蓄热式工业炉用对流辐射墙及其蓄热式工业炉

摘要

本发明涉及一种蓄热式工业炉及其对流辐射墙，对流辐射墙由耐高温材质构成，处于两侧炉口之间，其包括山形凸起的山峰、介于山峰之间的山谷、山谷以下的山脚、山脚以下的基部；山峰具有阻隔两侧炉口之间直通气流的高度和宽度，除了基部之外，对流辐射墙两边面对两侧炉口的墙面上都规律分布有2个以上的半球体，半球体的直径及高度为15-50mm，半球体顶点之间的间距为1-2倍球体直径，半球体在单位墙面上的所占比率为35-80%。本发明对流辐射墙采用提高对流辐射传热效果的墙体结构与材质，能够增加炉内高温炉气的对流和辐射传热，从而改善炉内介质混合和烟气流动，改善加热工件均匀性，降低加热能耗、提高炉膛热效率。

说明书

技术领域

本发明涉及蓄热式工业炉及设备，更具体地说，本发明尤其涉及一种蓄热 式工业炉及其炉内的扰流及传热设备。

背景技术

目前，蓄热式工业炉是利用两侧外接的蓄热室来预热助燃空气或同时预热 气体燃料以实现高温空气助燃的新型工业炉窑。蓄热式工业炉窑一般采用间隙 式炉侧排烟、脉冲式燃烧，因此，容易产生炉压波动；同时，由于在运行中不 同蓄热室中蓄热体的破裂、板结程度不一，从而影响排烟阻力及风压变化，以 致两侧不同气流通道的阻力也是不均匀的；因此，蓄热式工业炉内的高温炉气 已不主要是传统加热炉沿着炉长方向的分布不均匀，而是同时还沿着炉宽方向 的压力也呈不均匀分布，自炉口由近到远的炉压波动增大，这些都进一步造成 炉内火焰与高温炉气分布不均。

目前，由于以上原因，大多数蓄热式加热炉都存在如下问题即：燃料和助 燃空气混合不好，燃烧介质和高温炉气直接被对面排烟炉口抽走，火焰在炉内 多方向上没有充分释放热量，经热工测试，烟气中有较高可燃成分和氧气同时 存在。表现在生产中：一是能耗高，二是炉内工件加热不均匀。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种蓄热式工业炉用对 流辐射墙及装置，其具有如下优点：采用提高对流辐射传热效果的墙体结构与 材质，能够增加炉内高温炉气的对流和辐射传热，从而改善炉内介质混合和烟 气流动，改善加热工件均匀性，降低加热能耗、提高炉膛热效率。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种蓄热式工业炉用对流辐射墙，其 设在两侧各具有2个以上炉口且两侧炉口逐一对应的蓄热式工业炉中，而所述 对流辐射墙由耐高温材质构成，其处于两侧炉口之间，其包括山形凸起的山峰、 介于山峰之间的山谷、山谷以下的山脚、山脚以下的基部；所述山峰具有阻隔 两侧炉口之间直通气流的高度和宽度，除了基部之外，对流辐射墙两边面对两 侧炉口的墙面上都规律分布有2个以上的半球体，半球体的直径及高度为 15-50mm，半球体顶点之间的间距为1-2倍球体直径，半球体在单位墙面上的所 占比率为35-80%。

通过大量创新性的实验，本发明的耐高温材质对流辐射墙采取面对两侧炉 口的墙面能够阻隔两侧炉口之间直通气流的高/宽结构、加之特色直径和高度的 创新性扰流半球体，从而可以非常简单的结构改进，提高对流辐射的传热效果， 能够增加高温炉气在炉内的对流和辐射传热，从而有效改善炉内烟气流动性和 介质混合均匀性，改善工件的加热均匀性，降低加热能耗、提高炉膛热效率。

为进一步提高的对流辐射墙结构的扰流、传热、辐射效果，本发明对流辐 射墙包括如下结构方面改进：

所述对流辐射墙设在蓄热式工业炉2侧之间炉宽的中部；所述山峰的高度 比两侧炉口的最上和最下边缘都超出80-120mm，所述山峰的宽度比两侧炉口的 最左和最右边缘都宽出80-120mm。

整个墙体高度为所述基部高度的1.5-3.0倍。

为进一步提高的对流辐射墙结构的扰流、传热、辐射效果，本发明对流辐 射墙包括如下材质及结构方面的改进：

所述半球体的材质为莫来石，其组份中Al₂O₃重量比率不小于56%。

以两边墙面上的半球体底部之间的间距计的对流辐射墙的中心墙体厚度为 100-900mm。

所述中心墙体的材质包括高铝砖，高铝砖组份中Al₂O₃重量比率不小于 48%。

所述半球体表面还烧结有高辐射率黑体涂层，其包括如下重量比率计的组 份：SiC：45％～65％，ZrO₂：10％～15％，SiO₂：10％～25％，无水硅酸3％～ 5％，硅酸钠10％～20％。

