CN102564127A - 一种节能梭式窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型的梭式窑，包括炉体、至少一对蓄热式燃烧器、换热器、相应的阀门、管道、风机。燃烧器安装在炉体上，燃烧器通过管道、阀门与风机、燃气管道相连。一对燃烧器中的一个在燃烧时，另一个则在排烟，烟气把热量储存在燃烧器内的蓄热材料里后排出系统。到达预定时间两个燃烧器的阀门切换，处于排烟的燃烧器改为燃烧，空气通过燃烧器时把蓄热材料储存的热量吸收并带入炉膛，实现热量的回收。当有多对燃烧器时，每个燃烧器的工作状态与其周围燃烧器相反，实现交叉燃烧。冷却过程中，热空气通过备用烟道上的换热器加热给水，热量被水吸收而得到利用。该梭式窑不仅节能效果显著，而且炉膛温度分布均匀、升温速度快、燃烧温度高。

Description

一种节能梭式窑

技术领域

本发明涉及一种梭式窑，尤其涉及一种高效节能梭式窑。

背景技术

梭式窑是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑，又称抽屉窑。梭式窑适用于多品种、小批量的日用陶瓷、卫生陶瓷、电子陶瓷、耐火材料及化工粉体材料等行业，用于干燥、加热、烧成用途。

传统梭式窑的热利用率只有20％左右，大部分热量随着烟气排放、窑体蓄热及散热等过程被浪费掉了。梭式窑内温度，也就是炉膛出口排烟温度一般在1250℃～1650℃之间。这么高温的烟气直接排放掉，是一个巨大的浪费。排烟带走的余热是梭式窑最主要的热损失，占总热损失的50％以上，因此回收梭式窑排烟的余热是提高梭式窑热效率的最有效方法。

一般采用空气预热器回收炉窑排烟的余热，常规空气预热器有管式、板式、热管式等。其中板式和管式空气预热器在梭式窑上已有应用，但这些设备都采用金属结构，耐高温能力差，如果烟道温度达到800℃以上，金属换热器非常容易被高温损坏，无法达到余热回收的目的。此外，这几种类型的换热器体积大，造价高，在梭式窑上推广起来比较困难。

加热过程结束后，窑内要通入冷空气冷却窑内烧制品。冷空气吸收烧制品、炉墙、窑车及窑具等的热量，并把这些热量带出炉外。传统梭式窑将冷却过程产生的热空气直接通过烟囱排放，这也是一个极大的浪费。

传统梭式窑除了能耗高，其窑内温度分布对产品质量也有重大影响。现有梭式窑普遍采用高速烧嘴交错布置、窑车底部排烟的方式达到炉内温度均匀的目的。相对于普通烧嘴，高速烧嘴由于速度高、扰动大、喷射远，炉膛温度均匀性较以往已经有很大改善。但仍不可避免地存在火焰向上及向排烟口偏折问题，使得烧出的产品有色差等质量问题存在。此外，在烧嘴周围由于离火焰近，仍然存在局部高温区。在产品烧制过程中，烧嘴附近是容易产生次品的区域。

发明内容

为提高梭式窑的热效率及窑内温度分布均匀性，本发明提供了一种梭式窑，该梭式窑不仅节能效果显著，而且炉膛温度分布均匀、升温速度快、燃烧温度高。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：

一种梭式窑，包括炉膛，鼓风机和引风机，所述炉膛内布置有至少一个火道，每个火道上至少安装有一对燃烧器，所述一对燃烧器中的两个燃烧器分别布置在火道的两侧墙上，各燃烧器的进风口分别通过换向阀与所述鼓风机的吹风管道连通，排烟口分别通过换向阀与所述引风机的吸风管道连通，燃气进口分别通过换向阀与燃气管道连通；通过切换相应的换向阀，控制燃烧器对中各燃烧器的燃气导通或关闭、以及吸风管道和吹风管道的导通或关闭，实现每对燃烧器中两燃烧器的交替燃烧或排烟。

