桶罐烘烤換熱用蓋的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種桶罐烘烤換熱用蓋，所述蓋的蓋拱中部成型有中心孔連通火道(23)，中心孔銜接垂直導流筒(2)，導流筒(2)內設置燃氣換熱管道(4)與熱風管(5)，換熱管道(4)與熱風管(5)均分布排列組成換熱縱管組，換熱縱管組的管道(4)與風管(5)數量相同，換熱縱管組下部連通火道(23)內的管道(4)與風管(5)橫段，橫段管道(4)與風管(5)放射排列火道(23)內，火道(23)內的每一管道(4)與每一風管(5)流體連通同一個燃燒室(9)，火焰和煙氣通過氣化管(29)能到上部空腔，上部空腔連通尾氣出口(1)，氣化段設有補水口(11)，補水口(11)上方設有蒸汽出口(6)排出蒸汽。
【專利說明】桶罐烘烤換熱用蓋
【技術領域】
[0001]本發明涉冶金用于盛液態金屬桶罐的烘烤，特別是鑄造和連續鑄坯用盛鋼桶與鐵水罐的烘烤。
【背景技術】
[0002]目前鑄造業和鋼鐵工業的盛鋼或鐵的桶罐烘烤目的，是使耐火材料襯失去水分子，防止盛鋼液或鐵液時水化結晶物突然分解出水分子，鋼液或鐵液與水分子混合爆燃，炸毀耐火材料層并推動鋼液或鐵液噴濺出桶罐。
[0003]眾所周知耐火材料是較好的熱阻材料，其熱阻特性制約傳熱速率，因此不能快速升溫！烘烤燃燒的動態熱能僅僅在耐火材料表面流過而已，絕大多數的燃燒熱能只有無奈的流失。
[0004]現有鋼鐵工業應用的烘烤器材還具有的問題是:燃燒裝置向下的火焰流高溫部分和返回煙氣流相對流動對擊，相當在桶罐底部有一個氣流墊，這個氣流墊的強弱大小與燃燒裝置向下的火焰流高溫部分成正比例。火焰流高溫部分理論上到達不了底部，尤其是底部周邊的角部，角部相鄰側壁是兩維的傳熱散熱，因此，其吸收熱的量大約是倍數。火焰流高溫部分不能到達此處，實際角部主要是輻射熱烘烤。所以，底部周邊的角部是恒定的低溫區，不僅僅拖累烘烤進程滯后延長烘烤時間浪費可觀的能源。而且盛鋼或鐵液時水化結晶物突然分解，鋼或鐵液與水分子混合爆燃，炸毀耐材或推動鋼或鐵液噴濺出桶罐，傷亡操作者的事故也有發生。原因也就在于傳熱不暢，有時烘烤了很久，但化合形式的水分沒有分解氣化，在澆入鋼水時溫度高于烘烤500-600度，水分子在越過分解的臨界溫度時劇烈分解，當與高溫鐵分子相遇混合爆燃。
[0005]據稱一種鋼包竄聯烘烤裝置ZL =200910120000.4，所述:由烘烤器和預烤器組成，所述烘烤器設置在烘烤鋼包的鋼包口處，烘烤鋼包的鋼包口與烘烤器之間為密封設置，烘烤器的燃燒裝置由燃氣管和空氣管構成，其空氣管穿裝在燃氣管內，在烘烤器上設置有廢氣排出口，廢氣排出口與預烤器的進氣管相連通，在預烤器的進氣管上設置有閥門，預烤器設置在預熱鋼包的鋼包口處，預熱鋼包的鋼包口與預烤器之間為縫隙設置......燃燒裝置環繞設置在熱氣通道的周圍且口朝下.......其熱能利用率比原有鋼包烘烤提高了三倍，該文記載的原有鋼包烘烤即本發明所述盛鋼桶罐的烘烤，其熱能利用率在10.6%左右，在此基礎上提高了三倍。本發明發現該測算有誤，本發明發與其不同的測算為:
[0006]如。10t的鋼水罐需砌筑約1000Kg耐火材料，新砌筑的10t鋼水罐需要烘烤80-100小時才能使用，烘烤平均每分鐘燃燒約4.5m3熱值為9196KJ/m3燃氣轉爐煤氣，共需燃燒約21600m3燃氣，21600m3燃氣約合198635600kJ熱能，合6777.7Kg標煤。
