CN101852549B - 低能耗宽体隧道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能耗宽体隧道窑，属于工业窑炉技术领域，包括纵向延伸的平顶窑体，窑体在延伸方向上依次分为连接在一起的排烟区、预热区、烧成区、急冷区和冷却区，窑体的侧壁上设有由燃烧控制系统控制的燃气燃烧器；烧成区窑体具有若干个间隔设置的用于安装燃气燃烧器的横向安装面，每一个横向安装面上均安装有两个相对且上下布置的燃气燃烧器，安装于相邻两个横向安装面上且位于烧成区窑体同一侧的两个燃气燃烧器上下交错布置。本发明改善了窑内气氛流向，使窑内横截面上下温度均匀，从而提高了烧制成的陶瓷制品的质量，并且节省燃料，降低能耗，改善了工作环境。

Description

低能耗宽体隧道窑

技术领域

本发明涉及工业窑炉技术领域，尤其涉及一种适用于陶瓷制品烧制的低能耗宽体隧道窑。

背景技术

中国是陶瓷的生产大国，陶瓷的生产量约占世界陶瓷生产总量的百分之五十，然而中国的陶瓷生产设备还比较落后，烧制成的陶瓷制品质量比较差，资源浪费严重。

陶瓷烧制时瓷坯需要经600度预热、1200度烧成、600度急冷和200度冷却等一系列的工艺来实现，为了实现陶瓷烧制质量的提高和产量的增加，窑炉也在不断的发展，从传统的拱顶隧道窑改进为半拱顶隧道窑，目前已经有平顶隧道窑在陶瓷烧制工业中使用，例如中国发明专利申请公开说明书CN201293548Y公开了一种高效节能的隧道窑，集半圆拱隧道窑、三心拱顶隧道窑和平顶隧道窑的优点于一体，其热工性能得到逐步改善，从一定程度上提高了陶瓷制品的烧制质量，但是仍然存在一定缺陷，主要体现在：

1、窑内温度上下不均匀，气氛流向不好，在陶瓷制品烧制时，会产生烧制不均匀，造成上层的陶瓷制品过烧或者下层的陶瓷制品欠烧的现象，直接影响到陶瓷制品的烧制质量；

2、窑体的保温性能不好，热量流失严重，不仅使得车间内环境温度过高，给操作者带来身体的损害，而且要保证1200度的烧制温度，需要不断补充燃料来弥补流失的热量，造成资源浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种低能耗宽体隧道窑，以改善窑内气氛流向，使窑内横截面上下温度均匀，从而提高烧制成的陶瓷制品的质量，并且节省燃料，降低能耗，改善工作环境。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：低能耗宽体隧道窑，包括纵向延伸的平顶窑体，所述窑体在延伸方向上依次分为连接在一起的排烟区、预热区、烧成区、急冷区和冷却区；所述窑体的侧壁上设有由燃烧控制系统控制的燃气燃烧器，所述燃气燃烧器分别连通燃气管路和助燃风管路；所述烧成区窑体具有若干个间隔设置的用于安装燃气燃烧器的横向安装面，每一个横向安装面上均安装有两个相对且上下布置的燃气燃烧器，安装于相邻两个横向安装面上且位于烧成区窑体同一侧的两个燃气燃烧器上下交错布置。

作为一种改进，所述窑体的侧壁和顶部均为夹层结构，由内至外分别为耐火砖、保温棉和钢结构框架。

作为进一步的改进，所述排烟区、预热区、急冷区和冷却区的窑体上方均设有与引风管道相连的出风口。

作为进一步的改进，所述燃气燃烧器包括燃烧器外壳，所述燃烧器外壳内套设有燃气管，所述燃气管内套设有第一助燃管，所述第一助燃管内的空腔形成第一助燃通道，所述第一助燃管与燃气管之间的空腔形成燃气通道，所述第一助燃通道的末端与燃气通道的末端汇合形成混气室，所述混气室内设有点火装置；所述燃气管与燃烧器外壳内壁之间的空腔形成第二助燃通道。

作为进一步的改进，所述燃烧器外壳内设有火焰检测装置，所述火焰检测装置的检测点靠近所述混气室。

作为进一步的改进，所述点火装置包括一个点火棒，所述点火棒固定安装于所述燃烧器外壳的一端并沿所述燃气通道延伸；所述火焰检测装置包括一个火焰检测棒，所述火焰检测棒固定安装于所述燃烧器外壳的一端并与所述点火棒平行安装。

