工业炉及其热利用方法技术

本发明专利技术提供一种能够将炉壁散热减少和节能化结合起来的工业炉。一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，加热带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，加热带还具有1个或2个以上的排气口，该排气口用于：使从所述气体导入口依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入加热带的炉内的气体流向入口侧，之后再进行吸引排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工业炉及其热利用方法
本专利技术涉及工业炉。另外，本专利技术还涉及工业炉的热利用方法。
技术介绍
以往，从节能的观点考虑，致力于进行提高工业炉的热效率的举措，但是，目前，以全球变暖问题为契机，其要求越来越强烈。为实现工业炉的高热效率化，减少作为两大出热主要原因的炉壁散热和废气带走热量就显得非常重要，但是，目前，作为炉壁散热对策，采用了热传导率较低的无机纤维隔热材料(例：日本特许第3517372号公报)，作为应对废气带走热量的对策，采用了热交换型燃烧器(日本特开平10－238757号公报)、或蓄热再生型燃烧器(也称为蓄热式燃烧器)(例：日本特许第5051828号公报)，由此可知所谓的高性能工业炉正在实用化并被普及。另外，对于废气带走的热量，以往，通常是利用锅炉、或热交换器进行热回收，将热用作炉自身或其它设备的热源(例：日本特开2010－48440号公报)，另外，最近，将未利用热在蓄热、冷热、发电等方面以及进一步其他方面的活用正在开发中，一部分正在实用化。亦即，废气带走的热量的减少以及排热利用确实已有了进步。另一方面，关于炉壁散热，处于：进一步的减少已比较困难的状况。关于炉壁散热，虽然可以考虑到使壁外表面为双壁而向内部通入空气、水来进行热回收的方法，不过，通常，作为热源，温度低至100℃左右，大面积分散，因此，有效能(exergy)较低，用于回收的设备费用也不匹配，有效的热回收也未被实用化。另外，虽然利用了炉壁散热的热电发电、热声发电或冷热取出的开发也正在进行中，但是，转化效率仍然较低，还在开发途中。关于炉壁散热量的减少，在2009年度NEDO调查报告书《高温设备·厂房等的以节能为目的的热辐射控制技术开发主题抽取用的调查》中，作为高度的热屏蔽方法，介绍了：使与传热逆流的低温的气体流动于在光学上呈半渗透性的多孔质层中的主动热屏蔽方法。日本特开平3－41295号公报中公开了主动热屏蔽方法的详细内容，其中特别说明了：在火箭喷嘴、航天飞机重返时的热屏蔽、新材料开发的炉以及核聚变炉壁的热防御等中的利用。另外，还记载有：除了能够使隔热层极薄以外，达到稳定状态的时间极短，因此，使熔矿炉、新材料开发炉的周转时间变短，设备能够有效利用并节能。但是，所述NEDO调查报告书中，给出的结论是：“虽然该技术作为热屏蔽的技术比较卓越，但是，由于利用了由朝向入热的相反方向流动的气体的显热所带来的热移动，所以难以结合于高温设备·厂房等的节能”，实际上也没有应用该技术的例子。另外，日本特开2005－048984号公报中，提出了一种热处理炉，其是在炉壁的内侧且沿着该炉壁的壁面配置有：具有透气性的耐火材料的热处理炉，其特征在于，在所述炉壁与所述耐火材料之间设置有间隙，在调整炉内气氛时，被导入到所述间隙的规定组成的气氛调整用气体通过了所述耐火材料的内部之后，被送入炉内。还记载了：根据该热处理炉，在调整炉内气氛时，能够大幅缩短将初期的炉内气氛置换为期望的炉内气氛所需要的时间，此外，气氛的控制性得到提高。另外，通过在炉壁与耐火材料之间导入气氛调整用气体，使得炉壁被气氛调整用气体冷却，炉壁的表面温度与以往相比有所降低，从而，炉的热效率、作业的安全性得到提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第3517372号公报专利文献2：日本特开平10－238757号公报专利文献3：日本特许第5051828号公报专利文献4：日本特开2010－48440号公报专利文献5：日本特开平3－41295号公报专利文献6：日本特开2005－048984号公报非专利文献非专利文献1：2009年度NEDO调查报告书《高温设备·厂房等的以节能为目的的热辐射控制技术开发主题抽取用的调查》、独立行政法人新能源·产业技术综合开发机构、2010年3月、第9页
技术实现思路
虽然日本特开平3－41295号公报中给出了将主动热屏蔽方法结合到节能中的启示，但是，对于如何能够节能则没有具体的探讨。实际上，前述的NEDO调查报告书中，主动热屏蔽方法也难以结合到节能中。该公报中记载了：工作气体的流入速度越大越好，可以为0.1～1.0m/s，在该公报的实施例1中，以热量1MW/m2、隔热厚度10mm、气体流速0.08以及0.8m/s进行了由主动热屏蔽所带来的效果的数值解析。但是，在该条件下，从通常的工业炉的工作条件来看，发生了非常大的排气热损失，很难结合到工业炉的节能中。另外，日本特开2005－048984号公报中公开了：该公报中所记载的技术有助于热处理炉的热效率提高，但是，没有明确有助于热效率提高的具体的构成及其装置。当然，该公报中记载的技术应用了主动热屏蔽方法的原理，在将气氛调整用气体向炉外排放时，产生了相当量的废气带走热量，作为炉整体，很难提高热效率。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其一个课题在于提供一种能够将炉壁散热的减少和节能化结合起来的工业炉。另外，本专利技术的另一个课题在于提供一种能够将炉壁散热的减少和节能化结合起来的工业炉的热利用方法。在想要将上述的主动热屏蔽方法应用于工业炉的炉壁隔热的情况下，使气体从由多孔质材料形成的炉壁隔热层的炉外侧朝向炉内侧流动，由此，炉壁散热明显减少，但是，在一侧流动的气体浸入炉内。因此，在将该气体向炉外排放时，产生了相当量的废气带走热量，作为炉整体，很难实现高效率化，这些都如上所述。但是，如果换个角度，则该主动热屏蔽方法也可以说是：将很难实现热回收·热利用的炉壁散热转化为能够较高效地实现热回收·热利用的气体显热的技术。