專利名稱：物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及窯爐設(shè)備設(shè)計制作行業(yè)和耐火材料、陶瓷生產(chǎn)行業(yè)，適用于耐 火材料制品、陶瓷制品等中、高溫?zé)筛G的物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯。
背景技術(shù)：
目前，耐材行業(yè)使用低熱值發(fā)生爐煤氣的隧道窯能耗普遍在182萬大卡/噸 產(chǎn)品-266萬大卡/噸產(chǎn)品，即每噸產(chǎn)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(fēng)送入燃燒嘴， 一部分送入干燥房烘干坯料，還有一大部 分熱空氣無法利用而直接排放；燃燒室燃燒后的廢氣進(jìn)入預(yù)熱帶對坯料進(jìn)行加 熱，部分熱量被坯料吸收，還有部分熱量隨廢氣(25(TC)進(jìn)入排放系統(tǒng)排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中存在的缺點和問題加以改進(jìn)、創(chuàng)新，提供 一種高效的物理熱再生循環(huán)利用方案，使用與現(xiàn)有隧道窯不同的熱能利用結(jié)構(gòu) 形式以降低單位能耗，使低熱值燃料實現(xiàn)高爐溫，熱效率達(dá)到70%以上的物理熱 循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯。
本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)造一種由預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶組成的隧道窯，
窯身一側(cè)設(shè)有坯料烘干房和坯料干燥房，其特點包括
在隧道窯冷卻帶的中溫段爐膛內(nèi)設(shè)置金屬管式空氣預(yù)熱器，在冷卻帶高溫 段爐膛內(nèi)設(shè)置非金屬材料制成的碳化硅空氣預(yù)熱器，其中金屬管式預(yù)熱器一端 連接風(fēng)機(jī)，另一端連接碳化硅空氣預(yù)熱器，碳化硅空氣預(yù)熱器的另一端連接高溫風(fēng)管，再由高溫風(fēng)管將預(yù)熱后的助燃空氣通過高溫風(fēng)管風(fēng)閥接入高溫燃燒器。 在冷卻帶低溫段設(shè)置一組強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)向高溫區(qū)吹風(fēng)，并在冷卻帶中溫段
設(shè)置高溫風(fēng)機(jī)抽取熱風(fēng)接入煤氣管安裝槽內(nèi)加熱煤氣，煤氣管安裝槽內(nèi)余熱再
通過管道接入坯料烘干房和坯料干燥房；其中
在預(yù)熱帶設(shè)置風(fēng)機(jī)，將來自冷卻帶和燒成帶的余熱廢氣抽取經(jīng)管道接入坯
料干燥房。
本發(fā)明有以下優(yōu)點和有益效果
1、 利用低熱值燃料發(fā)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(dá)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(chǎn)品能耗84 105萬大卡，較之其他同類隧道窯單位產(chǎn)品能耗182 266萬大卡降低50 60%;
3、 本發(fā)明中使用特制的輔助裝置擴(kuò)大了高溫氣體輸送技術(shù)應(yīng)用范圍。


圖1是節(jié)能隧道窯主視圖
圖2是圖1俯視圖
圖3是金屬管式預(yù)熱器主視圖
圖4是圖3側(cè)視圖
圖5是碳化硅預(yù)熱器主視圖
圖6是圖5側(cè)視圖
圖7是耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)管結(jié)構(gòu)圖 圖8是耐火材料內(nèi)襯高溫燃燒器主視圖 圖9是圖8側(cè)視圖
