技术领域
[0001] 本实用新型涉及燃气、燃
油炉，主要是指一种炉膛同轴分段燃烧中心回燃多回程蓄热节能炉，可用于金属还原、加热热
水或产生
蒸汽等。
背景技术
[0002] 传统的炼镁工艺为皮江法(pidgeon)，该法使用的是一种卧式炉，采用土建方式，炉体由
耐火砖搭砌在地面
基础上而成，在炉体内横置分布有若干还原罐，在还原罐内装填有反应物料球团，由还原罐外炉膛热
辐射先加热还原罐，再由还原罐将热量辐射传递给反应物料球团，再由球团互相接
力式传递热量，是一种外围式加热。据实践证明，耐火砖搭砌而成这种大炉膛加热方式，因炉膛空间太大，热辐射传递半径大，高温烟气
对流有死
角，致使还原罐内热量传递率小、温梯度大、
温度均匀性不好、热辐射传递半径大，使罐内料体达到工艺要求还原温度1150-1200度，时间太长，需10-12小时一个周期，且还原罐受热不均，产生热蠕变，影响还原罐使用寿命，一般使用2个月左右即报废更换，加上受还原罐装料容积太小，每次每罐只能装几百公斤的料体，造成要投资多炉、多罐来达到产能需要。所以土建方式的还原炉存在占地面积大、生产效率低、劳动强度大、不能机械化或自动化装卸料、能耗大、镁还原率低、环境污染严重、还原罐使用寿命短等缺点。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种炉膛同轴分段燃烧中心回燃多回程蓄热节能炉，炉体采用金属炉体，金属炉体悬挂在龙
门架上，炉胆为双
燃烧室交替燃烧蓄热预热方式，通过回燃多回程，增大了换热面积，充分回收和再利用炉胆内的热烟，改变了传统的外加热方式，达到了升温快、节能、效率高和占地面积小的目的，较好地克服了现有燃气炉存在的不足。
[0004] 实现本实用新型的技术方案是：这种炉包括金属炉体，在金属炉体内设有炉胆，该炉胆内中间由耐热材料隔开分成两段炉胆，成为左右两个独立的燃烧室，两个独立的燃烧室分别连接烟气室的一端，烟气室的另一端还分别连接有
燃烧器，两个独立的燃烧室外围还分别设有烟气热辐射管，在炉胆的中间
位置还设有中间烟气室，热辐射管两端分别与烟气室和中间烟气室连接，两个独立的燃烧室分别经烟气室、烟气热辐射管和中间烟气室连接起来，两个独立的燃烧室相互交替燃烧，当一个燃烧室燃烧时，另一个燃烧室就停止燃烧，燃烧室燃烧产生的热烟经烟气室、烟气热辐射管、中间烟气室、热辐射管、烟气室、不燃烧的燃烧器抽吸到蓄热体换热装置，在金属炉体上面还设有进料口和结晶收集器，在金属炉体下面还设有卸料口，在金属炉体表面还设有悬挂点；
[0005]
悬挂装置，用于水平或倾斜悬挂金属炉体，包括龙门架，金属炉体通过悬挂点悬挂在龙门架上，在龙门架上还设有行走机构和上料机构；
[0006] 燃烧器，包括
喷嘴，该喷嘴设有点火器、
燃料进口、热烟气进口、热烟气出口，其中热烟气进口和热烟气出口分别与蓄热体换热装置连接。
[0007] 该技术方案还包括：
[0008] 所述金属炉体两端分别连接有封头，金属炉体和封头通过快速
锁紧器和收紧器紧固在一起，所述烟气室通过衬套固定在封头内，在烟气室与封头衬套之间还设有密封套，其中
[0009] 在金属炉体两端分别设有连接
法兰，该连接法兰设有楔形面；在封头设有封头法兰，该封头法兰设有楔形面；在连接法兰和封头法兰的连接面上设有
冷却水道，在连接法兰和封头法兰上还分别设有与冷却水道相通的冷却水进水口和冷却水出水口；
[0010] 快速锁紧器设有快速锁紧
块，在快速锁紧块上设有V形凹槽和锁紧孔，该V形凹槽卡在连接法兰和封头法兰连接的楔形面上，收紧器的
钢丝绳穿过快速锁紧块的锁紧孔，将金属炉体和封头紧固在一起。
[0011] 所述结晶收集器通过V形快速接头与结晶收集器
真空管连接，结晶收集器真空管下端与金属炉体连接，其中
[0012] 结晶收集器包括冷却套，在冷却套内设有锥形结晶套，在冷却套上分别设有冷却水进水口、冷却水出水口、抽真空口，其中冷却水进水口接水
泵，冷却水出水口接水箱，抽真空口接
真空泵，在冷却套端口上还封盖有端盖，在冷却套下端设有冷却套法兰，该冷却套法兰设有楔形面和V形连接头；
[0013] 结晶收集器真空管上端设有真空收集管法兰，该真空收集管法兰设有楔形面和V形连接座，V形连接头与V形连接座连接在一起，在V形连接头与V形连接座之间的连接面上设有
