CN104501611A - 烟气循环式窑炉节能系统及节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了烟气循环式窑炉节能系统及节能方法，属于烟气余热回收利用系统，包括两台或者多台热处理炉，每台热处理炉分别与一次烟道和二次烟道相连，每台热处理炉与一次烟道之间分别设置有高温烟气排出管道和烟气引入管道，每台热处理炉与二次烟道之间分别设置有低温烟气排出管道，每台热处理炉上的高温烟气排出管道上分别设置有空气预热器，空气预热器的另一侧输入端连接空气进口，输出端连接热处理炉，每个空气预热器与高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上分别设置有阀门，二次烟道的尾部设置有引风机。还公开烟气循环式窑炉节能方法。本发明具有克服现有传统窑炉烟气余热利用效率不高，设备昂贵，实施复杂的问题等特点。

Description

烟气循环式窑炉节能系统及节能方法

技术领域

本发明涉及一种烟气余热回收利用系统，尤其是一种烟气循环式窑炉节能系统及节能方法。

背景技术

目前，工业窑炉是工业生产中必不可少的设备，广泛应用于冶金、机械、化工、热电、耐火材料等行业。而根据热平衡计算，工业炉窑热效率仅达到45～55％，大量热量被浪费，在热损失中，排烟带走热量占热损失的一半以上。

工业窑炉排出的烟气中，余热可达到几百度，直接排放到空气中，造成大量能源浪费，即使安装有空气预热器的工业炉，排烟温度也达到200度左右，因此烟气余热如何利用是一项热门的研究课题。近年来出现了很多烟气余热利用的方法，也各具有不同的优、缺点，最常见的天然气工业窑炉为例有以下几种：1.将烟气通过换热器，预热天然气或空气，可提高烟气循环利用率，但由于换热器热效率的限制，仍然有大部分余热排走。2.利用烟气烘干坯料，此种方法仅适用于耐火材料、陶瓷等生产行业。3.利用烟气为办公室、生活区供暖，此种方法仅适用于北方地区冬季。4.使用余热回收装置，如回收车，再转运至其它需要加热的场合释放出来，此种方法设备成本高，转运过程复杂。

根据调研，在冶金行业，工件进行热处理过程中传统方法是将加工车间或仓库运送来的处于自然温度的工件放进没有蓄热的炉内，直接点火加热。通常自然环境中，特别是冬季，工件与炉墙温度较低，加热到设定温度需消耗大量能源。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种烟气循环式窑炉节能系统及节能方法，该烟气循环式窑炉节能系统及节能方法具有克服现有传统窑炉烟气余热利用效率不高，设备昂贵，实施复杂的问题的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种烟气循环式窑炉节能系统，包括两台或者多台热处理炉，每台热处理炉分别与一次烟道和二次烟道相连，每台热处理炉顶部与一次烟道之间分别设置有高温烟气排出管道和烟气引入管道，每台热处理炉底部与二次烟道之间分别设置有低温烟气排出管道，每台热处理炉上的高温烟气排出管道上分别设置有空气预热器，空气预热器的另一侧输入端连接空气进口，输出端连接热处理炉，每个空气预热器与一次烟道之间的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上分别设置有阀门，所述的二次烟道的尾部设置有引风机。

所述的每台热处理炉上的阀门为电动阀门，每台热处理炉上分别设置有温度传感器，所述的每台热处理炉上的电动阀门和温度传感器分别与其相对应设置的控制柜相连，每个控制柜分别与调度中心的工控机相连。

所述的热处理炉包括三台，分别为第一热处理炉、第二热处理炉和第三热处理炉；第一热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第一阀门、第二阀门和第三阀门；第二热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第四阀门、第五阀门和第六阀门；第三热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第七阀门、第八阀门和第九阀门；所述的控制柜包括第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜，所述的第一控制柜与第一热处理炉相连，第二控制柜与第二热处理炉相连，第三控制柜与第三热处理炉相连。

所述的二次烟道还可以接其它余热回收利用装置。

烟气循环式窑炉节能方法，包括以下步骤：设置有一次、二次烟气循环通道，在某一热处理炉加热过程中，将烟气经过空气预热器后排放至一次烟道中，另一台热处理炉引入一次烟道中的烟气对工件与炉墙进行预热，预热后降温的烟气则排至二次烟道中，由引风机排至大气中，当预热后的工件升至一定温度时，点火正式加热，然后将烟气经空气加热器排至一次烟道，供其它热处理炉预热工件、蓄热。

