本实用新型涉及钢铁企业及铸造企业中钢包的烘烤加热技术。
背景技术：
现有的钢包烘烤器多为由第一代套管式钢包烘烤器升级换代而来的产品——蓄热式钢包烘烤器。其基本原理是配置2套燃烧装置，每套燃烧装置在烧嘴处设置陶瓷蜂窝蓄热体，由蓄热体吸收并蓄积燃烧后烟气中的热量。在2套燃烧装置交替工作的同时将蓄积的热量传递给燃气和助燃空气，从而达到减少燃气消耗，降低生产成本的目的。
但是蓄热式钢包烘烤器结构复杂，四通换向阀容易损坏，陶瓷蜂窝蓄热体的蜂窝孔容易被灰尘和炭颗粒堵塞；由于陶瓷的膨胀系数较低，反复的热胀冷缩使陶瓷体极易碎裂，导致燃气或空气通风不畅，影响生产及安全；而且由于蓄热体的蓄热过程是间断式的，对烟气中余热的吸收和利用并不彻底，还有大量的余热未被利用，导致燃气的节能效果不彻底。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种高效钢包烘烤装置，在烧嘴部分采用特殊设计，利用燃气高速流动产生的真空（伯努利原理），将助燃空气持续“引射”进入烧嘴，与燃气混合均匀后点燃，火焰的刚性更强、温度更高；同时本发明能连续充分回收利用钢包烘烤时烟气中的余热加热燃气和助燃空气，大量减少燃气消耗；同时本发明设备结构相对简单，使用寿命高于同类产品，且维护工作量小、成本低。
本实用新型的技术解决方案是：一种高效钢包烘烤装置，包括烘烤器本体、包盖、耐火层，烤器本体下端与包盖上端相接，包盖下端与耐火层相接，由圆锥体、混流腔、电子点火器、燃烧腔和稳燃器组成的烧嘴其下端置于耐火层的下端、上端置于烤器本体内上部，所述的烧嘴上端通过电动调节阀一、电动调节阀三与空气腔相连，空气腔下部装有空气换热器,所述的空气换热器一端与烟气进口连接，另一端与烟气出口相接，在包盖侧面设有空气进口，烧嘴上端设有与燃气换热器的出口相通的燃气入口，圆锥体置于烧嘴的燃气入口处，燃气换热器的入口通过燃气阀门和流量计与燃气管道相接，钢包烘烤装置还装有智能控制装置。
所述的流量计为一带远传功能的流量计，其信号输出端子和电力输入端子分别通过信号线和电缆与智能控制装置的信号输入端子和动力输出端子连接。
所述燃气阀门为气动快速切断阀，其动力部分与压缩空气管道连接，电动部分与智能控制装置的动力输出端子连接。
所述烧嘴内圆锥体连接的电动调节阀二为电动\手动调节阀，其电力输入端子通过电缆与智能控制装置的动力输出端子连接。
所述的烧嘴连接的电动调节阀一、电动调节阀三为电动\手动调节阀，电力输入端子分别通过电缆与智能控制装置的动力输出端子连接。
所述的烟气出口装有烟气在线分析仪，烟气在线分析仪的信号输出端子和电力输入端子分别通过信号线和电缆与智能控制装置的信号输入端子和动力输出端子连接。
所述的空气进口外接有送风机，送风机配有一台变频器，变频器连接送风机的动力电源输入端子和智能控制装置的动力输出端子及信号输出端子。
所述钢包壁配有一红外测温仪，红外测温仪信号输出端子连接智能控制装置的信号输入端，动力电源输入端子连接智能控制装置的动力电源输出端子。
与现有技术相比，本实用新型通过引射式烧嘴技术实现燃气和助燃空气的合理配比，并且燃气与助燃空气在燃烧前预混合，确保燃气燃烧更充分，使火焰的刚性更强、温度更高，同等烘烤条件下，大量节省燃气。通过烟气分析仪技术可对所排烟气中一氧化碳和氧气含量实时检测，并进行严格控制调整，在确保燃气燃烧充分的同时，合理控制助燃空气的过量系数，可大量减少燃气的过度使用；通过红外测温仪技术可对所烘烤钢包的壁温实时监测，并进行严格控制调整，避免了钢包壁温的过高或过低，既保证钢包烘烤工艺的各个环节均能达到生产要求，又避免了燃气的过度使用，进一步节省燃气。另外，本发明的烟气余热回收单元采用的是热膨胀系数更好的耐高温金属换热器，并且热量在交换的过程中是连续性的，无重复的热胀冷缩过程，避免陶瓷体多次膨胀收缩导致碎裂从而影响生产效率和生产安全的问题。通过本发明可以使加热钢包所消耗的燃气量明显降低。
通过本实用新型首先可以使钢包烘烤工艺所消耗的燃气量明显降低，达到节省能源的目的；其次可以使钢包的烘烤过程实现无人值守，极大解放人力资源；另外，再次可以进一步加强钢包烘烤过程的安全性，减少钢包烘烤过程中的安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型所述高效钢包烘烤装置的结构图示意图。
图中：