密封胶圈，在冷却套法兰和真空收集管法兰连接的楔形面上通过V形快速接头紧固在一起。
[0014] 所述悬挂装置包括两个龙门架组成的双跨龙门结构，在龙门架上设有悬挂吊
耳，所述金属炉体两端分别设有两个悬挂点，其中一个悬挂点通过
钢丝绳悬挂在龙门架的一个悬挂吊耳上，另一个悬挂点通过钢丝绳和电动葫芦连接在另一个悬挂吊耳上。
[0015] 所述蓄热体换热装置包括蓄热体A、换向
阀和蓄热体B，所述燃烧室两端的燃烧器分别经蓄热体A、换向阀和蓄热体B交替工作，两个燃烧室的燃烧器上设有热烟气进口和热烟气出口，蓄热体A和蓄热体B分别设有热烟气进口和热烟气出口，燃烧器上的热烟气进口和热烟气出口分别经蓄热体A和蓄热体B的热烟气进口和热烟气出口接换向阀。
[0016] 所述龙门架上悬挂有行走机构，该行走机构包括一工字钢，该工字钢上套装有槽钢，该槽钢上设有行走轮，该行走轮跨接在工字钢的下梁上，在槽钢底面设有与电动葫芦连接的吊耳，电动葫芦的吊钩经料斗钢丝绳连接装料机构；
[0017] 装料机构设有装料斗，装料斗下端是卸料口，该卸料口上设有对开式卸料门，该对开式卸料门的两端铰接在卸料口上，对开式卸料门的对开端经卸料门钢丝绳连接在一起，该卸料门钢丝绳经料斗钢丝绳连接电动葫芦。
[0018] 所述进料口设置有冷却环，在冷却环上设有冷却水道，在进料口上设置有进料门，该进料门受电动执行器控制，实现开合；
[0019] 所述卸料口设置有冷却环，在冷却环上设有冷却水道，卸料口上设置有卸料门，该卸料门受电动执行器控制，实现开合。
[0020] 所述金属炉体上设有
振荡器，该振荡器带动炉体振动。
[0021] 所述金属炉体内设有耐热材料层。
[0022] 本炉可使用燃气燃烧器或燃油燃烧器。
[0023] 本实用新型具有的有益效果：该实用新型具有机械化智能化，通过PLC编程控制各个工况要点，CRT显示，监视监控。以传统每个炉配五十个
不锈钢还原罐，其不锈钢耗材达35T相比，采用本
专利技术在产能相等或超过情况下可节省90％不锈钢还原罐材料，减少2/3人工，节省(油、
煤、气)能耗60％，比传统12个小时一炉还原周期提高3倍(约4小时一个还原周期)，彻底改变了传统热法提炼金属镁炉和还原罐分体式外加热，解决了热效率低，生产效率低，无自动化、机械化，工人劳动强度大，环境恶劣等各方面落后状况，达到热法提炼金属镁工艺的机械化、自动化、节能、高效、高产和维修方便的效果。
[0024] 本炉采用金属炉体，实现了工业化批量生产和组装，彻底改变了传统的砖砌土建炉生产方式，使用范围更广，可用作金属还原炉及热水
锅炉和蒸汽锅炉等。
附图说明
[0025] 图1是本实用新型的总体结构示意图。
[0026] 图2-3是图1的燃烧室内热烟走势示意图。
[0027] 图4是图1的金属炉体示意图。
[0028] 图5是图4的侧视图。
[0029] 图6是图5的A-A剖视图。
[0030] 图7是图6的B-B剖视图。
[0031] 图8是图4的立体图。
[0032] 图9是图1的燃烧器示意图。
[0033] 图10是图1的结晶收集器示意图。
[0034] 图11是图10的冷却套示意图。
[0035] 图12是图10的结晶套示意图。
[0036] 图13是图10的封盖示意图。
[0037] 图14是图10的快速锁紧器示意图。
[0038] 图15是图14的快速锁紧块示意图。
[0039] 图16是图14的上锁紧法兰示意图。
[0040] 图17是图14的下锁紧法兰示意图。
[0041] 图18是图1的行走机构示意图。
[0042] 图19是图1的上料机构示意图。
[0043] 图20是图1的上料门机构示意图。
[0044] 图21是图1的卸料门机构示意图。
[0045] 图22是图1的A向放大图。
[0046] 图23是本实用新型的蓄热体换热装置示意图。
[0047] 图24是本实用新型的蓄热预热助燃空气与节约燃料比率关系曲线图。
