設置有工業標準黑體的加熱爐窯的製作方法

2023-10-06 05:35:59 1

專利名稱：設置有工業標準黑體的加熱爐窯的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業用加熱爐窯，尤其涉及一種設置有工業標準黑體 的加熱爐窯。
背景技術：
截至目前，為了提高工業加熱爐窯的熱效率，採取了旨在減少蓄熱損失和 散熱損失的輕型築爐材料，亦或是用增大爐膛面積來強化傳熱，或是在爐膛內 壁塗以高發射率塗層、也有在爐膛內加裝改變傳熱方式的裝置等技術。築爐材 料輕型化，是以容重很小的耐火纖維作爐牆的表層或夾層，甚至建造成全纖維 爐。全纖維爐確實減少了爐窯的蓄熱損失和散熱損失，綜合節能率最高達11%。 但這一技術措旛只是將熱量堵在爐膛內，但並沒有解決爐膛內熱射線呈漫反射 分布的狀態，熱射線的到位率低，且耐火纖維的發射率也不高，所以，節能率 不高；英國《玻璃》No. 10(1992)報導，Didier Fomital蜂窩狀耐火磚在玻璃 池窯頂使用，磚與爐氣接觸界面比標準磚大三倍，理論上可節能5% 8%。但 此磚不能調控熱射線，熱射線不能直接射向被加熱物料，也未能提高發射率， 故節能率不高；上海科學技術出版社1993年4月第一版《實用節能技術》所述， 日本川崎鋼鐵公司水島廠在軋鋼加熱爐上設置"改變傳熱方式的裝置"，它將部 分對流傳遞的熱量轉換為輻射傳熱，以提高傳熱效率，使加熱爐的熱耗下降5 %左右，但這種辦法的傳熱面積增加甚微，不能調控熱射線，也未能提高發射 率，故節能率也不高，而且其技術實施難度較大，有的部位很難設置；專利號 為ZL94236755.3的"強輻射傳熱節能工業爐"，雖然解決了增大傳熱面積、提 高發射率，使熱射線呈束並直接射向工件，有效地強化了輻射傳熱，節能率達 20%以上，但其實施方式為在己建成的爐窯之上加裝強輻射元件，對那些不能 夠或不便於安裝強輻射元件的爐型，例如井式爐、滲碳爐、坩堝爐、玻璃池窯 等，應用受到限制。為了解決上述問題，出現了申請號為"03117829.4"，名稱為"自帶黑體 築爐材料及其加熱爐窯"的專利申請。對燃料爐來講，焰流在不斷流動、循環 的過程中同爐瘇和物料接觸，傳導、對流同時進行，且焰流不斷地輻射能量， 可以說焰流是以對流和輻射兩種方式向爐內提供熱量的。由於爐牆黑度和面積 增加後，強化了爐氣與爐襯間的輻射換熱，使爐襯內表面溫度增高，從而也就 強化了爐襯與被加熱工件的輻射換熱，於是工件的升溫時間縮短，出爐的廢氣 溫度降低，燃料消耗就將減少。提高爐牆發射率和增加爐牆傳熱面積，就能使 爐內傳熱量增加，工件獲得的熱量增多。在傳統的工業爐窯設計中，當爐膛尺 寸確定後，爐埔面積亦隨之相應確定，若擬用增大爐培面積來強化傳熱，就勢 必要加大爐膛尺寸，而這樣將引起一系列設計參數變化，並導致增大爐子功率 或增多燃料消耗；現今提髙爐牆發射率的通用方法，是在其表面塗復高發射率 塗料，其根本性的缺陷是解決不了塗層老化的問題。根據紅外物理的黑體理論， 絕對黑體是能全部吸收投射輻射能的物體，其發射率為l。黑體的性質代表了物 體熱輻射規律的共性，它是實際物體熱輻射性質的極限。根據基爾霍夫定律， 在熱力學平衡狀態下，物體的吸收率等於它的發射率，也就是說物體的吸收本 領大，其發射本領一定強。又根據蘭貝特定律，空間各方向發射的輻射能中， 法線方向的能量最多，切線方向的能量等於零，向空間任一方向所發出的輻射 能的多少與該方向同法線方向夾角的餘弦成正比。