專利名稱：具有管形中央氣流的環(huán)形爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)鍛燒碳?jí)K的環(huán)形爐(four àfeu tournant)，尤其是開(kāi)放型爐室的爐子。
爐室的中空隔墻的形狀一般為5m長(zhǎng)(爐子的縱向)、5m高、0.5m寬(爐子的橫向)的長(zhǎng)方體，所述寬度為0.3m的燃?xì)饬魍ǖ兰由?個(gè)0.1m厚的壁。所述中空隔墻被3個(gè)橫向設(shè)置的垂直隔板分為4個(gè)爐膛(每個(gè)爐膛由兩個(gè)隔板形成，或者由一個(gè)隔板和爐室的一個(gè)壁形成)，以增加冷卻空氣或者燃燒產(chǎn)生的氣體在所述隔墻中的平均流程，另外還保證隔墻的縱向壁之間有恒定的距離。
除了所述隔板，還在橫向上，尤其在所述隔板之間，設(shè)置了一些橫梁，以保證所述隔墻的縱向壁之間的距離恒定。存在的問(wèn)題對(duì)于鍛燒碳?jí)K的生產(chǎn)有一個(gè)不斷追求的目標(biāo)-在質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，減少鍛燒碳?jí)K的生產(chǎn)成本，以及用于生產(chǎn)碳?jí)K的爐子的投資和維護(hù)成本，尤其是要提高爐子的耐火材料部件的壽命。
另一個(gè)目標(biāo)是要改善鍛燒碳?jí)K的質(zhì)量，尤其是要改善質(zhì)量的穩(wěn)定性，同一塊碳?jí)K內(nèi)以及不同碳?jí)K之間性能的均一性。
為此，本申請(qǐng)人在考慮隔板和橫梁的尺寸和位置的前提下；建立了現(xiàn)有爐子隔墻中的氣流流通模型。
一方面，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)的中空隔墻中，氣流的分布遠(yuǎn)不是均一不變的，因此，在穩(wěn)定狀態(tài)下，氣流或者氣流量的大部分沿著優(yōu)勢(shì)路徑流動(dòng)，使得隔墻的壁的不可忽視的一些部分未接觸到所述氣流。然而，所述壁將爐腔中的碳?jí)K與所述加熱或冷卻氣流隔離開(kāi)，并保證氣流和碳?jí)K之間的熱交換。既然如此，我們就知道，所述壁的熱不均勻性或者會(huì)導(dǎo)致碳?jí)K質(zhì)量的不穩(wěn)定，或者就需要提高加熱或者冷卻的功率-實(shí)踐中正是這么做的，以使得即使處于熱交換面上不好的位置的碳?jí)K也能滿足所需的質(zhì)量要求。
另一方面，所述模型的建立還揭示了由于所述隔板的存在而導(dǎo)致大量的壓力損失，這導(dǎo)致兩方面的后果一方面增加了使氣流在相繼的隔墻中流通所需的能量，另一方面增加了所述隔墻中相應(yīng)的超壓或者負(fù)壓，進(jìn)一步導(dǎo)致這個(gè)方向或那個(gè)方向(從隔墻向外或者從外部向隔墻內(nèi))的熱泄漏的增加，從而增加了能源的消耗。
另外，由于所述隔墻頻繁地經(jīng)受巨大的溫差，所以，其盡管是用耐火磚構(gòu)建的，也會(huì)因此而損壞，從而需要定期更換。因此，本申請(qǐng)人還尋求實(shí)現(xiàn)一種不僅在運(yùn)行成本上，而且在維護(hù)和投資成本上更為經(jīng)濟(jì)的爐子。
最后，本申請(qǐng)人試圖設(shè)計(jì)一些設(shè)備以解決所述問(wèn)題(氣流在隔墻內(nèi)的不均勻分布等)，不僅是要設(shè)計(jì)不具有現(xiàn)有爐子的缺點(diǎn)的新型爐子，而且要并且主要是要能夠適應(yīng)和改造現(xiàn)有的舊爐，得到在運(yùn)行成本和維護(hù)成本兩方面均更加經(jīng)濟(jì)的爐子?？紤]到本申請(qǐng)人所建立模型的有效性，并考慮到用所有實(shí)有的爐子進(jìn)行試驗(yàn)成本太高太困難，本申請(qǐng)人借助于同樣的模型化工具尋找對(duì)所提出的問(wèn)題的解決方案，所述模型化工具可以發(fā)現(xiàn)所要解決的問(wèn)題產(chǎn)生的根源。