本发明根据炉膛大小，将梭式窑分为若干装载区，装载区上放置被加热的陶瓷件。每个装载区两端留有适当空间作为火道，相邻两个装载区共用一个火道。火道与炉门平行，作为燃烧烟气的流动空间，其内部不放置被加热工件。

本发明的燃烧器成对布置在每个火道的两侧墙上，其内部装有蓄热材料。梭式窑加热过程中，每对燃烧器中的一个进行燃烧，对面炉墙上的另一个则作为烟气排出通道。烟气在通过燃烧器的过程中，其热量被蓄热体吸收，温度降低到150℃以下后排出系统。与此同时，助燃空气通过处于燃烧状态的燃烧器时被其内部的蓄热体加热，将烟气排放的热量重新带入炉膛，实现热量的回收，提高了梭式窑整体热效率。通过管道切换阀门的作用，每对燃烧器中的两个燃烧器在燃烧和排烟状态之间切换。

本发明根据炉膛大小，每个火道可以装一对或多对燃烧器。当装有两对或两对以上数量的燃烧器时，在高度方向相邻的两对燃烧器的燃烧与排烟处于交叉状态，即某一个燃烧器燃烧时，其对面、上面及下面的燃烧器均处于排烟状态。同理，当某一个燃烧器排烟时，其对面、上面及下面的燃烧器均处于燃烧状态。

本发明当梭式窑具有多个火道时，相邻两个火道的燃烧器的燃烧与排烟也处于交叉状态，即某一个燃烧器燃烧时，其对面、上、下、左、右的燃烧器均处于排烟状态。同理，某一个燃烧器排烟时，其对面、上、下、左、右的燃烧器均处于燃烧状态。同时，各火道上燃烧器的燃烧与排烟状态切换不同时进行，而是按设定的时间差依次进行，目的是减小换向时的压力波动。

本发明由于采用交叉燃烧的方式，火道一侧燃烧器燃烧的同时，正对面一侧的燃烧器处于排烟状态，在排烟燃烧器抽力的作用下，燃烧器的火焰及烟气基本没有偏折，直接对冲到对侧炉墙。通过不断交叉换向燃烧，火焰位置不断切换，高温区不再固定于一点，而且换向增加了炉内气流的扰动。分布式排烟使得窑内压力分布也比较均匀，防止了局部漏风引起的温度变化。以上各因素的存在，使得新型梭式窑的炉内温度分布均匀性大大提高。

本发明各阀门的切换由控制系统自动完成，燃气及空气的流量调节可以根据企业自身情况选择手动或自动调节。自动调节时空气与燃气采用比例调节，梭式窑既可以烧氧化焰，也可以烧还原焰。

本发明的梭式窑上另外设置一个单独的备用排烟通道，其上部加装一切换阀门。当采用交叉换向燃烧时，该烟道切换阀关闭，烟气经引风机排出系统。若燃烧换向系统出现故障，则停止换向燃烧，关闭引风机，备用烟道的切换阀开启，烟气经由该烟道排出系统，不影响梭式窑正常工作。该烟道上安装一换热器，用烟气的余热产生热水，供企业相应工序使用，提高能源利用率。

本发明加热过程结束，梭式窑进入冷却过程，此时关闭燃气阀及引风机，开启备用烟道切换阀。通过控制管道切换阀，燃烧器可以部分或全部处于通冷风状态，以满足炉膛冷却速率要求。冷风吸收炉膛内热量后变为热风，热风经备用烟道进入换热器，将热量传递给换热器管内的给水，温度降低后排入烟囱。换热器产生的热水可供企业其它工序使用。

本发明能将梭式窑燃烧过程中烟气的余热通过储存、再释放的方式得以回收利用，烟气排放温度降低到150℃以下，热空气温度可高达1100℃左右，仅此就可以使热效率提高35％以上，同时还提高了燃烧温度和升温速度。

本发明通过在烟道上安装换热器，将梭式窑冷却过程中的余热也加以回收利用，进一步提高梭式窑综合热效率。采用本例的梭式窑综合热效率可由20％左右提高到80％左右。

本发明采用交叉换向燃烧方式，提高了炉膛内部温度均匀性，可减少产品色差，提高产品质量。

本发明30m³梭式窑已经完成实验，与传统梭式窑相比，烧成过程中节约燃气35％以上，且烧制的产品色差减小，质量提高。冷却阶段余热产生的热水供给坯料烘干工序使用，减少的烘干工序燃气量相当于又节能30％。