圖IO是耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)閥結(jié)構(gòu)圖 圖11是耐火隔熱材料窯車結(jié)構(gòu)12是助燃空氣流向圖 圖13是強(qiáng)制冷卻風(fēng)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(fā)明由預(yù)熱帶A、燒成帶B和冷卻帶C組成，窯身一 側(cè)設(shè)有坯料烘干房8和坯料干燥房9，其特點包括
在隧道窯冷卻帶C的中溫段爐膛內(nèi)設(shè)置金屬管式空氣預(yù)熱器2，在冷卻帶高 溫段爐膛內(nèi)設(shè)置非金屬材料制成的碳化硅空氣預(yù)熱器3，其中金屬管式預(yù)熱器2 一端連接風(fēng)機(jī)l，另一端連接碳化硅空氣預(yù)熱器3，碳化硅空氣預(yù)熱器3的另一 端連接高溫風(fēng)管5，再由高溫風(fēng)管5將預(yù)熱后的助燃空氣通過高溫風(fēng)管風(fēng)閥6接 入高溫燃燒器7。
在冷卻帶C低溫段設(shè)置一組強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)向高溫區(qū)吹風(fēng)，并在冷卻帶C中 溫段設(shè)置高溫風(fēng)機(jī)16抽取熱風(fēng)接入煤氣管安裝槽內(nèi)加熱煤氣，煤氣管安裝槽內(nèi) 余熱再通過管道10接入坯料烘干房8和坯料干燥房9;其中
在預(yù)熱帶A設(shè)置風(fēng)機(jī)，將來自冷卻帶C和燒成帶B的余熱廢氣抽取經(jīng)管道 11接入坯料干燥房9。
本發(fā)明所述的金屬管式預(yù)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(shè)置在窯壁兩側(cè)中間由多根分支管22連接形成通路，分支管高 溫段用耐熱不銹鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯排列兩端焊接于左右主 管21上。所述的碳化硅空氣預(yù)熱器3是由碳化硅澆注料和髙溫耐火澆注料復(fù)合 澆注成中空的多個預(yù)制件經(jīng)燒結(jié)后拼裝而成，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，分別安裝在窯墻和窯頂內(nèi)側(cè)并呈縱向排列，低 溫段與金屬管式預(yù)熱器連接，高溫段與窯頂外側(cè)耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)管連接。 所述的高溫風(fēng)管5是耐火材料、保溫材料和鋼板澆注結(jié)構(gòu)并由多段連接而成，每段四通的兩個旁通分別與兩側(cè)分支風(fēng)管鏈接到高溫燃燒器，在每個燃燒器之 前的分支風(fēng)管上安裝耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)閥，用于控制調(diào)節(jié)助燃高溫空氣的流
量。所述的強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)包括設(shè)置在冷卻帶低溫段窯墻兩側(cè)的兩臺軸流風(fēng)機(jī)12， 與窯中心線成75度，另一套風(fēng)機(jī)13用風(fēng)管15在低溫段墻外圍設(shè)置風(fēng)口，并與 窯車運(yùn)動逆向成引射風(fēng)向高溫段吹風(fēng)。 本發(fā)明的技術(shù)原理
1、 利用物料冷卻時放出的熱量預(yù)熱助燃空氣
1) 隧道窯冷卻帶中溫段(溫度600-1200°C)，爐膛里配置金屬管式空氣預(yù) 熱器，將空氣從0-2(TC常溫加熱到600-800°C;該預(yù)熱器具有受熱面積大(93 m2)、熱導(dǎo)率高22-25 W/(m,k)的特點。低溫段用滲鋁管，高溫段用耐熱不銹鋼 管組合而成， 一端與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口連接，另一端與碳化硅預(yù)熱器連接。當(dāng)常溫空 氣經(jīng)風(fēng)機(jī)送入預(yù)熱器A側(cè)進(jìn)口主管道后再經(jīng)多根分支管道沿窯壁橫向進(jìn)入B側(cè) 主管道完成第一個回程，然后再從B側(cè)主管道另一端多根分支管返問A側(cè)進(jìn)入 另一主管道完成第二個回程，如此反復(fù)，利用金屬管大的受熱面積和良好的導(dǎo) 熱性能從而使空氣加熱，然后送入碳化硅預(yù)熱器。