[0007]10000kg耐火材料的鋼水罐，內表面烘烤到1050 V,鋼水罐，外表面達到200-270°C可用的標準，此時，耐火材料的比熱容選擇0.74kJ/kg測算:
[0008]0.74kJ/kgX 1000kgX 1050°C -235°C +2 = 3015500kJ 熱能。
[0009]3015500kJ 熱能合標煤:
[0010]3015500kJ/29307kJ/kg 標煤=102.9kg 標煤。
[0011]102.9kg 標煤/6777.7Kg 標煤 X100%^ 1.51%的熱能利用率。
[0012]顯然一種鋼包串聯烘烤裝置所記載的測算誤差接近十倍，所述熱能利用率提高了三倍，確實有顯著的進步，但。若按本發明的測算也不過只達到4.5%，其實還有95.5%的熱能沒有得到利用。原因是耐火材料較好熱阻特性制約傳熱速率，造成大量烘烤燃燒的能源熱能僅僅在耐火材料表面流過而已，絕大多數的燃燒動態熱能無奈的流失。流失的熱能有益貢獻僅僅是維持了溫度梯度支持熱能的傳導。
[0013]桶罐烘烤形態與內燃機缸體工作的幾何形態相似，但內燃機熱效率是燃燒能量與機械能輸出的比值，而桶罐烘烤的熱效率是燃燒熱能量與耐火材襯占有比值。比較顯然加深對桶罐烘烤的熱效率特性的物理學認識，兩者幾何相似物理不同；桶罐烘烤燃燒的有效熱能恰似內燃機無效功率部分缸體吸收蓄積極小的那部分熱能。綜上所述，桶罐烘烤燃燒熱能的絕大部分桶罐本體無法充分利用。所以，桶罐烘烤燃燒熱的絕大部分是余熱，其余熱再利用是有效提高熱效率的途徑。也是降低生產成本的路途。
【發明內容】
[0014]本發明所要解決的技術問題是，提高桶罐烘烤溫度回收排放余熱加以利用。
[0015]本發明采用如下技術方案:一種桶罐烘烤換熱用蓋，其包括:蓋本體，所述蓋本體的蓋拱置于拱箍內，蓋拱下方設置有吊蓋，吊蓋懸吊連接于蓋拱，蓋拱與吊蓋間設置夾層火道導流桶罐內的火焰，火道口引導桶罐內的火焰進入火道；
[0016]蓋拱中部成型有中心孔連通火道，中心孔銜接垂直導流筒，導流筒內設置燃氣換熱管道與熱風管，換熱管道與熱風管均分布排列組成換熱縱管組，換熱縱管組的管道與風管數量相同，換熱縱管組下部連通火道內的管道與風管橫段，橫段管道與風管放射排列火道內，火道內的每一管道與每一風管流體連通同一個燃燒室，每一燃燒室噴射的火焰中心軸線指向桶罐角部的上方；
[0017]換熱縱管組在導流筒上口以上的部分放射狀分散排列，放射狀分散排列的每一燃氣換熱管道與每一熱風管，分別一變二成倍數分叉連通下降管段的燃氣換熱管道與熱風管，下降管段的燃氣換熱管道的端頭連通在燃氣環管之上，熱風管的下降管段的端頭聯通在風環管之上，風環管與輸風管連通，燃氣環管與燃氣輸送管道連通；
[0018]燃氣環管和風環管的下方設置有導火洞，導火洞連通環形鍋爐的底部空腔，底部空腔的上方設置氣化段，氣化段上部設有上部空腔，所述氣化段均分布排列設置氣化管，氣化管連通底部空腔與上部空腔，底部空腔的火焰和煙氣通過氣化管能到上部空腔，上部空腔連通尾氣出口，尾氣出口連接引風機引出尾氣，氣化段設有補水口，補水口上方設有蒸汽出口排出蒸汽；
[0019]環形鍋爐的底部設有插沙環板，插沙環板連接隔熱罩于一體，拱箍上沿連接有上沙封環板，沙封環板與蓋拱之間形成有沙封環槽，插沙環板插入沙封環槽實現環形鍋爐與隔熱罩和蓋拱密封銜接。