作为进一步的改进，所述燃烧控制系统包括PLC控制单元；设置于所述第二助燃通道与助燃风管路之间的大火助燃控制气路；设置于所述燃气通道与燃气管路之间的燃气控制气路；设置于所述第一助燃通道与助燃风管路之间的预混助燃控制气路。

作为进一步的改进，所述大火助燃控制气路包括一个由电磁阀控制的气动脉冲阀，所述电磁阀与所述PLC控制单元电连接；所述燃气控制气路包括相互串联的第一电控截止阀和第二电控截止阀，所述第一电控截止阀位于上游位置，所述第一电控截止阀和第二电控截止阀的控制端分别与所述PLC控制单元电连接，所述第二电控截止阀并联有一节流阀。

作为进一步的改进，所述第二助燃通道与助燃风管路之间还设有小火火焰调整气路，所述小火火焰调整气路与大火助燃控制气路并联。

作为进一步的改进，所述小火火焰调整气路包括一个截止阀。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：作为烧制工艺中最为关键的烧成区，其延伸距离最长，温度控制要求高，由于烧成区窑体的侧壁上同一侧相邻的两个燃气燃烧器上下交错布置，在烧成区窑体的横截面上两个燃气燃烧器相对且上下交错布置，使得在烧制过程中，燃料高速喷入窑体内腔，在加热陶瓷制品的同时，对窑体内的气氛进行搅拌，改善气氛流向，在窑体横截面上形成涡流，减小烧成区窑体内腔的上下温差，增加窑体内腔的温度均匀性，提高了陶瓷制品的烧制质量，能够实现有效宽度≥2.5米的幅面内陶瓷制品的烧制。

由于燃烧器外壳内设有点火装置和火焰检测装置，实现了自动点火和火焰检测，确保及时点燃灭火的燃烧器外壳和燃料的安全切断，能够精确地控制陶瓷制品在燃烧中的平均温度，不受窑车的装载密度而影响温度分布。

由于窑体的侧壁和顶部均为夹层结构，由内至外分别为耐火砖、保温棉和钢结构框架，与传统的墙体式窑体相比，钢结构框架制作安装方便，可以实现模块化制作，分节制造，然后采用紧固件现场安装连接的方式，方便运输，安装简易，大大缩短了现场安装时间，并减轻了对安装现场的干扰和污染；由于在耐火砖的外层设有保温棉，保温棉质轻、保温、隔热，使得窑体的重量减轻，保温效果好，从而减少了热量流失，改善了车间的工作环境，并且降低了燃料的使用量，降低了能耗。

由于排烟区、预热区、急冷区和冷却区的窑体上方均设有与引风管道相连的出风口，使得燃料燃烧的热能得到充分利用，进一步减少了有效资源的排放，通过回收利用，节约了能源，降低了生产成本。

由于燃气燃烧器设置了燃气管、第一助燃管和第二助燃通道，第一助燃管位于燃气管内部，使得燃料得以充分燃烧，节约了燃料，减少了废气排放；由于第二助燃通道内设有点火装置和火焰检测装置，火焰检测装置检测到火焰熄灭后可以立即发出指令将燃气通道关闭，节约燃料资源，同时消除了安全隐患，当需要点火时，点火装置可以迅速快捷的实现自动点火，使得点火装置和火焰检测装置与控制系统连接后，实现自动调节火焰，以提高烧制质量。

由于设计了由PLC控制单元控制的大火助燃控制气路和燃气控制气路，使得燃气燃烧器燃烧控制精确，能够根据窑内温度自动调整大小火，节省了燃气资源；由于大火助燃控制气路上连接有气动脉冲阀，气动脉冲阀动作灵敏度高，能够瞬间接通或者关闭大火助燃控制气路，使得燃气燃烧器的火焰能够形成在大火和小火之间的脉冲燃烧，从而形成了搅拌气流，改善了窑内的烧成气氛，使窑内上下温差缩小，提高了产品的烧成质量。

由于设计了与大火助燃控制气路并联的小火火焰调整气路，使得燃气燃烧器的火焰一直有助燃风助燃，燃气燃烧充分，燃烧质量高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是烧成区截面放大的燃气燃烧器布置图；

