物理熱循環利用高溫節能隧道窯的製作方法

2023-10-09 19:26:54 2

專利名稱：物理熱循環利用高溫節能隧道窯的製作方法
技術領域：
本發明涉及窯爐設備設計製作行業和耐火材料、陶瓷生產行業，適用於耐 火材料製品、陶瓷製品等中、高溫燒成窯的物理熱循環利用高溫節能隧道窯。
背景技術：
目前，耐材行業使用低熱值發生爐煤氣的隧道窯能耗普遍在182萬大卡/噸 產品-266萬大卡/噸產品，即每噸產品煤耗在260-380公斤，綜合熱效率在30-40% 左右。能耗高的主要原因是熱能沒有充分利用1400'C以上的高溫物料通過冷 卻帶被大量冷空氣降溫冷卻，物理熱釋放到爐膛空氣中， 一部分450-60(TC熱空 氣被抽出來作為助燃風送入燃燒嘴， 一部分送入乾燥房烘乾坯料，還有一大部 分熱空氣無法利用而直接排放；燃燒室燃燒後的廢氣進入預熱帶對坯料進行加 熱，部分熱量被坯料吸收，還有部分熱量隨廢氣(25(TC)進入排放系統排放。

發明內容
本發明的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進、創新，提供 一種高效的物理熱再生循環利用方案，使用與現有隧道窯不同的熱能利用結構 形式以降低單位能耗，使低熱值燃料實現高爐溫，熱效率達到70%以上的物理熱 循環利用高溫節能隧道窯。
本發明的技術方案是構造一種由預熱帶、燒成帶和冷卻帶組成的隧道窯，
窯身一側設有坯料烘乾房和坯料乾燥房，其特點包括
在隧道窯冷卻帶的中溫段爐膛內設置金屬管式空氣預熱器，在冷卻帶高溫 段爐膛內設置非金屬材料製成的碳化矽空氣預熱器，其中金屬管式預熱器一端 連接風機，另一端連接碳化矽空氣預熱器，碳化矽空氣預熱器的另一端連接高溫風管，再由高溫風管將預熱後的助燃空氣通過高溫風管風閥接入高溫燃燒器。 在冷卻帶低溫段設置一組強制冷卻風機向高溫區吹風，並在冷卻帶中溫段
設置高溫風機抽取熱風接入煤氣管安裝槽內加熱煤氣，煤氣管安裝槽內餘熱再
通過管道接入坯料烘乾房和坯料乾燥房；其中
在預熱帶設置風機，將來自冷卻帶和燒成帶的餘熱廢氣抽取經管道接入坯
料乾燥房。
本發明有以下優點和有益效果
1、 利用低熱值燃料發揮高熱值效果，使中、高溫隧道窯不受燃料熱值限制;
2、 綜合熱效率可達到70%以上，較之其他同類隧道窯熱效率30 40%高出 一倍，單位產品能耗84 105萬大卡，較之其他同類隧道窯單位產品能耗182 266萬大卡降低50 60%;
3、 本發明中使用特製的輔助裝置擴大了高溫氣體輸送技術應用範圍。


圖1是節能隧道窯主視圖
圖2是圖1俯視圖
圖3是金屬管式預熱器主視圖
圖4是圖3側視圖
圖5是碳化矽預熱器主視圖
圖6是圖5側視圖
圖7是耐火材料內襯高溫風管結構圖 圖8是耐火材料內襯高溫燃燒器主視圖 圖9是圖8側視圖
圖IO是耐火材料內襯高溫風閥結構圖 圖11是耐火隔熱材料窯車結構12是助燃空氣流向圖 圖13是強制冷卻風流向圖 圖14是燃燒熱廢氣流向圖
具體實施例方式
由圖1至14可知，本發明由預熱帶A、燒成帶B和冷卻帶C組成，窯身一 側設有坯料烘乾房8和坯料乾燥房9，其特點包括
在隧道窯冷卻帶C的中溫段爐膛內設置金屬管式空氣預熱器2，在冷卻帶高 溫段爐膛內設置非金屬材料製成的碳化矽空氣預熱器3，其中金屬管式預熱器2 一端連接風機l，另一端連接碳化矽空氣預熱器3，碳化矽空氣預熱器3的另一 端連接高溫風管5，再由高溫風管5將預熱後的助燃空氣通過高溫風管風閥6接 入高溫燃燒器7。
在冷卻帶C低溫段設置一組強制冷卻風機向高溫區吹風，並在冷卻帶C中 溫段設置高溫風機16抽取熱風接入煤氣管安裝槽內加熱煤氣，煤氣管安裝槽內 餘熱再通過管道10接入坯料烘乾房8和坯料乾燥房9;其中