[0048] 图中：1地基、2右烟气室、3燃烧器、31点火器、32燃料进口、33热烟气进口、34热烟气出口、35燃烧器法兰、36火焰喷口、38手动收紧器、4密封套、41悬挂点、42膨胀节、5封头、51冷却水出水口、52封头法兰、53卸料门固定架、54卸料门、55电动执行器、56铰接轴、57密封胶圈、58装料门固定架、59装料门、6快速锁紧器、7钢丝绳、8结晶收集器、81冷却套、82结晶套、83冷却套上法兰、84端盖、85结晶收集器真空管、86一级抽真空
接口及
电磁阀、87冷却套法兰、88真空收集管法兰、9装料机构、91装料斗、92料斗卸料口、93对开式卸料门、94卸料门钢丝绳、95吊环、10电动葫芦、11装料口、12冷却环、13冷却水道、14烟气热辐射管、15卸料口、16
铁轨、17运渣车、18左燃烧室、19右燃烧室、20行走机构、21工字钢、
22行走轮、23槽钢、24下梁、25吊耳、26V形连接头、27V形连接座、28热烟孔、30装料门机构、40金属炉体、47冷却水进水口、48楔形面、49连接法兰、50龙门架、60左烟气室、61快速锁紧块、62锁紧孔、63V形凹槽、70卸料门机构、71抽真空口、72冷却水进水口、73冷却水出水口、80振荡器、841
螺栓孔、100中问烟气室、101电磁阀、102蓄热体A、103鼓
风机、104换向阀、105引风机、106排烟管、107蓄热体B。
具体实施方式
[0049] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
[0050] 如图1-3所示，本炉由悬挂装置、金属炉体40、左右封头5、燃烧器3、镁结晶收集器8、装料机构9、行走机构20、装料门机构30、卸料门机构70、蓄热体换热装置、快速锁紧器6、振荡器80等组成，金属炉体40水平悬挂在悬挂装置上。
[0051] 悬挂装置主要用于悬挂金属炉体40，其上还设置有装料的行走机构20和装料机构9，它由两个龙门架50组成为双跨龙门结构，龙门架50固定在地基1上，整个金属炉体40两端的悬挂点41通过钢丝绳7悬挂在龙门架50的吊耳上，其中有一个悬挂点41是通过钢丝绳7和电动葫芦10悬挂在龙门架50的吊耳上，该端通过电动葫芦10可以上下移动，装料机构9提供原料，下面有运料车17，将还原后的废渣拉走。
[0052] 如图4-7所示，金属炉体40两端连接有封头5，其中还原炉炉体40的两端有连接法兰49，连接法兰49带有楔形面48，封头5有封头法兰52，封头法兰52带有楔形面48，在连接法兰49和封头法兰52的连接面上有冷却水道13，在连接法兰49和封头法兰52还分别有与冷却水道13相通的冷却水进水口47和冷却水出水口51，金属炉体40和连接有封头5对接后，在楔形面48上固定有快速锁紧器6。在金属炉体40内是炉胆，将炉胆从中间隔开分成两个独立的炉胆，即两个独立的燃烧室，分别是左燃烧室18和右燃烧室19，左右燃烧室18、19分别连接有燃烧器3，左右燃烧室18、19还分别连接烟气室2、60，烟气室2、60通过衬套固定在封头5内，在烟气室2、60与封头衬套之间还设有密封套4，烟气室2、60端部安装燃烧器3，在烟气室2、60上设有烟气孔(图中未画出)，在炉胆外圆的中间位置(两个独立的炉胆之间)还有中间烟气室100，在左右燃烧室18、19外围(炉胆的外围)还各有多圈烟气热辐射管14，烟气热辐射管14一端与中间烟气室100连接，烟气热辐射管14另一端分别与烟气室2、60连接，两个独立的燃烧室18、19分别经烟气室2、60、烟气热辐射管14和中间烟气室100连接起来，燃烧室18和燃烧室19相互交替燃烧，燃烧室18燃烧时，燃烧室19就停止燃烧，燃烧室18燃烧产生的热烟经烟气室60、烟气热辐射管14、中间烟气室
100、烟气热辐射管14、烟气室2、燃烧室19的燃烧器3传递到蓄热体换热装置，反之亦然。
金属炉体40上面有装料口11和镁结晶收集器8，金属炉体40下面有卸料口15，金属炉体
40与燃烧室18、19之间的空间是装料室，金属炉体40表面还设有悬挂点41。金属炉体40内有耐热材料层和隔
热层(图中未画出)。金属炉体40上有振荡器80，用于振动金属炉体
40，使炉体内装料更多，加热更均匀、更充分。
[0053] 如图7所示，烟气室2和烟气室60是烟气换向，与燃烧室18和燃烧室19对接，其端面有多圈用于