预热后的工件温度升至50度时，点火正式加热。

包括以下步骤：

步骤一：将第一热处理炉内放置好工件，然后通过第一控制柜关闭与一次烟道相连的烟气引入管道上的第二阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第三阀门，打开与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第一阀门，对第一热处理炉点火加热；

步骤二：将第二热处理炉内放置好工件，然后通过第二控制柜关闭与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第四阀门，打开与一次烟道相连的烟气引入管道上的第五阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第六阀门，利用第一热处理炉产生的烟气对第二热处理炉内工件预热并对第二热处理炉蓄热；

步骤三：当第二热处理炉内的温度传感器检测到第二热处理炉内工件温度升至50度时，将信号传给第二控制柜，通过第二控制柜关闭第五阀门和第六阀门，打开第四阀门，点火加热；

步骤四：第三热处理炉内放置好工件，通过第三控制柜关闭与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第七阀门，打开与一次烟道相连的烟气引入管道上的第八阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第九阀门，利用第一热处理炉和第二热处理炉产生的烟气对工件进行预热，并对炉体进行蓄热；

步骤五：当第三热处理炉内的温度传感器检测到第三热处理炉内工件升至50度时，将信号传给第三控制柜，通过第三控制柜关闭第八阀门和第九阀门，打开第七阀门，点火加热；

步骤六：当第一热处理炉内热处理过程结束，即将工件由0度加热到500度，然后保温、降温、完成回火工艺后，取出工件，然后放入新工件，通过第一控制柜关闭一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第一阀门，打开一次烟道相连的烟气引入管道上的第二阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第三阀门，对工件进行预加热并对第一热处理炉蓄热；

步骤七：当第一热处理炉内的温度传感器检测到第一热处理炉内工件升至50度时，将信号传给第一控制柜，通过第一控制柜关闭第二阀门和第三阀门，打开第一阀门，对第一热处理炉点火加热；

步骤八：对第二热处理炉进行上述步骤六和七操作；

步骤九：对第三热处理炉进行上述步骤六和七操作；

步骤十：重复步骤六至步骤九，直至所有工件处理完毕。

本发明的烟气循环式窑炉节能系统及节能方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：将烟气循环利用，对工件与炉墙进行预热，提升工件热处理时的初始温度，充分利用烟气余热，工件与炉墙温度升至一定温度后再点火加热，在相同热处理要求条件下，可以减少所用燃料量，并大幅提高烟气余热利用率，进一步节能减排等特点。

附图说明

附图1是烟气循环式窑炉节能系统示意图；

附图2是烟气循环式窑炉节能系统控制部分示意图；

附图标记说明：

1、一次烟道；

2、二次烟道；

3、高温烟气排出管道；

4、烟气引入管道；

5、低温烟气排出管道；

6、空气预热器；

7、引风机；

81、第一热处理炉，82、第二热处理炉，83、第三热处理炉；

91、第一阀门，92、第二阀门，93、第三阀门，94、第四阀门，95、第五阀门，96、第六阀门，97、第七阀门，98、第八阀门，99、第九阀门。

具体实施方式

参照说明书附图1和附图2对本发明的烟气循环式窑炉节能系统及节能方法作以下详细地说明。

本发明的烟气循环式窑炉节能系统，包括两台或者多台热处理炉，每台热处理炉分别与一次烟道1和二次烟道2相连，每台热处理炉顶部与一次烟道1之间分别设置有高温烟气排出管道3和烟气引入管道4，每台热处理炉底部与二次烟道2之间分别设置有低温烟气排出管道5，每台热处理炉上的高温烟气排出管道3上分别设置有空气预热器6，空气预热器6的另一侧输入端连接空气进口，输出端连接热处理炉，每个空气预热器6与一次烟道1之间的高温烟气排出管道3上、烟气引入管道4上和低温烟气排出管道5上分别设置有阀门，所述的二次烟道2的尾部设置有引风机7。

所述的每台热处理炉上的阀门为电动阀门，每台热处理炉上分别设置有温度传感器，所述的每台热处理炉上的电动阀门和温度传感器分别与其相对应设置的控制柜相连，每个控制柜分别与调度中心的工控机相连。