在預熱帶A設置風機，將來自冷卻帶C和燒成帶B的餘熱廢氣抽取經管道 11接入坯料乾燥房9。
本發明所述的金屬管式預熱器2主管21用耐熱鋼板折制焊接而成，主管21 呈多段式，分別設置在窯壁兩側中間由多根分支管22連接形成通路，分支管高 溫段用耐熱不鏽鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯排列兩端焊接於左右主 管21上。所述的碳化矽空氣預熱器3是由碳化矽澆注料和髙溫耐火澆注料複合 澆注成中空的多個預製件經燒結後拼裝而成，拼裝接合面有曲封凹凸臺，兩貼 合面中間填裝耐高溫密封材料，分別安裝在窯牆和窯頂內側並呈縱向排列，低 溫段與金屬管式預熱器連接，高溫段與窯頂外側耐火材料內襯高溫風管連接。 所述的高溫風管5是耐火材料、保溫材料和鋼板澆注結構並由多段連接而成，每段四通的兩個旁通分別與兩側分支風管連結到高溫燃燒器，在每個燃燒器之 前的分支風管上安裝耐火材料內襯高溫風閥，用於控制調節助燃高溫空氣的流
量。所述的強制冷卻風機包括設置在冷卻帶低溫段窯牆兩側的兩臺軸流風機12， 與窯中心線成75度，另一套風機13用風管15在低溫段牆外圍設置風口，並與 窯車運動逆向成引射風向高溫段吹風。 本發明的技術原理
1、 利用物料冷卻時放出的熱量預熱助燃空氣
1) 隧道窯冷卻帶中溫段(溫度600-1200°C)，爐膛裡配置金屬管式空氣預 熱器，將空氣從0-2(TC常溫加熱到600-800°C;該預熱器具有受熱面積大(93 m2)、熱導率高22-25 W/(m,k)的特點。低溫段用滲鋁管，高溫段用耐熱不鏽鋼 管組合而成， 一端與風機出風口連接，另一端與碳化矽預熱器連接。當常溫空 氣經風機送入預熱器A側進口主管道後再經多根分支管道沿窯壁橫向進入B側 主管道完成第一個回程，然後再從B側主管道另一端多根分支管返問A側進入 另一主管道完成第二個回程，如此反覆，利用金屬管大的受熱面積和良好的導 熱性能從而使空氣加熱，然後送入碳化矽預熱器。
2) 隧道窯冷卻帶高溫段(溫度1200-1600°C)，爐膛裡配置非金屬材料製成 的碳化矽空氣預熱器，將600-80(TC中溫空氣再加熱到1000-1100°C。該預熱器 為多段預製件拼裝而成，具有良好的耐高溫(〉185(TC)性能和熱傳導
(20.9W/m.k)性能， 一端與金屬管式預熱器連接，另一端與高溫風管連接。當 金屬管式預熱器內的熱空氣(600-80(TC)進入該預熱器低溫段後沿窯壁縱向向 高溫段流動，從而使空氣溫度再一次升高達到1000-1 IO(TC ，然後送入高溫風管。
2、 利用物料冷卻時放出的熱量預熱煤氣
於冷卻帶中溫段(600-120(TC)處抽取由冷卻帶低溫段強制冷卻物料而進 入中溫段被加熱的空氣，用來對煤氣加熱和保溫。發生爐煤氣溫度一般在350"C左右，由於輸送管道較長，沿途熱損失使溫度降得更低，將爐膛內多餘的熱
空氣(600-800°C)抽出來送入煤氣管道保溫槽內對煤氣進行加熱和保溫，使煤 氣進燃燒器前溫度達到450-550°C，從而提高燃燒熱值。
3、 利用加熱煤氣以後的熱風烘乾和預熱坯料
1) 加熱煤氣以後的熱空氣剩餘溫度還有40(TC左右，將此熱風引入坯料烘 幹房對入窯前的坯料進行烘乾和加熱(200°C)。
2) 烘乾和預熱坯料後的熱空氣(25CrC以下)會同預熱段廢氣(25(TC以下) 再弓I入坯料乾燥房用以乾燥坯料。
4、 輔助配置
本發明基於充分利用物料的物理熱加熱助燃空氣和煤氣，使低熱值燃料發 揮出高爐溫效果從而達到節能目的，除對窯體耐火和保溫措施有較高的要求以 外，對輸送和使用高溫氣體的輔助配置的要求與傳統配置不同。
1) 耐火材料內襯高溫燃燒器
2) 耐火材料內襯高溫風管
