專利名稱：鑄造用砂加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鑄造行業(yè)使用的砂的加熱裝置。
技術(shù)背景目前，國(guó)內(nèi)外真正用于砂加熱裝置有兩種。一種是沸騰加熱爐，其結(jié)構(gòu)原理為砂子在一個(gè)水平的布滿燃燒咀的沸騰床上通過(guò)，在沸騰狀態(tài)下，與高溫的火焰進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)砂加熱。這種裝置熱效率低，生產(chǎn)能力小(3噸/小時(shí))，價(jià)格昂貴，約需270萬(wàn)人民幣，一般用戶無(wú)法承受。
另一種是國(guó)內(nèi)個(gè)別廠家采用的對(duì)砂子進(jìn)行加熱的方式為先將油、氣等能源在爐外單獨(dú)的燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫爐氣，再補(bǔ)入一定量的常溫或余熱空氣后，進(jìn)入砂子加熱裝置。進(jìn)入加熱裝置的爐氣溫度小于加熱裝置所能承受的500℃溫度。加熱裝置內(nèi)設(shè)有兩根螺旋葉片攪拌軸，利用兩葉片軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，將砂攪拌拋灑起來(lái)，與熱氣流進(jìn)行熱交換。整個(gè)裝置呈臥式狀態(tài)，一端進(jìn)砂子和熱爐氣，另一端出砂子和尾氣。這種加熱裝置根本達(dá)不到溫度大于300℃的工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種加熱溫度高于300℃、高效率、低能耗、設(shè)備投資少、運(yùn)行費(fèi)用低的大噸位砂加熱裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種鑄造用砂加熱裝置，包括爐體，進(jìn)砂口、排煙除塵口，爐膛和出砂口，其特征是，進(jìn)砂口設(shè)置在爐體頂部，燃燒口設(shè)置在爐體下部，同時(shí)所述爐體中部的爐膛內(nèi)設(shè)有換熱裝置。
上述換熱裝置可以是以下結(jié)構(gòu)中的一種多層由耐火材料澆注料組成的交錯(cuò)布置的網(wǎng)格；多層開(kāi)有篩孔的隔板；多層交錯(cuò)布置的條狀斜板；以及其他可以分散砂子并阻滯砂子下落速度的裝置。
上述爐體可以為各種現(xiàn)有爐體的形狀，但其高度大于其橫向尺寸的立式的爐體加熱效果最佳。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)逆流換熱方式具有高效的特點(diǎn)，以及在滿足生產(chǎn)率條件下盡可能增加熱交換面積和時(shí)間的原則，設(shè)計(jì)一個(gè)高度大于其橫向尺寸的立式的爐體，由底部燃燒形成的火焰供給熱源，熱源的設(shè)施在爐體下段或底部，或獨(dú)立于爐體之外，再將熱氣流引入爐內(nèi)，給爐內(nèi)通入足夠的傳熱介質(zhì)——空氣，這樣，高溫氣流沿整個(gè)爐膛上升；冷砂則由頂部進(jìn)入，通過(guò)一種網(wǎng)格式等換熱裝置的爐膛，與上升的熱氣流進(jìn)行逆流式熱交換而升溫。這種獨(dú)特的網(wǎng)格式爐膛，使砂子加熱的時(shí)間和路徑盡量延長(zhǎng)，達(dá)到較高的砂溫；此后，砂繼續(xù)下落，通過(guò)燃燒室并與高溫火焰短暫接觸后至出砂口時(shí)，達(dá)到出砂溫度要求。
以上所述的換熱裝置同時(shí)可以起到將進(jìn)砂口的砂分散到整個(gè)爐膛截面上的作用，但效果不夠理想；作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述進(jìn)砂口處設(shè)有進(jìn)砂導(dǎo)流裝置；該進(jìn)砂導(dǎo)流裝置采用耐火材料制造，可以是若干個(gè)在爐內(nèi)呈發(fā)散狀分布的分砂管或分砂槽；或多層交錯(cuò)布置并向下逐步增加數(shù)量的圓錐形分砂器。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述排煙口接有除塵管道，除塵管道設(shè)有冷風(fēng)引入管。
為了考慮粉塵和煙氣的排放，從頂部的排煙管將其引入除塵器，這段除塵器管道不但有足夠的長(zhǎng)度，而且在管路上與多個(gè)其它設(shè)備的除塵器管道相連接而混入冷風(fēng)，這樣就可以使熱風(fēng)降溫，達(dá)到最終布袋除塵器可以承受的溫度。
