[实用新型]实现气体流场热移位及气氛均匀的工业炉窑

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业炉窑设备领域，尤其是一种实现气体流场热移位及气氛均匀的工业炉窑。

背景技术

在各类大型工业炉窑设备中，由于炉膛几何尺寸关系和加热源分布所受到的局限，在炉膛垂直方向存在较大温度梯度，因热辐射源与工件角度存在差异导致工件不同部分存在温度差而受热不均匀，影响金相组织和硬度及强度。

由于炉膛气氛不均匀并存在死角导致局部脱碳问题经常发生。几何形状较大或复杂的工件实现均匀加热和工件表面无局部脱碳成为难题。现有的解决办法通常采用搅拌风扇、离心风机、热回风罩等装置加强气体对流传热，而对流传递热能在700℃以上高温效果微乎其微，根本无法真正起到工件均匀加热和防止局部脱碳的目的。

对于炉膛长度远远大于炉宽和炉高的大型连续式、步进式热处理炉窑，传统的节能措施是在炉外与其它系统进行余热利用，在于热交换利用过程中，相当一部分能源已经浪费掉了，节能水平相对较低。

实现炉膛内热能移位技术在我公司已经授权的单层、双层炉实用新型专利专利号：ZL200610053067.7、ZL200810120771.9得到了较理想的实现；但对单层炉靠近进料口炉膛和靠近出料口炉膛远距离热能移位是通过热风机和热风管实现的，热效率仍不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的正是为了克服上述技术的不足，而提供一种实现气体流场热移位及气氛均匀的工业炉窑，解决目前各种大型气氛炉窑的炉温均匀性和炉膛内实现热能远距离移位的前卫技术，对热处理清洁生产、节能减排具有重要意义。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种实现气体流场热移位及气氛均匀的工业炉窑，包括炉体、热电偶、进料台、出料台、传动辊和炉门，在炉膛前段的预热段通过吸气管、过滤器、冷却器和空压泵的输入端相连接，空压泵的输出端一路与设置在炉膛后段冷却区域的一组上下对流喷射管相连通，上下对流喷射管穿过炉体安装在相应的上下对流引导管内构成射流结构。

作为优选，所述的炉膛内腔分为预热段、加热段、快冷段、等温段、缓冷段和冷却段，在快冷段、等温段、缓冷段和冷却段中均设置有由上下对流喷射管和上下对流引导管构成的射流结构。

作为优选，在炉膛的膛壁内设置有至少一根热移位引导管，热移位引导管的吸气口设置在炉膛前段的预热段，热移位引导管的吹气口设置在炉膛后段冷却区域；所述空压泵的输出端另一路与一组热移位喷射管相连通，热移位喷射管安装在热移位引导管内构成热移位结构。

作为优选，所述的炉膛内腔分为预热段、加热段、快冷段、等温段、缓冷段和冷却段，在炉膛的膛壁内设置有二根热移位引导管，热移位引导管内安装有多根热移位喷射管，热移位引导管的吹气口分别设置在快冷段和冷却段的区域内。

作为优选，所述的空压泵的输出端一路通过调节阀与上下对流喷射管相连通。

作为优选，所述的空压泵的输出端另一路通过喷射流量调节阀、热移位电磁阀与热移位喷射管相连通。

作为优选，所述的空压泵的输出端上连接有压力表。

本实用新型气体流动场形成机理：气体自射流管嘴向外喷射所形成的流动为气体射流。当出口速度较大，流动呈紊流状态。本技术利用射流的流速场、温度场和气氛浓度场之间相互作用，在引射管的约束下，流动气体受引射管壁的限制形成受限射流，受限射流形成紊流，紊流强度即脉动速度的均方根值与平均速度值之比有关，紊流强度越大，说明射流在喷嘴前已“紊乱化”。紊流具有较大的与周围介质混合的能力，使射流扩散角增大，被带动的周围介质增多，射流速度沿管壁程下降加速。无论是起始段还是主体段，轴心速度最大；随着射程的增加各断面上的绝对速度分布逐渐扁平化；压力区逐渐变换成无因次分布，射流各截面上的速度分布具有相似性。

质量交换，热量交换，浓度交换发生在射流形成过程中，射流轴线的轨迹发生弯曲。射流中横向动量交换、旋涡的出现。在温差射流中，由于热量扩散比动量扩散要快些，所以温度边界层比速度边界层发展要快些。所以引射管后气氛和温度已经变得均匀。随着射流嘴不断射出流体带动上层热能向引射管下端出口运动，炉膛中下层炉压增大底层气体向上层运动，炉膛上下的热移位便发生了，从而实现炉气循环炉膛前后热能移位原理相似。