附图说明

图1为本发明中一个火道上装有两对燃烧器时，相邻两个火道上燃烧器某时刻运行状态。

图2为本发明中图1中一个火道上加热过程中某时刻的运行状态。

图3为本发明中图1中与图2所示火道相邻的火道上加热过程中某时刻的运行状态。

图4为本发明中图1中某一个火道上冷却过程中的运行状态。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中的梭式窑包括至少一个火道，窑体越长火道数量越多。每个火道上至少安装一对燃烧器，每对燃烧器中的两个燃烧器分别安装在火道的两个侧墙上。本实施例中每个火道上优选为两对燃烧器，任选其中相邻的两个火道，具体实施方式见图1所示。图1中每个火道上装有两对燃烧器时，相邻两个火道上的燃烧与排烟处于交叉状态，即其中一个火道上处于图2所示运行状态时，其相邻的火道上处于图3所示的运行状态。而且有多个火道时，为避免各火道上运行状态同时切换引起炉压大幅波动，可设定一个延迟时间，各火道按顺序依次切换。延迟时间的设定必须保证各火道运行状态在一个换向周期内切换一次。

图2-4所示为其中一个火道上的具体实施方式，本发明所指梭式窑主要由炉膛(21)、燃烧器(5、9、23、1)、鼓风机(16)、引风机(3)、换热器(17)及相应的阀门和管道组成。燃烧器1与炉膛21开口2相接，燃烧器5与炉膛21开口4相接，燃烧器9与炉膛21开口18相接，燃烧器23与炉膛21开口22相接；自动换向阀6、10、26、29一端与引风机3的吸风管道连接，一端分别与燃烧器5、9、23、1排烟口连接；自动换向阀7、11、25、28一端与鼓风机16的吹风管道连接，一端分别与燃烧器5、9、23、1的进风口连接；自动换向阀8、12、24、27一端与燃气管道连接，一端分别与燃烧器5、9、23、1的燃气进口连接；切换阀13一端与进水管路连接，一端与换热器17的进水口连接；切换阀15一端与换热器17的出水口连接，一端接出水管。换向阀19一端与炉膛21的排烟口20连接，一端与换热器17的进烟口连接。换热器17一端与阀门19相接，另一端14接烟囱。

换向阀6、7、8、10、11、12、24、25、26、27、28、29可以根据设定的周期自动在开启和关闭间切换；在正常加热过程中换向阀13、15、19关闭，只有在燃烧换向系统故障或冷却过程中这三个阀门才开启。

如图2所示，加热过程某时刻换向阀7、8、10、24、25、29开启，其余阀门关闭，鼓风机出来的冷空气经过阀门7与25分别进入燃烧器5和23，冷空气吸收燃烧器内蓄热材料的热量，被加热后进入炉膛参与燃烧。与此同时燃料通过阀门8与24分别进入燃烧器5和23，与空气混合并燃烧。燃烧后的烟气加热炉内的工件后进入燃烧器9和1，其热量被燃烧器内的蓄热材料吸收，烟气放热后温度降低到150℃以下，经过阀门10和29进入引风机3，最后排出系统。

到了预定的换向周期，换向阀7、8、10、24、25、29关闭，同时换向阀6、11、12、26、27、28开启。鼓风机出来的冷空气经过阀门11与28分别进入燃烧器9和1，冷空气吸收燃烧器内蓄热材料的热量，被加热后进入炉膛参与燃烧。与此同时燃料通过阀门12与27分别进入燃烧器9和1，与空气混合并燃烧。燃烧后的烟气加热炉内的工件后进入燃烧器5和23，其热量被燃烧器内的蓄热材料吸收，烟气放热后温度降低到150℃以下，经过阀门6和26进入引风机3，最后排出系统。以上工作状态如图3所示。

