專利名稱：使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及冶金、化工領(lǐng)域，尤其涉及一種加熱爐。
背景技術(shù)：
在冶金、化工領(lǐng)域往往需要將某些可燃性氣體加熱到高溫(600-1200 以滿足下一步氣體進(jìn)行反應(yīng)所需要的工藝條件。目前普遍采用的加熱方式是 換熱式加熱爐，用金屬管作為換熱介質(zhì)，被加熱的氣體在管內(nèi)流動(dòng)，在管外 燃燒燃料將管壁加熱，通過管壁將熱量傳到管內(nèi)流動(dòng)的氣體，這種加熱方式 若用于低溫加熱(如氣體加熱溫度低于500 C"，則可以采用一般碳素鋼管比 較簡便可行，但若加熱高溫氣體，則需要耐熱不銹鋼作為傳熱介質(zhì)才能做到 不變形、不漏氣，加熱溫度越高，對(duì)鋼管材質(zhì)的要求越高，加熱爐的造價(jià)將 成倍甚至幾十倍的上升。例如國外一套年產(chǎn)60萬噸的直接還原裝置，總投資 1.15億美元，而其中用于將天然氣加熱到900 C。的裝置達(dá)3000萬美元，占 總投資的26%。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐， 通過用蓄熱式加熱爐代替換熱式加熱爐，大大降低了加熱爐造價(jià)，其換向過 程簡單、快速，且密封性好，避免空氣混入，使含氧量控制在最小可能的范 圍內(nèi)，保證了生產(chǎn)安全。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案 一種使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐， 包括燃燒爐、煙囪、冷、熱氣體管道和煙道總管，還包括 兩座蓄熱式加熱爐上分別開設(shè)一上口和一下口 ； 一上換向閥組，分別與加熱爐的上口、燃燒爐和熱氣體管道連接；
一下?lián)Q向閥組，分別與加熱爐的下口、煙道總管和冷氣體管道連接。 優(yōu)選地，上、下?lián)Q向閥組為四通換向閥組，其內(nèi)包括上下兩個(gè)單腔型箱
4體和中間一雙腔型箱體，各單腔型箱體與相鄰的雙腔型箱體之間設(shè)有4個(gè)連 通口，上下相對(duì)的一組連通口上各設(shè)有一閥座；
加熱爐的上口分別與上換向閥組的雙腔型箱體左右兩腔室連通，燃燒爐 與上換向閥組的下單腔型箱體連通，熱氣體管道與上換向閥組的上單腔型箱 體連通；
加熱爐的下口分別與下?lián)Q向閥組的雙腔型箱體左右兩腔室連通，煙囪與 下?lián)Q向閥組的下單腔型箱體連通，冷氣體管道與下?lián)Q向閥組的上單腔型箱體 連通。
優(yōu)選地，還包括可升降的兩閥體，分別與閥座配合并密封連通口； 兩液壓缸，其輸出端通過閥柄分別與兩閥體連接，兩液壓缸之間連接一 連通油路；
一電磁換向閥，分別通過循環(huán)油路與兩液壓缸連接； 一油泵和一油箱，分別通過電磁換向閥與循環(huán)油路連通。 優(yōu)選地，上換向閥組與燃燒爐之間的管道上設(shè)有一切斷閥，切斷閥與燃 燒爐之間的管道上設(shè)有一放散閥，下?lián)Q向閥組與煙囪之間的煙道總管上設(shè)有
一切斷閥。
優(yōu)選地，所述煙道總管上安裝一在線含氧測定儀，燃燒爐包括一助燃風(fēng) 機(jī)，在線含氧測定儀與助燃風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖。
本實(shí)用新型由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以 下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1) 采用廉價(jià)的耐火材料作為傳熱介質(zhì)可有效降低加熱裝置造價(jià)。
2) 采用了一種新型的換向閥組，使常規(guī)需要十多分鐘完成的復(fù)雜換向操 作程序能在十多秒鐘內(nèi)完成，減少了混入空氣的可能性。
3) 使燃燒煙氣內(nèi)的含氧量控制在最小可能的范圍內(nèi)，減少爆炸的可能性。