發(fā)明方案按照本發(fā)明，用來(lái)鍛燒碳?jí)K的所述開(kāi)放型爐室環(huán)形爐包括沿爐子縱向X的一系列由具有開(kāi)口的橫壁隔開(kāi)的爐室，其中每個(gè)爐室在爐子的橫向Y上具有保證燃?xì)獾脑偌訜釟饬骰蛘呃鋮s空氣氣流的流通的交替的中空隔墻，以及在其中容納要鍛燒的碳?jí)K的爐腔，所述爐室的每個(gè)中空隔墻與其上游的爐室和/或下游爐室的一個(gè)隔墻相通，以形成通道，從而確保所述氣流在同時(shí)使用的爐室組的所述縱向X上從上游向下游流通、形成所述迂回的火力。爐室的所述每一個(gè)隔墻在X-Z平面上具有兩個(gè)垂直側(cè)壁，在橫向Y上有一些部件用來(lái)確保經(jīng)過(guò)所述隔墻的氣流的偏轉(zhuǎn)并維持所述側(cè)壁之間的恒定間隔。所述環(huán)形爐的特征在于，每個(gè)隔墻包括一個(gè)裝置，其通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇所述保證氣流偏轉(zhuǎn)的部件，來(lái)在等于該隔墻長(zhǎng)度L的至少三分之一的長(zhǎng)度L’上，保持流量D的氣流均勻分布在所述隔墻在Y-Z平面內(nèi)的整個(gè)正截面S上。所述流量D的分布的均一度由表達(dá)式“2yD-0.5D/yS”確定，其中“2yD-0.5yD”表示等于所述正截面S的分?jǐn)?shù)y的流量D的分布范圍，其中y最大等于0.25。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的不同之處在于取消了數(shù)目通常為中空隔墻三倍的所述垂直隔板。
按照現(xiàn)有技術(shù)，如果用L表示所述中空隔墻在X方向的長(zhǎng)度，用H表示其在Z方向的高度，并且，如果在一次近似的情況下假設(shè)隔板在Z方向的高度C等同于所述隔墻兩端的橫壁的高度M，則所述氣流的平均路徑可以分解為一個(gè)沿縱向X在長(zhǎng)度L上的分量和一個(gè)沿垂直方向Z在長(zhǎng)度4×C上的分量，長(zhǎng)度總共為L(zhǎng)+4×C。
C和M的值一般在0.6×H到0.8×H之間。因此，如果有三個(gè)隔板，所述氣流就是管形氣流，要改變8次方向(X/Z-X/Z-X/Z-X/X)，每個(gè)隔板導(dǎo)致一次在垂直方向Z和縱向X上的方向改變，表示為“Z-X”。由于所述縱向(X)和垂直方向(Z)的交替，在每個(gè)隔板通道，所述氣流的總體就集中在一個(gè)高度相當(dāng)于0.2×H-0.4×H的正截面S上，也就是說(shuō)是總截面S的20％-40％。
按照本發(fā)明，相反地，在保留同樣類型的隔墻的情況下，所述平均氣流沿平均路徑，在一次近似并考慮缺少垂直隔板的情況下，所述平均路徑為最短路徑即長(zhǎng)度為L(zhǎng)的路徑與最長(zhǎng)路徑即長(zhǎng)度為L(zhǎng)+2×M的路徑的算術(shù)平均，也就是說(shuō)為12(L+L+2×M)]]>即L+M，與此相對(duì)照，現(xiàn)有技術(shù)中的路徑長(zhǎng)度為L(zhǎng)+4×C，其中C接近M。
另外，一般通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇所述實(shí)現(xiàn)氣流偏轉(zhuǎn)的部件，所述氣流流量D均勻地分布在所述隔墻在Y-Z平面上的整個(gè)正截面S上，所述流量D的分布均一度等于0.50D-0.125D/0.25S，所述均一度表示為“2yD-0.5D/yS”，其中“2yD-0.5yD”是等于所述正截面S的分?jǐn)?shù)y的流量D的分布范圍，其中y最大等于0.25，所述正截面S等于高度H和所述中空隔墻的恒定寬度1的積。
