本发明涉及一种用于加热诸如钢制品的制品的工业炉。
背景技术：
用于加热钢制品的很多工业炉，诸如例如加工钢卷的预热炉，包括隔热外壳和布置在外壳中的用于加热通过外壳的钢制品的多个燃烧器。
通常分布在若干调温加热区上方的燃烧器供应有燃烧空气和天然气类型的燃料，通过首次燃烧产生火焰，该火焰加热钢制品并且产生沿与所述钢制品相反方向流动的烟气。为了确保使得能够将诸如一氧化碳的至少某些污染气体从烟气去除的完全燃烧，这些烟气自身通常通过被称为“后燃”的二次燃烧处理。所产生的且较少污染的烟气接着从炉中排出并且经由烟囱释放到大气中。
用于加工钢卷的预热炉的能耗特别高，大约是220千瓦时(kWh)的天然气每(公)吨的加热钢。因此，试图提高这种炉的能量效率不管从环境角度来说还是从经济角度来说都是特别重要的。
为此，传统上使用的第一方法包括给炉配装用于回收烟气中损失的热量的能量回收装置。这些回收装置通常由具有输送由燃烧器使用的燃烧空气流的金属管的管壳式换热器构成。通过绕管流动，烟气预热燃烧空气，并且这提高了上述首次燃烧的效率。然而，这种热量回收受到管可能承受的最大可接受温度的限制，这使得必须用冷空气稀释烟气。
现在已经大大超过了第一方法的第二方法包括使用蓄热式燃烧器。然而，该解决方案存在一定数量的缺点。首先，蓄热式燃烧器不适于将含有未燃烧残余物的烟气吸入燃烧器，因为其接着变成不能够进行后燃。此外，该解决方案首先由于燃烧器配装的蓄热容器过于庞大以及其次由于与标准解决方案的燃烧器数量相比需要安装两倍数量的蓄热式燃烧器而难以应用于紧凑的炉。蓄热式燃烧器成对运行，并且其运行是循环的：燃烧器一半时间处于燃烧模式，而它们另一半时间处于蓄热模式。
技术实现要素：
本发明的目的是提高工业炉的能量效率同时还具有可接受尺寸。
为了实现这个目的，有提供了一种用于加热诸如钢制品的制品的工业炉，该炉包括隔热外壳和多个燃烧器，该多个燃烧器布置在外壳中，用于加热从外壳的一端通过到另一端的制品，燃烧器分布在多个调温加热区上方。炉还包括回收装置，该回收装置设计成以这样的方式借助由燃烧器进行的首次燃烧从回收烟气回收热能，以便提高炉的能量效率。根据本发明，回收装置包括与每个加热区相关联的旋转蓄热器，每个旋转蓄热器适合经由第一管道接收预定流量的回收烟气、适合经由第二管道接收预定流量的供给空气、适合预热所述供给空气以经由第三管道给相关联加热区的燃烧器供应预定流量的预热过的燃烧空气、并且适合经由第四管道排出废烟气。
因此，炉的能量效率通过借助于具有可被大多数工业炉接受的尺寸的旋转蓄热器进行的热能回收来提高。
在阅读以下本发明的具体非限制实施例的描述后能够更好地理解本发明。
附图说明
参照示意性示出本发明的工业炉的唯一附图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于加热诸如钢制品的制品的工业炉，并且在该示例中，应用于非氧化预热连续处理钢卷的生产线的钢带的炉。
本发明的炉1包括：隔热外壳2；多个燃烧器3，多个燃烧器3布置在外壳2中以进行首次燃烧并加热从外壳2的一端通过到另一端的钢带4；适合进行二次燃烧的被称为“后燃”装置5的装置；以及回收装置6。
