专利名称：与热处理设备直连式煤气发生炉的制作方法
技术领域：
本实用新型是对工业用煤气发生炉的结构改进。特别是与工业热处理设备配套的煤气发生炉结构的改进。
背景技术：
在工业热处理行业，所关心的除热处理设备本身的结构与控制系统之外最重的技术要素即为加热的方式和热源的控制。随着工业控制技术的发展和计算机技术的普及，热处理设备的结构与管理已经达到了十分先进的水平。选用完整的计算机随机控制所形成的连续热处理生产线已经在高效，节能、环保等各方面达到了较高的水准。但这些先进的设备与技术造价成本高，操作技术严格，生产总成本相对较高。对于大量存在的我国中小型金属材料加工行业显然并不适用。目前国内大多数中小型金属材料加工行业所采用的退火炉等热处理设备，多数仍采用燃烧为主要原料。虽然近几年在燃烧的方式和炉体燃烧结构的改进上做了很多改进，仍然无法解决烟尘等环保问题。最近已受到国家环保法规的严格禁止。采取煤气发生炉与之配套，以保持适用廉价的燃煤并达到环保的要求已成为目前中小热处理企业的唯一出路。现与工业热处理性炉相配套的煤气发生炉多采取由钢骨架加耐火材料构成的炉体，并形成一个内封闭式的炉膛，炉膛内充填燃煤，膛上部留有水煤气空间。该空间设有与之相通的水煤气的出口，煤膛上设有可以密封的上加煤炉门和下出灰炉门。炉膛下方设有炉篦、炉篦下方设有可起到密封作用的水渣池。炉体上还设有冷水管和鼓风管的接口以借助外部设备向炉内补充水和空气。以上结构的煤气发生炉是比较成熟的结构设计，其借助加入的90-100cm厚的燃煤层，借助密封或下鼓风形式使炉腔内燃煤控制燃烧形成灰渣层，氧化层，还原层，干馏层、干燥层，最后在炉膛上空间形成具有一定压力的水煤气混合气体。其基本有效成份为13.5％H2，27.5％CO，58.2％N2，0.5％CH2、0.2％O2。该混合气体内含丰富的热值，从出气口引入热处理设备燃烧室内可在鼓风环境下完成充分燃烧，从而实现高效率的无污染利用燃煤。以上确为目前中小型企业使用热处理设备的一个有效技术方案。然而，现有煤气发生炉与已有工业热处理设备之间的配套，均依赖于由煤气发生炉出气口加外接的输送管道。不但水煤气输送中有大量热能损失，为此而需加大输管路保温及防漏投入，而且煤气炉内压损失严重，安全隐患多。特别是设有专用的喷嘴与处理炉的配套，造成热处理炉内温度分布不均匀，温度场的梯度分布也不一致，这样会使被热处理的部件质量不一致，形成过多的热耗和成本上升，从而影响到煤气发生炉的推广应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种与热处理设备直连式煤气发生炉的结构设计以提高燃煤的利用率或热效率，通过与热处理炉直连部件的特殊设计提高热处理内温度分布的均匀性、燃烧的充分性和安全性，降低使用成本和加大配套的适应性以利与煤气发生炉的推广应用。
本发明的关键设计方案在于原有煤气发生炉的基本结构上对处于上腔膛的水煤气输出口与热处理炉的连接方式和专用部件做了大胆改进。具体的设计方案是在上膛腔水煤气的出口处设计有专门配套用的直联式喷嘴，应用时该专用喷嘴与热处理设备的燃烧室直接连通，并借助耐火材料将煤气发生炉的出气口喷嘴与热处理炉密封成为一体。专用喷嘴的设计和直连使得由煤气发生炉至热处理设备的煤气传输管路省略。从而使大量地减少了热量的及压力的损耗，并降低了建设投资，减少了可能发生泄漏和安全隐患。还可根据热处理设备的具体需要和结构特点，将设备设计与煤气发生炉的设计相结合不但利于新热处理炉设备的直接建造，而且有利于熔炉，熔铝炉，锻造炉，氧化炉，退火炉，烘干炉、金属制品的各种热处理炉及陶瓷窑炉的配套，特别是对旧设备的改造和应用。为使煤气发生炉使用效率提高和降低成本，本设计还与主要改造内容相配套设计了活动炉篦和简易密式炉门的结构，从而为本实用型低耗，高效和低成本目的做出了有益的贡献。
下面结合所给出的附图进一步地说明本实用新型的结构特征和如何实现本实用新型的设计目的。