該申請中，在工業加熱爐爐 牆特別是爐頂上，設置有工業標準黑體，其法線方向正對工件，黑體在爐牆上 可以是凸出的、部分凸出的，也可以是凹入的，黑體是一個空腔錐臺，錐臺有 確定的長徑比L/R;在空腔錐臺表面要保持一定的粗糙度；空腔錐臺表面燒結有高發射率層；錐臺底部具有波浪式坑槽。黑體可以先設置在建造爐牆的耐火 磚上，還可以在用其它方法建造爐牆過程中同時設置，在耐火磚或爐牆面向爐 膛一側的表面，還燒結有高發射率層，這樣，爐膛就形成了一個紅外加熱系統， 眾多的黑體以0.96的比率不斷地吸收漫射的熱射線，同時又以同樣的比率連續 不斷地發射出熱射線，因空腔錐臺幾何形狀的規範，使這些再被發射出來的熱 射線，完成了從無序到有序直接射向工件的調控過程。但申請號為"03117829.4"的專利申請也存在以下不足之處 一、工業標 準黑體設置在工業加熱爐爐牆特別是爐頂上，其法線方向正對工件，在實際安 裝過程中，很難將工業標準黑體的法線方向與工件正對，造成達不到上述技術 效果；二、由於黑體在爐牆上可以是凸出的、部分凸出的，也可以是凹入的， 安裝不便；三、黑體是一個空腔錐臺，錐臺有確定的長徑比L/R，在空腔錐臺 表面要保持一定的粗糙度，空腔錐臺表面燒結有高發射率層，錐臺底部具有波 浪式坑槽，使黑體元件製造困難，不易生產出專利文件中所描述的工業標準黑 體。發明內容本實用新瘇的目的在於克服現有工業加熱爐窯存在的上述技術問題，提供 一種設置有工逸標準黑體的加熱爐窯。本實用新型不僅節能率、發射率高，傳 熱面積大，提離了熱射線的到位率和輻照度，強化輻射傳熱，且工業標準黑體 在工業爐窯上安裝方便，易於製造。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯，包括設置在加熱爐窯爐牆和爐頂上 的呈空腔狀的工業標準黑體，其特徵在於所述工業標準黑體上開有輻射孔， 工業標準黑體的輻射孔與加熱爐窯內的工件位置相對；所述工業標準黑體的內 壁和外壁上設置有高發射率層。所述工業標準黑體為空腔球形、空腔錐臺形或空腔圓柱形。所述工業標準黑體設置在加熱爐窯的耐火磚上。所述輻射孔為一個或多個，且至少有一個輻射孔與工件位置相對。所述加熱爐窯內設置有發射層。本實用新型的優點在於一、 本實用新型在工業標準黑體上開有輻射孔，在安裝時，只需要將輻射 孔與工件相對應，安裝方便。二、 工業標準黑體為空腔球形、空腔錐臺形或空腔圓柱形等，結構形式多 樣，可根據實際需要安裝不同形狀的工業標準黑體。三、 在己經成型的加熱爐窯中使用時，不需要改變原結構，在爐牆上設置 多個工業標準黑體，即可增大傳熱面積一倍以上，提高了傳熱速度。四、 在加熱爐窯中設置有工業標準黑體，由於工業標準黑體發射率高，且 不老化，提高了加熱爐窯的性能，延長了使用壽命。五、 工業標準黑體完成了對熱射線調控後，直接從輻射孔射向被加熱工件， 提高了熱射線的到位率和輻照度，強化了輻射傳熱。六、 本實用新型中的工業標準黑體在電、氣、油、煤不論哪種能源的加熱 爐窯上都適用，使用範圍廣。七、 本實用新型在應用中，電阻爐、燃氣爐節能率為20%—30%，燃油爐、 燃煤爐節能率為18%—25%，使工業加熱爐窯生產率提高10%--20%。八、 加熱爐窯爐溫均勻性改善，與傳統築爐材料相比，爐膛垂直溫差減少 50%左右，且爐溫穩定，保溫時耗電少。九、 在設置的發射層的強化作用下，使爐襯壽命延長一倍以上。十、採用本實用新型環保，減少與節能率相應的廢氣排放，尾氣溫度下降 70'C左右，減少了大氣汙染。十一、縮短了加熱工件時的升溫時間，負載升溫階段節電率大幅提高，且 空爐升溫時，節電效果顯著。