2) 隧道窯冷卻帶高溫段(溫度1200-1600°C)，爐膛里配置非金屬材料制成 的碳化硅空氣預(yù)熱器，將600-80(TC中溫空氣再加熱到1000-1100°C。該預(yù)熱器 為多段預(yù)制件拼裝而成，具有良好的耐高溫(〉185(TC)性能和熱傳導(dǎo)
(20.9W/m.k)性能， 一端與金屬管式預(yù)熱器連接，另一端與高溫風(fēng)管連接。當(dāng) 金屬管式預(yù)熱器內(nèi)的熱空氣(600-80(TC)進(jìn)入該預(yù)熱器低溫段后沿窯壁縱向向 高溫段流動，從而使空氣溫度再一次升高達(dá)到1000-1 IO(TC ，然后送入高溫風(fēng)管。
2、 利用物料冷卻時放出的熱量預(yù)熱煤氣
于冷卻帶中溫段(600-120(TC)處抽取由冷卻帶低溫段強(qiáng)制冷卻物料而進(jìn) 入中溫段被加熱的空氣，用來對煤氣加熱和保溫。發(fā)生爐煤氣溫度一般在350"C左右，由于輸送管道較長，沿途熱損失使溫度降得更低，將爐膛內(nèi)多余的熱
空氣(600-800°C)抽出來送入煤氣管道保溫槽內(nèi)對煤氣進(jìn)行加熱和保溫，使煤 氣進(jìn)燃燒器前溫度達(dá)到450-550°C，從而提高燃燒熱值。
3、 利用加熱煤氣以后的熱風(fēng)烘干和預(yù)熱坯料
1) 加熱煤氣以后的熱空氣剩余溫度還有40(TC左右，將此熱風(fēng)引入坯料烘 干房對入窯前的坯料進(jìn)行烘干和加熱(200°C)。
2) 烘干和預(yù)熱坯料后的熱空氣(25CrC以下)會同預(yù)熱段廢氣(25(TC以下) 再弓I入坯料干燥房用以干燥坯料。
4、 輔助配置
本發(fā)明基于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(fā) 揮出高爐溫效果從而達(dá)到節(jié)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(tǒng)配置不同。
1) 耐火材料內(nèi)襯高溫燃燒器
2) 耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)管
3) 耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)閥
4) 窯車耐火隔熱材料結(jié)構(gòu)形式 本發(fā)明工藝原理
1、強(qiáng)制冷卻風(fēng)的熱能利用
1) 從冷卻段低溫區(qū)窯墻兩側(cè)安裝兩臺軸流風(fēng)機(jī)，與窯中心線成75。角向窯 內(nèi)物料降溫，另裝一套風(fēng)機(jī)用風(fēng)管在低溫段窯墻外圍布置風(fēng)口，并與窯車運(yùn)動 逆向成引射風(fēng)向高溫區(qū)吹風(fēng)，形成強(qiáng)制冷卻，使窯內(nèi)物料出窯溫度控制在6CTC 以下。
2) 強(qiáng)制冷卻風(fēng)冷卻帶從低溫區(qū)向高溫區(qū)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(qū)時已經(jīng)達(dá)到600-80(TC左右，在此處用高溫風(fēng)機(jī)抽取總風(fēng)量的80%熱風(fēng)送入煤氣管安裝槽內(nèi)，對煤氣加熱和保溫，使煤氣溫度達(dá)到 450-55(TC左右。煤氣管安裝槽設(shè)在燒成段窯頂兩側(cè)的保溫層內(nèi)，沿窯長方向擺 布，槽上加蓋，便于檢査。槽的末端接保溫套管，對煤氣管沿途保溫，熱風(fēng)流 向與煤氣流向相反。
3) 加熱煤氣后熱風(fēng)溫度還有40(TC左右，用保溫管道接入坯料烘干房，對 坯料烘干和預(yù)熱。烘干房頂部兩側(cè)布置風(fēng)道和出風(fēng)口，使熱風(fēng)均勻分布在烘房 內(nèi)。烘干房與干燥房為連體結(jié)構(gòu)，烘干房末端與干燥房與干燥房始端設(shè)有通道， 烘干房熱風(fēng)200-25(TC從通道進(jìn)入干燥房，與預(yù)熱段熱廢氣混合對坯料進(jìn)行千 燥，然后從千燥房末端排出進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。(熱空氣還可以作為生活供熱使 用)。