[0020]所述的拱箍放射形狀排列連接筋板，筋板放射端連接下沙封環板形成下沙封，下沙封實現蓋本體與桶罐密封銜接。
[0021]所述的蓋拱箍上設置有吊耳臂，所述吊耳臂上設置有吊耳，所述吊耳水平中心軸線高于蓋本體的重心，兩吊耳垂直中心軸線的距離與桶罐兩耳軸垂直中心軸線距離相等。
[0022]本發明的積極效果如下:
[0023]噴射火焰的軸線指向桶罐角部上方，火焰流柱的高溫部分在到達角部之前變流柱形狀為扁平層流，扁平層流在角部受阻折返減速增加角部停留時間，有利增加吸收傳熱量的比例，提升了桶罐的溫度和能效。也避免了火焰流柱和返回煙氣流相對流動的的缺陷。
[0024]導流筒內距離火道口較近溫度接近桶罐的溫度，換熱管縱組排列置于導流筒內換得的溫度也相對較高，換熱管縱提供燃燒的空燃氣體載熱能量與溫度相適應。另外換熱管縱組放射狀分散排列的每一燃氣換熱管道與每一熱風管，分別一變二成倍數分叉連通下降管段的燃氣換熱管道與熱風管，以足夠大的換熱面積獲得換熱量的足夠多，支持置于導流筒內的換熱管縱組，能換取高溫度的空燃氣體。
[0025]換熱管縱換得的熱能除自身熱容量占有并未被消耗。換句話說換熱管縱的作用類似熱泵，把排出的熱量搬運一部分循環回到桶罐內，被搬運回到桶罐內熱量與能源燃燒熱能疊加提高桶罐內的溫度。排出尾氣的熱能總量減少的部分，僅僅是桶罐吸收那燃燒量1-2%的一個比例數字，遠遠小于1-2%。即換熱管縱換熱并沒有減少多少排出尾氣的熱能總量。環形鍋爐利用排出尾氣的熱能總量蒸發蒸汽，其熱效率近似鍋爐能效，相當桶罐烘烤產生了鍋爐的輸出功率，顯然熱效率大大超過鋼包竄聯烘烤裝置的4.5%。
[0026]本發明蓋本體的換熱管縱和環形鍋爐組合實現了，提高桶罐烘烤溫度并且回收烘烤排放余熱加以利用，具有熱效率大大超過4.5 %的積極效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
，
[0027]附圖1為本發明桶罐烘烤換熱用蓋實施例剖面示意圖；
[0028]附圖2是圖1的A向視圖；
[0029]附圖3是圖1的A局部放大示意圖；
[0030]附圖4是圖1的B局部放大示意圖。
[0031]在附圖中。I尾氣出口、2導流筒、3隔熱罩、4管道、5風管、6蒸汽出口、7吊蓋、8環形鍋爐、9燃燒室、10引風機、11補水口、12輸風管、13輸送管道、14插沙環板、15上沙封環板、16拱箍、17下沙封環板、18角部、19吊耳、20吊耳臂、21桶罐耳軸、22耳軸中線、23火道、24燃氣環管、25風環管、26導火洞、27火道口、28下降管段、29氣化管。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖1-4和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的描述。
[0033]如附圖1-4所示，本實施例所述一種桶罐烘烤換熱用蓋，其包括:蓋本體，所述蓋本體的蓋拱置于拱箍16內，蓋拱下方設置有吊蓋7，吊蓋7懸吊連接于蓋拱，蓋拱與吊蓋7間設置夾層火道23導流桶罐內的火焰，火道口 27引導桶罐內的火焰進入火道23 ；
[0034]蓋拱中部成型有中心孔連通火道23，中心孔銜接垂直導流筒2，導流筒2內設置燃氣換熱管道4與熱風管5，換熱管道4與熱風管5均分布排列組成換熱縱管組，換熱縱管組的管道4與風管5數量相同，換熱縱管組下部連通火道23內的管道4與風管5橫段，橫段管道4與風管5放射排列火道23內，火道23內的每一管道4與每一風管5流體連通同一個燃燒室9，每一燃燒室9噴射的火焰中心軸線指向桶罐角部18的上方；