4) 用途廣泛，可用于天然氣及各類可燃?xì)怏w的加熱，當(dāng)然也可用于對(duì)不 可燃?xì)怏w的加熱(如空氣的加熱)，可作為高爐熱風(fēng)爐加熱助燃空氣的前置爐 使用。
5) 系統(tǒng)按正壓設(shè)計(jì)，零壓點(diǎn)設(shè)計(jì)在煙囪下部，并將煙筒煙道按鋼結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，加強(qiáng)系統(tǒng)的嚴(yán)密性，以防止外部空氣滲入系統(tǒng)內(nèi)。


圖1為本實(shí)用新型的蓄熱式加熱爐整體示意圖。
圖2為圖1的換向閥組液壓控制示意圖。
其中，1、 2加熱爐，3上換向閥組，4下?lián)Q向閥組，5燃燒爐，6煙囪， 7、 8切斷閥，9放散閥，IO在線含氧測定儀，ll冷氣體管道，12熱氣體管 道，13煙道總管，20閥體，21閥柄，30閥座，31、 41上單腔型箱體，32、 42雙腔型箱體，33、 43下單腔型箱體，40、 50液壓缸，70、 80循環(huán)油路， 90油泵，IOO電磁換向閥，110油箱，111、 211加熱爐上口， 112、 212加熱 爐下口。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例包括兩座蓄熱式加熱爐1、 2，加熱爐結(jié)構(gòu)與普通 高爐用的熱風(fēng)爐相似，上部為拱頂，下部為支柱，中間為蓄熱耐火材料。如 有特殊需要，蓄熱式加熱爐可采用四個(gè)或偶數(shù)對(duì)。加熱爐1、 2的支柱部設(shè)有 被加熱的冷氣體入口和燃燒后煙氣的出口 112、 212 (共用一個(gè)口)，拱頂部 設(shè)有加熱后高溫氣體的出口和燃燒煙氣的入口 111、 211 (共用一個(gè)口)。
還包括一上換向閥組3和一下?lián)Q向閥組4，本實(shí)施例中，其均為四通換 向閥組。其包括上單腔型箱體31、 41，中間一雙腔型箱體32、 42，下單腔型 箱體33、 43，各單腔型箱體與相鄰的雙腔型箱體之間設(shè)有4個(gè)連通口，上下 相對(duì)的一組連通口上各設(shè)有一閥座30 (圖2)。
加熱爐l、 2的上口111、 211分別與上換向閥組3的雙腔型箱體左右兩 腔室32連通。 一氣體管道，其一端與上換向閥組3的下單腔型箱體33連通， 另一端與一燃燒爐5連通。該氣體管道上設(shè)有一切斷閥7，切斷閥7與燃燒 爐5之間的該段氣體管道上設(shè)有一放散閥9。 一熱煤氣管道12，其與上換向 閥組3的上單腔型箱體31連通，加熱后的熱煤氣沿箭頭方向經(jīng)熱煤氣管道 12送往反應(yīng)器(圖中未示出)。
加熱爐1、 2的下口 112、 212分別與下?lián)Q向閥組4的雙腔型箱體左右兩 腔室42連通， 一煙道總管13，其一端與下?lián)Q向閥組4的下單腔型箱體43連 通，另一端與一煙囪6連通。該煙道總管13上設(shè)有一切斷閥8，切斷閥8與 煙囪6之間的該段煙道總管13上還安裝一在線含氧測定儀10。 一冷氣體管道ll，其一端與下?lián)Q向閥組4的上單腔型箱體41連通，另一端與氣體加壓 機(jī)相連(圖中未示出)。
如圖2所示，以換向閥組3的操作為例(換向閥組4與其相同)，采用液 壓驅(qū)動(dòng)。包括兩閥體20，可升降的分別與左右兩連通口上的閥座30配合并 密封連通口，從而改變氣體的流通方向。在左右閥體上各配有一個(gè)液壓缸40、 50，其輸出端通過閥柄21分別與兩閥體20連接。兩液壓缸40、 50之間連接 一連通油路60，并配有一電磁換向閥100,分別通過循環(huán)油路70、 80與兩液 壓缸40、 50連接，作為方向控制。 一油泵90和一油箱110，分別通過電磁 換向閥100與循環(huán)油路70、 80連通。
當(dāng)左側(cè)閥體20提升時(shí)，高壓油由左側(cè)油缸40下部通入使活塞上升帶動(dòng) 左側(cè)閥體20上升。同時(shí)，左側(cè)油缸40上部的油壓入右側(cè)油缸50上部迫使活 塞下降，帶動(dòng)右側(cè)閥體20下降，活塞下部液壓油被壓流入液壓站的油箱110。
