一种环保节能型燃油锻造加热炉的设计思考

文章编号167201212011O5002502一种环保节能型燃油锻造加热炉的设计思考李建新中机十院国际工程有限公司工业设计研究院，河南洛阳471009摘要针对小批量锻件加工和锻件维修，开发了节能环保型燃油锻造加热炉，该炉采用先进燃烧器，燃烧充分，大大降低了废气中的CO、NO的排放量，热效率可达30左右。本文对该炉型的具体结构作了深入分斩。关键词机械制造；燃油锻造加热炉；设计；性能分析中图分类号TG315文献标识码B1青尊言目前，轴承套圈锻造基本上已淘汰采用燃煤反射炉和老式燃油加热炉。普遍采用中频感应加热炉加热棒料，节能、环保效果显著。但对于批量很小的产品和一些需要维修的产品，采用中频感应加热炉就很不经济了。有时还需采用老式燃煤反射炉和老式燃油加热炉。因此，开发一种适合小批量生产和维修加工的高效、节能、环保加热设备，已经刻不容缓。为此，我们为某轴承锻造厂设计了2台高效、节能、环保型燃油锻造加热炉，经现场使用，效果良好。2PTR设计这里以生产率为220KGH的燃油炉为铡，探讨了燃油炉设计中应注意的一些问题。21炉体结构炉壳采用3MM厚薄钢板制成，为了增强炉壳的强度，在炉底板上焊有数条纵向和横向的加固筋。炉衬用高铝砖砌内层，轻质粘土砖砌中间层，外层为保温砖，炉底板用高铝砖，更换方便。炉膛采用拱顶结构，拱角60。火焰经烧嘴砖的喇叭形通道形成平火焰，再经炉膛顶部的异形砖形成火焰漩涡，在相当大的平面内造成均匀的温度场。炉门采用侧开式炉门，制造安装方便。燃烧器配有滑动式法兰，特制一安装架和导轨，便于燃烧器的推进和退出。22燃烧器烧嘴的选择炉子设计中采用平焰燃烧器，它的特点是燃料与助燃空气以强烈的旋转运动喷出烧嘴，并沿垂直于烧嘴中心的炉壁展开，在紧靠炉壁表面的一层空收稿日期20110607作者简介李建新1970，男，高工，从事轴承加工工艺与设备磺发问内完全燃尽，形成圆盘形平火焰，能在相当大的平面内形成均匀的温度场，具有较强的辐射能力，有利于炉内强化传热过程和实现均匀加热，提高工件的加热速度和加热质量。该燃烧器采用高压离心雾化技术，混合充分，火焰可调，燃烧完全，火焰温度高，具有强化传热和节能效果。用旋流器叶片实现燃烧空气的旋转，从而在炉内形成一个高温回流区，满足冷炉点火和正常燃烧所需的条件，保证了冷炉点火不冒黑烟，改善了车间环境。该燃烧器把喷嘴、油泵、通风视、点火变压器及电极、电动机、燃烧控制继电器等都装在一个机壳内，装到炉子上时只要把油管和电源接通就可实现吹扫、供风、点火、喷油雾化、燃烧、停机、再启动等全自动控制，操作简单、方便，大大降低了劳动强度。23异形砖的设计231烧嘴砖平焰燃烧器形成平焰燃烧的方法有两种11在燃烧器出露处设置挡流扳，使轴向气流受阻而沿炉壁径向散开形成平火焰；2利用旋转气流配合喇叭形通道而形成平火焰F2。在设计烧嘴砖时，将烧嘴砖的出口设计成喇形。这里要注意两点一是烧嘴砖的出日半径115图中约为143；二日锥角应与火焰张角OC相适应，若姐易烧嘴砖结焦和烧损，若将有部分空气不能混合。该烧嘴砖的出口锥角约为23。选用燃烧火焰张角为25。30。烧嘴砖采用高铝砖制成用耐火浇注料浇注而成。其结构见图1。232切线砖在烧嘴砖上方有一异形砖，其结构见图2。经烧嘴砖高速进入炉膛，经此异形砖形成薄而均匀的火焰，增大了火焰对炉墙的给热量，与此同时火焰因散热而冷却，缩短了燃烧生成物在高温区域的滞留时间，使NO量减少，同时不致使火焰直接冲刷在零件上，避免零件过热。24电气控制这种燃烧器的电气控制系统是全自动的，开机后自动按顺序启动，关闭后油泵和风机顺序关闭，但这不完全适用于锻造加热，主要图1烧嘴砖结构图2切线砖结构是因为锻造加热炉炉膛内温度高达1300C以上，油泵停机后，风机不能马上停，应该至少再吹2MIN以上，否则会烧坏燃烧器的头部。因此，应对其控制系统进行改造，以适应锻造加热的需要。应考虑以下几个方面1风机和油泵一体能单独开关；2在开油泵电磁阀之前，风机油泵必须处于工作状态，即风机未开，油泵电磁阀不能开启；3打火电极单独控制；4原控制系统的光敏传感器去掉。重新设计的电路控制系统见图3所示。其工作原理开机，第一步，SB2按钮风机启动按钮按下，1C线圈自锁、接通，风机开始鼓风，油泵开始启动，燃油在管道内流动。第二步，同时按下SB4油泵电磁阀启动按钮、SB5打火电极启动按钮，2C线圈自锁，油泵电磁阀打开，燃油从喷油嘴喷出，燃烧器开始工作。关机，按下SB3油泵电磁阀停止按钮，喷油嘴不再喷油，停1MIN再按下SB1按钮风机停止按钮，风机停转。25油管系统NPHPEO风机油泵电磁阀点火图3电气控制系统按供油方式分为高位油箱供油和油泵供油二种，本例为单台炉子且供油量较小，故采用高位油箱供油。油管对燃料油洁净程度有一定要求，设计的供油系统应在油泵前加油过滤器进行一次过滤。3使用效果某轴承锻造厂使用该炉加热锻件，每吨钢材耗油75KG82KG，花费约560元，设备投资34万元。在小批量锻件生产时，尤其是集中修复没加工好的半成品锻件时，有明显的优越性，加上优良的环保性能，在行业内有广泛推广价值。4结束语该炉选用合理的燃烧器，燃烧充分，能大大降低废气中的CO、NO排放量，烟气黑度林格曼1级，大大改善了车间劳动环境，热效率高可达30左右，节能效果明显，且设备价格低廉，是锻造企业小批量生产的理想炉型。【参考文献】1热处理手册编委会热处理手册3北京机械工业出版社，19922272292第一机械工业部第一设计院编工业炉设计手册北京机械工业出版社，19811953日本工业炉协会编工业炉手册北京冶金工业出版社，1989ADESIGNOFENVIRONMENTALPROTECTIONANDENERGYSAVINGOILFORGINGHEATINGFURNACELIJIANXINCHINAMACHINERYTDIINTERNATIONALENGINEERINGCO，LTD，LUOYANG471009，HENANCHINAABSTRACTAIMINGATTHEFORGINGSFORSMALLBATCHPRODUCTIONANDMAINTENANCE，ATYPEOFENVIRONMENTALECTIONANDENERGYSAVINGOILFORGINGHEATINGFURNACEHASBEENDESIGNEDBYUSEOFADVANCEDBURNER，THEFURNACECOMPLETELYREALIZECOMBUSTANDTHECO、NOXAMOUNTOFWASTEGASHASBEENGREATLYREDU