考慮到所述氣流偏轉(zhuǎn)裝置在所述橫向Y上及其對(duì)稱性，所述均一度的公式在X-Z平面內(nèi)照樣適用，所述截面S被高度“H”取代，y則為該高度H的分?jǐn)?shù)。
所述正截面S總是在Y-Z平面內(nèi)，所述確保氣流偏轉(zhuǎn)的裝置在橫向Y上，這樣，通過(guò)數(shù)字模擬，就可以表示出某個(gè)中空隔墻的流量D在X-Z平面內(nèi)的分布，就如圖3和圖4所示。這兩個(gè)附圖是所述爐子或者中空隔墻在平面X-Z內(nèi)的剖面圖。
所述氣流的模型建立始于將氣流總體分解為N個(gè)基本氣流束一例如五十來(lái)個(gè)流束，就如圖3和圖4所示。該模型將每個(gè)流束在平面X-Z中的軌跡可視化，然后分布所述基本流束，就如同分配地圖上的等高線間距一樣。由此，考慮基本流束的數(shù)目“n”以獲得與所述高度分?jǐn)?shù)“y”(已定為0.25)相應(yīng)的分?jǐn)?shù)n/N，可容易地計(jì)算出在整個(gè)分?jǐn)?shù)y倍高度H上實(shí)際的均一度。
該值0.25的選擇以及所述均一度相應(yīng)的表達(dá)式表示了按照本發(fā)明要獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)所需的均一度。顯然，考慮到平均值定律，如果增加“y”的值，均一度就更易獲得，但是降低了。因此，在分?jǐn)?shù)y越大、接近于yD的氣流存在的可能性就越大的范圍內(nèi)，表達(dá)式“0.8D-0.2D/0.4S”所對(duì)應(yīng)的均一度要比表達(dá)式“0.50D-0.125D/0.25S”所表示的均一度小，其中氣流的總體D定義為y=1。相反地，對(duì)于比如0.20D-0.05D/0.10S，這其中y的值很小，均一度就有很大的提高，在長(zhǎng)度L’的大部分上，這樣的均一度不是很容易獲得，對(duì)于顯著提高本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)來(lái)說(shuō)也不是很需要。
這樣，所述總體均一度事實(shí)上是由所述中空壁在X-Z平面內(nèi)的部分表面表達(dá)的，或者說(shuō)是由相應(yīng)的部分空間表達(dá)的，在所述表面或空間，所述均一度至少達(dá)到一個(gè)給定為0.50D-0.125D/0.25S的范圍。
按照本發(fā)明，在所述表面的至少三分之一上，或者說(shuō)在所述中空壁長(zhǎng)度L的三分之一上，至少達(dá)到所述均一度。
本發(fā)明的裝置可以解決前面所提出的問(wèn)題。事實(shí)上，一方面，本發(fā)明保證了氣流的更佳分布，從而確保了溫度更均一，同時(shí)又減少了壓力損失，從而同時(shí)決定性地使產(chǎn)品更為均勻，減少了爐子的運(yùn)行成本，提高了爐子的使用壽命。


圖1是環(huán)形爐(1)的一部分沿X-Z平面的剖面簡(jiǎn)圖，其中X為縱向，Z為垂直方向，該部分有10個(gè)爐室(2)同時(shí)使用，每個(gè)爐室由一個(gè)帶有開(kāi)口(320)的橫壁(32)與下一個(gè)爐室隔開(kāi)。所述開(kāi)口確保流量為D的氣流從上游(圖中的右側(cè))到下游(圖中的左側(cè))的流通。在所述上游，空氣借助于一個(gè)具有與縱向中空隔墻(3)一樣多的管道(230)的鼓風(fēng)斜管231而被注入，所述中空隔墻(3)帶有隔板(31)(每個(gè)中空隔墻以及每個(gè)爐室有三個(gè)隔板)。在所述下游，所述氣流被抽氣斜管(211)抽出，所述抽氣斜管也裝有與縱向中空隔墻一樣多的抽氣管(210)。
在所述10個(gè)爐室的大致中間部位設(shè)置有若干燃燒嘴(220)，將來(lái)自上游的氣流加熱到所需的溫度，一般約為1100℃。位于燃燒嘴上游的爐室為碳?jí)K的冷卻爐室，而位于燃燒嘴下游的爐室為碳?jí)K的鍛燒爐室。