為了補(bǔ)足加熱大量砂子所需熱量，僅靠火焰不行，還要有足夠的傳熱介質(zhì)，因此，在上述爐體的外側(cè)面設(shè)有煙氣循環(huán)通道，其一端與除塵管相通，另一端接爐壁燃燒口上端，煙氣循環(huán)通道中設(shè)有煙氣循環(huán)動(dòng)力裝置，例如鍋爐引風(fēng)機(jī)，將從爐頂排煙口排出的含余熱的煙氣，部分引出返回燃燒室，使?fàn)t內(nèi)有足夠量的高溫介質(zhì)—煙氣，充分加熱砂子。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)余熱利用，提高熱效率，并有一定的降溫保護(hù)換熱裝置的壽命的作用。
爐體各段及出砂口、排煙、除塵管道設(shè)有熱電偶，通過(guò)將各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的熱電偶信號(hào)輸入工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理后，對(duì)加熱爐溫度實(shí)現(xiàn)控制。爐體的附近設(shè)置工業(yè)計(jì)算機(jī)控制電系統(tǒng)控室，通過(guò)從燃燒器采集流量信號(hào)、從除塵管道采集壓力信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐、燃燒系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)運(yùn)行的模擬屏顯示和自動(dòng)控制。
為了維修方便，在爐體下段設(shè)有檢修門。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了冷砂下落、熱氣流上升的高效的逆流式熱交換；同時(shí)，砂子通過(guò)一種特殊的網(wǎng)格式爐膛下落，增加了砂子的彌散性和下落和路程及時(shí)間，熱交換更充分，二次補(bǔ)風(fēng)提供了加熱大量砂子所需的煙氣的量，能夠滿足大生產(chǎn)率的要求，并節(jié)約燃料、提高熱效率。另外，砂子通過(guò)燃燒室時(shí)，還能短暫地與高溫火焰直接接觸，進(jìn)一步強(qiáng)化加熱，再加上一個(gè)可控的燃燒器，因此，很容易達(dá)到高溫加熱(＞700℃)和實(shí)現(xiàn)控制的要求。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用的全部是耐火材料，不受像金屬結(jié)構(gòu)件那樣的高溫壽命的限制，所以可以做成大噸位的，而且成本還低得多。
特別是由于實(shí)現(xiàn)了加熱裝置的工業(yè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，以內(nèi)形完全自動(dòng)化，工況穩(wěn)定，熱效率高，占地面積小，維修方便，并設(shè)置了防爆裝置，使用安全可靠。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
0-進(jìn)砂口 1-爐體 2-進(jìn)砂槽 3-排煙除 4-塵管回?zé)煿艿? 5-鍋爐引風(fēng)機(jī) 6-燃燒器7-石棉保溫層 8-耐火磚 9-分砂室 10-分砂管 11-爐膛 12-燃燒室 13-燃燒口14-回?zé)熯M(jìn)口 15-檢修門 16-出砂口 17-熱電偶 18-燃燒口 19-熱交換器20-除塵管道 21-冷風(fēng)管具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種鑄造用砂加熱裝置，它有一個(gè)立式的爐體1，其高度大于其橫向尺寸，在頂部的有進(jìn)砂口0、排煙除塵口3和與其相連的除塵管道20，進(jìn)砂口0上有進(jìn)砂槽2，在除塵管道20上設(shè)有冷風(fēng)管21；設(shè)在爐體1外側(cè)的回?zé)煿艿?一端接除塵管道20，另一端接回?zé)熯M(jìn)口14，回?zé)煿艿?上設(shè)有鍋爐引風(fēng)機(jī)5。在靠近爐體1的下段外側(cè)有一個(gè)燃燒口18，接有燃燒器6。爐體1的爐壁由鋼板蒙皮、保溫層7和最里層的耐火磚8組成。內(nèi)部結(jié)構(gòu)自上而下是分砂室9，分砂室9內(nèi)有許多分砂管10，分砂室9下部是爐膛11，內(nèi)設(shè)有熱交換器19，它是由許多耐火澆注棒料砌成，呈網(wǎng)格交錯(cuò)排列的多層?xùn)鸥駹罱Y(jié)構(gòu)。加熱爐膛11下部是燃燒室12，它的側(cè)壁上有回?zé)熯M(jìn)口14、燃燒口13和檢修門15，出砂口16在加熱爐底部。