3) 耐火材料內襯高溫風閥
4) 窯車耐火隔熱材料結構形式 本發明工藝原理
1、強制冷卻風的熱能利用
1) 從冷卻段低溫區窯牆兩側安裝兩臺軸流風機，與窯中心線成75。角向窯 內物料降溫，另裝一套風機用風管在低溫段窯牆外圍布置風口，並與窯車運動 逆向成引射風向高溫區吹風，形成強制冷卻，使窯內物料出窯溫度控制在6CTC 以下。
2) 強制冷卻風冷卻帶從低溫區向高溫區流動過程中被物料冷卻時放出的熱 量加熱，在冷卻帶中溫區時已經達到600-80(TC左右，在此處用高溫風機抽取總風量的80%熱風送入煤氣管安裝槽內，對煤氣加熱和保溫，使煤氣溫度達到 450-55(TC左右。煤氣管安裝槽設在燒成段窯頂兩側的保溫層內，沿窯長方向擺 布，槽上加蓋，便於檢査。槽的末端接保溫套管，對煤氣管沿途保溫，熱風流 向與煤氣流向相反。
3) 加熱煤氣後熱風溫度還有40(TC左右，用保溫管道接入坯料烘乾房，對 坯料烘乾和預熱。烘乾房頂部兩側布置風道和出風口，使熱風均勻分布在烘房 內。烘乾房與乾燥房為連體結構，烘乾房末端與乾燥房與乾燥房始端設有通道， 烘乾房熱風200-25(TC從通道進入乾燥房，與預熱段熱廢氣混合對坯料進行千 燥，然後從千燥房末端排出進入煙氣淨化系統。(熱空氣還可以作為生活供熱使 用)。
4) 強制冷卻風總量20%剩餘熱風繼續向高溫區流動的同時被繼續加熱達到 1200-140(TC，作為二次風經過燒成帶與冷卻帶之間狹窄的過渡段進入燒成帶， 以阻止燒成帶熱氣流進入冷卻帶。
2、助燃風的熱能利用
助燃風系統是由助燃風機、金屬管式預熱器、碳化矽預熱器、高溫風管、 高溫風閥、高溫燃燒器組合形成一個封閉的系統。
1)由風機送入的冷空氣經管道進入設置在冷卻帶中溫段的金屬管式預熱器 內，當物料冷卻過程中放出的熱量輻射到預熱器表面和強制冷卻的熱風流過預 熱器表面時預熱器吸收熱量使管內空氣被加熱。金屬管式預熱器主管用耐熱鋼 板折制焊接而成，主管呈多段式，分別布置在窯壁兩側，中間由多根分支管連 接形成通路。分支管高溫段用耐熱不鏽鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯 排列，兩端焊接於左右主管道上。金屬管式預熱器出口 (此處溫度120(TC)與 碳化矽預熱器連接。2) 碳化矽預熱器設置在冷卻帶高溫區。碳化矽預熱器是由碳化矽澆注料和 高溫耐火澆注料複合澆注成中空的多個預製件經燒結後拼裝而成，拼裝接合面 有曲封凹凸臺，兩貼合面中間填裝耐高溫密封材料，分別安裝在窯牆和窯頂內 側並呈縱向排列，低溫段與金屬管式預熱器連接，高溫段與窯頂外惻耐火材料 內襯高溫風管連接。
3) 高溫風管設置在隧道窯燒成帶頂部外側。高溫風管是耐火材料、保溫材 料和鋼板澆注結構並由多段連接而成，每段四通的兩個旁通分別與兩側分支風 管連結到高溫燃燒器，在每個燃燒器之前的分支風管上安裝耐火材料內襯高溫 風閥，用於控制調節助燃高溫空氣的流量。
3、燃燒廢氣的熱能利用
由燒成帶燃燒過程產生的160(TC高溫氣體向窯車運動的相反方向流向預熱 帶對窯車上的物料進行預熱，物料吸熱後溫度逐漸升高而煙氣溫度逐漸降低， 煙氣到達窯門口處僅有25(TC左右，從此處用高溫風機抽取經保溫煙管送到坯料 乾燥房對坯料進行乾燥，然後排入煙氣淨化系統淨化後排放。
本發明所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行的描述，並非對 本發明構思和範圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中工 程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發明的保 護範圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