待加热过程结束后进入冷却过程，冷却过程火道上各燃烧器及阀门的运行状态见图4所示。此时各阀门停止自动换向，引风机关闭，烟气阀门6、10、26、29全部关闭；燃气阀门8、12、24、27全部关闭；空气阀门7、11、25、28可根据需要全部或部分开启，鼓风机出来的冷空气经过开启的阀门进入炉膛，对加热完成的工件进行冷却；阀门19开启，炉膛内热空气经过阀门19进入换热器17，将热量传递给水后经14进入烟囱排出系统；阀门13和15开启，冷水经阀门13进入换热器，吸收热空气的热量后变为热水或蒸汽，经阀门15进入后续流程。

若加热过程中换向燃烧系统出现故障，可停止各阀门自动换向，整个系统转换为常规燃烧方式。此时阀门13、15、19开启，烟气走备用烟道进入换热器17；阀门13和15开启，给水经换热器吸收烟气热量，实现烟气热量回收；引风机及烟气阀门6、10、26、29全部关闭；燃烧器1、5、9、23中可根据需要开启一个或多个进行燃烧。

加热过程中，可以手动或自动调节燃气流量，使升温速度满足工艺要求；为满足炉膛气氛要求，可以手动也可以通过变频器自动调节鼓风机风量，实现氧化焰和还原焰气氛；通过手动或变频器自动调节引风机流量，可以调节炉膛压力；冷却过程中可以手动也可以通过变频器自动调节鼓风机风量，控制冷却速率。

为了简化叙述这种节能梭式窑的工作流程，图1-图4中火道上只安装了两对燃烧器，实际中这种梭式窑可以有任意数目的燃烧器，具体根据梭式窑大小和加热需求等情况决定。

本实施例中所有阀门均采用了两通阀，这只是本发明的一种典型工况，换向阀组6与7、10与11、25与26、28与29的作用可以分别用三通阀代替；换向阀组6、7、10、11的作用可以用一个四通阀代替；换向阀组25、26、28、29的作用可以用一个四通阀代替；换向阀组9与12的作用可以用三通阀代替；换向阀组24与27的作用可以用三通阀代替。

Claims (7)

1.一种节能梭式窑，包括炉膛(21)，鼓风机(16)和引风机(3)，所述炉膛(21)内布置有至少一个火道，每个火道上至少安装有一对燃烧器(5、9、23、1)，所述一对燃烧器中的两个燃烧器分别布置在火道的两侧墙上，各燃烧器的进风口分别通过换向阀(7、11、25、28)与所述鼓风机(16)的吹风管道连通，排烟口分别通过换向阀(6、10、26、29)与所述引风机(3)的吸风管道连通，燃气进口分别通过换向阀(8、12、24、27)与燃气管道连通；

通过切换相应的换向阀，控制燃烧器对中各燃烧器的燃气导通或关闭、以及吸风管道和吹风管道的导通或关闭，实现每对燃烧器中两燃烧器的交替燃烧或排烟。

2.根据权利要求1所述的一种节能梭式窑，其特征在于，各燃烧器内设置有蓄热材料，用于吸收通过相应燃烧器排出的烟气的热量。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能梭式窑，其特征在于，所述的炉膛(21)的下部还设有排烟口(20)，其通过一换向阀(19)与一换热器(17)连通，在燃烧系统故障时，梭式窑通过该排烟口(20)排出烟气，排出的烟气经该换热器(17)冷却后通过与该换热器(17)相通的烟囱排出。

4.根据权利要求3所述的一种节能梭式窑，其特征在于，所述换热器(17)的进水口和出水口通过切换阀(13，15)分别与进水管和出水管连通，用于提供冷却水。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种节能梭式窑，其特征在于，所述的火道为多个，每个火道中布置有多对燃烧器，相邻火道上对应位置的燃烧器在同一时段呈燃烧和排烟交替间隔排列状态。

6.根据权利要求1-5之一所述的一种节能梭式窑，其特征在于，所述的换向阀可以为两通阀、三通阀或四通阀。

7.根据权利要求5或6所述的一种节能梭式窑，其特征在于，各火道上燃烧器的阀门切换可以同时进行，也可以一定时间间隔依次进行。

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