考慮到爐子中的壓力，如圖1a所示，氣流(233)可能從燃燒嘴的上游逸出，而空氣流(213)可能從燃燒嘴的下游進(jìn)入爐子。因此，考慮到所述氣流(213、233)，并考慮到在爐子下游部分的爐室中鍛燒碳?jí)K時(shí)會(huì)形成揮發(fā)性的易燃產(chǎn)物，在所述中空隔墻中流通的氣流的流量D不是恒定的。所述氣流在所述燃燒嘴(220)的上游是空氣流(34)，在爐子的下游部分則是燃燒氣流(35)與進(jìn)入的空氣流(213)的混合物。所述氣流的流量總體上用“D”表示。
圖1a示出了所述流量為D的氣流在所述中空隔墻(3)內(nèi)的壓力曲線。該壓力從上游向下游均勻地下降，在通過(guò)管道(230)吹入空氣的地方，壓力高于大氣壓并最大，在最接近燃燒嘴(220)的上游，壓力接近大氣壓，在這里設(shè)置有壓力傳感器(234)，在用抽氣管(210)抽出燃燒產(chǎn)生的氣體的地方，所述壓力低于大氣壓并最小。
圖2是有效爐室組的上游部分被部分剖開(kāi)后的立體圖，從中可以看到橫向Y上的一個(gè)爐室(2)，以及交替的中空加熱隔墻(3)和堆有碳?jí)K(40)的爐腔(4)。每個(gè)中空隔墻(3)由兩個(gè)垂直壁(38)形成于X-Z平面內(nèi)，具有三個(gè)隔板(31)，并有開(kāi)口(30)，所述開(kāi)口中可以如圖中所示插入所述鼓風(fēng)管(230)，或者是抽氣管(210)、燃燒嘴(220)的噴嘴，或者各種測(cè)量裝置。與開(kāi)口(30)成直角，有爐膛(38)，也就是沒(méi)有障礙的隔墻內(nèi)部空間，以在其中插入前面所述的裝置(例如鼓風(fēng)管)。所述相繼的爐室(2)(圖中示出了兩個(gè))由壁(32)隔開(kāi)，所述壁在所述中空隔墻(3)的地方設(shè)置有開(kāi)口(320)，以允許氣流從上游向下游在X’-X方向上流通。
圖3是通過(guò)數(shù)字模擬所得到的現(xiàn)有技術(shù)中示于圖3a的中空隔墻氣流等值線圖。所述氣流被分解為五十個(gè)基本流束(6)。所述中空隔墻具有3個(gè)隔板(31)和一定數(shù)目的橫梁(33)，后者使所述隔墻的壁(38)維持恒定的間距。圖3a中示出了一個(gè)給定的爐室的一個(gè)中空隔墻的長(zhǎng)L和高H，隔板的高C，以及隔墻兩端的壁(32)的高M(jìn)。
圖4和圖4a類似于圖3和圖3a，但圖示的是本發(fā)明的方案。在圖4中很容易看到，在橫坐標(biāo)X1和X2之間的長(zhǎng)度L’上獲得了由0.50D-0.125D/0.25S所確定的均一度。圖4中的氣流由左向右流動(dòng)，在該圖中可以看到-標(biāo)以A的第一部分，長(zhǎng)度小于L/2，最好小于L/3，具有一些裝置(尤其是橫梁)，用來(lái)通過(guò)形成十來(lái)個(gè)分支氣流(7)，而將截面為SO的初始?xì)饬鬓D(zhuǎn)化為分布在整個(gè)中空截面上并具有所述均一度的截面為S的氣流；-標(biāo)以B的第二部分，長(zhǎng)度至少等于L/3，最好至少等于L/2，在該部分，處處都達(dá)到了所述均一度；-標(biāo)以C的第三部分，長(zhǎng)度盡可能地小，在該部分，氣流重新匯合，該部分未達(dá)到所述均一度，因?yàn)闅饬髟谶@里局部集中，對(duì)于0.25S的一部分載面(在本文中稱分?jǐn)?shù)截面)來(lái)說(shuō)，可能在范圍0.50D和0.125D之外。
圖5為本發(fā)明第二種方式在X-Z平面內(nèi)的局部剖面簡(jiǎn)圖，氣流在同樣的環(huán)形爐的同時(shí)使用的爐室的一系列中空隔墻中流動(dòng)，所述爐室沒(méi)有橫壁隔開(kāi)。所述氣流在其整個(gè)路徑中保持了大致恒定的截面S，在環(huán)形爐的上游使用了一個(gè)分配裝置(232)，以借助于一些縫或者橫向的開(kāi)口(2320)注入氣流，所述氣流為十余個(gè)分支氣流(7)，具有所述均一度。在所述環(huán)形爐的下游使用了另一個(gè)分配裝置(212)，以經(jīng)由一些縫或者橫向開(kāi)口(2120)抽吸所述氣流，而不改變所述均一度。在圖中，僅示出了兩端的中空隔墻中的氣流。所述氣流由各分支氣流(7)總和而成，形成大致在縱軸X’-X方向的管形氣流(50)。