當(dāng)電磁換向閥IOO反向動(dòng)作時(shí)，活塞作反方向動(dòng)作。帶動(dòng)閥體升降完成 換向操作。
本實(shí)施例的工作過程如下
如圖1所示，當(dāng)加熱爐1在加熱氣體而加熱爐2在蓄熱時(shí)，從燃燒爐5 出來的高溫?zé)煔鈴纳蠐Q向閥組3的下口進(jìn)入，通過打開的閥口進(jìn)入加熱爐2， 氣體經(jīng)蓄熱體并將蓄熱體加熱后，低溫?zé)煔鈴募訜釥t2下口進(jìn)入下?lián)Q向閥組 4，通過閥組的右下口進(jìn)入煙道總管13，并通過煙囪6排入大氣。這時(shí)被加 熱的低溫可燃性氣體進(jìn)入下?lián)Q向閥組4的上口，進(jìn)入加熱爐1，氣體被加熱 后，通過上口進(jìn)入上換向閥3組，并通過上閥左上口的通道進(jìn)入通向下道工 序的高溫氣體管道12。
當(dāng)?shù)搅艘?guī)定換向時(shí)間后，將上閥的右閥體向下蓋住下口，打開上口，左 閥體向上打開下口蓋住上口。同時(shí)將下閥組的右閥體向下蓋住下口，打開上
口，左闊體向上打開下口，蓋住上口就完成了二座加熱爐的換向動(dòng)作。換向 時(shí)上下兩個(gè)閥組是同時(shí)動(dòng)作的，因此換向操作只需要10-15秒時(shí)間。
換向開始至換向結(jié)束的10-15秒時(shí)間內(nèi)上下閥組3、4中8個(gè)閥孔都是開 啟的，由于被加熱的可燃?xì)怏w壓力一般都大于燃燒煙氣的壓力，被加熱氣體 將會(huì)向燃燒室方向和煙道方向的管道流動(dòng)。為防止煤氣的損失和避免加工工 藝設(shè)備的工況波動(dòng)。在換向操作前兩秒鐘內(nèi)先將切斷閥7、 8關(guān)閉，然后進(jìn)行換向操作。同時(shí)當(dāng)切斷閥7關(guān)閉時(shí)，煙氣壓力升高，放散閥9自動(dòng)打開，將 燃燒煙道中的氣體排入大氣。換向完畢后，放散閥9關(guān)閉，切斷閥7、 8打開 恢復(fù)正常操作。
當(dāng)上下?lián)Q向閥組的閥體和閥座接觸不嚴(yán)密而發(fā)生泄漏時(shí)，由于煤氣壓力 總是大于煙氣壓力，因此煤氣就有可能從關(guān)閉不嚴(yán)的閥座間泄出進(jìn)入煙氣系 統(tǒng)，具體說從煙道進(jìn)入煙囪，從煙氣管進(jìn)入燃燒爐。從煙氣管進(jìn)入燃燒爐的 煤氣將被燃燒成煙氣，而進(jìn)入煙道的煤氣則從煙囪排入大氣，但這時(shí)如果煙 道煙氣中含氧量過高，超過爆炸下限，則有可能引起爆炸，因此必須控制煙 道煙氣中含氧量要遠(yuǎn)低于爆炸下限，而煙道煙氣中的含氧量是由燃燒爐燃燒 時(shí)空氣過剩系數(shù)的大小所決定的，只要空氣過剩系數(shù)(煙氣含氧量)控制在 煤氣爆炸下限以內(nèi)，則操作是安全的，因此在煙道上要安裝一個(gè)在線含氧測 定儀IO，并把煙氣中的含氧值與燃燒爐助燃風(fēng)機(jī)相連鎖，根據(jù)含氧量控制助 燃空氣量，使煙氣含氧量保持在安全范圍內(nèi)。
此外為保證安全，整個(gè)系統(tǒng)按正壓設(shè)計(jì)，零壓點(diǎn)設(shè)計(jì)在煙囪下部，并將 煙筒煙道按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)系統(tǒng)的嚴(yán)密性，以防止外部空氣滲入系統(tǒng)內(nèi)。
本實(shí)施例采用蓄熱式加熱爐代替換熱式加熱爐，用價(jià)格低廉，耐高溫又 不易變形的耐火材料代替價(jià)格昂貴的耐熱不銹鋼作為傳熱的介質(zhì)，從而有效 降低加熱裝置的造價(jià)。
本實(shí)施例在冶金、化工領(lǐng)域有廣泛用途，例如用天然氣作為還原劑的鐵 礦石直接還原法，在全世界有80多套裝置，天然氣的加熱就可以采用本實(shí)施 例的方法。
不言而喻，本實(shí)施例自然也可用于不可燃?xì)怏w的加熱(如空氣的加熱)， 在高爐煉鐵車間可作為加熱助燃空氣的前置爐使用。
