒嘴6、行程開關7、電動葫戸8、手動調節閥門9、 蓄熱式燒嘴排煙引射風機10、助燃風管路ll、高壓離心風機12、天然氣管 路13、蓄熱式燒嘴排煙管14、電子式煙閥15、高端燃氣放散系統16、輔助 排煙裝置17、爐底砌體18、爐門19 (龍門架19d、爐門行走軌道19a、錨鏈 過渡輪19b、錨鏈19c 、龍門架19d)、控溫熱電偶20、輔助低壓天燃氣燒嘴 22、總管安全切斷閥23、天然氣電磁閥24、安全防爆裝置25、燒嘴的點火 系統26及壓力控制系統27等。
本發明的爐體2是由爐體鋼結構2a、爐體複合耐火爐襯2b構成。爐體 鋼結構2a由8#、 IO弁等邊角鋼、及IO弁槽鋼和5mm鋼板組焊而成。在爐體 部分的爐門口處裝有中矽耐火球墨鑄鐵導板及面板，以利於實現爐門與爐體 之間的軟密封及面板的耐熱不變形。爐體2爐頂為全纖維製品結構，全纖維 製品結構採用鋯鋁型矽酸鋁纖維材料，通過耐熱鋼錨固件將耐火纖維製品結 構固定於爐頂鋼板上。爐側牆採用內牆為高鋁磚砌築，磚牆與爐體鋼板之間 採用矽酸鋁纖維保溫複合結構。確保爐體外壁溫升《5(TC。為了檢驗測溫系統的準確性、防止測溫系統損壞時便於人工測溫，我們在爐頂上開一個熱電
偶對比孔(與熱電偶孔的距離為70-80mm)。
爐底砌體18由硅藻土磚、輕質磚、高鋁磚分層砌築而成。爐體底部設有 輔助排煙裝置17，以防在燃氣蓄熱式燒嘴6出現故障時及時備用，同時也可 大幅提高爐膛溫度均勻性，從而提高模殼焙燒質量。此外，爐底部還設有專 用扒渣口5能很方便進行清渣。
爐體2上設置有爐門19，爐門19包括爐門鋼結構骨架和爐門爐襯。爐 門鋼結構骨架是由鋼板組焊接而成的框架式結構，並附有外殼鋼板及耐熱鋼 護板。
爐門爐襯採用鋯鋁型矽酸鋁纖維隔熱結構，通過耐熱鋼錨固件將耐火纖 維製品固定於爐門鋼板上。龍門架19d是由型鋼和綴板組焊而成的鋼結構框 架。爐門行走軌道19a由槽鋼組焊而成。它們均與爐體2的爐體鋼結構拼焊 在一起。
爐門升降裝置4通過錨鏈19c與爐門19連接，爐門升降裝置4主要包括 電動葫戶8、錨鏈過渡輪19b、錨鏈19c等幾部分組成。爐門軌道19a、錨鏈 過渡輪19b 、龍門架19d均固定於爐體上；電動葫蘆8安裝在龍門架19d 上。
爐門19通過電動葫蘆8傳動系統的驅動，沿爐門軌道19a垂直升降。爐 門19的上、下升限位置均設有行程開關7，以確保操作安全與平穩運行。為 保證爐門運行時的安全性，爐門的上升、下降均採用人工點動方式。
在爐體2後部設有一套輔助排煙裝置17，將爐內天然氣燃燒所產生的部 分煙氣沿煙道排出再與蓄熱式燒嘴排煙管14連接，並通過鋼板排煙管3排出 到廠房外。電子式煙閥15裝在鋼板排煙管上，根據燃燒情況調節排煙量大小。
所述排煙裝置主要包括鋼板排煙管3、蓄熱式燒嘴排煙引射風機IO、蓄 熱式燒嘴排煙管14及輔助排煙裝置17等。蓄熱式燒嘴排煙引射風機10把從 燃氣蓄熱式燒嘴6排出的煙氣通過蓄熱式燒嘴排煙管道14引射到與輔助煙道 相通的鋼板排煙管3，再排出廠房。蓄熱式燒嘴排煙引射風機10安裝在固定 於地面風機架上，輔助煙道的上方是鋼板排煙管3;蓄熱式燒嘴排煙引射風 機10的接口兩端分別通過管道與燃氣蓄熱式燒嘴和鋼板排煙管3相連，排煙 管隔熱保護層3a設置在鋼板排煙管3內。燃燒系統及管路主要由兩套燃氣蓄熱式燒嘴6、高壓離心風機12、天然
氣管路13、助燃風管路ll及各種閥組件組成。所述爐體2上裝有兩套燃氣 蓄熱式燒嘴6和兩套輔助低壓天然氣燒嘴22，兩套燃氣蓄熱式燒嘴6布置在 爐體2的一側，兩套輔助低壓天然氣燒嘴22布置在爐體2的後牆體上，四通 換向閥1固定在兩套燃氣蓄熱式燒嘴6的上方。四通換向閥1有四個接口， 其中，第一個接口通過助燃風管路11與高壓離心助燃風機12連接；第二個 接口通過蓄熱式燒嘴排煙管路14與蓄熱式燒嘴排煙引射風機10連接；四通 換向閥1的另第三、第四兩個接口通過管道分別與兩套燃氣蓄熱式燒嘴6連 接。
助燃風管路11分成三個支路，其中第一個支路如上所述與四通換向閥 l相連；第二個支路連通並通向二套輔助低壓天然氣燒嘴22;另外，第三個 支路連通並通向所有燒嘴的點火系統26。從總管接通來的天然氣管路13通 過控制閥組分別接入二套燃氣蓄熱式燒嘴6、 二套輔助低壓天然氣燒嘴22及 所有燒嘴的點火系統26。
本發明爐內燃料為天然氣，兩套輔助低壓天燃氣燒嘴22主要用於低溫點 火及當燃氣蓄熱式燒嘴6出現故障時備用。
焙燒爐排出的煙氣溫度可達IOO(TC，約佔供入爐內熱量的40% 60%。回 收這部分熱量用以預熱助燃空氣和天燃氣。可實現50%以上的節能。
該燃氣蓄熱式燒嘴整個蓄熱、放熱過程在兩套燃氣蓄熱式燒嘴6上完成， 燃料不需中斷供給。
普通、蓄熱兩套燃燒系統分開布置。點火時使用低壓天然氣燒嘴，待燃 燒穩定、蠟等雜質產生的濃煙排完後再切換到蓄熱系統上。這樣點火容易、 可靠，車間汙染少。在蓄熱系統出現故障時，可在2分鐘內切換到低壓天然 氣燒嘴22上繼續使用，確保設備運行不停止。
本發明供風系統選用一臺4kw高壓離心助燃風機12，用於供給燒嘴燃燒 所需的助燃空氣， 一臺4kw蓄熱式燒嘴排煙引射風機10，用於燃氣蓄熱式燒 嘴6的排煙引射。
天然氣管路系統，根據天然氣爐設計安全規範，在焙燒爐天然氣管路及 控制系統的設計中採用了以下最完善的防爆措施；在天然氣管路13上分別裝 有總管安全切斷閥23及天然氣電磁閥24。燒嘴熄火報警並自動快速切斷燒嘴前天然氣電磁閥24，重新自動點火後
進行3秒鐘的吹掃。
天然氣欠壓(《2. 5Kpa)、風機故障或欠壓(《2.0Kpa)時系統報警，延 時6秒後，故障仍未消除則自動切斷天然氣電磁閥24，同時自動快速切斷總 管安全切斷閥23。
突然停電時，自動切斷燒嘴前天然氣電磁閥24及總管安全切斷閥23， 來電後由人工啟動總管安全切斷閥，然後進入正常吹掃點火程序；安全切斷 閥動作方式為快關(S0.8秒)緩開型。
爐前天然氣管路13末端和總管上均設置高端燃氣放散系統16，首次開 爐時或長時間停爐後再開爐時，必須將管路中的空氣放淨，以免在點火時發 生爆然或爆炸。
爐前空氣管末端設置帶防護罩的防爆膜，以防天然氣因閥門洩漏或其它 原因滲入空氣管路，產生燃氣爆炸時，擊穿防爆膜洩壓，避免造成人身或設 備傷害事故。