圖6與圖1相應(yīng)，是在圖5的基礎(chǔ)上加以修改的結(jié)果，尤其是取消了橫壁(32)，引入了分配裝置(212、232)。在本圖中，在燃燒嘴(220)的位置沒(méi)有示出保證氣流的均勻加熱的裝置。圖6a類似于圖1a，示出的是在現(xiàn)有技術(shù)的爐子中所述氣流的靜壓力曲線(曲線Ⅰ)，以及在本發(fā)明的爐子中的靜壓力曲線(曲線Ⅱ和曲線Ⅲ)，曲線Ⅱ?qū)?yīng)于所述爐室由具有氣流流通孔(320)的橫壁(32)隔開(kāi)的情況，而曲線Ⅲ則對(duì)應(yīng)于圖5和圖6的情況，其中所述氣流從上游到下游保持大致一致的截面S。
圖7a到圖7d是X-Z平面內(nèi)的剖面圖，示出的是確保氣流或氣流束(6)偏轉(zhuǎn)的橫梁或元件，所述氣流束(6)繞著所述橫梁(33a、33b、33c、33d)流動(dòng)，其中某些橫梁(33c和33d)是具有長(zhǎng)軸(330)的橢圓形，以便于氣流的流動(dòng)，減少壓力損失。
圖8示出的是，為了進(jìn)一步減少壓力損失，使用了一些橢圓形的部件(33c、33d)，使其長(zhǎng)軸(330)方向與氣流的方向一致。該圖所示的，尤其是所述爐室由壁(32)隔開(kāi)的情況，所述壁具有孔或者開(kāi)口(320)，以確保所述氣流從一個(gè)爐室流到另一個(gè)爐室。本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明的第一種實(shí)施方式，尤其如圖4和圖4a所示，所述爐子(1)包括由橫壁(32)隔開(kāi)的若干爐室，所述橫壁具有若干截面為So的開(kāi)口(320)，以確保所述氣流(34、35)從一個(gè)隔墻流到下一個(gè)隔墻，其中，每一個(gè)隔墻在其上游部分具有一個(gè)裝置，用以從截面為So的初始流量D得到截面為S＞So且具有至少等于0.50D-0.125D/0.25S的均一度的氣流。按照這種實(shí)施方式，所述通道(5)的截面不是恒定的，在每個(gè)橫壁(32)處，其截面相當(dāng)于So，并且，嚴(yán)格地說(shuō)在每個(gè)中空隔墻中S＞＞So。
所述裝置在小于L/2(L為所述隔墻的長(zhǎng)度)的距離上，將所述隔墻上游入口處的流量為D、初始截面為So的氣流，轉(zhuǎn)化為截面S至少等于3So，并具有所述均一度的氣流。最好，所述距離小于L/3。在圖4中，所述裝置位于標(biāo)以“A”的部分。
每個(gè)隔墻可以在其上部包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口(30)，開(kāi)口可以用蓋子(36)蓋住，可以接近爐(37)。
按照本發(fā)明，所述獲得流量為D、截面為S并具有所述均一度的氣流的裝置由分配部件即橫梁(33)構(gòu)成，其經(jīng)過(guò)2到4個(gè)階段，將如圖4和圖4a所示的截面為So的初始?xì)饬鞣殖墒畞?lái)個(gè)分支氣流(7)。在圖4a中，例如，可視為有3個(gè)階段來(lái)分解所述初始?xì)饬鱏o第一個(gè)階段包括2個(gè)橫梁或者說(shuō)部件(330)，第二個(gè)階段包括6個(gè)橫梁或部件(331)，第三個(gè)階段包括10個(gè)橫梁或者部件(332)，這10個(gè)橫梁或者部件構(gòu)成前陣面，在其下游-圖4a中即在其右側(cè)-即獲得所述均一度。這樣，所述初始?xì)饬鱏o就在整個(gè)截面S上被分成了11個(gè)分支氣流(7)。
