專利名稱：被加熱件熱量循環(huán)利用節(jié)能技術(shù)及三種實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該項發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是工業(yè)爐窯在生產(chǎn)過程中的節(jié)能技術(shù)。尤其涉及以提高工件入爐溫度為途徑降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能目的的技術(shù)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的工業(yè)爐窯節(jié)能技術(shù)一般都是通過以下幾個途徑來進(jìn)行1、利用保溫材料提高爐體保溫效果，減少熱量散失，從而提高能源有效利用率。2、采用新型輕質(zhì)保溫材料大大減小爐窯本身的蓄熱量，從而提高能源有效利用率。3、采用高效率燒嘴，使燃料充分燃燒，從而提高能源有效利用率。4、在燃料爐中，利用排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^換熱裝置將燃燒配風(fēng)溫度提高，減少廢熱損失，從而提高能源有效利用率。5、利用排出物的余壓、余溫進(jìn)行發(fā)電、或作為其它熱能需求的熱源等，從而提高能源綜合利用率。6、在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)中，采用熱送熱裝工藝，提高工件的入爐溫度，減少工件的加熱能量需求，節(jié)約能源。本發(fā)明在爐窯能源節(jié)約領(lǐng)域開啟了全新的技術(shù)途徑。它適用范圍廣，并可以大幅提高工業(yè)爐窯能源利用率?？僧a(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種提高工業(yè)爐窯能源利用率全新的技術(shù)及三種實現(xiàn)方法。其主要技術(shù)特征是被加熱工件在其冷卻過程中將其熱量進(jìn)行有效利用，主要是轉(zhuǎn)換到待加熱工件中去，從而提高待加熱工件的入爐溫度，提高能源利用率，且如此往復(fù)循環(huán)往復(fù)，即可大幅降低能源消耗。對待冷工件能量利用的條件是工件的冷卻工藝不能要求其冷卻過快，比如要求淬火。
對待冷卻件與待加熱件間的熱量轉(zhuǎn)換主要有三種方法來實現(xiàn)，其一是如圖1所示的自然空氣環(huán)直接換熱法。其二是如圖2所示的強制空氣環(huán)直接換熱法。理論上，這一交換方式的余溫能量利用率要小于50％。但它的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，投入少見效快。其三是如圖3所示的間接換熱法。理論上講，這一交換方式的余溫能量利用率可接近100％，節(jié)能效果更顯著。間接換熱法需設(shè)置一個蓄熱裝置，蓄熱裝置與換熱室通過管道連通成封閉回路，由循環(huán)風(fēng)機提供熱風(fēng)循環(huán)動力。蓄熱裝置中的熱能即可以換熱給待加熱工件，也可以做為熱源使用。蓄熱裝置可通過并聯(lián)管道和閥門來實現(xiàn)與多個換熱室連通，可利用計算機實現(xiàn)自動控制。換熱室即可以利用加熱爐本身改造實現(xiàn)，也可以另行新建造。蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)如圖4所示，蓄熱裝置由若干個用保溫材料分隔開的蓄熱區(qū)組成。在換熱操作中，可形成溫度高低不同的蓄熱區(qū)，蓄熱體吸熱時可由高溫蓄熱區(qū)到低溫蓄熱區(qū)逐個與待冷卻物體進(jìn)行熱交換；而蓄熱與待加熱物體換熱時，則由低溫蓄熱區(qū)向高溫蓄熱區(qū)逐個與待加熱物體進(jìn)行換熱。這樣就可以盡可多地吸取或放出熱量，可使節(jié)能效果進(jìn)一步提高。對被加熱件熱量的利用條件是被加熱件的工藝?yán)鋮s速度要求不能太快。比如要求淬火的工件。