4) 強(qiáng)制冷卻風(fēng)總量20%剩余熱風(fēng)繼續(xù)向高溫區(qū)流動的同時被繼續(xù)加熱達(dá)到 1200-140(TC，作為二次風(fēng)經(jīng)過燒成帶與冷卻帶之間狹窄的過渡段進(jìn)入燒成帶， 以阻止燒成帶熱氣流進(jìn)入冷卻帶。
2、助燃風(fēng)的熱能利用
助燃風(fēng)系統(tǒng)是由助燃風(fēng)機(jī)、金屬管式預(yù)熱器、碳化硅預(yù)熱器、高溫風(fēng)管、 高溫風(fēng)閥、高溫燃燒器組合形成一個封閉的系統(tǒng)。
1)由風(fēng)機(jī)送入的冷空氣經(jīng)管道進(jìn)入設(shè)置在冷卻帶中溫段的金屬管式預(yù)熱器 內(nèi)，當(dāng)物料冷卻過程中放出的熱量輻射到預(yù)熱器表面和強(qiáng)制冷卻的熱風(fēng)流過預(yù) 熱器表面時預(yù)熱器吸收熱量使管內(nèi)空氣被加熱。金屬管式預(yù)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(cè)，中間由多根分支管連 接形成通路。分支管高溫段用耐熱不銹鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯 排列，兩端焊接于左右主管道上。金屬管式預(yù)熱器出口 (此處溫度120(TC)與 碳化硅預(yù)熱器連接。2) 碳化硅預(yù)熱器設(shè)置在冷卻帶高溫區(qū)。碳化硅預(yù)熱器是由碳化硅澆注料和 高溫耐火澆注料復(fù)合澆注成中空的多個預(yù)制件經(jīng)燒結(jié)后拼裝而成，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，分別安裝在窯墻和窯頂內(nèi) 側(cè)并呈縱向排列，低溫段與金屬管式預(yù)熱器連接，高溫段與窯頂外惻耐火材料 內(nèi)襯高溫風(fēng)管連接。
3) 高溫風(fēng)管設(shè)置在隧道窯燒成帶頂部外側(cè)。高溫風(fēng)管是耐火材料、保溫材 料和鋼板澆注結(jié)構(gòu)并由多段連接而成，每段四通的兩個旁通分別與兩側(cè)分支風(fēng) 管鏈接到高溫燃燒器，在每個燃燒器之前的分支風(fēng)管上安裝耐火材料內(nèi)襯高溫 風(fēng)閥，用于控制調(diào)節(jié)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(chǎn)生的160(TC高溫氣體向窯車運(yùn)動的相反方向流向預(yù)熱 帶對窯車上的物料進(jìn)行預(yù)熱，物料吸熱后溫度逐漸升高而煙氣溫度逐漸降低， 煙氣到達(dá)窯門口處僅有25(TC左右，從此處用高溫風(fēng)機(jī)抽取經(jīng)保溫?zé)煿芩偷脚髁?干燥房對坯料進(jìn)行干燥，然后排入煙氣凈化系統(tǒng)凈化后排放。
本發(fā)明所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行的描述，并非對 本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中工 程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
10
權(quán)利要求
1、一種物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯，隧道窯由預(yù)熱帶(A)、燒成帶(B)和冷卻帶(C)組成，窯身一側(cè)設(shè)有坯料烘干房(8)和坯料干燥房(9)，其特征在于包括在隧道窯冷卻帶(C)的中溫段爐膛內(nèi)設(shè)置金屬管式空氣預(yù)熱器(2)，在冷卻帶高溫段爐膛內(nèi)設(shè)置非金屬材料制成的碳化硅空氣預(yù)熱器(3)，其中金屬管式預(yù)熱器(2)一端連接風(fēng)機(jī)(1)，另一端連接碳化硅空氣預(yù)熱器(3)，碳化硅空氣預(yù)熱器(3)的另一端連接高溫風(fēng)管(5)，再由高溫風(fēng)管(5)將預(yù)熱后的助燃空氣通過高溫風(fēng)管風(fēng)閥(6)接入高溫燃燒器(7)；在冷卻帶(C)低溫段設(shè)置一組強