1、燃气管道，2、流量计，3、烘烤器本体，4、燃气换热器，5、智能控制装置，6、电动调节阀一，7、电动调节阀二，8、电动调节阀三，9、圆锥体，10、混流腔，11、燃烧腔，12、烟气出口，13、烟气在线分析仪，14、空气换热器，15、空气进口，16、耐火层，17、烟气进口，18、包盖，19、空气腔，20、红外测温仪，21、钢包，22、火焰探测仪，23、稳燃器，24、变频器，25、真空腔，26、电子点火器，27、烧嘴喷口，28、燃气阀门，29、钢包烘烤装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种高效钢包烘烤装置29，其覆盖在钢包21之上，且高效钢包烘烤装置29与钢包21之间根据相关安全操作规范留有安全间隙。
所述燃气换热器4为一气-气管式热交换器，其燃气侧分别连接装有流量计2的燃气管道1和烧嘴的燃气进口，空气侧置于烘烤器本体3中的空气腔19内。
所述烧嘴的燃气进口设有圆锥体9，连接真空腔25，真空腔25连接混流腔10，混流腔10连接燃烧腔11，燃烧腔11内设有火焰探测仪22、稳燃器23和电子点火器26，圆锥体9通过连杆连接电动调节阀二7，烧嘴的火焰喷口27穿过烘烤器底部的耐火层16。
所述空气换热器14为一气-气管壳式换热器，其设有位于烟气侧一端穿过烘烤器底部耐火层16的烟气进口17，另一端穿过包盖18顶部连接烟气在线分析仪13，烟气在线分析仪13连接烟气出口12；其空气侧一端穿过包盖18侧壁连接空气进口15，另一端连接烘烤器本体3内的空气腔19，空气腔19连接电动调节阀一6和电动调节阀三8，空气进口电动调节阀一6和电动调节阀三8连接烧嘴的空气进口。
所述智能控制装置包括空燃比例控制装置、钢包烘烤壁温控制装置和安全监控系统装置。
其中所述空燃比例控制装置包括带远传功能的燃气流量计2、烧嘴内的圆锥体9以及电动调节阀二7、空气进口电动调节阀一6和电动调节阀三8、烟气在线分析仪13、送风机变频器24、红外测温仪20，分别连接所述的智能控制装置5（例如：PLC控制柜）。
其中所述钢包烘烤壁温控制装置包括红外测温仪20，连接所述的智能控制装置5（例如：PLC控制柜）。
其中所述安全监控装置包括燃气快切阀28、火焰探测仪22、电子点火器26，连接所述的智能控制装置5（例如：PLC控制柜）。
根据结构对系统的工作流程进一步说明：
运行时，燃气进入烧嘴后，通过圆锥体9的扩散作用，使燃气贴附烧嘴管内壁高速流动，在伯努利原理的作用下，高速流动的燃气在真空腔25处形成一定的真空度，把助燃空气引射进烧嘴。并在混流腔10内与燃气一同形成旋转气流后混合充分，混合后的气体在燃烧腔11内被电子点火器26点燃，火焰在燃气压力和燃烧瞬间的膨胀力的作用下，经由稳燃器23稳定后，由烧嘴出口27连续高速喷入钢包内。
其中烘烤过程中产生的烟气通过排烟风机排出，助燃空气吸入的主要动力为真空腔形成的真空，送风机作为辅助动力。排出的高温烟气和送入的助燃空气在空气换热器14中进行热量交换，助燃空气吸收热量温度上升，烟气放出热量温度降低。助燃空气流经空气腔19时，通过燃气换热器4把一部分热量传递给燃气，使燃气温度相应上升，同时吸收烧嘴外壁热量冷却烧嘴。
钢包烘烤过程中，红外测温仪20实时监测钢包工作层的壁温，通过智能控制装置5调节燃气输入量。根据钢包工作层的烘烤升温曲线，设定大火、中火、小火和保温等不同烘烤模式。当工作层的壁温达到设定温度后及时切换模式。
在钢包烘烤的不同阶段，烟气分析仪13连续监测排出烟气的气体成分，根据烟气中的一氧化碳和氧气的浓度变化，智能控制装置5通过电动调节阀二7调节圆锥体9，从而调节燃气的流动速度，使真空腔25内形成不同的真空度，引射入不同量的助燃空气。其中，当引射入的助燃空气量不足时，启动送风机，通过变频调节匹配相应的空气量；当引射入的助燃空气量过多时，调节电动调节阀一6和电动调节阀三8匹配相应的空气量。
钢包烘烤过程中，当燃气压力低于设定值时，燃气快切阀28立即动作至切断位置，并报警；当火焰探测仪检测到火焰熄灭时，立即启动电子点火器26重新点火，当设定时间内未点燃火焰，则燃气快切阀28立即动作至切断位置，并报警。
综上所述，本实用新型结构简单、紧凑，占用空间小，燃气利用率高，可达98%以上，适合各种不同品牌相应型号钢包21。同时，其操作简单，且通过传感器技术、烟气分析仪技术和红外测温仪技术可对钢包工作层在烘烤时的温度实时监测，并进行严格控制调整，既节省了燃气的过度消耗，又降低了送风机的耗电，同时可实现无人值守的自动控制，保障了设备运行的高效性、稳定性和安全性，也达到了节能目的。