焊接烟气热辐射管14的孔28。
[0054] 如图1所示，中间烟气室100是由两个平面封头
管板对接焊接而成，固定在炉胆外圆的中间位置，其端面有多圈用于连接烟气热辐射管14的孔28。
[0055] 如图9所示，燃烧器3由点火器31、燃料进口32、热烟气进口33、热烟气出口34、燃烧器法兰35、火焰喷口36组成；燃烧器3的热烟气进口43和热烟气出口44分别与蓄热体换热装置的蓄热体102和蓄热体107的热烟气进口和热烟气出口连接。
[0056] 如图23所示，蓄热体换热装置由电磁阀101、蓄热体A(102)、鼓风机103、换向阀104、引风机105、排烟管106、蓄热体B(107)组成；两个燃烧器3，一个与蓄热体A连接，另一个与蓄热体B连接，金属炉体40燃烧室内产生的热烟气经燃烧器3的热烟气出口34分别进入蓄热体A和蓄热体B，在换向阀84的作用下，再经燃烧器3的热烟气进口33进入金属炉体40另一燃烧室内，交替进行，起到预热、助燃、节能作用。
[0057] 如图10所示，结晶收集器8下端通过V形快速接头与结晶收集器真空管85连接，结晶收集器真空管85下端与金属炉体40连接。结晶收集器8包括冷却套81，在冷却套81内是锥体结晶套82，在冷却套上81有冷却水进水口72、冷却水出水口73、抽真空口71，冷却水进水口72与水泵连接连接，冷却水出水口73与水箱连接，抽真空口71与真空泵连接，在冷却套81端口上还封盖有端盖84，在冷却套81下端设有冷却套法兰87，冷却套法兰87有楔形面48和圆台插头26，结晶收集管85上端设有收集管法兰88，收集管法兰88有楔形面48和圆台插孔27，V形连接头26与V形连接座27插接在一起，在V形连接头26与V形连接座27之间的插接面上有密封胶圈89，在冷却套81下端与结晶收集器真空管85上端对接后，在楔形面48上通过V形快速接头紧固在一起。
[0058] 如图15所示，快速锁紧器6有快速锁紧块61，在快速锁紧块61上有V形凹槽63和锁紧孔62，V形凹槽63卡在楔形面48上，通过手动收紧器38的钢丝绳穿过快速锁紧块的锁紧孔62，将楔形面48法兰紧固在一起。
[0059] 如图18所示，行走机构由工字钢21、行走轮22、槽钢23、下梁24、吊耳25和电动葫芦10组成，槽钢23套装在工字钢21上，槽钢23上有两个行走轮22，行走轮22跨接在工字钢21的下梁24上，槽钢23底面有吊耳25，吊耳25接电动葫芦10，槽钢23在工字钢21上行走，电动葫芦10通过钢丝绳连接上料机构9。
[0060] 如图19所示，装料机构9由装料斗91、料斗卸料口92、对开式卸料门93、卸料门钢丝绳94、吊环95组成，装料斗91下端是料斗卸料口92，卸料口92上有对开式写料门93，对开式卸料门93的两端铰接在卸料口92上，对开式卸料门93的对开端经卸料门钢丝绳94连接在一起，卸料门钢丝绳94再经钢丝绳连接电动葫芦10。当钢丝绳拉起时，卸料门93合上，当钢丝绳放松时，在物料重量作用下，卸料门93自动打开，物料流入还原炉炉体40内。
[0061] 如图20所示，装料口11有装料门机构30，装料门机构30由装料门59、装料门固定架58、电动执行器55组成，装料门固定架58固定在装料口11上，装料门59通过铰接轴56与装料门固定架58铰接，电动执行器55连接装料门59的后端，在电动执行器55的带动下，装料门59以铰接轴56为圆心翻转，实现开、关进料口11，在装料门59与装料门固定架
58之间还有密封胶圈57。
[0062] 如图21所示，在卸料口15有卸料门机构70，卸料门机构70的结构和工作原理与进料门机构30相同。
[0063] 图24是本实用新型的是蓄热预热助燃空气与节约燃料比率关系表，其中数字10-70表示燃烧节能率％，数字200-1400表示蓄热预热助燃空气温度℃，图中曲线表示未蓄热回收排出的烟气温度曲线。
[0064] 工作原理：
[0065] 本实用新型适用1200℃以下各工艺需求的加热温度段内加热恒温需求，热法炼镁及其它金属矿料的加热、烘干、热释解、
热分解，根据工艺要求进行常压或
负压吸附式0.013/kpa，1200℃以下内金属镁及其他需负压吸附式还原工艺的提炼和热分解，本炉采用同轴分段式蓄热预热燃烧方式，在一个炉体内把炉胆从中间隔断，一分为二为两个独立的炉胆(两个燃烧室)，两端分别用燃烧器加热。
