耐火輻射元件、其用途及工業(yè)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火輻射元件、其用途及工業(yè)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]熱量傳遞有熱傳導(dǎo)、對流傳熱和輻射傳熱三種方式。對于600至1300°C的工業(yè)爐，其熱傳遞方式主要為輻射，占總傳遞熱量的85%以上。熱輻射是由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)(或者說由于物體自身的溫度)而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象。
[0003]現(xiàn)有工業(yè)爐的爐墻襯里主要為耐火磚，陶瓷纖維或澆注料，它們的輻射發(fā)射率都很低，在0.45-0.50之間，且能耗大、加熱效率低。為了提高爐膛內(nèi)壁有效輻射率，使工件獲得的熱量增多，可以從傳熱面積和黑度兩個(gè)方面出發(fā)，對于增大傳熱面積，由于現(xiàn)有加熱爐爐膛尺寸已經(jīng)確定，不可能直接大幅度增加爐墻傳熱面積。
[0004]另外，加熱爐膛內(nèi)的熱輻射線在工作時(shí)主要呈無規(guī)律型散射狀，到位率低，工件加熱不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可增強(qiáng)加熱爐爐膛輻射效果的耐火輻射元件。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]耐火輻射元件，其特征在于，包括沿軸向連續(xù)延伸的側(cè)壁；所述側(cè)壁圍成一容腔；所述側(cè)壁沿軸向?yàn)榍€形狀；沿軸向至少一端設(shè)置有開口，所述開口與所述容腔連通。
[0008]優(yōu)選地是，所述側(cè)壁沿軸向具有多個(gè)連續(xù)的弧形單元依次連接組成。
[0009]優(yōu)選地是，所述的弧形為圓弧或者橢圓弧。
[0010]優(yōu)選地是，沿軸向方向自下而上，所述多個(gè)弧形單元的尺寸依次減小。
[0011]優(yōu)選地是，所述側(cè)壁沿軸向具有多個(gè)收縮部，在所述的收縮部，所述側(cè)壁向軸線方向收縮。
[0012]優(yōu)選地是，所述側(cè)壁包括多個(gè)弧形單元連接而成，每個(gè)所述弧形單元沿軸向兩端的橫截面尺寸小于中部最大處的橫截面尺寸。
[0013]優(yōu)選地是，每個(gè)所述的弧形單元，自所述的中部最大處向軸向兩端平滑延伸。
[0014]優(yōu)選地是，每個(gè)所述的弧形單元，自所述的中部最大處對稱地向軸向兩端平滑延伸。
[0015]優(yōu)選地是，沿軸向自一端向另一端，所述多個(gè)弧形單元橫截面積尺寸依次減小。
[0016]優(yōu)選地是，所述側(cè)壁設(shè)置有通孔，所述通孔與所述容腔連通。
[0017]優(yōu)選地是，所述側(cè)壁設(shè)置有肋板；所述肋板突出于所述側(cè)壁外表面，或者突出于所述側(cè)壁的內(nèi)表面，或者同時(shí)突出于側(cè)壁的內(nèi)表面和外表面。
[0018]本發(fā)明的目的之二是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供上述耐火輻射元件在工業(yè)爐中的用途。
[0019]本發(fā)明的目的之三是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可增強(qiáng)加熱爐爐膛輻射效果的工業(yè)爐。
[0020]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0021]工業(yè)爐，其特征在于，具有爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有前述的耐火輻射元件作為爐壁或爐膛內(nèi)置元件。
[0022]該發(fā)明的耐火元件采用大的腔體，小的開孔，可以提高工業(yè)爐和鍋爐內(nèi)壁輻射率。本發(fā)明提供一種葫蘆狀耐火輻射元件，元件由多層棋子狀的腔體疊加構(gòu)成，并且在腔體壁上開有數(shù)排小孔。元件的底座通過粘結(jié)或其他方式固定在工業(yè)爐或者鍋爐內(nèi)壁上，并且根據(jù)不同的襯里情況，可在元件底部打洞，用耐火螺栓進(jìn)行固定。該元件有相當(dāng)大的腔體輻射面和小的開孔，在將熱量積聚在爐膛里的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將熱射線集中到加熱體，使加熱爐爐膛輻射效果加強(qiáng)。本發(fā)明中的耐火輻射元件配合耐高溫反輻射無機(jī)涂料使用，將涂料涂覆于該元件上，將會(huì)在原有基礎(chǔ)上更利于元件黑體效能的發(fā)揮，從而具有更為廣闊的使用前景。
[0023]該發(fā)明具有合理的形狀設(shè)計(jì)和材質(zhì)配置，外形為葫蘆狀，頂端開口，具有空腔，空腔內(nèi)表面積為杯口面積的數(shù)倍(10倍以上)，照射在元件內(nèi)壁的熱輻射，在內(nèi)腔表面多次反射并被吸收，因而產(chǎn)生黑體效應(yīng)，具有很高的發(fā)射率，本發(fā)明中的耐火元件在1100°c時(shí)的全發(fā)射率為0.96。且該發(fā)明元件空腔壁上開有小孔，在增強(qiáng)黑體效應(yīng)的同時(shí)，也利于灰塵的散去，防止造成污垢沉積，影響兀件使用壽命。