多个燃烧器3在该示例中由分布在多个调温加热区、具体是在三个加热区Z1、Z2、Z3上方的十个燃烧器3构成。这种分布使得能够仅借助位于加热区Z1、Z2、Z3中的三个热电偶7来调节炉1的温度，以便使炉温匹配预定加热曲线，该预定加热曲线具体依赖于在炉1的钢带出口S1处的优选钢带温度。因此，对于在位于550至750摄氏度的范围内的炉1的钢带出口S1处的优选钢带温度来说，加热区Z1、Z2、Z3调节成符合通常位于1200至1350摄氏度的范围内的温度设定点。
由燃烧器3进行的首次燃烧需要燃料(在该示例中为天然气)以及氧化剂(在该示例中为燃烧空气AC)。
在该示例中，燃烧器3在“亚化学计量”运行环境下运行，也被称为低空气燃烧或富含气体燃烧。在亚化学计量运行环境下，燃烧空气的流量总是小于完全燃烧被引入单个燃烧器的天然气流量Gn所需的空气流量。首次燃烧烟气F1因此由燃烧器3产生，所述首次燃烧烟气F1已经经受所谓的“不完全”燃烧，具有几乎为零的氧气含量，燃烧空气中的氧气全部(或几乎全部)与天然气结合。亚化学计量运行环境是特别有利的，因为它们使首次燃烧烟气F1能够提供对钢带4的还原作用，这使得能够避免的氧化物(例如氧化铁类型的氧化物)形成在钢带上，并且甚至使得能够还原在所述首次燃烧之前可能存在于钢带上的某些氧化物。因此，提高了通过本发明的炉预热的钢带的质量。
在首次燃烧之后，烟气F1负载有中间化合物，例如含有一氧化二氢或含有一氧化碳。一氧化碳一定不能释放到大气中，因为其是排放受控的污染物。
因此使用后燃装置5以进行二次燃烧，二次燃烧包括注入被称为“后燃空气”Apc的空气，该空气将以这样的方式结束如由燃烧器3进行的首次燃烧，即：将中间化合物从首次燃烧烟气F1中去除。因为首次燃烧烟气F1一般沿与钢带4相反的方向流动，所以后燃装置5在炉1中位于燃烧器3的上游，即，它们位于炉的入口E和燃烧器3之间。后燃空气Apc通过后燃装置5以为了确保燃烧完全但没有增加不必要空气而测得的后燃空气Apc的流量注入。有利地，后燃空气Apc注入到其中钢带具有对于遭受由后燃空气Apc中的过量氧气引起的氧化作用来说太低的温度的外壳中。或者，后燃空气Apc可以从烟气排泄通道注入。
二次燃烧产生至少部分被清除污染的回收烟气F2。
回收装置6设计成从回收烟气F2回收热能，该烟气因此不仅产生于首次燃烧而且产生于二次燃烧。因此提高了炉1的能量效率。
回收装置6包括与每个加热区Z1、Z2、Z3相关联的旋转蓄热器7，并且因此在该示例中具有三个旋转蓄热器7。这些旋转蓄热器7的作用是，以这样的方式重新加热预定流量的供给空气8，即：提供预定流量的预热过的燃烧空气9。预热过的燃烧空气Ac的使用使得能够通过降低所述燃烧所需的天然气Gn量来显著地提高首次燃烧的效率，并且因此提高本发明的炉1的能量效率。
每个旋转蓄热器7适合经由第一管道11接收预定流量的回收烟气10、适合经由第二管道12接收预定流量的供给空气8、适合预热所述供给空气Aa以经由第三管道14给与旋转蓄热器7相关联的加热区的燃烧器3供应预定流量的预热过的燃烧空气9、并且适合经由第四管道15排出废烟气F3。
每个旋转蓄热器7持续供应有预定流量的供给空气8和预定流量的回收烟气10。以已知的方式，每个旋转蓄热器7包括旋转隔室，该旋转隔室一半时间与第一管道11连通，从而使蓄热器7的内部能够被加热，并且接着一半时间与第二管道12连通，从而使旋转蓄热器7能够供应有供给空气Aa。因此，从不与回收烟气接触的供给空气Aa被预热，从而使相关联的燃烧器7能够提供有预定流量的预热过的燃烧空气9。