圖1為空氣自然循環(huán)直接熱交換方式簡圖。11-外殼 12-外殼保溫層13-鋼架 14-待冷卻工件 15-待加熱工件 16-帶孔底板 17-架體間隔層 18-槽鋼圖2為強制空氣循環(huán)直接熱交換方式簡圖。21-外殼 22-熱電偶 23-控制儀 24-耐高溫風(fēng)扇 25-保溫材料 26-待加熱工件 27-待冷卻工件 28-分隔板 29-槽鋼210-帶孔底板 211-支撐磚垛圖3為間接換熱法簡圖。31-帶孔熱氣匯集管 32-換熱室體 33-帶孔熱氣分配管 34-待冷卻或加熱工件 35-帶保溫層的熱氣輸送管道 36-耐高溫風(fēng)機 37-蓄熱裝置室體38-蓄熱體 39-控制儀 310-熱電偶 311-換熱室 312-蓄熱裝置 313-閥門圖4為蓄熱裝置結(jié)構(gòu)簡圖。41-保溫層 42-上定位架 43-蓄熱體 44-下支撐架 45-分隔板 46-保溫基礎(chǔ) 47-管道保溫層 48-進(jìn)氣管 49-控制閥 410-進(jìn)氣支管411-帶孔熱氣分配管 412-帶孔熱氣匯集管 413-出氣支管 414-出氣管具體實施方式
空氣自然循環(huán)直接換熱法(見圖1)它主要由外殼11、外殼保溫層12、鋼架13、帶孔底板16架體間隔層17組成。鋼架13主要用于支撐帶孔底板18和固定架體間隔層17，外殼保溫層12兩側(cè)內(nèi)壁與固定架體間隔層17間留有間隙，待冷卻工件11置于上面的帶孔底板16上待加熱工件15置于下面的帶孔底板16上。利用熱氣上浮，冷氣下沉為動力，在換熱室內(nèi)形成自然對流熱交換。它是以對流熱交換為主，輻射換熱為輔的熱交換摸式來完成換熱的。
強制空氣循環(huán)直接換熱法(見圖2)它主要由外殼21、熱電偶22、控制儀23、耐高溫風(fēng)扇24、保溫層25、分隔板28、帶孔底板210組成。待加冷卻工件26和待加熱工件27帶孔底板210上，并分別在換熱室的左、右，中間由分隔板28將其分開，熱氣在耐高溫風(fēng)扇24的吹動下形成強制對流循環(huán)風(fēng)來完成熱量的交換；設(shè)在室頂和室底的熱電偶22將氣風(fēng)的溫度信號傳輸給控制儀23。利用溫度差值，可方便地完成對流換熱的自動控制。通過對耐高溫風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整，還可以在一定程度上控制待冷卻工件的冷卻速度，有利于穩(wěn)定工件的質(zhì)量。
間接換熱法(見圖3)它主要由換熱裝置312、換熱室311、帶保溫層的熱氣輸送管道35、閥門313、耐高溫風(fēng)機36組成。換熱室311可根據(jù)情況由加熱爐加入進(jìn)、出空氣管道改造而成，也可以新建。一個蓄熱裝置可通過管道并連和閥門的啟閉，實現(xiàn)與多個換熱室逐一進(jìn)行熱量的交換。通過耐高溫風(fēng)機36可以控制循環(huán)風(fēng)的強弱，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)待冷卻及加熱工件34的冷卻和加熱的速度。蓄熱裝置312的祥細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示，它主要由保溫層41、蓄熱體43、分隔板45、進(jìn)氣管48、進(jìn)氣支管410、出氣管414、出氣支管413和控制閥49組成。蓄熱裝置中由分隔板45分隔成若干個蓄熱區(qū)，各蓄熱區(qū)有溫度高、低差別。通過控制閥49的開關(guān)狀態(tài)控制，來實現(xiàn)與換熱室需換熱物體的相應(yīng)順序換熱，可以達(dá)到更大的換熱率，提高節(jié)能效果。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明公開了一種工業(yè)爐窯節(jié)能技術(shù)。其特征為被加熱工件熱量循環(huán)利用，主要是用待冷卻工件的余熱換熱給待加熱工件，使待加熱工件的入爐溫度提高，達(dá)到提高能源利用率，節(jié)約能源的目的。