權(quán)利要求1. 一種使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，包括燃燒爐(5)、煙囪(6)、冷、熱氣體管道(11、12)和煙道總管(13)，其特征在于還包括兩座蓄熱式加熱爐(1、2)上分別開設(shè)一上口(111、211)和一下口(112、212)；一上換向閥組(3)，分別與加熱爐(1、2)的上口(111、211)、燃燒爐(5)和熱氣體管道(12)連接；一下?lián)Q向閥組(4)，分別與加熱爐(1、2)的下口(112、212)、煙道總管(13)和冷氣體管道(11)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，其特征在于上、下?lián)Q向閥組(3、 4)為四通換向閥組，其內(nèi)包括上下兩個(gè)單腔型箱體和中間一雙腔型箱體，各單腔型箱體與相鄰的雙腔型箱體之間設(shè)有4個(gè)連通口，上下相對(duì)的一組連通口上各設(shè)有一閥座；加熱爐(1、 2)的上口 (111、 211)分別與上換向閥組(3)的雙腔型箱體左右兩腔室(32)連通，燃燒爐(5)與上換向閥組(3)的下單腔型箱體(33)連通，熱氣體管道(12)與上換向閥組(3)的上單腔型箱體(31)連通；加熱爐(1、 2)的下口分別與下?lián)Q向閥組(4)的雙腔型箱體左右兩腔室(42)連通，煙囪(6)與下?lián)Q向閥組(4)的下單腔型箱體(43)連通，冷氣體管道(11)與下?lián)Q向閥組(4)的上單腔型箱體(41)連通。
3. 如權(quán)利要求2所述的使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，其特征在于還包括可升降的兩閥體(20)，分別與閥座配合并密封連通口；兩液壓缸(40、 50)，其輸出端通過閥柄(21)分別與兩閥體(20)連接，兩液壓缸(40、 50)之間連接一連通油路(60);一電磁換向閥(100)，分別通過循環(huán)油路(70、 80)與兩液壓缸(40、50)連接；一油泵(90)和一油箱(110)，分別通過電磁換向閥(100)與循環(huán)油路(70、 80)連通。
4. 如權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，其特征在于上換向閥組(3)與燃燒爐(5)之間的管道上設(shè)有一切斷閥(7)，切斷閥(7)與燃燒爐(5)之間的管道上設(shè)有一放散閥(9)，下?lián)Q向閥組(4)與煙囪(6)之間的煙道總管(13)上設(shè)有一切斷閥(8)。
5. 如權(quán)利要求4所述的使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，其特征在于所述煙道總管(13)上安裝一在線含氧測定儀(10)，燃燒爐(5)包括一助燃風(fēng)機(jī)，在線含氧測定儀(10)與助燃風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種使可燃性煤氣獲得高溫的蓄熱式加熱爐，包括燃燒爐、煙囪、冷、熱氣體管道和煙道總管，還包括兩座蓄熱式加熱爐上分別開設(shè)一上口和一下口；一上換向閥組，分別與加熱爐的上口、燃燒爐和熱氣體管道連接；一下?lián)Q向閥組，分別與加熱爐的下口、煙道總管和冷氣體管道連接。本裝置可用來代替目前普遍使用的換熱式加熱爐，以降低造價(jià)。通過利用兩個(gè)四通換向閥可以對(duì)加熱爐從加熱到蓄熱，從蓄熱到加熱進(jìn)行快速換向，從而保證了系統(tǒng)的安全，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還采取了其他一些安全措施，如設(shè)置在線測氧儀與助燃風(fēng)機(jī)連鎖以控制煙氣中含氧量，在煙道上設(shè)置切斷閥防止換向時(shí)煤氣外泄等。
文檔編號(hào)F24H7/00GK201269632SQ200820152259
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者胡嘉龍 申請(qǐng)人:中冶東方工程技術(shù)有限公司上海分公司