按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，如圖5和圖6所示，所述通道(5)的截面是恒定的，所述壁(32)具有開(kāi)口(320)，后者在Y-Z平面內(nèi)大致具有所述截面S，以形成在同時(shí)作用于火焰的過(guò)程中所有中空隔墻(3)中截面S大致恒定的從上游到下游的火力通道(5)，其中，通過(guò)插入的可移動(dòng)的分配裝置(232)，在迂回火力的上游，在所述通道(5)的上游端，獲得所述均一度，以向每個(gè)通道(5)中以十來(lái)個(gè)分支氣流(7)的形式注入具有所述均一度的氣流-在圖5中，示出了8個(gè)分支氣流。
另外，為了在通道(5)盡可能最大的長(zhǎng)度上保持所述均一度，最好在所述迂回火力的下游，在由作用于火力的系列中空隔墻(3)形成的所述通道(5)的下游端，也使用可移動(dòng)的分配裝置(212)，以抽吸所述氣流而不干擾上游的氣流均一度。
按照本發(fā)明，所述分配裝置(212、232)可以是擋板，或者是平行六面體的分配板(232)，選擇其在X-Y平面內(nèi)的水平截面，使得所述擋板能夠垂直插入所述隔墻(3)的爐膛(37)中或者兩個(gè)爐室之間，其Y-Z平面內(nèi)的垂直截面稍小于所述隔墻在Y-Z平面內(nèi)的截面S，并且其表面平行于Y-Z平面，具有孔(2320)，計(jì)算好孔的幾何形狀，以在所述通道(5)的上游以分支氣流(7)的形式注入具有所述均一度的氣流，或者在所述通道(5)的下游抽出所述氣流。
無(wú)論本發(fā)明的哪種實(shí)施方式，所述用來(lái)在所述截面S上保持具有所述均一度的流量為D的氣流的裝置包括一系列固定在所述側(cè)壁(38)上的部件或者說(shuō)橫梁(33)；根據(jù)數(shù)字模擬計(jì)算的結(jié)果，它們大致均勻地分布在X-Z平面內(nèi)的所述隔墻或者通道的側(cè)壁(38)表面上，其數(shù)目足以保持所述側(cè)壁(38)之間的所述恒定間距，從而將所述氣流分解為均勻分布在整個(gè)截面S上的3到20個(gè)的分支氣流(7)，并保證所述分支氣流在預(yù)定的方向上(可以是沿著爐子縱向X)流動(dòng)，以在本發(fā)明實(shí)施方式的通道(5)的全部或者部分上獲得大致管形的氣流(50)。
按照本發(fā)明的第一種實(shí)施方式，如圖4所示，在整個(gè)截面S上可以看到在長(zhǎng)度為L(zhǎng)’的標(biāo)為“B”的部分有十來(lái)個(gè)分支氣流(7)，在該部分，獲得了所述均一度，其中，每個(gè)分支氣流(7)都可以包括在圖4中用實(shí)線表示的幾個(gè)基本流束(6)。
對(duì)于所述第二種實(shí)施方式，也已在圖5中進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，該圖中也有十來(lái)個(gè)分支氣流(7)，盡管在該圖中沒(méi)有標(biāo)示出所述橫梁。
最好對(duì)所述部件或者橫梁(33)的外形加以設(shè)計(jì)，以減少所述氣流的壓力損失，同時(shí)確保具有維持所述側(cè)壁(38)間的恒定間距所需的其它功能，并獲得或者保持所述氣流在所述截面S上的所述預(yù)定均一度。
圖7a到圖7d以X-Z平面內(nèi)的剖面示了橫梁或者部件(33a,33b,33c,33d)的幾種不同的外形，其中一些(33e和33d)為具有長(zhǎng)軸(330)的橢圓形，以便于氣流穿過(guò)，減少壓力損失。按推理，壓力損失P為下列順序P33a＞P33b＞P33c和P33d。
為了進(jìn)一步減少壓力損失，尤其是在所述爐室由具有提供氣流從一個(gè)爐室到另一個(gè)爐室的通道的孔或開(kāi)口(320)的壁(32)隔開(kāi)的情況下，最好使用所述橢圓形的部件(33c,33d)，并將其按照?qǐng)D8所示定向，使其長(zhǎng)軸(330)的方向與氣流的方向一致。