所述的热处理炉包括三台，分别为第一热处理炉81、第二热处理炉82和第三热处理炉83；第一热处理炉81上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第一阀门91、第二阀门92和第三阀门93；第二热处理炉82上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第四阀门94、第五阀门95和第六阀门96；第三热处理炉83上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第七阀门97、第八阀门98和第九阀门99；所述的控制柜包括第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜，所述的第一控制柜与第一热处理炉81相连，第二控制柜与第二热处理炉82相连，第三控制柜与第三热处理炉83相连。

所述的二次烟道2还可以接其它余热回收利用装置。

本发明的烟气循环式窑炉节能方法，包括以下步骤：设置有一次、二次烟气循环通道，在某一热处理炉加热过程中，将烟气经过空气预热器6后排放至一次烟道1中，另一台热处理炉引入一次烟道1中的烟气对工件与炉墙进行预热，预热后降温的烟气则排至二次烟道2中，由引风机7排至大气中，当预热后的工件升至一定温度时，点火正式加热，然后将烟气经空气加热器6排至一次烟道1，供其它热处理炉预热工件、蓄热。

预热后的工件温度升至50度时，点火正式加热。

包括以下步骤：

步骤一：将第一热处理炉81内放置好工件，然后通过第一控制柜关闭与一次烟道1相连的烟气引入管道上的第二阀门92和与二次烟道2相连的低温烟气排出管道上的第三阀门93，打开与一次烟道1相连的高温烟气排出管道上的第一阀门91，对第一热处理炉81点火加热；

步骤二：将第二热处理炉82内放置好工件，然后通过第二控制柜关闭与一次烟道1相连的高温烟气排出管道上的第四阀门94，打开与一次烟道1相连的烟气引入管道上的第五阀门95和与二次烟道2相连的低温烟气排出管道上的第六阀门96，利用第一热处理炉81产生的烟气对第二热处理炉82内工件预热并对第二热处理炉82蓄热；

步骤三：当第二热处理炉82内的温度传感器检测到第二热处理炉82内工件温度升至50度时，将信号传给第二控制柜，通过第二控制柜关闭第五阀门95和第六阀门96，打开第四阀门94，点火加热；

步骤四：第三热处理炉83内放置好工件，通过第三控制柜关闭与一次烟道1相连的高温烟气排出管道上的第七阀门97，打开与一次烟道1相连的烟气引入管道上的第八阀门98和与二次烟道2相连的低温烟气排出管道上的第九阀门99，利用第一热处理炉81和第二热处理炉82产生的烟气对工件进行预热，并对炉体进行蓄热；

步骤五：当第三热处理炉83内的温度传感器检测到第三热处理炉83内工件升至50度时，将信号传给第三控制柜，通过第三控制柜关闭第八阀门98和第九阀门99，打开第七阀门97，点火加热；

步骤六：当第一热处理炉81内热处理过程结束，即将工件由0度加热到500度，然后保温、降温、完成回火工艺后，取出工件，然后放入新工件，通过第一控制柜关闭一次烟道1相连的高温烟气排出管道上的第一阀门91，打开一次烟道1相连的烟气引入管道上的第二阀门92和与二次烟道2相连的低温烟气排出管道上的第三阀门93，对工件进行预加热并对第一热处理炉81蓄热；

步骤七：当第一热处理炉81内的温度传感器检测到第一热处理炉81内工件升至50度时，将信号传给第一控制柜，通过第一控制柜关闭第二阀门92和第三阀门93，打开第一阀门91，对第一热处理炉81点火加热；

步骤八：对第二热处理炉82进行上述步骤六和七操作；

步骤九：对第三热处理炉83进行上述步骤六和七操作；

步骤十：重复步骤六至步骤九，直至所有工件处理完毕。

在做上述热处理过程中，二次烟道2可以接其它余热回收利用装置，进一步提高烟气余热利用率。

第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜分别完成对第一热处理炉81、第二热处理炉82和第三热处理炉83的温度控制、阀门控制、点火加热控制，三台热处理炉之间的联动与数据共享，由调度中心的工控机根据步骤一至步骤十集中管理。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.烟气循环式窑炉节能系统，包括两台或者多台热处理炉，其特征是：每台热处理炉分别与一次烟道和二次烟道相连，每台热处理炉顶部与一次烟道之间分别设置有高温烟气排出管道和烟气引入管道，每台热处理炉底部与二次烟道之间分别设置有低温烟气排出管道，每台热处理炉上的高温烟气排出管道上分别设置有空气预热器，空气预热器的另一侧输入端连接空气进口，输出端连接热处理炉，每个空气预热器与一次烟道之间的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上分别设置有阀门，所述的二次烟道的尾部设置有引风机。