回收烟气F2以这样的方式分布在旋转蓄热器7之中，即：确保预定流量的供给空气8和预定流量的回收烟气10之间总是保存一定分配比。
有利地，寻求具有大约位于1至1.2范围内的预定流量的供给空气8和预定流量的回收烟气10之间的分配比，这种分配比使得能够使本发明的炉的能量效率最优化。
为了获得所需分配比，最初，由每个旋转蓄热器7接收的预定流量的回收烟气10通过第一调节装置调节，该第一调节装置包括安装在所述旋转蓄热器7的第四管道15上的第一阀17。因此，对于每个旋转蓄热器7，预定流量的回收烟气10通过调节废烟气F3的流量间接调节。这种调节具体地借助第一阀17进行，第一阀17安装在所述旋转蓄热器7的下游，即其位于旋转蓄热器7和炉的烟气出口S2之间，在该示例中，烟气出口S2与烟囱25连通，废烟气经由烟囱25从炉1排出。
此外，由每个旋转蓄热器7接收的预定流量的供给空气8通过第二调节装置调节，该第二调节装置包括安装在所述旋转蓄热器7的第二管道12上的第二阀20。因此，对于每个旋转蓄热器7，预定流量的供给空气8具体地借助第二阀20直接调节，这使得能够消除因在旋转蓄热器7内部的供给空气和回收烟气之间的可能泄漏而引起的可能调节不准确。
为了调节预定流量的回收烟气10和预定流量的供给空气8，必须测量预定流量的燃烧空气9。为此，流量计21安装在每个旋转蓄热器7的第三管道14上，每个流量计21适于测量提供给与所述旋转蓄热器7相关联的加热区Z1、Z2、Z3的燃烧器3的燃烧空气9的流量。有利地，优选的是使用管道中产生的极小压损的流量测量，因此使得能够将燃烧空气保持在相对较低压力。因此，优选的是选择文丘里管或皮托管或涡流效应类型的流量计21。
预热过的燃烧空气升到通常位于800摄氏度至1000摄氏度的范围内的温度，而废烟气升到通常位于150摄氏度至250摄氏度的范围内的温度。
应该发现，分别包括第一阀17和第二阀20的第一和第二调节装置位于第四管道15和第二管道8上，第四管道15和第二管道8存在与第一管道11和第三管道14相比相对较低的温度。因此，这些调节装置构成比位于较热管道上的类似解决方案成本更低且更可靠的解决方案。
此外，寻求能够提供完全密封的第三管道14与隔热外壳2的内部之间的连接，如果必要的话。实际上，当一个或多个加热区Z1、Z2、Z3例如因在外壳2内部的钢带4的行进速度降低而未被使用时，避免任何燃烧空气渗透到外壳中是必要的。这种空气渗透往往会降低上述亚化学计量运行环境的优点。
因为简单阀门可能没有完全密封，所以两个隔离阀22安装在每个旋转蓄热器的第三管道14上，并且注入惰性气体、具体地氮气的注入装置23安装在第三管道14上以用气体充填两个隔离阀23之间的空间。正压因此保持在两个隔离阀23之间，使得在经由隔离阀之一的泄漏的情况下，仅惰性气体的泄漏流会渗透外壳2。
有利地，后燃空气(Apc)部分地来自由至少一个旋转蓄热器产生的预热过的燃烧空气，对于这个目的，这可能尺寸过大。这使得能够进一步提高本发明的炉的能量效率。
本发明并不限于上述各特定实施例，而是相反地覆盖落入诸如权利要求书所限定的本发明范围内的任何变型。
具体地，能够提供具有分布在某些其它数量的加热区上方的某些其它数量的燃烧器的炉。
温度范围通过标示的方式提供，并且当然，在使用本发明的炉的各种应用中可能会有所不同。