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)向高溫區(qū)吹風(fēng)，并在冷卻帶(C)中溫段設(shè)置高溫風(fēng)機(jī)(16)抽取熱風(fēng)接入煤氣管安裝槽內(nèi)加熱煤氣，煤氣管安裝槽內(nèi)余熱再通過管道(10)接入坯料烘干房(8)和坯料干燥房(9)；其中在預(yù)熱帶(A)設(shè)置風(fēng)機(jī)，將來自冷卻帶(C)和燒成帶(B)的余熱廢氣抽取經(jīng)管道(11)接入坯料干燥房(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯，其特征在于所 述的金屬管式預(yù)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(shè)置在窯壁兩側(cè)中間由多根分支管(22)連接形成通路，分支管 高溫段用耐熱不銹鋼彎制，低溫段用滲鋁管彎制，呈交錯排列兩端焊接于左右 主管(21)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯，其特征在于所 述的碳化硅空氣預(yù)熱器(3)是由碳化硅澆注料和高溫耐火澆注料復(fù)合澆注成中 空的多個預(yù)制件經(jīng)燒結(jié)后拼裝而成，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，分別安裝在窯墻和窯頂內(nèi)側(cè)并呈縱向排列，低溫段與金屬管式預(yù)熱器連接，高溫段與窯頂外側(cè)耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)管連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯，其特征在于所 述的高溫風(fēng)管(5)是耐火材料、保溫材料和鋼板澆注結(jié)構(gòu)并由多段連接而成， 每段四通的兩個旁通分別與兩側(cè)分支風(fēng)管鏈接到高溫燃燒器，在每個燃燒器之 前的分支風(fēng)管上安裝耐火材料內(nèi)襯高溫風(fēng)閥，用于控制調(diào)節(jié)助燃高溫空氣的流
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯，其特征在于所 述的強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)包括設(shè)置在冷卻帶低溫段窯墻兩側(cè)的兩臺軸流風(fēng)機(jī)(12)，與 窯中心線成75度，另一套風(fēng)機(jī)(13)用風(fēng)管(15)在低溫段墻外圍設(shè)置風(fēng)口， 并與窯車運(yùn)動逆向成引射風(fēng)向高溫段吹風(fēng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物理熱循環(huán)利用高溫節(jié)能隧道窯。本發(fā)明包括在隧道窯冷卻帶的中溫段爐膛內(nèi)設(shè)置金屬管式空氣預(yù)熱器，在冷卻帶高溫段爐膛內(nèi)設(shè)置非金屬材料制成的碳化硅空氣預(yù)熱器，其中金屬管式預(yù)熱器一端連接風(fēng)機(jī)，另一端連接碳化硅空氣預(yù)熱器，碳化硅空氣預(yù)熱器的另一端連接高溫風(fēng)管，再由高溫風(fēng)管將預(yù)熱后的助燃空氣通過高溫風(fēng)管風(fēng)閥接入高溫燃燒器。在冷卻帶低溫段設(shè)置一組強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)向高溫區(qū)吹風(fēng)，并在冷卻帶中溫段設(shè)置高溫風(fēng)機(jī)抽取熱風(fēng)接入煤氣管安裝槽內(nèi)加熱煤氣，煤氣管安裝槽內(nèi)余熱再通過管道接入坯料烘干房和坯料干燥房；其中在預(yù)熱帶設(shè)置風(fēng)機(jī)，將來自冷卻帶和燒成帶的余熱廢氣抽取經(jīng)管道接入坯料干燥房。
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(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者周紹芳 申請人:周紹芳