天燃氣進口總管上分別配置手動切斷閥、天然氣過濾器、進口手動式調 壓閥、電動安全切斷閥、渦輪流量計、安全放散管路等，經手動調壓後，天 然氣管道壓力從20kp左右自動減壓穩壓，恆定在5kPa 7kPa，由於所配的 調壓閥流量較大，在爐子火焰頻繁調節過程中，壓力波動極小，確保控溫過 程的穩定；渦輪流量計的量程設定為10 80NmVh，以確保天然氣劑量的精 確和準確。
所有燒嘴前均設有燃氣主管路和點火燃氣管路，兩管路上都設有電磁閥 和手動切斷球閥。每套燒嘴可實現點火、熄火報警等全過程的自動控制。
所述的助燃風管路11上裝有手動調節閥9和安全防爆裝置25。高壓離 心助燃風機12出風口設有壓力表，用於檢測助燃風的出口壓力，出風口設計 有一套機械式調壓裝置；進口設有手動調節閥門，可自動調節風壓使其恆定 在3. 5Pka 4KPa。
本發明控制系統採用智能程序控制儀表控制系統及專用燒嘴控制器，閥 件採用進口的閥組件。其主要包括溫度控制系統、壓力控制系統、燃燒控制 系統及故障檢測報警系統。
l.溫度控制系統本爐體頂部設有控溫熱電偶20，它和控制系統、燒嘴形成閉環控制，採
用進口高精度智能儀表自動控制爐內溫度。溫控儀帶有RS485接口，便於遠
程觀察。
爐膛溫度曲線的記錄和顯示採用圓圖記錄儀表來完成。 爐膛溫度曲線的記錄和顯示採用圓圖記錄儀表來完成。
2. 壓力控制系統
焙燒爐設有天然氣欠壓和超壓緊急切斷並報警控制系統、助燃空氣壓力 機械式自控系統、爐壓自動控制系統。
3. 燃燒控制系統
燃燒控制系統核心為燒嘴控制器、進口電磁閥、氣動雙位蝶闊等元器件 組成，應用成熟、使用可靠、故障率低。
燃燒控制系統有"遠程""本地"二種控制模式，在"遠程"狀態下，燃 燒系統與控制系統構成閉環控制。燒嘴的開關、大小火調節由控制系統控制。 一旦系統出現故障時，切入"本地"，由燒嘴控制箱內的控制器實現就地控制。
燃燒控制系統設有自動火焰監控和斷電關閉保護功能， 一旦燒嘴熄滅或 燃燒不好，控制系統會立即切斷天然氣電磁閥並報警。同時，所有閥門採用 電關式， 一旦停電就自動切斷閥門，防止產生安全事故。
各燒嘴的開關、大小火、熄火狀態、控制信號均通過PLCI/0模塊線路轉 送給控制系統並實行監控。
4. 故障檢測報警系統
本設備設有完備的故障檢測、報警、診斷和安全保護功能。各種故障顯 示採用故障報警模塊，在控制柜上有燈光和報警。
本發明的蓄熱式箱體焙燒爐燃燒及控制原理如下
每套燒嘴都配有一套高壓點火裝置，點火成功後相應的燒嘴開始燃燒。 剛開始點火燃燒時用的是兩套低壓天然氣燒嘴。待燃燒穩定，溫度達到500 'C時，由人工將低壓天然氣燃燒系統切換到蓄熱式燃燒系統。這時低壓天然 氣燒嘴關閉，與此同時蓄熱式燒嘴點火燃燒。當爐內溫度升至115(TC，開始 保溫，30分鐘後模殼出爐。當蓄熱式燃燒系統出現故障時，由人工立即切換 到低壓天然氣燒嘴上燃燒，等故障清除後再由人工切換回蓄熱式燃燒系統。 在模殼焙燒過程中，燃燒系統不停止運行，確保模殼焙燒質量。
權利要求
