CN102538448B

CN102538448B - 一种隧道窑

Info

Publication number: CN102538448B
Application number: CN 201110448796
Authority: CN
Inventors: 李世武; 冷国伟; 肖力新
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102538448A

Abstract

本发明为一种隧道窑，通过设置窑头门和窑尾门减小隧道窑两端口对外的散热；通过设置回热段以及在回热段始端、烧结段始端和末端设置耐火隔热且可操控的前吊门、中吊门和后吊门，来减少烧结段热量外串到隧道窑内其它区域以减少隧道窑的能耗；通过设置余热气回收通道来回收降温段内的余热气；通过设置隧道窑外燃烧室和回收利用降温段的余热空气，使隧道窑烧结段获得高效燃烧的空气燃料比及更便于控制燃料完全燃烧。本发明不仅使隧道窑烧结段耗能少、温度高，而且还具有隧道窑余热利用程度高、烧结耗时短、能耗低的特点。

Description

一种隧道窑

技术领域

本发明涉及耐火材料生产领域，具体是一种隧道窑。

背景技术

隧道窑是耐火材料制品生产的主要设备，也是耐火材料厂的主要耗能设备。隧道窑与传统的倒焰窑相比，具有生产效率高、燃料消耗低的优点，目前广泛用于耐火材料烧结成型的生产中。

现行的耐火砖隧道窑，见附图2的隧道窑侧视图，其主体为直通式隧道，隧道内壁面敷设有耐火保温材料，沿着隧道的纵深方向，依次划分为窑头口、入窑段、预热段、烧结段、降温段和窑尾口。窑头口是将生料即耐火砖坯运入隧道窑隧的入口，入窑段是将生料运入隧道窑的区域，预热段是对生料进行加热去湿的区域，烧结段是通过燃料燃烧方式对生料进行为时60-120分钟1300℃的高温烧结区域，烧结段同时也作为隧道窑的燃料燃烧室，降温段是对熟料即已烧成的耐火砖进行降温和待出窑的区域，窑尾口是熟料离开隧道窑的出口。在入窑段和预热段的交界窑底部设置有余热气道的入口，该余热气道用来收集隧道窑内的烟气余热并送往隧道窑之外的生料干燥窑，对生料干燥窑内的生料进行烘干。生料干燥窑还与室外抽气烟囱连接，该室外抽气烟囱将生料干燥窑内的水气抽出并排放到高空环境中去。在烧结段的一面侧壁上，分布有若干个燃料煤气喷口，该煤气喷口将煤气喷入烧结段内进行燃烧。在降温段的中前部窑顶上安装有鼓风机，该鼓风机吸入环境中的空气并鼓入隧道窑内，为烧结段提供煤气燃烧所用的助燃空气。在降温段后部的两侧壁上设置有若干个散热口，通过该散热口内外的温度差，依靠自然对流换热方式来对降温段内的熟料进行降温。

尽管现行的耐火砖隧道窑结构简单、造价低、操作方便，并具有烟气余热回收利用的节能效果，热效率也较高，但在烧结的燃烧过程中，高温烟气通过窑头口和窑尾口自行辐射散热和对流散热，这增加了隧道窑无效利用的能耗。为克服这一缺陷，通过隔离烧结段，以此来提高现行隧道窑的能量利用率，公开号为CN101762154.A的发明专利公开了“一种节能型陶瓷隧道窑”，该发明在烧结段的两端垂直设置了两道挡火墙，将高温区上部与其它温区上部隔开，使隧道窑两端口的辐射散热和对流散热的损失明显减小、烧结段内的烧结温度明显提高。然而，通过分析和现场测试发现，现有技术的隧道窑仍然存在着进一步减少能耗的潜力，其原因有三条：其一，烟气余热回收仅用于生料干燥窑中的生料干燥，而生料干燥窑的干燥过程并非持续且所需的干燥加热量有限，时常存在将所回收的烟气余热通过室外抽气烟囱排放到高空环境中；其二，在隧道窑的煤气燃烧过程中，由于烧结段用于助燃的空气来自于环境中的冷空气，这使烧结段煤气燃烧所产生的烟气温度不很高，导致烧结段的温升耗时长，烧结耗能高、烧结所需的持续高温这一技术质量的控制难度增大；其三，隧道窑的燃烧室就是隧道窑内的烧结段，在烧结段的烧结过程中，逐渐积累了较多的非助燃烟气，为使所燃用的煤气充分燃烧，不得不加大助燃空气量，这导致了需采用较大的空气燃料比，这同样引起烧结段的温升耗时增长，烧结耗能增高、烧结所需的持续高温这一技术质量的控制难度增大。

发明内容

为了进一步提高现有技术隧道窑的能量利用率，并充分保证烧结段内的持续烧结高温，本发明提出一种隧道窑。

本发明为一前后直通的隧道窑，隧道内壁面敷设有耐火保温材料，底部有耐火砖运车的导轨，包括窑头门、前吊门洞、热气阀、中吊门洞、热气管三通、热气流量计、后吊门洞、煤气流量计、热气道、热气鼓风机、吸气口、窑尾门、后吊门、燃烧室、烟气喷口、烟气道、烟气仪、中吊门、回热段、前吊门、余热气阀、余热气道和监控器，其中：