[0035]噴射火焰的軸線指向桶罐角部上方，火焰流柱的高溫部分在到達角部之前變流柱形狀為扁平層流，扁平層流在角部受阻折返減速增加角部停留時間，有利增加吸收傳熱量的比例，提升了桶罐的溫度和能效；
[0036]換熱縱管組在導流筒2上口以上的部分放射狀分散排列，放射狀分散排列的每一燃氣換熱管道4與每一熱風管5，分別一變二成倍數分叉連通下降管段28的燃氣換熱管道4與熱風管5，下降管段28的燃氣換熱管道4的端頭連通在燃氣環管24之上，熱風管5的下降管段28的端頭聯通在風環管25之上，風環管25與輸風管12連通，燃氣環管24與燃氣輸送管道13連通(換熱縱管組在導流筒2上口以上的部分放射狀分散排列，放射狀分散排列的每一燃氣換熱管道4與每一熱風管5，分別一變二成倍數分叉連通下降管段28的燃氣換熱管道4與熱風管5，以換熱面積可擴大支持換熱量的足夠多，支持置于導流筒內的換熱管縱組，能換得高溫度的空燃氣體，換熱管縱的作用類似熱泵，把排出的熱量搬運一部分循環回到桶罐內，被搬運回到桶罐內熱量與桶罐內的原本熱能量疊加提高溫度)；
[0037]燃氣環管24和風環管25的下方設置有導火洞26，導火洞26連通環形鍋爐8的底部空腔，底部空腔的上方設置氣化段，氣化段上部設有上部空腔，所述氣化段均分布排列設置氣化管28，氣化管28連通底部空腔與上部空腔，底部空腔的火焰和煙氣通過氣化管28能到上部空腔，上部空腔連通尾氣出口 I，尾氣出口 I連接引風機10引出尾氣，氣化管段設有補水口 11，補水口 11上方設有蒸汽出口 6排出蒸汽；
[0038]環形鍋爐8的底部設有插沙環板14，插沙環板14連接隔熱罩3于一體，拱箍16上沿連接有上沙封環板15，沙封環板15與蓋拱之間形成有沙封環槽，插沙環板14插入沙封環槽實現環形鍋爐8與隔熱罩3和蓋拱密封銜接。
[0039]密封銜接和保溫也是本發明節能的重要環節，做好以上兩個環節，環形鍋爐8的產氣量約等于，普通鍋爐燃燒烘烤桶罐能源量98%的蒸汽。計算方法是:
[0040]若10t的鋼水罐需砌筑約1000Kg耐火材料，新砌筑的10t鋼水罐需要烘烤80-100小時才能使用，烘烤平均每分鐘燃燒約4.5m3熱值為9196KJ/m3燃氣轉爐煤氣，共需燃燒約21600m3燃氣，21600m3燃氣約合198635600kJ熱能，合6777.7Kg標煤。
[0041 ] 10000kg耐火材料的鋼水罐，內表面烘烤到1050 °C,鋼水罐，外表面達到200-270°C可用的標準，此時，耐火材料的比熱容選擇0.74kJ/kg測算:
[0042]0.74kJ/kgX 1000kgX 1050°C -235°C +2 = 3015500kJ 熱能。
[0043]3015500kJ 熱能合標煤:
[0044]3015500kJ/29307kJ/kg 標煤=102.9kg 標煤。
[0045]102.9kg標煤/6777.7Kg標煤X 100%?1.51%的熱能利用率。
[0046]假設環形鍋爐8與普通鍋爐熱效率相當，那么。
[0047]普通鍋爐熱效率的100% -約1.51% ^ 98%
[0048]即約為:環形鍋爐8熱效率?普通鍋爐熱效率的98% (未計算桶罐外表面達到200-270°C時的散熱量與隔熱罩3的散熱量)。