2.根据权利要求1所述的烟气循环式窑炉节能系统，其特征是：所述的每台热处理炉上的阀门为电动阀门，每台热处理炉上分别设置有温度传感器，所述的每台热处理炉上的电动阀门和温度传感器分别与其相对应设置的控制柜相连，每个控制柜分别与调度中心的工控机相连。

3.根据权利要求2所述的烟气循环式窑炉节能系统，其特征是：所述的热处理炉包括三台，分别为第一热处理炉、第二热处理炉和第三热处理炉；第一热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第一阀门、第二阀门和第三阀门；第二热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第四阀门、第五阀门和第六阀门；第三热处理炉上的高温烟气排出管道上、烟气引入管道上和低温烟气排出管道上设置的阀门分别为第七阀门、第八阀门和第九阀门；所述的控制柜包括第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜，所述的第一控制柜与第一热处理炉相连，第二控制柜与第二热处理炉相连，第三控制柜与第三热处理炉相连。

4.根据权利要求1所述的烟气循环式窑炉节能系统，其特征是：所述的二次烟道还可以接其它余热回收利用装置。

5.烟气循环式窑炉节能方法，其特征是：包括以下步骤：设置有一次、二次烟气循环通道，在某一热处理炉加热过程中，将烟气经过空气预热器后排放至一次烟道中，另一台热处理炉引入一次烟道中的烟气对工件与炉墙进行预热，预热后降温的烟气则排至二次烟道中，由引风机排至大气中，当预热后的工件升至一定温度时，点火正式加热，然后将烟气经空气加热器排至一次烟道，供其它热处理炉预热工件、蓄热。

6.根据权利要求5所述的烟气循环式窑炉节能方法，其特征是：预热后的工件温度升至50度时，点火正式加热。

7.根据权利要求6所述的烟气循环式窑炉节能方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：将第一热处理炉内放置好工件，然后通过第一控制柜关闭与一次烟道相连的烟气引入管道上的第二阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第三阀门，打开与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第一阀门，对第一热处理炉点火加热；

步骤二：将第二热处理炉内放置好工件，然后通过第二控制柜关闭与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第四阀门，打开与一次烟道相连的烟气引入管道上的第五阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第六阀门，利用第一热处理炉产生的烟气对第二热处理炉内工件预热并对第二热处理炉蓄热；

步骤三：当第二热处理炉内的温度传感器检测到第二热处理炉内工件温度升至50度时，将信号传给第二控制柜，通过第二控制柜关闭第五阀门和第六阀门，打开第四阀门，点火加热；

步骤四：第三热处理炉内放置好工件，通过第三控制柜关闭与一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第七阀门，打开与一次烟道相连的烟气引入管道上的第八阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第九阀门，利用第一热处理炉和第二热处理炉产生的烟气对工件进行预热，并对炉体进行蓄热；

步骤五：当第三热处理炉内的温度传感器检测到第三热处理炉内工件升至50度时，将信号传给第三控制柜，通过第三控制柜关闭第八阀门和第九阀门，打开第七阀门，点火加热；

步骤六：当第一热处理炉内热处理过程结束，即将工件由0度加热到500度，然后保温、降温、完成回火工艺后，取出工件，然后放入新工件，通过第一控制柜关闭一次烟道相连的高温烟气排出管道上的第一阀门，打开一次烟道相连的烟气引入管道上的第二阀门和与二次烟道相连的低温烟气排出管道上的第三阀门，对工件进行预加热并对第一热处理炉蓄热；

步骤七：当第一热处理炉内的温度传感器检测到第一热处理炉内工件升至50度时，将信号传给第一控制柜，通过第一控制柜关闭第二阀门和第三阀门，打开第一阀门，对第一热处理炉点火加热；

步骤八：对第二热处理炉进行上述步骤六和七操作；

步骤九：对第三热处理炉进行上述步骤六和七操作；

步骤十：重复步骤六至步骤九，直至所有工件处理完毕。