本专利技术的专利技术人着眼于这一点，对应用于工业炉的可能性进行了详细研究，结果判明：在应用于高温的连续式工业炉中的加热带以及冷却带的炉壁时，能够在炉内进行热利用，因此，作为考虑到了炉内以及炉外的气体显热的利用时的系统整体，能够实现节能化，以致完成本专利技术。本专利技术的若干实施方式可以如下确定。(1)一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，加热带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，加热带还具有1个或2个以上的排气口，该排气口用于：使从所述气体导入口依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入加热带的炉内的气体流向入口侧，之后再进行吸引排出。(2)根据(1)中记载的连续式工业炉，其中，从所述排气口排出的气体的温度为100～600℃。(3)根据(1)或(2)中记载的连续式工业炉，其中，包括：气体经过所述多孔质隔热层而流入于加热带的炉内时的炉内温度为1000℃以上的部位。(4)根据(1)～(3)中的任意一项中记载的连续式工业炉，其中，流入于加热带的炉内的所述气体包含炉内气氛调整用气体。(5)一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，冷却带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，冷却带还具有1个或2个以上的排气口，该排气口用于：将从所述气体导入口依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入冷却带的炉内的气体利用于工件的冷却，之后再进行吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，加热带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，加热带还具有1个或2个以上的排气口，所述排气口用于：使从所述气体导入口又依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入加热带的炉内的气体流向入口侧，之后再进行吸引排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 JP 2016-0608301.一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，加热带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，加热带还具有1个或2个以上的排气口，所述排气口用于：使从所述气体导入口又依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入加热带的炉内的气体流向入口侧，之后再进行吸引排出。2.根据权利要求1所述的连续式工业炉，其中，从所述排气口排出的气体的温度为100～600℃。3.根据权利要求1或2所述的连续式工业炉，其中，包括：气体经过所述多孔质隔热层而流入于加热带的炉内时的炉内温度为1000℃以上的部位。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的连续式工业炉，其中，流入于加热带的炉内的所述气体包含炉内气氛调整用气体。5.一种连续式工业炉，其依次具备入口、加热带、冷却带以及出口，并用于一边将工件从入口朝向出口搬送一边进行加热处理，其中，冷却带至少局部地具有炉壁隔热结构，该炉壁隔热结构具备：具有1个或2个以上的气体导入口的外壁、以及空开间隙地设置在该外壁的内侧的多孔质隔热层，冷却带还具有1个或2个以上的排气口，所述排气口用于：将从所述气体导入口又依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层而流入冷却带的炉内的气体利用于工件的冷却，之后再进行吸引排出。6.根据权利要求5所述的连续式工业炉，其中，从所述排气口排出的气体的温度为100～600℃。7.一种方法，其是权利要求1～4中的任意一项所述的连续式工业炉的热利用方法，其中，包括：从所述气体导入口供给气体，该气体依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层，之后流入于加热带的炉内的步骤；此处，在该气体经过所述多孔质隔热层期间，该气体和所述多孔质隔热层进行热交换，由此，该气体被升温，并且，所述多孔质隔热层的朝向炉外侧的散热被减少，使流入到炉内的该气体流向入口侧的步骤；此处，在该气体在炉内流向入口侧的期间，该气体和工件进行热交换，由此，该气体被降温，并且，工件被升温，使流入到炉内的该气体流向入口侧，之后再进行吸引排出的步骤；以及、将被吸引排出的该气体所具有的显热在炉外进行利用的步骤。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在加热带的炉内的温度为400℃以上的部位，通过了所述多孔质隔热层而流入到炉内的气体所具有的气体显热在炉内平均利用了40％以上，之后再向炉外排出。9.一种方法，其是权利要求5或6所述的连续式工业炉的热利用方法，其中，包括：从所述气体导入口供给气体，该气体依次经过所述间隙以及所述多孔质隔热层，之后流入于冷却带的炉内的步骤；此处，在该气体经过所述多孔质隔热层期间，该气体和所述多孔质隔热层进行热交换，由此，所述多孔质隔热层的朝向炉外侧的散热被减少，并且，所述多孔质隔热层的炉内侧的表面温度被降低，利用由流入于炉内的气体所带来的对流传热、以及与炉壁内表面之间的辐射传热，来对工件进行冷却，并且，流入于炉内的该气体一边在炉内流动一边因与工件之间的热交换而被升温的步骤；将流入于炉内的该气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：半泽茂，安江孝，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP