CN104713354A - 一种新型节能宽体陶瓷辊道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型节能宽体陶瓷辊道窑，其包括炉膛以及设置于炉膛内用于输送产品的辊棒，在炉膛的相对的两侧对称设置有燃烧器和抽烟口，燃烧器和抽烟口均与炉膛的内部空间相连通，且所述燃烧器的长度方向与产品的移动方向垂直，辊道窑进一步包括一相变换热装置，相变换热装置内设有可进行热交换的助燃空气容置空间和烟气容置空间，助燃空气容置空间通过热风管道与燃烧器连通，烟气容置空间通过烟气通道与抽烟口相连通。本发明在保证原来炉窑中大部分烟气保持原有流动方向的前提下，利用燃烧器和抽烟口的配合关系改变烟气流向，加强了对炉窑内截面方向上烟气的扰动，对炉膛内流场进行优化，减少炉膛温度梯度，有利于提高产品品质。

Description

一种新型节能宽体陶瓷辊道窑

技术领域

本发明涉及陶瓷工业设备技术领域，具体涉及一种具有高热能利用率的新型宽体陶瓷辊道窑。

背景技术

陶瓷行业主要有三种炉窑，梭式窑、隧道窑和辊道窑，其中以辊道窑的产量最大，因此，其燃料的消耗也最大。陶瓷辊道窑长度方向上分为烘干、预热、烧成、冷却几个功能区，可以实现连续生产，因此，产能大，效率高，单位产品的能源消耗低。陶瓷生产过程中，对于炉膛温度均匀性的要求也是很高的。同一点的温度波动不应超过3℃，因此，在陶瓷生产过程中，调节好燃烧系统后，一般控制助燃风、燃气量及压力不变，以保证燃烧过程的稳定，保证温度场的稳定。但是，在实际生产过程中，燃料的燃烧是通过燃烧器进行，在火焰的部分温度高，在炉膛其他部分温度低。因此，由于炉膛内有温度梯度的存在，就有优质品和一般质量产品的差别。

当辊道窑横截面方向存在温度差或气氛差时，会影响到产品的品质，如存在色差等。为了减少温度、燃烧气氛的差异，辊道窑采用两侧分别设置燃烧器，并且在辊子的上、下两侧也分别设置。如果辊道窑在其宽度方向上加宽四分之一，产能就能增加25％以上，产品的单位能源下降20％以上，因此，节能效果将非常明显。由于燃烧器结构、燃气参数的限制，燃烧火焰的长度不可能无限加长，因此，限制了辊道窑的进一步加宽。

可以利用的辊道窑余热有两种，一种是热风，一种是热烟气余热。陶瓷生产中辊道窑的余热，现有的利用方式只有一种，即将辊道窑排出的热风用于生坯干燥。辊道窑产生的大部分余热，目前尚未被利用。辊道窑急冷段的热风温度有500℃左右，一般用于烘干生坯，另外，从缓冷段和炉窑进口处也有烟气排出，这三部分的余热大大超过了烘干生坯需要的热量。由此造成了热量的损失，能源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高效节能的宽体陶瓷辊道窑，该宽体辊道窑可以实现炉膛横截面的温度均匀分布。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种新型节能宽体陶瓷辊道窑，其包括炉膛以及设置于炉膛内用于输送产品的辊棒，在炉膛的相对的两侧对称设置有燃烧器和抽烟口，所述燃烧器和抽烟口均与炉膛的内部空间相连通，且所述燃烧器的长度方向与产品的移动方向垂直，所述辊道窑进一步包括一相变换热装置，所述相变换热装置内设有可进行热交换的助燃空气容置空间和烟气容置空间，所述助燃空气容置空间通过热风管道与燃烧器连通，所述烟气容置空间通过烟气通道与抽烟口相连通。

本发明将炉膛内烟气的流向由原来的纵向直接流向窑门，变为一部分流向窑门(定义为纵向流动)，一部分沿炉膛的截面方向流动(则为横向流动)，因此可增加气流扰动，减小截面温差，在保证炉膛内平均温度不变的前提下，可以有效减小局部高温，抑制热力型NOX的产生，从而有利于提高产品质量。而且，本发明利用相变换热的方式，可使得烟气余热对助燃空气进行间接加热，助燃空气温度由原来的常温增加到300℃以上，在保证生产工艺要求的同时，可以保证从窑入口处出来的烟气温度最低，充分利用了在生产过程中的烟气余热。

所述相变换热装置的内部通过一横向设置的隔板被分割成上、下两部分，其中，上部分为助燃空气容置空间，下部分为烟气容置空间，所述助燃空气容置空间设有一用于通入助燃空气的进气口和将所述助燃空气通过热风管道输送至燃烧器的出气口，所述烟气容置空间设有一用于将抽烟口中的烟气通过烟气通道输送至烟气容置空间内的进烟口和一用于将烟气排出的出烟口。烟气(含有一定量的粉尘)和助燃空气并不直接接触，从而防止助燃空气和烟气混合后进入炉膛对产品造成污染。

所述相变换热装置内部安装有至少一用于盛放换热介质的封闭的容器，封闭容器在常温下为负压，所述容器的下端设置于烟气容置空间中，其上端穿过隔板延伸至助燃空气容置空间中。所述换热介质根据需要可以是水，当然也可以采用导热姆或硫等其他工作流体。在相变换热过程中，烟气进入烟气容置空间后对液态的换热介质进行加热(相当于蒸发段)，加热后的液态换热介质吸收汽化潜热后相变成气态进入容器的上部，对助燃空气容置空间中的助燃气体进行加热并释放汽化潜热(相当于冷凝段)，然后再次相变为液体回到烟气容置空间中。如此反复循环，烟气余热利用的同时，同时也使得烟气中的粉尘遇冷吸附于容器上或下落到烟气容置空间的下部，从而减少了废热以及粉尘对大气的污染。

所述燃烧器包括设置于辊棒上侧的辊上燃烧器和设置于辊棒下侧的辊下燃烧器，所述抽烟口包括设置于辊棒上侧的辊上抽烟口和设置于辊棒下侧的辊下抽烟口。所述辊上燃烧器和辊下燃烧器均设置多个。

所述燃烧器延伸至炉膛内的端部为扁平管，采用扁平管以将原来形成的圆锥形火焰变为扁平火焰，在火焰体积不变的前提下，火焰覆盖的面积变大，由于在炉膛上燃烧器对面有抽烟口的抽吸作用，可以更好的将热烟气沿炉窑截面方面上分布更均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、在保证原来炉窑中大部分烟气保持原有流动方向的前提下，利用在燃烧器正对面适当抽取烟气以改变烟气流向，加强了对炉窑内截面方向上烟气的扰动，对炉膛内流场进行优化，减少炉膛温度梯度，有利于提高产品品质，可以加宽炉膛的宽度，由于炉膛的加宽，以边长600毫米的产品为例，当窑宽为3米时，每排最多可放5块砖，当窑宽增加到4.2米，则产量或以提高40％，而燃料的消耗只是稍有增加，这样，单位产品的能源消耗就大大减小，从而实现节能高效的目的。

2、同时对其进行余热回收的方式，回收烟气的余热，用于加热助燃空气，保留其中一小部分烟气从炉窑口排出，完成产品的烘干、预热等，烟气余热得到充分利用。

3、助燃空气温度由原来的常温增加到300℃以上，这样就实现了炉膛内温度梯度的减小，从而有利于提高产品质量。

4、根据抽烟口烟气余热温度，对助燃空气的流量进行控制，从而实现对炉膛内燃烧气氛的调节，保证生产过程的正常进行。

附图说明

图1为本发明一种新型节能宽体陶瓷辊道窑的结构示意图；

图2为图1的A向结构示意图。

附图标记说明：1、炉膛；11、辊棒；2、相变换热装置；21、隔板；22、进气口；23、出烟口；31、辊上燃烧器；32、辊下燃烧器；4、热风管道；51、辊上抽烟口；52、辊下抽烟口；6、烟气通道；7、产品；81、辊上扁平火焰；82、辊下扁平火焰；9、容器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

请参照图1和图2所示，一种新型节能宽体陶瓷辊道窑，其包括炉膛1以及设置于炉膛1内用于输送产品7的辊棒11，在炉膛1的相对的两侧对称设置有燃烧器和抽烟口，燃烧器和抽烟口均与炉膛1的内部空间相连通，且燃烧器的长度方向与产品7的移动方向垂直，在保证原来炉窑中大部分烟气保持原有流动方向(纵向直接流向窑门)的前提下，利用在燃烧器正对面适当抽取烟气以改变一少部分烟气流向(沿炉膛的截面方向流动即横向流动)，加强了对炉窑内截面方向上烟气的扰动，实现对炉膛内流场进行优化，减少炉膛温度梯度，有利于提高产品品质，可以加宽炉膛的宽度。

具体地，燃烧器包括设置于辊棒11上侧的辊上燃烧器31和设置于辊棒11下侧的辊下燃烧器32，抽烟口包括设置于辊棒11上侧的辊上抽烟口51和设置于辊棒11下侧的辊下抽烟口52。辊上燃烧器31和辊下燃烧器32均设置多个(显然，辊上抽烟口51和辊下抽烟口52分别对应于辊上燃烧器31和辊下燃烧器32的个数以及位置)。

而且，本发明增设相变换热装置2，利用相变换热的方式，可使得烟气余热对助燃空气进行间接加热，助燃空气温度由原来的常温增加到300℃以上，这样就实现了炉膛内温度梯度的减小，从而有利于提高产品质量，并充分利用了在生产过程中的烟气余热。

在相变换热装置2内设有可进行热交换(在本发明较佳的实施例中，通过换热介质进行间接热交换)的助燃空气容置空间和烟气容置空间，助燃空气容置空间通过热风管道4与燃烧器连通，烟气容置空间通过烟气通道6与抽烟口相连通。燃烧器将通过热风管道获得的经烟气余热加热后的助燃空气和通过燃气管道(与燃烧器连通)获得的燃气进行混合后在炉膛1内燃烧形成火焰。每个燃烧器延伸至炉膛1内的端部为扁平管，采用扁平管以将原来形成的圆锥形火焰变为扁平火焰(如图1所示辊上扁平火焰81和辊下扁平火焰82)，在火焰体积不变的前提下，火焰覆盖的面积变大，由于在炉膛上燃烧器对面有抽烟口的抽吸作用，可以更好的将热烟气沿炉窑截面方面上分布更均匀。通过抽烟口排出的烟气一部分进入烟气容置空间，另一部分排出，可用于生坯的烘干和预热。而且还可以根据抽烟口排出的烟气温度对助燃空气的流量进行控制，从而实现对炉膛内燃烧气氛的调节，保证生产过程的正常进行

相变换热装置2的内部通过一横向设置的隔板21被分割成上、下两部分，其中，上部分为助燃空气容置空间，下部分为烟气容置空间，助燃空气容置空间设有一用于通入助燃空气的进气口22和将助燃空气通过热风管道4输送至燃烧器的出气口，烟气容置空间设有一用于将抽烟口中的烟气通过烟气通道6输送至烟气容置空间内的进烟口和一用于将烟气排出的出烟口23。含有一定量的粉尘的烟气和助燃空气并不直接接触，从而防止助燃空气和烟气混合后进入炉膛对产品造成污染。相变换热装置2内部安装有至少一用于盛放换热介质的封闭的容器9，容器9的下端设置于烟气容置空间中，其上端穿过隔板21延伸至助燃空气容置空间中。换热介质根据需要可以是水，当然也可以采用导热姆或硫等其他工作流体。在相变换热过程中，烟气进入烟气容置空间后对液态的换热介质进行加热(相当于蒸发段)，加热后的液态换热介质相变成气态进入容器的上部，对助燃空气容置空间中的助燃气体进行加热(相当于冷凝段)，然后再次相变为液体回到烟气容置空间中。如此反复循环，烟气余热利用的同时，同时也使得烟气中的粉尘遇冷吸附于容器上或下落到烟气容置空间的下部，从而减少了废热以及粉尘对大气的污染。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种新型节能宽体陶瓷辊道窑，其包括炉膛(1)以及设置于炉膛(1)内用于输送产品(7)的辊棒(11)，其特征在于，在炉膛(1)的相对的两侧对称设置有燃烧器和抽烟口，所述燃烧器和抽烟口均与炉膛(1)的内部空间相连通，且所述燃烧器的长度方向与产品(7)的移动方向垂直，所述辊道窑进一步包括一相变换热装置(2)，所述相变换热装置(2)内设有可进行热交换的助燃空气容置空间和烟气容置空间，所述助燃空气容置空间通过热风管道(4)与燃烧器连通，所述烟气容置空间通过烟气通道(6)与抽烟口相连通。

2.根据权利要求1所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述相变换热装置(2)的内部通过一横向设置的隔板(21)被分割成上、下两部分，其中，上部分为助燃空气容置空间，下部分为烟气容置空间，所述助燃空气容置空间设有一用于通入助燃空气的进气口(22)和将所述助燃空气通过热风管道(4)输送至燃烧器的出气口，所述烟气容置空间设有一用于将抽烟口中的烟气通过烟气通道(6)输送至烟气容置空间内的进烟口和一用于将烟气排出的出烟口(23)。

3.根据权利要求2所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述相变换热装置(2)内部安装有至少一用于盛放换热介质的封闭的容器(9)，常温下封闭的容器(9)内处于负压状态，所述容器(9)的下端设置于烟气容置空间中，其上端穿过隔板(21)延伸至助燃空气容置空间中。

4.根据权利要求3所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述换热介质为水或导热姆或硫。

5.根据权利要求1所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述燃烧器包括设置于辊棒(11)上侧的辊上燃烧器(31)和设置于辊棒(11)下侧的辊下燃烧器(32)，所述抽烟口包括设置于辊棒(11)上侧的辊上抽烟口(51)和设置于辊棒(11)下侧的辊下抽烟口(52)。

6.根据权利要求5所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述辊上燃烧器(31)和辊下燃烧器(32)均设置多个。

7.根据权利要求1-6任一项所述的新型节能宽体陶瓷辊道窑，其特征在于，所述燃烧器延伸至炉膛(1)内的端部为扁平管。