图3是燃气燃烧器的结构示意图；

图4是燃气燃烧器的控制原理图；

图中：1、进料窑车，2、排烟区，3、预热区，4、烧成区，5、急冷区，6、冷却区，7、出料窑车，9、燃气燃烧器，90、燃烧器外壳，91、第二助燃通道，92、燃气管，93、第一助燃管，94、火焰检测棒，95、点火棒，10、气动脉冲阀，11、耐火砖，12、保温棉，13、钢结构框架，14、燃气管路，15、助燃风管路，16、第一电控截止阀，17、第二电控截止阀，18、节流阀，19、电磁阀，20、截止阀，21、PLC控制单元，22、热电偶。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种低能耗宽体隧道窑，包括纵向延伸的平顶窑体，所述窑体在延伸方向上依次分为连接在一起的排烟区2、预热区3、烧成区4、急冷区5和冷却区6，所述窑体的侧壁上设有由燃烧控制系统控制的燃气燃烧器9，所述燃气燃烧器9分别连通燃气管路14和助燃风管路15；所述烧成区4的窑体具有若干个间隔设置的用于安装燃气燃烧器9的横向安装面，每一个横向安装面上均安装有两个相对且上下布置的燃气燃烧器9，安装于相邻两个横向安装面上且位于烧成区4的窑体同一侧的两个燃气燃烧器9上下交错布置。

所述窑体的侧壁和顶部均为夹层结构，由内至外分别为耐火砖11、保温棉12和钢结构框架13，可以实现模块化制作，分节制造，然后采用紧固件现场安装连接的方式，方便运输，安装简易，大大缩短了现场安装时间，并减轻了对安装现场的干扰和污染。

所述排烟区2、预热区3、急冷区5和冷却区6的窑体上方均设有与引风管道相连的出风口，引风管路连接热风风机，将余热回收利用，节约了能源，减少了有效资源的排放，降低了生产成本。

如图3所示，所述燃气燃烧器9包括燃烧器外壳90，所述燃烧器外壳90内套设有燃气管92，所述燃气管92内套设有第一助燃管93，所述第一助燃管93内的空腔形成第一助燃通道，所述第一助燃管93与燃气管92之间的空腔形成燃气通道，所述第一助燃通道的末端与燃气通道的末端汇合形成混气室，所述混气室内设有点火装置，所述点火装置包括一个点火棒95，所述点火棒95固定安装于所述燃烧器外壳90的一端并沿所述燃气通道延伸；所述燃气管92与燃烧器外壳90的内壁之间的空腔形成第二助燃通道91。所述燃烧器外壳90内设有火焰检测装置，火焰检测装置的检测点靠近所述混气室，所述火焰检测装置包括一个火焰检测棒94，所述火焰检测棒94固定安装于所述燃烧器外壳90的一端并与所述点火棒95平行安装，实现了火焰检测，以及时切断燃气通道，起到安全作用。

如图4所示，所述燃烧控制系统包括PLC控制单元21；所述第二助燃通道91与助燃风管路15之间设有大火助燃控制气路，所述大火助燃控制气路包括一个由电磁阀19控制的气动脉冲阀10，所述电磁阀19与所述PLC控制单元21电连接；所述燃气通道与燃气管路14之间设有燃气控制气路，所述燃气控制气路包括相互串联的第一电控截止阀16和第二电控截止阀17，所述第一电控截止阀16位于上游位置，所述第一电控截止阀16和第二电控截止阀17的控制端分别与所述PLC控制单元21电连接，所述第二电控截止阀17并联有一节流阀18；所述第一助燃通道与助燃风管路15之间设有预混助燃控制气路。所述第二助燃通道91与助燃风管路15之间还设有小火火焰调整气路，所述小火火焰调整气路与大火助燃控制气路并联，所述小火火焰调整气路包括一个截止阀20。