沿着隧道窑的纵深方向，依次为窑头门、入窑段、预热段、回热段；烧结段、降温段和窑尾门，回热段与烧结段等长度。

在隧道窑的顶部且分别位于回热段的始端、烧结段的始端和烧结段的末端处均有开口，在各开口处分别有前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞；前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞分别用于停放前吊门、中吊门和后吊门。

依次由吸气口、降温段、热气通道、预热段和余热气道组成余热气回收通道；吸气口位于降温段尾部的隧道窑的两侧壁上；余热气道的入口位于预热段始端的隧道窑的周壁上，余热气道的出口与隧道窑之外的生料干燥窑进气道相通；在余热气道上装有电动型余热气阀。

燃烧室位于烧结段的侧壁外；在进入燃烧室的煤气管道上装有煤气流量计；在燃烧室上还连通有若干个向外输送高温烟气的烟气道，在烟气道上装有烟气仪；烟气喷口位于烧结段的一面侧壁上。

监控器位于隧道窑之外；监控器包括信号采集器、CPU处理器、运行状态显示器；监控器与位于入窑段、预热段、回热段、烧结段和降温段内的温度传感器通信连接；监控器与热气流量计、煤气流量计和烟气仪通信连接；监控器还与热气阀、余热气阀、热气鼓风机、前吊门、中吊门和后吊门的控制器通信连接。

所述的前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞上均有对外封闭与隔热的门洞顶，并且该门洞顶用耐火砖砌成。

所述的热气通道有一个热气入管和两个热气出管，该热气入管的入口位于降温段始端的窑顶上，且在该热气入管上装有变频调速的热气鼓风机；在两个热气出管中，其中一个热气出管的出口位于预热段末端的窑顶上，且在该热气出管上装有电动操控的热气阀，另外一个热气出管与燃烧室相通，该热气出管向燃烧室输送供燃烧所用的热空气，且在该热气出管上装有热气流量计。

本发明通过设置窑头门和窑尾门，来减小隧道窑两端口对外的散热；通过设置回热段以及在回热段始端、烧结段始端和末端设置耐火隔热且可操控的前吊门、中吊门和后吊门，来减少烧结段热量外串到隧道窑内其它区域以减少隧道窑的能耗；通过设置余热气回收通道来回收降温段内的余热气；通过设置隧道窑外燃烧室和回收利用降温段的余热空气，使隧道窑烧结段获得高效燃烧的空气燃料比及更便于控制燃料完全燃烧。本发明不仅可使隧道窑烧结段耗能少、温度高，而且还具有隧道窑余热利用程度高、烧结耗时短、能耗低的特点。

附图说明

图1是一种隧道窑的结构示意图；

图2是现行隧道窑的结构示意图，其中：

具体实施方式

本实施例为一前后直通的隧道窑，隧道内壁面敷设有耐火保温材料，底部有耐火砖运车的导轨，包括窑头门1、前吊门洞3、热气阀4、中吊门洞5、热气管三通6、热气流量计7、后吊门洞8、煤气流量计10、热气道11、热气鼓风机12、吸气口13、窑尾门14、后吊门16、燃烧室17、烟气喷口18、烟气道19、烟气仪21、中吊门22、回热段23、前吊门24、余热气阀26、余热气道27和监控器29，其中：

沿着隧道窑2的纵深方向，依次为窑头门1、入窑段28、预热段25、回热段23、烧结段20、降温段15和窑尾门14，其中隧道窑的预热段分为预热段25和回热段23；所述回热段23与烧结段20等长度。

为减小隧道窑2两端的窑头口和窑尾口对外辐射散热和对流散热，在窑头口30和窑尾口34分别装有可推拉且隔热的窑头门1和窑尾门14，仅当隧道窑2进生料与出熟料时，窑头门1与窑尾门14才开启。

为减少烧结段20中的热量外串到隧道窑2内其它区域以减少隧道窑2的能耗，在隧道窑2的顶部且分别位于回热段23的始端、烧结段20的始端和烧结段20的末端这三处设置有矩形开口，在各矩形开口处周边且垂直向上用耐火砖砌成对外封闭与隔热的前吊门洞3、中吊门洞5和后吊门洞8，前吊门洞3、中吊门洞5和后吊门洞8均有对外封闭与隔热的门洞顶。前吊门洞3、中吊门洞5和后吊门洞8分别用于停放前吊门24、中吊门22和后吊门16。前吊门24、中吊门22和后吊门16均为用耐火材料制造且可耐火隔热并可用电动机操控升降的吊门。在隧道窑2的一个烧结周期中，前吊门24、中吊门22和后吊门16按如下模式操控：当隧道窑2进生料与出熟料时，前吊门24、中吊门22和后吊门16均被吊起，当隧道窑2完成进生料与出熟料时，中吊门22和后吊门16均被放下至窑底，当隧道窑2完成一次从生料变为熟料的烧结过程后，前吊门24被放下而中吊门22被吊起，烧结段20内的高温烟气对回热段23内的生料进行回热加热，回热完成后，前吊门24与后吊门16均被吊起，隧道窑2进入下一个烧结周期。