圖1為本實用新型結構示意圖圖2為工業標準黑體為空腔球形的結構示意圖圖中標記為1、工業標準黑體，2、加熱爐窯，3、輻射孔，4、高發射率層。
具體實施方式
實施例1一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯，包括設置在加熱爐窯2爐牆和爐頂 上的呈空腔狀的工業標準黑體1,所述工業標準黑體1上開有輻射孔3，工業標 準黑體1的輻射孔3與加熱爐窯2內的工件位置相對；工業標準黑體1的內壁 和外壁上設置有高發射率層4，髙發射率層4由黑化鋯系、鋯系、鐵系、碳化 矽系或稀土系材料製成。其中，工業標準黑體1內外表面為高發射率層4，工 業標準黑體l為空腔球形，設置在加熱爐窯2的耐火磚上，且輻射孔3為與工 件位置相對的一個，加熱爐窯2內也設置有高發射率層4。黑體是輻射傳熱學中的一個名詞，是指能全部吸收所遇到的熱輻射能的物 體。當封閉在腔內的輻射與腔壁的原子達到平衡，即單位時間內原子發射的能 量等於它們所吸收的能量，該腔內稱為黑體。自然界中沒有絕對的黑體，凡是 物體表面愈黑愈粗糙，就愈接近黑體。在工業應用中，產生了多種類型的工業 標準黑體，本實用新型中，在空腔球形的工業標準黑體1的球殼上開一輻射孔 3，熱輻射線在球內部經過無數次反射後才有機會從輻射孔3射出來，所以輻射 熱大部分留在球體內。為保證每個黑體輻射出足夠的能量，以適應工業上的需要，工業標準黑體 1必須有必要的開口面積，在工業標準黑體表面燒結有高發射率層4，高發射率 層4的材料採用黑化鋯系、鋯系、鐵系、碳化矽系、稀土系，以粘結劑結合， 並在850度下完成燒結；工業標準黑體l表面要保持一定的粗糙度，工業標準 黑體底部具有波浪式坑槽，以增大發射率。工業標準黑體1可以先設置在建造 爐牆的耐火磚上，還可以在用其它方法建造爐牆過程中同時設置，如直接設置 在成型的爐牆及其預製件上，同時在耐火磚或爐牆面向爐膛一側，還燒結有高 發射率層4，工業標準黑體1可以用粘土質、高鋁質、矽質、鎂鋁質、各種耐 火纖維材質的材料，成型方式包括燒結成型的、熔鑄成型的，適用範圍極其寬 廣。實施例2一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯，包括設置在加熱爐窯2爐牆和爐頂 上的呈空腔狀的工業標準黑體1，工業標準黑體1上開有輻射孔3，工業標準黑
體1的輻射孔3與爐窯內的工件位置相對；工業標準黑體1的內壁和外壁上設 置有高發射率層4。其中，工業標準黑體1內外表面為發射層，工業標準黑體1為空腔錐臺形，設置在加熱爐窯2的耐火磚上，其上的輻射孔3為多個，且至 少有一個輻射孔3與工件位置相對。加熱爐窯2內還設置有高發射率層4。實施例3一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯，包括設置在加熱爐窯2爐牆和爐頂 上的呈空腔狀的工業標準黑體1,工業標準黑體1上開有輻射孔3，工業標準黑 體1的輻射孔3與加熱爐窯2內的工件位置相對；工業標準黑體1的內壁和外 壁上設置有高發射率層4。其中，工業標準黑體1內外表面為高發射率層4，工 業標準黑體1為空腔圓柱形，設置在加熱爐窯2的耐火磚上，其上的輻射孔3 為多個，且至少有一個輻射孔3與工件位置相對。