在建造爐子之前，先將總體氣流分解為五十來(lái)個(gè)基本流束或者支氣流(6)，來(lái)建立在所述中空隔墻中流動(dòng)的氣流的模型，通過(guò)所述模型化所獲得的本發(fā)明的一種方案就是圖4，該圖中示出了每個(gè)支氣流(6)的軌跡。所述模型化工作是借助于公知的信息處理設(shè)備完成的。
在圖4中，可以看到標(biāo)為A、B和C的三個(gè)區(qū)，氣流從左向右流動(dòng)
-在A區(qū)，從截面為So＜＜S的氣流，形成具有所述均一度的截面為S的氣流，-在B區(qū)，在所述中空隔墻的一個(gè)長(zhǎng)度L’上得到具有所述均一度(y=0.25)的大致管形的氣流，-在C區(qū)，氣流重新集中，截面從S變?yōu)镾o，穿過(guò)兩個(gè)相鄰爐室之間的墻。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的爐子能夠有效地解決前面所提出的問(wèn)題，即碳?jí)K質(zhì)量的穩(wěn)定性、爐子的能源消耗、以及爐子的壽命。在所有這些方面，本發(fā)明都改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)中的爐子。
由于溫度更加均一，避免了無(wú)用的局部過(guò)熱，同時(shí)還因?yàn)閴毫p失被降低，使得爐子的能源消耗同時(shí)顯著減少了(見(jiàn)圖6a)。
總的效果是，包括爐子的能源消耗和耐火材料的消耗，至少節(jié)約了10％。在這種工業(yè)領(lǐng)域，這種改進(jìn)已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)了。
權(quán)利要求
1．用來(lái)鍛燒碳?jí)K(40)的開(kāi)放型爐室(2)環(huán)形爐(1)，包括沿爐子縱向X的一系列由具有開(kāi)口(320)的橫壁(32)隔開(kāi)的爐室(2)，其中每個(gè)爐室在爐子的橫向Y上具有保證燃?xì)獾脑偌訜釟饬?35)或者冷卻空氣氣流(34)的流通的交替的中空隔墻(3)，以及在其中容納要鍛燒的碳?jí)K(40)的爐腔(4)，所述爐室(2)的每個(gè)中空隔墻(3)與其上游的爐室和/或下游爐室的一個(gè)隔墻相通，以形成通道(5)，從而確保所述氣流(34、35)在同時(shí)作用的爐室組的所述縱向X上從上游向下游流通，形成所述迂回的火力，爐室的所述每一個(gè)隔墻在X-Z平面上具有兩個(gè)垂直側(cè)壁(38)，在橫向Y上有一些部件用來(lái)確保經(jīng)過(guò)所述隔墻的氣流的偏轉(zhuǎn)并維持所述側(cè)壁(38)之間的恒定間隔，所述環(huán)形爐的特征在于，每個(gè)隔墻(3)包括一個(gè)裝置，用來(lái)在該隔墻長(zhǎng)度L的至少三分之一上保持流量D的氣流均勻分布在所述隔墻在Y-Z平面內(nèi)的整個(gè)正截面S上，所述流量D的分布的均一度由表達(dá)式“2yD-0.5D/yS”確定，其中“2yD-0.5yD”表示等于所述正截面S的分?jǐn)?shù)y的流量D的分布范圍，其中y最大等于0.25。
2．如權(quán)利要求1所述的爐子，包括由橫壁(32)隔開(kāi)的若干爐室，所述橫壁具有若干截面為So的開(kāi)口(320)，確保所述氣流(34、35)從一個(gè)隔墻流到下一個(gè)隔墻，其中，每一個(gè)隔墻在其上游部分具有一個(gè)裝置，用以從截面為So的初始流量D得到截面為S＞So且具有至少等于0.50D-0.125D/0.25S的均一度的氣流。
3．如權(quán)利要求2所述的爐子，其特征在于，所述裝置在小于所述隔墻一半長(zhǎng)度L/2的距離上，將所述隔墻上游入口處的流量為D、初始截面為So的氣流，轉(zhuǎn)化為截面S至少等于3So，并具有所述均一度的氣流。
