淬火炉热能利用系统的制作方法

本实用新型涉及一种淬火炉热能利用系统，主要用于金属热处理行业，尤其适用于淬火炉的热能利用。

背景技术：

金属淬火所用加热炉炉温一般为870℃左右，回火炉温一般为470℃左右。目前金属淬火用加热炉、回火炉一般都采用工业燃气炉，工业燃气炉的工作原理是由高压空气助燃高压燃气而产生热量，同时排出大量尾气，特别是箱式炉所排出的尾气温度与炉温几乎等温，大量热量便会随尾气排出炉外；另外，炉体表面温度与空气环境温度的温差为40-45℃，因此炉体表面也会散失热量，合计热量损失一般为70-75％，即真正被作用到工件上的热能利用率只有25-30％左右，会造成极大的热能浪费，同时排放的废热会对周围环境造成严重污染。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种能够节省能源、降低生产成本、保护大气环境的淬火炉热能利用系统。

本实用新型所述的淬火炉热能利用系统，将淬火炉的烟筒出口与回火炉的进气口联通。

本实用新型通过将淬火炉、回火炉联通在一起，淬火炉烟筒出口排出的高温烟气会通过回火炉的进气口通入回火炉中，即将淬火炉中的全部尾气余热排入回火炉中用于加热回火工件，达到余热二次利用的目的，通过将淬火炉、回火炉联通，能够使淬火炉内热能利用率大大提高，降低了能耗，既节省了生产成本，又起到保护大气环境的作用。

其中，淬火炉烟筒出口与回火炉进气口二者之间的联通方式有以下两种：

方式一：

淬火炉的烟筒出口设置于淬火炉膛顶部或者任一侧的炉墙壁上，回火炉的顶部或者炉墙壁上设有进气口，所述烟筒出口通过管道与回火炉的进气口联通，淬火炉的烟筒所排出的高温烟气通过管道排入回火炉中。

方式二：

回火炉位于淬火炉一侧，且二者共用一侧壁，在共用侧壁上开孔，该孔同时作为淬火炉的烟筒出口和回火炉的进气口。淬火炉的烟筒所排出的高温烟气直接通过经共用侧壁上的孔排入回火炉中。

本实用新型中的淬火炉优选以下结构形式：

淬火炉下部设有第一导热板并通过第一导热板将淬火炉炉体内腔分隔成上部淬火炉膛和下部淬火燃烧室两部分，第一导热板上设有若干第一通孔，淬火烧嘴设置在淬火燃烧室两侧的炉墙壁上。

通过在淬火炉底部增设淬火燃烧室和第一导热板，这样火焰不直接喷入淬火炉膛而是经淬火烧嘴喷入淬火燃烧室内，高速喷出的火焰在淬火燃烧室有限的空间内形成强对流，与淬火燃烧室内的空气迅速搅拌，使两千度左右的高温火焰气流迅速与淬火燃烧室内的低温气流混合均热，再加上第一导热板的压制作用，避免淬火烧嘴喷出的火焰进入淬火炉膛后直接局部向上流动，而是通过第一导热板上的第一通孔均匀地向上流动，同时，一部分热量会通过第一导热板的辐射进入淬火炉膛，保证淬火炉膛水平截面不同部位的温度均匀性。另外，全部热量从整个淬火炉炉底均匀向上进入淬火炉膛，运用了最合理的热气流向上流动的加热原理，而不像传统工业燃气炉火焰从淬火炉膛的顶部或两侧或炉底两侧的局部范围内直接进入淬火炉膛，保证了本设计的淬火炉膛垂直截面不同高度位置的炉温均匀性。同时，上行至淬火炉膛顶部的热量会通过淬火炉膛顶板辐射到淬火炉膛内和淬火工件上，经辐射下行的一部分热量会再次通过第一导热板辐射回淬火炉膛内和淬火工件上，会进一步增加炉温均匀性。

通过以上淬火炉的结构改进，能够使炉温温差保持在10℃以内，彻底解决了高温淬火炉炉温不均匀的问题，提高了金属热处理质量，降低了热处理产品报废率，节约能耗，减少排放。

优选的，淬火烧嘴的数量为多个且多个淬火烧嘴呈均匀分布，使淬火燃烧室内的空气加热尽可能的均匀，进一步提高炉温的均匀性。

实际应用时，第一通孔均匀布满于第一导热板上，从而使淬火燃烧室内的空气通过第一导热板上开设的第一通孔均匀地向上进入淬火炉膛中；第一通孔的孔径为7～30mm，以保证第一导热板对火焰的压制作用，避免淬火烧嘴喷出的火焰进入淬火炉膛后直接局部向上流动。第一导热板最好采用导热系数为不小于30w/(m·k)的材料制成，因导热性很好，热量会通过第一导热板的辐射更加均匀地进入淬火炉膛，保证淬火炉膛水平截面不同部位的温度均匀性。

进一步优选的，淬火燃烧室由隔板分隔成数个燃烧单元，每个燃烧单元中均至少对应设置一个淬火烧嘴，各隔板上设有热量流通通道，并通过各热量流通通道将各燃烧单元联通。通过设置多个燃烧单元，能够进一步增加淬火燃烧室内空气加热的均匀性。

本实用新型中的回火炉优选以下结构形式：

回火炉下部设有第二导热板并通过第二导热板将回火炉炉体内腔分隔成上部回火炉膛和下部回火燃烧室两部分，第二导热板上设有若干第二通孔，回火烧嘴设置在回火燃烧室的炉墙壁上。

回火炉底部增设的回火燃烧室和第二导热板与淬火炉底部的淬火燃烧室和第一导热板的设计理念相似，目的也是使热能能够得到充分有效利用，降低能耗、节省能源，同时还能提高回火炉炉温的均匀性，以便对回火工件进行均匀加热，但回火燃烧室与淬火燃烧室的结构又有所不同，回火燃烧室中无需用隔板分隔，且只在回火燃烧室中安装功率很小的回火烧嘴用于调节控制回火炉炉温即可。一般传统箱式回火炉烧嘴总功率为淬火炉烧嘴总功率的1/2，根据2～20m³大小不等的炉膛容积，对应在15～150万大卡/小时范围内选择回火炉烧嘴总功率，而本实用新型回火炉烧嘴总功率只需要4～40万大卡/小时。

优选的，回火炉膛内设有搅拌风机，可使炉内气氛形成对流，炉内气氛循环次数在50次/min以上，使炉内温度均匀。

进一步优选的，回火炉的烟道尾部连接空气预热器的烟气侧进口，空气预热器的空气侧出口连接助燃空气总管，助燃空气总管连接淬火炉的助燃空气管路以及回火炉的助燃空气管路，淬火炉的助燃空气管路接入淬火烧嘴中，回火炉的助燃空气管路接入回火烧嘴中，相当于对淬火炉余热进行第三次利用，进一步提高节能效果。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

1、本实用新型通过将淬火炉、回火炉联通在一起，淬火炉烟筒出口排出的高温烟气会通过回火炉的进气口通入回火炉中，用以加热回火工件，达到余热二次利用的目的，从而使淬火炉内热能利用率大大提高，降低了能耗，既节省了生产成本，又起到保护大气环境的作用；

2、回火炉的烟道尾部连接空气预热器，使回火炉烟道排出的尾气余热再通过空气预热器来加热淬火炉、回火炉的助燃空气，将余热再次利用，进一步提高节能效果；

3、淬火炉以及回火炉底部导热板和燃烧室的设计，使热能能够得到充分有效利用，也能够起到降低能耗、节省能源的作用，同时还能够提高淬火炉及回火炉炉温的均匀性，彻底解决了淬火炉及回火炉存在的炉温不均匀的问题，提高了金属热处理质量，降低了热处理产品报废率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、淬火炉；2、淬火炉门；3、淬火炉膛；4、第一导热板；5、第一通孔；6、热量流通通道；7、隔板；8、烧嘴；9、燃烧单元；10、淬火炉的助燃空气管路；11、回火炉的助燃空气管路；12、助燃空气总管；13、烟气侧出口；14、空气预热器；15、空气侧进口；16、烟道；17、搅拌风机；18、回火炉；19、回火炉门；20、回火炉膛；21、第二导热板；22、第二通孔；23、调温烧嘴；24、回火燃烧室；25、进气口；26、烟筒；27、管道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的淬火炉热能利用系统是将淬火炉1的烟筒26出口与回火炉18的进气口25联通，具体结构为：将淬火炉1的烟筒26出口设置于淬火炉膛3的炉墙壁上，回火炉18的炉墙壁上设有进气口25，所述烟筒26出口通过管道27与回火炉18的进气口25联通。

通过将淬火炉1、回火炉18联通在一起，淬火炉1烟筒26出口排出的高温烟气会通过回火炉18的进气口25通入回火炉18中，即将淬火炉1中的全部尾气余热排入回火炉18中用于加热回火工件，达到余热二次利用的目的。

图中箭头指代的是热量流动方向。

本系统中，淬火炉1下部设有第一导热板4，并通过第一导热板4将淬火炉1炉体内腔分隔成上部淬火炉膛3和下部淬火燃烧室两部分，第一导热板4由导热系数不小于30w/(m·k)的材料制成，本实施例中采用碳化硅材料，其相比常规使用的耐热钢，成本低，导热系数高，耐高温1550℃，且具有较高的高温强度、高硬度、高耐磨性；第一导热板4上设有若干第一通孔5，第一通孔5均匀布满于第一导热板4上，从而使淬火燃烧室内的空气通过第一导热板4上开设的第一通孔5均匀地向上进入淬火炉膛3中，本实施例中第一通孔5的孔径为15mm；淬火燃烧室由隔板7分隔成数个燃烧单元9，各隔板7上设有热量流通通道6，并通过各热量流通通道6将各燃烧单元9联通，每个燃烧单元9中设置一个烧嘴8，淬火炉的助燃空气管路10分别接入各燃烧单元9中；数个淬火烧嘴8均匀分布在淬火燃烧室侧壁上；淬火炉门2设置在淬火炉膛3的一侧面上。

通过在淬火炉1底部增设淬火燃烧室和第一导热板4，这样火焰不直接喷入淬火炉膛3而是经淬火烧嘴8喷入淬火燃烧室内，高速喷出的火焰在由第一导热板4所隔出的淬火燃烧室有限的空间内形成强对流，与淬火燃烧室内的空气迅速搅拌，使两千度左右的高温火焰气流迅速与淬火燃烧室内的低温气流混合均热，再加上第一导热板4的压制作用，避免淬火烧嘴8喷出的火焰进入淬火炉膛3后直接局部向上流动，而是通过均匀布满于整个炉底的第一导热板4上的第一通孔5均匀地向上流动，同时，第一导热板4本身导热性很好，热量会通过第一导热板4的辐射更加均匀地进入淬火炉膛3，保证淬火炉膛3水平截面不同部位的温度均匀性。另外，全部热量从整个淬火炉1炉底均匀向上进入淬火炉膛3，运用了最合理的热气流向上流动的加热原理，而不像传统工业燃气炉火焰从淬火炉膛的顶部或两侧或炉底两侧的局部范围内直接进入淬火炉膛，保证了本设计的淬火炉膛3垂直截面不同高度位置的炉温均匀性。同时，上行至淬火炉膛3顶部的热量会通过淬火炉膛3顶板辐射到淬火炉膛3内和淬火工件上，经辐射下行的一部分热量会再次通过第一导热板4辐射回淬火炉膛3内和淬火工件上，会进一步增加炉温均匀性。

通过以上淬火炉的结构改进，极大地提高了淬火炉1炉温的均匀性，使淬火炉1炉温温差保持在10℃以内，彻底解决了高温淬火炉1炉温不均匀的问题，提高了金属热处理质量，降低了热处理产品报废率。

本系统中，回火炉18下部设有第二导热板21并通过第二导热板21将回火炉18炉体内腔分隔成上部回火炉膛20和下部回火燃烧室24两部分，第二导热板21上设有若干第二通孔22，回火烧嘴23设置在回火燃烧室24的炉墙壁上；回火炉膛20内设有搅拌风机17；回火炉门19设置在回火炉膛20的一侧面上。

回火炉18底部所增设的回火燃烧室24和第二导热板21与淬火炉1底部的淬火燃烧室和第一导热板4的设计理念相似，目的也是使热能能够得到充分有效利用，降低能耗、节省能源，同时还能够提高回火炉18炉温的均匀性，从而对回火工件进行均匀加热，但回火燃烧室24与淬火燃烧室的结构又有所不同，回火燃烧室24中无需用隔板7分隔，且只在回火燃烧室24中安装总功率为4～40万大卡/小时的回火烧嘴23(相当于传统回火炉总功率的1/4)用于调节控制回火炉18炉温即可。

本系统中还增设有空气预热器14，空气预热器14是一种利用燃气炉、锅炉等装置的排烟热量来预热的常规换热器，其由烟气侧流道和空气侧流道组成。本实施例中，在回火炉18的烟道16尾部连接空气预热器14的烟气侧进口，回火炉18排出的烟气进入烟气侧流道中，空气则从空气预热器14的空气侧进口15进入空气侧流道，烟气中的热量传递给空气，降温后的烟气经烟气侧出口13排出，升温后的空气则通过空气侧出口进入助燃空气总管12，助燃空气总管12连接淬火炉的助燃空气管路10以及回火炉的助燃空气管路11，淬火炉的助燃空气管路10接入淬火烧嘴8中，回火炉的助燃空气管路11接入回火烧嘴23中，这样回火炉18的烟道16所排出的尾气余热再通过空气预热器14来加热淬火炉1和回火炉18的助燃空气，相当于将淬火炉余热进行第三次利用，进一步提高节能效果。

上述淬火炉热能利用系统的结构形式还可以做其他变通，比如：使淬火1与回火炉18共用一侧壁，并在共用侧壁上开孔，该孔同时作为淬火炉1的烟筒26出口和回火炉18的进气口25，这样，淬火炉的烟筒26所排出的高温烟气直接通过经共用侧壁上的孔排入回火炉18中。