爐體1的上、中、下部及出砂口16、排煙除塵管3上均插有熱電偶17，將熱電偶信號(hào)接入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行溫度控制。所述爐體除塵管道上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器的信號(hào)接入工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行控制。
燃燒器6噴出燃料經(jīng)點(diǎn)火，在燃燒口14形成高溫火焰，加熱由排煙除塵口13鼓入的大量空氣，形成高溫?zé)釟饬飨蛏仙?；冷砂由進(jìn)砂口0進(jìn)入分砂管10，再進(jìn)入爐膛11中的換熱器19，一上一下，形成高效的熱交換。網(wǎng)格式爐膛11能使砂子呈彌散狀下落，與上升的熱氣流有足夠的熱交換面積、足夠的熱交換路程和時(shí)間，保證充分的熱交換。經(jīng)加熱的砂子下落，當(dāng)經(jīng)過(guò)燃燒室12時(shí)與高溫火焰有直接的接觸，對(duì)砂子有進(jìn)一步高溫加熱的作用，最后達(dá)到加熱溫度要求，通過(guò)底部的出砂口16出砂。所有測(cè)溫點(diǎn)溫度通過(guò)熱電偶17測(cè)量，加熱溫度可通過(guò)改變?nèi)紵?燃料的流量進(jìn)行控制。頂部設(shè)有排煙除塵口3，爐體下段還設(shè)有檢修門15。通過(guò)鍋爐引風(fēng)機(jī)5和回?zé)煿艿?引出部分爐內(nèi)排出的煙氣回到燃燒室補(bǔ)足大量砂子快速、高效加熱加熱需要的煙氣量。
本實(shí)用新型可用于鑄造行業(yè)新、舊砂加熱、焙燒。
權(quán)利要求1.一種鑄造用砂加熱裝置，包括爐體，進(jìn)砂口、排煙除塵口，爐膛和出砂口，其特征是，進(jìn)砂口設(shè)置在爐體頂部，燃燒口設(shè)置在爐體下部，同時(shí)所述爐體中部的爐膛內(nèi)設(shè)有換熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，所述爐體高度大于橫向尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，在所述進(jìn)砂口處設(shè)有分砂導(dǎo)流裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，所述的換熱裝置是由多層耐火材料澆注料交錯(cuò)布置組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，在所述排煙除塵口接有除塵管道，除塵管道上設(shè)有冷風(fēng)引入管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，在上述爐體的外側(cè)面設(shè)有煙氣循環(huán)通道，其一端與除塵管相通，另一端接爐壁燃燒口上端的回?zé)熆?，煙氣循環(huán)通道中設(shè)有煙氣循環(huán)動(dòng)力裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，爐體下段或底部設(shè)有檢修門。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，所述爐體或出砂口、排煙、除塵管道上設(shè)有熱電偶，所述熱電偶信號(hào)接入工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的砂加熱裝置，其特征是，所述爐體除塵管道上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器的信號(hào)接入工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鑄造用砂加熱裝置，其特征是，爐體的爐壁由鋼板蒙皮、保溫層7和最里層的耐火磚8組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鑄造行業(yè)使用的砂的加熱裝置。本實(shí)用新型的目的在于，提供一種加熱溫度高于300℃、高效率、低能耗、設(shè)備投資少、運(yùn)行費(fèi)用低的大噸位砂加熱裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種鑄造用砂加熱裝置，包括爐體，進(jìn)砂口、排煙除塵口，爐膛和出砂口，進(jìn)砂口設(shè)置在爐體頂部，燃燒口設(shè)置在爐體下部，同時(shí)所述爐體中部的爐膛內(nèi)設(shè)有換熱裝置。本實(shí)用新型可用于鑄造行業(yè)新、舊砂加熱、焙燒。
文檔編號(hào)B22C5/08GK2684967SQ20042002408
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者朱旭東 申請(qǐng)人:朱旭東