4．如權(quán)利要求2所述的爐子，其特征在于，所述獲得流量為D、截面為S并具有所述均一度的氣流的裝置由分配部件或者橫梁構(gòu)成，其經(jīng)過(guò)2到4個(gè)階段，將截面為So的初始?xì)饬鞣纸狻?br> 5．如權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于，所述通道的截面是恒定的，所述壁(32)具有開(kāi)口(320)，后者在Y-Z平面內(nèi)基本具有所述截面S，以形成在同時(shí)使用中的一系列中空隔墻(3)中截面S基本恒定的火力通道(5)，其中，通過(guò)插入的可移動(dòng)的分配裝置，在迂回火力的上游，在所述通道(5)的上游端，獲得所述均一度，以向每個(gè)通道(5)中注入具有所述均一度的氣流。
6．如權(quán)利要求5所述的爐子，其特征在于，另外，在所述迂回火力的下游，在由通過(guò)火力的系列中空隔墻(3)形成的所述通道(5)的下游端，也使用插入的可移動(dòng)的分配裝置，以抽吸所述氣流而不干擾上游的氣流均一度。
7．如權(quán)利要求5或6所述的爐子，其特征在于，所述分配裝置是擋板，或者是平行六面體的分配板(232)，選擇其在X-Y平面內(nèi)的水平截面，使得所述擋板能夠垂直插入所述隔墻(3)的爐膛(37)中或者兩個(gè)爐室之間，其Y-Z平面內(nèi)的垂直截面稍小于所述隔墻在Y-Z平面內(nèi)的截面S，其表面平行于Y-Z平面，并具有孔(2320)，計(jì)算好孔的幾何形狀，以在所述通道(5)的上游注入具有所述均一度的氣流，或者在所述通道(5)的下游抽吸所述氣流。
8．如權(quán)利要求1到7所述的爐子，其特征在于，所述用來(lái)在所述截面S上保持具有所述均一度的流量為D的氣流的裝置包括一系列固定在所述側(cè)壁(38)上的部件或者說(shuō)橫梁(33)，它們均勻地分布在X-Z平面內(nèi)的所述隔墻或者通道的側(cè)壁(38)表面上，其數(shù)目足以保持所述側(cè)壁(38)之間的所述恒定間距，從而將所述氣流分解為均勻分布在整個(gè)截面S上的3到20個(gè)的分支氣流，并保證所述分支氣流在預(yù)定的、可能是沿著爐子縱向X的方向上流動(dòng)。
9．如權(quán)利要求4或8所述的爐子，其特征在于，設(shè)計(jì)所述部件或者橫梁(33)的外形，以減少所述氣流的壓力損失，同時(shí)確保具有維持所述側(cè)壁(38)間的恒定間距所需的其它功能，并獲得或者保持所述氣流在所述截面S上的所述預(yù)定均一度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)鍛燒碳?jí)K的爐子,其包括縱向X上的一系列爐室(2),每個(gè)爐室在橫向Y上具有保證燃?xì)饧訜岬臍饬骰蛘呃鋮s空氣氣流的流通的交替的中空隔墻(3)和在其中容納要鍛燒的碳?jí)K的爐腔,爐室的每個(gè)中空隔墻(3)與其上游和/或下游的隔墻相通,以形成氣流流通的通道。爐室的所述每一個(gè)隔墻在X－Z平面上具有兩個(gè)垂直側(cè)壁(38),在橫向Y上有一些部件用來(lái)偏轉(zhuǎn)所述氣流并維持所述側(cè)壁(38)之間的恒定間隔。本發(fā)明的特征在于,每個(gè)隔墻(3)具有用來(lái)在該隔墻長(zhǎng)度L的至少三分之一上保持流量為D的氣流均勻分布在所述隔墻的整個(gè)正截面S上的裝置,所述流量分布的均一度由表達(dá)式“2yD－0.5D/yS”確定,其中“2yD－0.5yD”表示等于所述正截面S的分?jǐn)?shù)y的流量D的分布范圍,其中y最大等于0.25。
文檔編號(hào)F27B13/06GK1305579SQ9980727
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期1999年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月11日
發(fā)明者讓-克里斯多弗·羅特格, 克里斯蒂安·德雷耶 申請(qǐng)人:皮奇尼鋁公司