其工作原理如下：

a、窑炉预热：

PLC控制单元21控制第一电控截止阀16打开，接通燃气通道和燃气管路14，预混助燃控制气路处于常开状态，燃气和助燃风的混合气体在混气室混合后喷出，点火棒95自动点火，节流阀18处于开启状态，实现小火燃烧，燃气燃烧器9的火焰点燃后，PLC控制单元21控制第二电控截止阀17和气动脉冲阀10打开，实现大火燃烧，快速提升窑内各区域的温度。

b、坯料烧制：

装载有陶瓷制品坯料的进料窑车1在PLC控制单元21的控制下，以一定速度沿轨道进入隧道窑的内腔，经过排烟区2和600度的预热区3后，坯料被预热干燥，进入1200度的烧成区4，在烧制过程中，烧制坯料进入窑炉，PLC控制单元21控制第二电控截止阀17和气动脉冲阀10，不断实现大小火的交替，控制火焰大火和小火的占空比，形成搅拌气流，减小窑内上下层面的温差，对坯料进行焙烧；窑内与PLC控制单元21连接的热电偶22随时检测窑内温度，PLC控制单元21控制第二电控截止阀17和气动脉冲阀10关闭，实现小火维持窑内温度，节省燃气资源；当温度到达设定值，切断燃气控制气路，节约能源；当遇到燃气燃烧器9的火焰意外熄灭时，火焰检测棒94检测不到火焰，PLC控制单元21及时关闭第一电控截止阀16，安全地切断燃气通道，然后程序控制自动点火。在烧成区4烧制结束后，进入600度急冷区5和200度的冷却区6，通过脉冲冷却和喷射冷却相结合的冷却方式，得到精确的冷却曲线，使得烧制周期达到最短。烧制结束的陶瓷制品通过出料窑车7输送到存放区，包装入库。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.低能耗宽体隧道窑，包括纵向延伸的平顶窑体，所述窑体在延伸方向上依次分为连接在一起的排烟区、预热区、烧成区、急冷区和冷却区；所述窑体的侧壁上设有由燃烧控制系统控制的燃气燃烧器，所述燃气燃烧器分别连通燃气管路和助燃风管路；所述烧成区窑体具有若干个间隔设置的用于安装燃气燃烧器的横向安装面，每一个横向安装面上均安装有两个相对且上下布置的燃气燃烧器，安装于相邻两个横向安装面上且位于烧成区窑体同一侧的两个燃气燃烧器上下交错布置；

所述窑体的侧壁和顶部均为夹层结构，由内至外分别为耐火砖、保温棉和钢结构框架；

所述排烟区、预热区、急冷区和冷却区的窑体上方均设有与引风管道相连的出风口；

所述燃气燃烧器包括燃烧器外壳，所述燃烧器外壳内套设有燃气管，所述燃气管内套设有第一助燃管，所述第一助燃管内的空腔形成第一助燃通道，所述第一助燃管与燃气管之间的空腔形成燃气通道，所述第一助燃通道的末端与燃气通道的末端汇合形成混气室，所述混气室内设有点火装置；所述燃气管与燃烧器外壳内壁之间的空腔形成第二助燃通道；

所述燃烧器外壳内设有火焰检测装置，所述火焰检测装置的检测点靠近所述混气室；

所述点火装置包括一个点火棒，所述点火棒固定安装于所述燃烧器外壳的一端并沿所述燃气通道延伸；所述火焰检测装置包括一个火焰检测棒，所述火焰检测棒固定安装于所述燃烧器外壳的一端并与所述点火棒平行安装；

所述燃烧控制系统包括PLC控制单元；设置于所述第二助燃通道与助燃风管路之间的大火助燃控制气路；设置于所述燃气通道与燃气管路之间的燃气控制气路；设置于所述第一助燃通道与助燃风管路之间的预混助燃控制气路；

其特征在于：所述大火助燃控制气路包括一个由电磁阀控制的气动脉冲阀，所述电磁阀与所述PLC控制单元电连接；所述燃气控制气路包括相互串联的第一电控截止阀和第二电控截止阀，所述第一电控截止阀位于上游位置，所述第一电控截止阀和第二电控截止阀的控制端分别与所述PLC控制单元电连接，所述第二电控截止阀并联有一节流阀。

2.如权利要求1所述的低能耗宽体隧道窑，其特征在于：所述第二助燃通道与助燃风管路之间还设有小火火焰调整气路，所述小火火焰调整气路与大火助燃控制气路并联。

3.如权利要求2所述的低能耗宽体隧道窑，其特征在于：所述小火火焰调整气路包括一个截止阀。

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