[0024]加熱爐膛內(nèi)的熱射線在工作時(shí)主要呈散射狀，當(dāng)火焰和煙氣對膛內(nèi)的爐管進(jìn)行輻射和對流傳熱的同時(shí)，也對黑體組件加熱，黑體元件以其高吸收特性盡快吸收，使自己不斷積累熱量，逐漸提高自身的溫度，然后再以其高發(fā)射特性，重新發(fā)射熱射線，依靠元件的幾何結(jié)構(gòu)和安裝的位置，將熱射線直接射向了爐管，將其從漫散射狀調(diào)控為有序狀，提高了熱射線的到位率。實(shí)質(zhì)就好像是在爐膛內(nèi)壁，爐頂新添加了許多個(gè)噴火口，改善了爐溫均勻性，能夠?qū)ぜ鶆蚣訜帷?br>[0025]黑體元件的高發(fā)射率具有很高的穩(wěn)定性，在不超過1820°C的高溫狀態(tài)下基本不老化，并且黑體輻射的輻射功率按波長或頻率的分布是穩(wěn)定的，僅與腔壁溫度有關(guān)，與制造腔體的材料無關(guān)。
[0026]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種多通孔葫蘆狀耐火元件，用以有效控制和利用輻射源，從而提高爐膛的加熱效率。
[0027]本發(fā)明中的該熱輻射元件吸收爐膛內(nèi)呈漫散射狀的熱射線，作為若干新的熱輻射源，向工件直接發(fā)射束狀射線，提高了熱射線的到位率，增強(qiáng)傳熱速度。同時(shí)，由于其高空腔面積和小開孔結(jié)構(gòu)，可使?fàn)t膛的發(fā)射率達(dá)到(ε = 0.95-0.96)。現(xiàn)有加熱爐爐膛內(nèi)壁襯里所用材料主要為陶瓷纖維棉，耐火磚和輕質(zhì)澆注料，表面平整，結(jié)構(gòu)單一，具有較低的發(fā)射率；耐火纖維(ε =約0.35)或耐火磚、澆注料(ε = 0.45-0.50)，相比之下，本發(fā)明具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景。在使用同樣的材料時(shí)，可將爐膛的發(fā)射率提高30%以上。經(jīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，使用本發(fā)明中的耐火元件作為爐膛內(nèi)壁內(nèi)置元件，可將加熱效率提高85%以上，同樣的加熱功率下，使用本發(fā)明中的耐火元件，加熱爐綜合節(jié)能15-25%，同時(shí)降低排煙溫度，延長裝置使用壽命。
[0028]本發(fā)明的耐火元件的形體在大的容腔和小的開口的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上可以進(jìn)行變化，以下三種:葫蘆狀耐火元件，棋子狀耐火元件和設(shè)置肋板的耐火元件均具有0.95以上的黑體發(fā)射率。
【附圖說明】
[0029]圖1為實(shí)施例1的耐火輻射元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為實(shí)施例1的耐火輻射元件的正視示意圖。
[0031]圖3為實(shí)施例1的耐火輻射元件軸向剖面圖。
[0032]圖4為實(shí)施例2的耐火輻射元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖5為實(shí)施例2的耐火輻射元件的正視示意圖。
[0034]圖6為實(shí)施例2的耐火輻射元件軸向剖面圖。
[0035]圖7為實(shí)施例3的耐火輻射元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖8為實(shí)施例3的耐火輻射元件軸向剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0038]實(shí)施例1
[0039]如圖1至圖3所示，耐火輻射元件10，可以作為爐壁或爐膛內(nèi)置元件。耐火輻射元件10，包括沿軸向連續(xù)延伸的側(cè)壁11，所述側(cè)壁圍成一容腔12。耐火輻射元件10沿軸向至少一端設(shè)置有開口 13，所述開口 13與所述容腔12連通。在如圖所示的優(yōu)選示例中，其上端設(shè)置有開口 13。側(cè)壁11下端設(shè)置有底座17，將容腔12下端封閉。側(cè)壁11沿軸向?yàn)榍€形狀，即在如圖所示的軸向剖視圖中，側(cè)壁11的軸向剖切面為曲線。側(cè)壁11沿軸向具有多個(gè)收縮部14，在所述的收縮部14，所述側(cè)壁11向軸線方向收縮，使側(cè)壁形成多個(gè)連續(xù)的弧形單元15。在每個(gè)所述的收縮部14，容腔12對的橫截面積縮小。在如圖所示的優(yōu)選示例中，耐火輻射元件10具有三個(gè)收縮部14，形成四個(gè)弧形單元15。每個(gè)弧形單元15的尺寸相同，依次疊加。每個(gè)弧形單元15的弧形既可以為圓弧，也可以是橢圓弧。在如圖所示的示例中，每個(gè)弧形單元15的側(cè)壁軸向剖切面為圓弧。每個(gè)弧形單元15沿軸向兩端的橫截面尺寸小于中部最大處的橫截面尺寸。所述中部最大處既可以是位于每個(gè)弧形單元15軸向中點(diǎn)，也可以不位于軸向中點(diǎn)。每個(gè)所述的弧形單元15，自所述的中部最大處向軸向兩端平滑延伸。本發(fā)明中，每個(gè)弧形單元15自中部最大處向兩端延伸，既可以是以最大處為中心對稱延伸，也可以是非對稱延伸。在如圖所示的優(yōu)選示例中，優(yōu)選為每個(gè)弧形單元15中部最大處位于軸向中點(diǎn)，對稱延伸。側(cè)壁11上還設(shè)置有多個(gè)通孔16。通孔16與容腔12連通。通孔16的形狀可以是圓孔，也可以是方孔、橢圓孔。開口 13的橫截面積大于通孔16的面積，優(yōu)選10倍以上。更優(yōu)選為10-30倍。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖4至圖6所示，耐火輻射元件10，可以作為爐壁或爐膛內(nèi)置元件。耐火輻射元件10，包括沿軸向連續(xù)延伸的側(cè)壁11，所述側(cè)壁圍成一容腔12。耐火輻射元件10