[0066] 加热方式为燃烧器和蓄热体吸热、放热加热方式，燃烧器交替燃烧，使炉内物料受热加温迅速升温，最大限度合理高效地利用热、辐射、对流、传导对炉内的物料进行均匀升温加热。
[0067] 本实用新型设置燃烧器，对炉胆内(燃烧室)进行燃烧，燃烧室由内向外辐射、传导、对流、加热，同时设有外加热辅助燃烧、蓄热、回收预热助燃空气，控制实现高温低
过量空气系数的燃烧，达到最佳燃烧加热效果。
[0068] 可燃性气体或燃油经过燃烧器将燃料和空气预混喷射入燃烧室内燃烧，向周围高温辐射，燃烧后产生的高温烟气经蓄热体再进入燃烧器循环利用，对燃烧助燃空气和可燃气体作预热加热，将可燃气体和助燃空气从常温加热到800-1000℃，燃烧后的废气经过蓄热体换热后，变成≤150℃烟气向外排放(传统老式炉排燃温度达1000-1100℃)见附图24″预热空气温度与燃料节约率关系表″。
[0069] 本炉为悬挂式水平设置和能倾斜卸料，炉体部分为分体结构，即由炉体和封头组成，炉体内水平设置两个各自独立的燃烧室(炉胆)，工作方式为交替式，炉体内还设置有与燃烧室相通的烟气室，用于交换热量，在烟气室周围有多圈与烟气室相通的烟气热辐射管，两个燃烧室之间被隔开，两个燃烧室之间经烟气室、烟气热辐射管和燃烧器连接。
[0070] 这种结构方便内部加热部件的安装和拆卸，放下炉体，松开法兰紧固器，进行更换新的部件或维修即可，这样可使炉体部分不报废而继续使用。本炉的还一大特点是在多处设有冷却降温结构，可延长设备的使用寿命。
[0071]
蓄热式燃烧器的工作原理(如图9所示)：从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器B后，在经过蓄热式燃烧器B(陶瓷球或蜂窝体)时被加热，在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般比炉温低50～100℃)，被加热的高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含
氧量大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料(燃油或燃气)，燃料在贫氧(2～20％)状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器A排入大气，炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器A时，将
显热储存在蓄热式燃烧器A内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。
工作温度不高的换向阀以一定的
频率进行切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能和降低Nox
排放量等目的，常用的切换周期为
30～200秒。
[0072] 工作过程：
[0073] 如图2-3中箭头所示，装料后，首先一个燃烧器工作，对一个燃烧室加热，另一个燃烧器不工作，被加热的燃烧室产生的热烟进入烟气室换向，并经过多回程烟气热辐射管和烟气室给另一个不工作的燃烧器，同时热烟还经不工作的燃烧器进入蓄热体换热装置；经换向阀换向，燃烧的燃烧器停止工作，另一个燃烧器则开始工作，同样，另一个被加热的燃烧室产生的热烟进入烟气室换向，并经过多回程烟气热辐射管和烟气室给另一个不工作的燃烧器，同时热烟还经停止工作的燃烧器进入蓄热体换热装置，如此循环。在加热还原过程中对冷却套冷却的同时，进行抽真空。
[0074] 当还原结束时，卸掉冷却套上的端盖，取出结晶套，取出结晶体(如镁结晶体)，再打开卸渣门，放出废渣并运走，然后再安装结晶套，装料，加热，如此循环。
[0075] 当用于加热热水或产生蒸汽时，所有法兰及
密封圈连接的地方改为焊接连接，将炉体上的进料口和卸料门取消，设置进水口和出水口及液位控制系统、供水系统和
安全阀等，取消结晶收集器，炉体由悬挂方式改为
支架固定方式。