它有三種實現(xiàn)方法a、空氣自然循環(huán)直接換熱法，b、強制空氣循環(huán)直接換熱法，c、間接換熱法。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的空氣自然循環(huán)直接換熱法，它主要由外殼11、外殼保溫層12、鋼架13、帶孔底板16架體間隔板17組成。其特征是在同一密閉的換熱室內(nèi)，待冷卻工件和待加熱工件分別置于換熱室的下部和上部。利用熱氣自然上升，冷氣自然下降為動力，在換熱室內(nèi)形成空氣自然對流循環(huán)來完熱量交換。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的強制空氣循環(huán)直接換熱法，它主要由外殼21、熱電偶22、控制儀23、耐高溫風(fēng)扇24、保溫層25、分隔板28、帶孔底板210組成。其特征是在同一密閉的換熱室內(nèi)，待冷卻工件和待加熱工件分別置于換熱室的左側(cè)和右側(cè)，中間由分隔板隔開。位于右側(cè)室頂?shù)哪蜔犸L(fēng)扇強制空氣向下流動，在室內(nèi)形空氣循環(huán)來完成對流換熱。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的間接換熱法，它主要由蓄熱裝置312、換熱室311、帶保溫層的熱氣輸送管道35、閥門313、耐高溫風(fēng)機36組成。其特征是設(shè)置一個蓄熱裝置，蓄熱裝置與換熱室用熱氣輸送管道連通成封閉回路，管道上設(shè)置的耐高溫風(fēng)機為該系統(tǒng)提供循環(huán)動力來完成蓄熱體對待冷卻工件的熱量吸取和對待加熱工件熱量的釋放，即而完成工件間的熱交換。
5.根據(jù)權(quán)利2所述的帶孔底板16，其特征是上、下底板是帶孔的，便于空氣通過；換熱室兩側(cè)內(nèi)壁與架體間隔層17留有間隙，冷氣沿此向下流動。
6.根據(jù)權(quán)利3所述的換熱室結(jié)構(gòu)，其特征是底板210是帶孔的，便于空氣通過；熱電偶22分別布置在換熱室的頂部和底部，利用熱電偶測出的溫差信號很容易實現(xiàn)對換熱的自動控制。
7.根據(jù)權(quán)利4所述的蓄熱裝置312和換熱室311，其特征是蓄熱裝置和多個換熱室通過與管道的并聯(lián)再配合閥門的開關(guān)可實現(xiàn)一個蓄熱室與多個換熱的逐一熱交換。
8.根據(jù)權(quán)利4所述的蓄熱裝置，其特征是蓄熱體外部保溫良好；蓄熱裝置由保溫材料分隔成若干個蓄熱區(qū)，各區(qū)的溫度高低不同。在熱交換時，應(yīng)按溫度的高低順序逐一進(jìn)行，可使熱量利用率提高。
9.根據(jù)權(quán)利4所述的換熱室，其特征是換熱室可通過對爐窯加入空氣進(jìn)、出管道改造實現(xiàn)，也可以專門設(shè)計建造。
全文摘要
該發(fā)明公開了一種工業(yè)爐窯節(jié)能技術(shù)及三種實現(xiàn)方法。其特征是利用被加熱件在冷卻過程中釋放的熱量來加熱待加熱件，提高待加熱件的入爐溫度，如此循環(huán)往復(fù)，便可提高爐窯的能源利用率，達(dá)到節(jié)能目的。其主要實現(xiàn)途徑有直接熱交換法和間接熱交換法。直接熱交換法又分為自然和強制空氣循環(huán)法兩種。其特征為在同一封閉室內(nèi)，冷、熱件通過自然或強制空氣循環(huán)來完成熱交換。間接熱交換法的特征為蓄熱裝置與換熱室用管道連通，用風(fēng)機強制空氣強制循環(huán)來完成對待冷卻工件熱量的吸取及對待加熱工件的放熱，最終完成冷、熱工件的熱交換。對待冷件熱量利用的條件特征是待冷件的冷卻速度不能要求過快。比如，工件要求淬火。
文檔編號F27D17/00GK1896672SQ20061000997
公開日2007年1月17日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者尹潮古 申請人:尹潮古