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權利要求
1、一種物理熱循環利用高溫節能隧道窯，隧道窯由預熱帶(A)、燒成帶(B)和冷卻帶(C)組成，窯身一側設有坯料烘乾房(8)和坯料乾燥房(9)，其特徵在於包括在隧道窯冷卻帶(C)的中溫段爐膛內設置金屬管式空氣預熱器(2)，在冷卻帶高溫段爐膛內設置非金屬材料製成的碳化矽空氣預熱器(3)，其中金屬管式預熱器(2)一端連接風機(1)，另一端連接碳化矽空氣預熱器(3)，碳化矽空氣預熱器(3)的另一端連接高溫風管(5)，再由高溫風管(5)將預熱後的助燃空氣通過高溫風管風閥(6)接入高溫燃燒器(7)；在冷卻帶(C)低溫段設置一組強制冷卻風機向高溫區吹風，並在冷卻帶(C)中溫段設置高溫風機(16)抽取熱風接入煤氣管安裝槽內加熱煤氣，煤氣管安裝槽內餘熱再通過管道(10)接入坯料烘乾房(8)和坯料乾燥房(9)；其中在預熱帶(A)設置風機，將來自冷卻帶(C)和燒成帶(B)的餘熱廢氣抽取經管道(11)接入坯料乾燥房(9)。
2、 根據權利要求1所述的物理熱循環利用高溫節能隧道窯，其特徵在於所 述的金屬管式預熱器(2)主管(21)用耐熱鋼板折制焊接而成，主管(21)呈 多段式，分別設置在窯壁兩側中間由多根分支管(22)連接形成通路，分支管 高溫段用耐熱不鏽鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯排列兩端焊接於左右 主管(21)上。
3、 根據權利要求l所述的物理熱循環利用高溫節能隧道窯，其特徵在於所 述的碳化矽空氣預熱器(3)是由碳化矽澆注料和高溫耐火澆注料複合澆注成中 空的多個預製件經燒結後拼裝而成，拼裝接合面有曲封凹凸臺，兩貼合面中間 填裝耐高溫密封材料，分別安裝在窯牆和窯頂內側並呈縱向排列，低溫段與金屬管式預熱器連接，高溫段與窯頂外側耐火材料內襯高溫風管連接。
4、 根據權利要求l所述的物理熱循環利用高溫節能隧道窯，其特徵在於所 述的高溫風管(5)是耐火材料、保溫材料和鋼板澆注結構並由多段連接而成， 每段四通的兩個旁通分別與兩側分支風管連結到高溫燃燒器，在每個燃燒器之 前的分支風管上安裝耐火材料內襯高溫風閥，用於控制調節助燃高溫空氣的流
5、 根據權利要求1所述的物理熱循環利用高溫節能隧道窯，其特徵在於所 述的強制冷卻風機包括設置在冷卻帶低溫段窯牆兩側的兩臺軸流風機(12)，與 窯中心線成75度，另一套風機(13)用風管(15)在低溫段牆外圍設置風口， 並與窯車運動逆向成引射風向高溫段吹風。
全文摘要
本發明涉及一種物理熱循環利用高溫節能隧道窯。本發明包括在隧道窯冷卻帶的中溫段爐膛內設置金屬管式空氣預熱器，在冷卻帶高溫段爐膛內設置非金屬材料製成的碳化矽空氣預熱器，其中金屬管式預熱器一端連接風機，另一端連接碳化矽空氣預熱器，碳化矽空氣預熱器的另一端連接高溫風管，再由高溫風管將預熱後的助燃空氣通過高溫風管風閥接入高溫燃燒器。在冷卻帶低溫段設置一組強制冷卻風機向高溫區吹風，並在冷卻帶中溫段設置高溫風機抽取熱風接入煤氣管安裝槽內加熱煤氣，煤氣管安裝槽內餘熱再通過管道接入坯料烘乾房和坯料乾燥房；其中在預熱帶設置風機，將來自冷卻帶和燒成帶的餘熱廢氣抽取經管道接入坯料乾燥房。
文檔編號F27D17/00GK101556112SQ20091004348
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者周紹芳 申請人:周紹芳