[0049]所述的拱箍16放射形狀排列連接筋板，筋板放射端連接下沙封環板17形成下沙封，下沙封實現蓋本體與桶罐密封銜接。該沙封確保密封的訣竅在于密封的寬度，所以，在條件可以的條件下，下沙封盡可能做到最寬。
[0050]所述的蓋拱箍16上設置有吊耳臂20，所述吊耳臂20上設置有吊耳19，所述吊耳19水平中心軸線高于蓋本體的重心，兩吊耳19垂直中心軸線22的距離與桶罐兩耳軸21垂直中心軸線距離相等。(垂直中心軸線距離相等是實現桶罐吊具也可以起吊桶罐烘烤換熱用蓋)
【權利要求】
1.一種桶罐烘烤換熱用蓋，其包括:蓋本體，所述蓋本體的蓋拱置于拱箍(16)內，蓋拱下方設置有吊蓋(7)，吊蓋(7)懸吊連接于蓋拱，蓋拱與吊蓋(7)間設置夾層火道(23)導流火焰，火道口(27)引導火焰進入火道(23)； 蓋拱中部成型有中心孔連通火道(23)，中心孔銜接垂直導流筒(2)，導流筒(2)內設置燃氣換熱管道(4)與熱風管(5)，換熱管道(4)與熱風管(5)均分布排列組成換熱縱管組，換熱縱管組的管道(4)與風管(5)數量相同，換熱縱管組下部連通火道(23)內的管道(4)與風管(5)橫段，橫段管道⑷與風管(5)放射排列火道(23)內，火道(23)內的每一管道(4)與每一風管(5)流體連通同一個燃燒室(9)，每一燃燒室(9)噴射的火焰中心軸線指向桶罐角部(18)的上方； 換熱縱管組在導流筒(2)上口以上的部分放射狀分散排列，放射狀分散排列的每一燃氣換熱管道(4)與每一熱風管(5)，分別一變二成倍數分叉連通下降管段(28)的燃氣換熱管道(4)與熱風管(5)，下降管段(28)的燃氣換熱管道(4)的端頭連通在燃氣環管(24)之上，熱風管(5)的下降管段(28)的端頭聯通在風環管(25)之上，風環管(25)與輸風管(12)連通，燃氣環管(24)與燃氣輸送管道(13)連通； 燃氣環管(24)和風環管(25)的下方設置有導火洞(26)，導火洞(26)連通環形鍋爐(8)的底部空腔，底部空腔的上方設置氣化段，氣化段上部設有上部空腔，所述氣化段均分布排列設置氣化管(29)，氣化管(29)連通底部空腔與上部空腔，底部空腔的火焰和煙氣通過氣化管(29)能到上部空腔，上部空腔連通尾氣出口(I)，氣化段設有補水口(11)，補水口(11)上方設有蒸汽出口(6)排出蒸汽； 環形鍋爐(8)的底部設有插沙環板(14)，插沙環板(14)連接隔熱罩(3)于一體，拱箍(16)上沿連接有上沙封環板(15)，沙封環板(15)與蓋拱之間形成有沙封環槽，插沙環板(14)插入沙封環槽實現環形鍋爐(8)與隔熱罩(3)和蓋拱密封銜接。
2.根據權利要求1所述的一種桶罐烘烤換熱用蓋，其特征在于:所述的拱箍(16)放射形狀排列連接筋板，筋板放射端連接下沙封環板(17)形成下沙封，下沙封實現蓋本體與桶罐密封銜接。
3.根據權利要求1或2所述的一種桶罐烘烤換熱用蓋，其特征在于:所述的蓋拱箍(16)上設置有吊耳臂(20)，所述吊耳臂(20)上設置有吊耳(19)，所述吊耳(19)水平中心軸線高于蓋本體的重心，兩吊耳(19)垂直中心軸線(22)的距離與桶罐兩耳軸(21)垂直中心軸線距離相等。
【文檔編號】B22D41/015GK204209110SQ201420380957
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】吳美玉, 邊思奇, 王愛國, 張煒, 李萍, 霍妍希, 邊仁杰 申請人:邊仁杰