所述黑体涂层的厚度为1.5-3.5mm。

上述莫来石材质、高铝砖材质符合GB/T2988-2012、ASTM-AM28规定。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种采用如上所述蓄热式工业炉用 对流辐射墙的蓄热式工业炉，蓄热式工业炉包括炉体前端、炉体后端、炉顶、 炉底、各具有2个以上炉口的两侧，两侧的炉口逐一对应，而所述对流辐射墙 由耐高温材质构成，其处于两侧炉口之间，其包括山形凸起的山峰、介于山峰 之间的山谷、山谷以下的山脚、山脚以下的基部；所述山峰具有阻隔两侧炉口 之间直通气流的高度和宽度，除了基部之外，对流辐射墙两边面对两侧炉口的 墙面上都规律分布有2个以上的半球体，半球体的直径及高度为15-50mm，半 球体顶点之间的间距为1-2倍球体直径，半球体在单位墙面上的所占比率为 35-80%。

通过大量创新性的实验，本发明的蓄热式工业炉采用上述耐高温材质对流 辐射墙，该对流辐射墙采取面对两侧炉口的墙面能够阻隔两侧炉口之间直通气 流的高/宽结构、加之直径和高度特殊的半球体扰流构造，从而可以非常简单的 结构改进，提高对流辐射的传热效果，增加本发明的蓄热式工业炉炉内高温炉 气的对流和辐射传热，从而有效改善炉内烟气流动性和介质混合均匀性，改善 工件的加热均匀性，降低加热能耗、提高炉膛热效率。

为进一步促进炉子的余热利用，同时提高炉内扰流、传热、辐射效果，本 明发蓄热式工业炉包括如下对流辐射墙材质及结构方面的改进：

所述两侧的炉口都连接有余热蓄热室；所述对流辐射墙设在蓄热式工业炉 2侧之间炉宽的中部；所述山峰的高度比两侧炉口的最上和最下边缘都超出 80-120mm，所述山峰的宽度比两侧炉口的最左和最右边缘都宽出80-120mm；所 述半球体的材质为莫来石，其组份中Al₂O₃重量比率不小于56%；所述半球体 表面还烧结有高辐射率黑体涂层，其包括如下重量比率计的组份：SiC：45％～ 65％，ZrO₂：10％～15％，SiO₂：10％～25％，无水硅酸3％～5％，硅酸钠10 ％～20％。

试生产表明：本发明的对流辐射墙及蓄热式工业炉，能够提高炉膛热效率 5-10%，降低轧钢加热的炉单耗5%以上，提高炉内热加工工件的质量，减少工 件烧损率至0.1-0.5%，减少炉内工件的加热时间5%；从而全面提高生产效率和 经济效益。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明蓄热式工业炉及对流辐射墙实施例的结构主视示意图。

图2为图1的侧视示意图。

图3为图1的局部剖视立体示意图。

图4为本发明对流辐射墙实施例局部结构的立体示意图。

图5为本发明对流辐射墙实施例的结构尺寸示意图。

图6为图5的侧视示意图。

具体实施方式

如图1-6，所示分别为本发明蓄热式工业炉及及对流辐射墙实施例不同视角 的结构示意图。该蓄热式工业炉实施例包括炉体前端11、炉体后端12、炉顶 13、炉底14、各具有8个炉口15的两侧，两侧的炉口逐一对应，所述两侧的 炉口都连接有余热蓄热室16；在蓄热式工业炉2侧之间炉宽的中部设有对流辐 射墙20；图中的弧线和直线箭头表示多种气流和热辐射的方向。

所述对流辐射墙20由耐高温材质构成，其设在两侧各具有2个以上炉口且 两侧炉口逐一对应的蓄热式工业炉的炉宽中部；其处于两侧炉口15之间，其包 括山形凸起的山峰21、介于山峰21之间的山谷22、山谷22以下的山脚23、 山脚23以下的基部24；所述山峰21具有阻隔两侧炉口15之间直通气流的高 度H3和宽度L1，山谷22的宽度为L2，除了基部24之外，对流辐射墙20两边 面对两侧炉口15的墙面上都规律分布有2个以上的半球体30，半球体30的直 径及高度为15-50mm，半球体30顶点之间的间距为1-2倍球体直径，半球体30 在单位墙面上的所占比率为35-80%。所述半球体30的材质为莫来石，其组份 中Al₂O₃重量比率不小于56%。

所述山峰的高度H3比两侧炉口15的最上和最下边缘都超出80-120mm，所 述山峰的宽度L1比两侧炉口15的最左和最右边缘都宽出80-120mm。

整个墙体高度H1+H2+H3为所述基部高度H1的1.5-3.0倍。

以两边墙面上的半球体30底部之间的间距计的对流辐射墙的中心墙体厚 度b1为100-900mm。

所述中心墙体的材质包括中部25的高铝砖，高铝砖组份中Al₂O₃重量比率 不小于48%。

所述半球体30表面还烧结有厚度为1.5-3.5mm的高辐射率黑体涂层，其包 括如下重量比率计的组份：SiC：45％～65％，ZrO₂：10％～15％，SiO₂：10％～ 25％，无水硅酸3％～5％，硅酸钠10％～20％。