为回收降温段15内的余热气并同时实施对降温段15降温，依次由吸气口13、降温段15、热气通道11、预热段25和余热气道27组成余热气回收通道。吸气口13是在隧道窑侧壁上的通气孔，位于降温段15尾部的隧道窑2的两侧壁上。余热气道27的入口位于预热段25始端的隧道窑2的周壁上，余热气道27的出口与隧道窑2之外的生料干燥窑进气道相通。在余热气道27上装有电动型余热气阀26。热气通道11是由隔热材料制成的管道，其中部装有热气管三通6，使热气通道11有一个热气入管和两个热气出管，该热气入管的入口位于降温段15始端的窑顶上，且在该热气入管上装有变频调速的热气鼓风机12，在两个热气出管中，其中一个热气出管的出口位于预热段25末端的窑顶上，且在该热气出管上装有电动操控的热气阀4，另外一个热气出管与燃烧室17相通，该热气出管向燃烧室17输送供燃烧所用的热空气，且在该热气出管上装有热气流量计7。

为使烧结段20获得高效燃烧的空气燃料比以及更便于控制燃料完全燃烧，燃烧室17为用耐火材料制成的容器，位于烧结段20的侧壁外，这样设置的隧道窑外燃烧室可使煤气与热气高效混合燃烧且产生高温烟气。进入燃烧室17的管道还有煤气管道9，在煤气管道9上装有煤气流量计10，在燃烧室17上还连通有若干个向外输送高温烟气的烟气道19，烟气道19是用耐火材料制成的通道，其出口与烟气喷口18连通，在烟气道19上装有用来测量烟气组分的烟气仪21。烟气喷口18位于烧结段20的一面侧壁上。

为使燃烧室17高效运行、减少隧道窑2的能耗以及提高隧道窑2的余热回收，设置一个位于隧道窑2之外的监控器29。监控器29包括信号采集器、CPU处理器、运行状态显示器，监控器29与位于入窑段28、预热段25、回热段23、烧结段20和降温段15内的温度传感器通信连接，采集和显示入窑段28、预热段25、回热段23、烧结段20和降温段15内的温度传感器所测温度；监控器29与热气流量计7、煤气流量计10和烟气仪21通信连接，采集和显示热气流量计7、煤气流量计10和烟气仪21所测的参数；监控器29还与热气阀4、余热气阀26、热气鼓风机12、前吊门24、中吊门22和后吊门16的控制器通信连接，根据监控器29内置的调控模式对热气阀4、余热气阀26、热气鼓风机12、前吊门24、中吊门22和后吊门16进行调控，使隧道窑2处于自动节能优化运行的状态。

Claims

1.一种隧道窑，其特征在于：包括窑头门、前吊门洞、热气阀、中吊门洞、热气管三通、热气流量计、后吊门洞、煤气流量计、热气通道、热气鼓风机、吸气口、窑尾门、后吊门、燃烧室、烟气喷口、烟气道、烟气仪、中吊门、回热段、前吊门、余热气阀、余热气道和监控器，其中：

a.沿着隧道窑的纵深方向，依次为窑头门、入窑段、预热段、回热段、烧结段、降温段和窑尾门，回热段与烧结段等长度；

b.在隧道窑的顶部且分别位于回热段的始端、烧结段的始端和烧结段的末端处均有开口，在各开口处分别有前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞；前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞分别用于停放前吊门、中吊门和后吊门；

c.依次由吸气口、降温段、热气通道、预热段和余热气道组成余热气回收通道；吸气口位于降温段尾部的隧道窑的两侧壁上；余热气道的入口位于预热段始端的隧道窑的周壁上，余热气道的出口与隧道窑之外的生料干燥窑进气道相通；在余热气道上装有电动型余热气阀；所述的热气通道有一个热气入管和两个热气出管，该热气入管的入口位于降温段始端的窑顶上，且在该热气入管上装有变频调速的热气鼓风机；在两个热气出管中，其中一个热气出管的出口位于预热段末端的窑顶上，且在该热气出管上装有电动操控的热气阀，另外一个热气出管与燃烧室相通，该热气出管向燃烧室输送供燃烧所用的热空气，且在该热气出管上装有热气流量计；

d.燃烧室位于烧结段的侧壁外；在进入燃烧室的煤气管道上装有煤气流量计；在燃烧室上还连通有若干个向外输送高温烟气的烟气道，在烟气道上装有烟气仪；烟气喷口位于烧结段的一面侧壁上；

e.监控器位于隧道窑之外；监控器包括信号采集器、CPU处理器、运行状态显示器；监控器与位于入窑段、预热段、回热段、烧结段和降温段内的温度传感器通信连接；监控器与热气流量计、煤气流量计和烟气仪通信连接；监控器还与热气阀、余热气阀、热气鼓风机、前吊门、中吊门和后吊门的控制器通信连接。

2.如权利要求1所述一种隧道窑，其特征在于，所述的前吊门洞、中吊门洞和后吊门洞上均有对外封闭与隔热的门洞顶，并且该门洞顶用耐火砖砌成。