1、一種焙燒工業爐，包括爐體(2)、爐底砌體(18)、爐門(19)、升降裝置(4)、排煙裝置、蓄熱式燃燒系統與智能化控制系統，爐底砌體(18)設在爐體(2)底部，爐體(2)上設置有爐門(19)，升降裝置(4)連接在爐門(19)上，在爐體(2)後部設置有排煙裝置，燃燒系統與控制系統構成循環控制系統，其特徵是所述爐體(2)上裝有兩套燃氣蓄熱式燒嘴(6)和兩套輔助低壓天然氣燒嘴(22)，兩套燃氣蓄熱式燒嘴(6)分別布置在爐體(2)的一側，兩套輔助低壓天然氣燒嘴(22)分別布置在爐體(2)的後牆體上，四通換向閥(1)固定在兩套燃氣蓄熱式燒嘴(6)的上方；四通換向閥(1)共有四個接口，其中第一、第二兩個接口通過管道分別與兩套燃氣蓄熱式燒嘴(6)連接；第三個接口通過助燃風管路(11)與高壓離心助燃風機(12)連接；第四個接口通過蓄熱式燒嘴排煙管路(14)與蓄熱式燒嘴排煙引射風機(10)連接；所述助燃風管路(11)分成三個支路，第一個支路與四通換向閥(1)相連；第二個支路分別連通二套輔助低壓天然氣燒嘴(22)；第三個支路連通燒嘴的點火系統(26)；從總管接通來的天然氣管路(13)通過控制閥組分別接入兩套燃氣蓄熱式燒嘴(6)、二套輔助低壓天然氣燒嘴(22)及燒嘴的點火系統(26)。
2、 根據權利要求l所述的焙燒工業爐，其特徵在於所述爐體(2)爐底 砌體(18)上設置有輔助煙道，輔助煙道的上方設置有鋼板排煙管(3)，蓄 熱式燒嘴排煙引射風機(10)的接口兩端分別通過管道與燃氣蓄熱式燒嘴(6) 和鋼板排煙管(3)相連。
3、 根據權利要求l所述的焙燒工業爐，其特徵在於所述爐體(2)爐底 前方設有扒渣口 (5)。
4、 根據權利要求1所述的焙燒工業爐，其特徵在於所述天然氣管路(13) 上分別裝有總管安全切斷閥(23)、天然氣電磁閥(24)和高端燃氣放散系統 (16)。
5、 根據權利要求1所述的焙燒工業爐，其特徵在於所述助燃風管路(ll) 上裝有安全防爆裝置(25)及自動的和手動的控制閥。
6、 根據權利要求1所述的焙燒工業爐，其特徵在於所述助燃風管路(ll) 分別與輔助低壓天然氣燒嘴(22)和燃燒系統的燒嘴點火系統(26)連接。
全文摘要
本發明涉及一種焙燒工業爐，具體地說是用於精鑄模殼的焙燒工業爐，屬於工業爐技術領域。特徵是所述爐體上裝有蓄熱式燒嘴和低壓天然氣燒嘴，蓄熱式燒嘴布置在爐體的一側，低壓天然氣燒嘴布置在爐體的後牆體上，四通換向閥固定在蓄熱式燒嘴的上方，四通換向閥接口通過管道與蓄熱式燒嘴連接，助燃風管路與高壓離心助燃風機連接；蓄熱式燒嘴排煙管路與蓄熱式燒嘴排煙引射風機連接；天然氣管路通過控制閥組分別與蓄熱式燒嘴、低壓天然氣燒嘴及燃燒系統的燒嘴點火系統接通。本發明既能節約降耗，又能減輕煙氣排放；能降低噪聲，可實現環保；能使爐子運行安全可靠，操作簡便。
文檔編號F27B5/00GK101514868SQ20091002544
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者劉翠榮, 呂春光, 張學範, 曹生明 申請人:無錫鷹普精密鑄造有限公司