附图1为煤气发生炉的结构示意图，附图2为图1的附视剖视图，附图3为喷嘴总成的结构示意图，附图4为图3的附视图，附图5为篦条结构示意图，附图6为图5A-A向视图，附图7为图5的B-B向视图。
其中1代表炉门，2为炉门框，3为钢架及耐火材料组成的炉体，4代表装填燃煤的炉膛，5代表水煤气出气口，6为特制水煤气直联喷嘴总成，6A为助燃配气口，7为喷嘴气流通道，8为热处理炉燃烧室，9为热处理炉花墙，10为热处理炉工作室，11为热处理炉体。12为炉篦条，13为水冷管口，14为送风管口，15为水渣池，6A1为喷嘴总成的进气装配口，6B为进气口，6C为出气口，角为煤气发生炉出气口5的对称轴线方向与喷嘴通道轴向之间所形成的倾斜角α12A为与炉篦条相匹配的连接驱动杆，12B为驱动杆12A的在煤气发生炉体3上的定位支撑装置，12C为等边三角形的篦条上的拔板片，12D为篦条结构中的轴辊，12CA为设在轴下与相邻拔板片形成加强连接的棱状加强筋条，12E为篦条12一端的与驱动连接杆12A匹配的方孔，12F为连接端与摇把匹配的方端头，1C为密封条，17代表分流出气管口及控制阀。
具体实施方式
从附图所给出的实施例上可以看出本专利的具体实施方式
，其中最关键的是在原煤气发生炉的结构上对出气口连接方式做了根本的改进，并设计了与热处理炉配套应用的水煤气喷嘴总成6。
从附图1可以看到这个特制的喷嘴6进气端口6A1接煤气发生炉的出气口5，喷嘴总成6设置在与热处理炉共有的炉壁之中，从而实现直接方式。这样就打破了传统的水煤气管路连接。它不仅仅是省略管路的热损耗而且大大减少了压损、减少了可能产生的煤气泄漏、减少了安全隐患，降低了成本，保证了煤气压力的稳定。特别是根据热处理炉的设备结构特征而设计的多口倾斜式喷嘴其充分利用煤气炉产生的气压、并针对水煤气燃烧的特点和热处理炉的燃烧室结构而形成的倾斜式喷燃嘴，这对于热能的充分利用，充分燃烧及工作室内的均匀分布起到关键作用。
从附图3中可以进一步看清倾斜喷嘴的结构。它是由耐火材料制成的含有喷气通道7和进气装配口6A1的总成6，喷气通道7与出气口5的轴线成α角并对称均匀分布。每个喷气通道7的横截面都是从进气端到出气端逐渐加大，即所说的喇叭形喷嘴通道。从进气口6B到出气口6C，轴向横截面的变化比为1∶4-8。与出气口5的对称轴线成α倾斜角的喷气通道7通常按水平对分布为两个，大型的热处理炉也可按垂直方向对称设置两个，在垂直向均匀对称分布。通气通道7的轴向横截面是圆形，或椭圆形或扁圆形，在通气通道7上设置有助燃风口6A。该管口6A通过部管路与进气送风管接口14相连，起补氧助燃的作用。该助燃进气口6A与水煤气的通道7成倾斜相交连接，并沿喷气通道7的内表面成切线方向导入助燃气体，使进入的助燃空气进入通道7后形成螺旋方向前方向推进，造成助燃空气与水煤气的充分混合而有助于进入燃烧室8后充分燃烧。经反复试验证明喷嘴总成6中的气流通道7与水煤气了生炉的出气口5对称轴向倾角α的取值范围为8°-25°。
为实现提高设备利用率，降低了发生炉使用成本，本直连式发生炉在原有结构上对炉篦的结构做了进一步的改进设计，将原有的固定式炉篦条排结构改为单根可旋转，独立可装配的组装式炉排结构，每根篦条12借助于驱动连接杆12A和定位支撑机构12B组装定位在炉体3下部，形成一个单根篦条可旋转，可拆装的炉排结构。每根炉篦条均可借助连接杆12A端部方端头12CA与手摇柄旋转篦条12，借助于定位在炉篦条轴辊12D上的等边三角形状的拨板片12C搅动炉渣，漏下炉灰渣而无需打开下炉门，这对长期保持炉内压，提高炉的热效率十分有利。在中心炉篦条烧熔或损坏时拆开支撑结构总成12，更换新篦条12以后延长炉子整体使用寿命，降低应用成本。轴辊12横截面为圆形，但因在下方设置加强等边三角拨板片的棱角11CA而呈下延三角棱状。由于加强棱条12CA的设立使拨动赤热的炭渣时防止拨动板片12C不容易变形。以上篦条设计和篦排的组装，使炉子整体使用寿命大大延长，特别是其篦条通风性能好，应用时方便可靠，抖下赤热的灰渣与水渣池中水形成蒸汽，与设在炉排的一次风管鼓入燃煤腔形热汽化剂，有助于燃煤至水煤汽的形成，提高了整体炉的工作效率和简化了操作过程。