加熱爐窯2內還設置有高發 射率層4。本實用新型在工業標準黑體1上開有輻射孔3，在安裝時，只需要將輻射 孔3與工件相對應，安裝方便。工業標準黑體1為空腔球形、空腔錐臺形或空 腔圓柱形等，結構形式多樣，可根據實際需要安裝不同形狀的工業標準黑體。 在已經成型的加熱爐窯中使用時，不需要改變原結構，在爐牆上設置多個工業 標準黑體，即可增大傳熱面積一倍以上，提高了傳熱速度。在加熱爐窯2中設 置有工業標準黑體l,由於工業標準黑體1發射率高，且不老化，提高了加熱 爐窯2的性能，延長了使用壽命。工業標準黑體l完成了對熱射線調控後，直 接從輻射孔3射向被加熱工件，提髙了熱射線的到位率和輻照度，強化了輻射 傳熱。本實用新型中的工業標準黑體在電、氣、油、煤不論哪種能源的加熱爐 窯上都適用，使用範圍廣。本實用新型在應用中，電阻爐、燃氣爐節能率為20% 一30%，燃油爐、燃煤爐節能率為18%—25%，使工業加熱爐窯生產率提高 10%—20%。加熱爐窯爐溫均勻性改善，與傳統築爐材料相比，爐膛垂直溫差減 少50%左右，且爐溫穩定，保溫時耗電少，在設置的發射層的強化作用下，使 爐襯壽命延長一倍以上。釆用本實用新型環保，減少與節能率相應的廢氣排放， 尾氣溫度下降70'C左右，減少了大氣汙染，且採用本實用新型縮短了加熱工件 時的升溫時間，負載升溫階段節電率大幅提高，且空爐升溫時，節電效果顯著。顯然，本領域的普通技術人員根據所掌握的技術知識和慣用手段，根據以 上所述內容，還可以作出不脫離本實用新型基本技術思想的多種形式，這些形 式上的變換均在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯，包括設置在加熱爐窯(2)爐牆和爐頂上的呈空腔狀的工業標準黑體(1)，其特徵在於所述工業標準黑體(1)上開有輻射孔(3)，工業標準黑體(1)的輻射孔(3)與加熱爐窯(2)內的工件位置相對；所述工業標準黑體(1)的內壁和外壁上設置有高發射率層(4)。
2、 根據權利要求l所述的設置有工業標準黑體的加熱爐窯，其特徵在於 所述工業標準黑體(1)為空腔球形、空腔錐臺形或空腔圓柱形。
3、 根據權利要求1或2所述的設置有工業標準黑體的加熱爐窯，其特徵在 於所述工業標準黑體(1)設置在加熱爐窯的耐火磚上。
4、 根據權利要求3所述的設置有工業標準黑體的加熱爐窯，其特徵在於所述輻射孔(3)為一個或多個，且至少有一個輻射孔(3)與工件位置相對。
5、 根據權利要求l、 2或4所述的設置有工業標準黑體的加熱爐窯，其特徵在於所述加熱爐窯(2)內設置有發射層。
專利摘要本實用新型公開了一種設置有工業標準黑體的加熱爐窯。本實用新型包括設置在加熱爐窯爐牆和爐頂上的呈空腔狀的工業標準黑體，所述工業標準黑體上開有輻射孔，工業標準黑體的輻射孔與爐窯內的工件位置相對。本實用新型在工業標準黑體上開有輻射孔，在安裝時，只需要將輻射孔與工件相對應，安裝方便；工業標準黑體為空腔球形、空腔錐臺形或空腔圓柱形等，結構形式多樣，可根據實際需要安裝不同形狀的工業標準黑體；工業標準黑體完成了對熱射線調控後，直接從輻射孔射向被加熱工件，提高了熱射線的到位率和輻照度，強化了輻射傳熱。
文檔編號F27D1/00GK201050938SQ200720079328
公開日2008年4月23日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者勇 何 申請人:四川君立投資集團有限責任公司