本实用新型所采用炉门采取了特殊的密封结构，在炉门1和炉门框架2之间加设了由硅酸铝纤维制成的密封毡16，从而在关紧门的同时改善密封条件，使炉内保持恒定的压力，以保证燃烧加热的温度下不出现起伏，利于操作和质量管理。
在原有的水煤气出口5上，设有一个分流水煤气通道及设置相应的开关阀装置(17)，在上腔压力过大或水煤气生成量富裕时借其管路分流，以充分利用能源，形成高利用率的效果。
根据以上的基本构思所制成的煤气发生炉，可以根据需要改换倾斜喷嘴6的设计方案，使所制成的煤气发生炉不但适应工作环境和热处理设备的需要，而且最大限度的减少热量的损失，降低了使用成本，并使燃烧室内水煤气喷火均匀，减少工作室花墙的维修工作量，使工作室内热量升温快，温度分布均匀，减少了热处理炉局部热损、热熔现象，为旧热处理炉的改造，为煤气炉的推广应用起到重要作用。
权利要求1.与热处理设备直连式煤气发生炉，由钢骨架与耐火材料混合构成的炉体(3)，填装燃料煤的炉膛(4)，与炉腔膛(4)相通的上下密封炉门(1)，设在炉腔(4)下部的炉篦(12)和上部的水煤气输出口(5)，炉体下方设置的水渣池(15)以及二次通风管(14)和冷水管(13)接口组成，其特征在于在水煤气出口(5)处设置有直联式喷嘴(6)，应用时借助该喷口实现与热处理炉燃烧室(8)直连。
2.根据权利要求1所说的煤气发生炉，其特征在于所设置水煤气喷嘴(6)是由耐火材料制成的结构中包括喷气通道(7)和装配口(6A1)的总成，通道(7)与发生炉出气口(5)的对称轴线方向成倾斜夹角且均匀对称分布，每个喷嘴通道(7)的截面为从进气端至出气端横截面逐渐加大的喇叭状。
3.根据权利要求2所说的煤气发生炉，其特征在于与出气口(5)对称倾斜夹角(α)的喷气通道(7)可设置两个按水平位对称分布，通道(7)的横截面为圆形或扁圆形或椭圆形，在通道(7)上设置有助燃进气口(6A)，该进汽口(6A)通过内部管部与通气管口(14)相连。
4.根据权利要求3所说的煤气发生炉，其特征在于助燃进气口(6A)与水煤气喷气通道(7)以倾角切入方式连接，使助燃空气与喷气管道(7)的内表面呈切线关系以螺旋面旋切进入。
5.根据权利要求4所说的煤气发生炉，其特征在于喷嘴(6)的出气通道(7)与出气口(5)对称轴线所成倾角(α)的范围是8°-25°，每个喷气通道(7)的截面积变化率为1∶4-8。
6.根据权利要求1所说的煤气发生炉，其特征在于其炉蓖采取单根可旋转独立可拆卸的组配式结构，每根炉篦条(12)借助连接驱动杆(12)组装定位在炉体(3)下部支撑架(12B)总成上组成一排，形成可拆装的旋转配合结构的炉篦排。
7.根据权利要求6所说的煤气发生炉，其特征在于炉篦条(12)为铸铁制成，由等距分布的等边三角形拔板片(12C)与长轴辊(12D)Z组成，长轴辊(12D)端设有与驱动连接杆(12A)匹配的方形孔(12E)，拔板片(12C)下端设有加强棱状筋条(12CA)。
8.根据权利要求1所说的煤气发生炉，其特征在于在炉门结构中，在炉门(1)与炉门板框(2)结合部位设置有硅酸铝纤维制成的密封毡条(10)。
9.根据权利要求1所说的煤气发生炉，其特征在于水煤气出口(5)上特别设置备用水煤气出口及其它的出气开关装置(17)。
专利摘要本实用新型涉及对现有与工业热处理设备配套的中小型煤气发生炉的一次结构改进。所改进的煤气发生炉上炉腔的水煤气出口，设有倾斜式喷嘴与热处理炉直连的结构，省略了相管传输管路，大大降低了热损和减少了安全隐患。斜式多通道喷嘴使燃烧室内热量均匀而定向的向热处理炉工作室内扩散，有利于快速提升炉温和均匀形成温度分布，减少了热处理炉燃烧室的烧熔和提高了工作质量，大大降低了使用成本，从而有利于煤气炉的推广利用。
文档编号C10J3/58GK2635674SQ03269669
公开日2004年8月25日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者张保忠 申请人:张保忠