CN105829819B - 用于从工业烧制窑回收热的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于从工业烧制窑(2)回收热的设备(1)，所述设备(1)包括至少一个初级回路(11、12)，所述至少一个初级回路(11、12)包括可布置在所述窑(2)的冷却区段中的至少一个内部热交换器(13、14)，其中，初级处理液在所述初级回路(11、12)中流动。

Description

用于从工业烧制窑回收热的设备及方法
技术领域
本发明涉及用于在陶瓷工业中从烧制窑中回收热的设备和方法。
背景技术
现有技术包括用于瓦、砖石制品、瓷器和其它陶瓷产品的烧制窑，该烧制窑具有一个或更多个烧制区段，一个或更多个冷却区段布置在所述一个或更多个烧制区段的下游。
详细地，众所周知，烧制窑可包括以下冷却区段，依次为：快冷却区域、慢冷却区域、中性区域以及最终快冷却区域。
在所述冷却区域中，通过向窑内部注入来自外部或者来自容置窑的工厂(通常为棚式建筑)内部的空气来降低陶瓷制品的温度。
详细地，众所周知的是使用了布置在窑的不同冷却区段的上部拱顶之下的、在冷却区域中延伸的空气/空气交换器。
从这些交换器中排出的空气接着用于加热建筑物或者用于供给干燥器，该空气的温度根据空气所排出的区域区段在170℃和200℃之间大致变化。
尽管以上描述的已知的系统能够部分回收并重新利用在烧制窑中所生成的热，但是效率相当低。
事实上，已知的系统只能回收在窑的冷却区域中传递或者辐射的一小部分热，而大多数热耗散掉了并因此不能被利用。
由于经济、能量效率以及环境的原因，长期以来需要开发一种更有效地回收在陶瓷产品的冷却区段中所耗散的热的方法。
发明内容
因此，本发明背后的技术目的是提供一种用于从工业烧制窑回收热的设备，该设备满足了以上提及的需求并避免现有技术的缺陷。
该技术目的通过本申请的用于回收热的设备和通过本申请实现的用于回收热的方法来获得。
本申请公开了一种用于回收热的系统，所述系统包括：用于陶瓷产品的工业烧制窑，所述工业烧制窑包括冷却区段和用于输送陶瓷产品的输送器，所述输送器穿过所述冷却区段；和用于从所述工业烧制窑回收热的设备，包括：至少一个初级回路，所述初级回路包括布置在所述工业烧制窑的所述冷却区段中的至少一个内部热交换器；和在所述初级回路中流动的至少一种初级处理液；其中，所述初级回路包括至少两个内部热交换器，第一内部热交换器布置在所述输送器之上，第二内部热交换器布置在所述输送器之下；所述设备还包括在所述工业烧制窑外部且与所述初级回路并联的二次回路，所述二次回路连接至位于所述工业烧制窑外部的外部交换器；所述设备安装至所述工业烧制窑，通过将初级回路同时分组并使得来自前一组具有较低温度的出流流体进入具有较高温度的随后组来获得所述二次回路的并联连接。
本申请还公开了一种用于从工业烧制窑中回收热的方法，所述工业烧制窑用于烧制陶瓷产品，所述方法包括以下步骤：提供工业烧制窑，所述工业烧制窑包括至少一个冷却区段和用于输送陶瓷产品的输送器所述输送器穿过所述冷却区段；提供用于从所述工业烧制窑回收热的设备，所述设备包括至少一个初级回路，所述至少一个初级回路包括初级处理液在其中流动的至少两个内部热交换器；在所述冷却区段内部安装所述内部热交换器，第一内部热交换器布置在所述输送器之上，第二内部热交换器布置在所述输送器之下；以及收集由于在所述内部热交换器中通过而已经被加热的所述初级处理液；所述设备还包括在所述工业烧制窑外部且与所述初级回路并联的二次回路，所述二次回路连接至位于所述工业烧制窑外部的外部交换器；所述设备安装至所述工业烧制窑，通过将初级回路同时分组并使得来自前一组具有较低温度的出流流体进入具有较高温度的随后组来获得所述二次回路的并联连接。
附图说明
如图所示，从通过本发明的设备的优选但非排它性的实施例的非限制性的示例所给定的指示性的描述将更全面地展现本发明的其它特征和优点，在附图中：
图1是示意性地示出了辊式烧制窑的平面图，其中，实施了根据本发明的设备，为了清楚地示出的原因将其分成三部分；
图2示意性地示出了图1的窑的模块的平面图；以及
图3和图4是之前图的窑的横截面的示意图，所提出设备的两个不同的实施例应用至上述示意图。
具体实施方式
参考所述附图，附图标记1整体表示本发明的设备。
所提出的设备1已研制出来用于从用于生产陶瓷产品、例如瓦、砖石制品、陶瓷制品等的工业烧制窑2回收热。
接下来，出于简化描述的原因，在不失一般性的情况下，将参考用于烧制陶瓷产品的工业烧制窑2的本发明的产品的优选的但非限制性的情况。
工业烧制窑2具有例如由依次对准的多个模块限定的通常纵向的形状，并且工业烧制窑2其内部包括支撑和传输陶瓷产品的辊式输送器5(在图3和4中示意性示出)。
如在图1中所示，其中可应用所提出的设备1的这种类型的工业烧制窑2依次包括：窑前区段(未示出)、预加热区段21、具有燃烧器的烧制区段22、快冷却区段23、慢冷却区段24、中性区域25以及最终冷却区段26。
在更一般的方面，所提出的设备1包括至少一个初级回路11、12，所述至少一个初级回路11、12包括被指定布置在工业烧制窑2的冷却区段中的一个中的相应的内部热交换器。
设备1优选地包括多个初级回路11、12,每个初级回路具有内部热交换器或者沿着工业烧制窑2的冷却区段的纵向延展分布的热交换器。
在本说明书中，广义的术语“冷却区段”指的是工业烧制窑2的终端区域，终端区域包括以下组件：快冷却区段23、慢冷却区段24、中性区域25以及最终冷却区段26。
在本发明的非常重要的方面中，设备1包括在所述初级回路11、12中流动的初级处理液，初级处理液可由沿着热交换器中的通道流动的过热水或者由融盐或者由其它合适的液体构成。
初级回路11、12清楚地包括用于将初级液体运送到位于工业烧制窑2中的内部热交换器中的至少一个输送支路和用于提取高温液体的返回支路。
在模块化工业烧制窑2的情况下，设备1可有利地包括初级回路11、12，所述初级回路11、12用于每个模块，因此限定了模块化设备1。
因此，根据具体设计或者结构需要，作为选择，初级回路11、12可只安装在工业烧制窑2的一些但不是所有的模块中。
进一步地，初级回路11、12可采用相同的初级液体工作或者可具有不同的初级液体。
内部热交换器可为管束型、肋管型或者可为其它类型。
内部热交换器优选地由碳钢或者不锈钢或者为了其使用的目的的其它合适的材料制成。
考虑到所述初级液体的热交换性能可能远高于空气，本发明的设备1从工业烧制窑2的冷却区段提取热的效率能够远高于现有技术。
更准确地讲，设备1的内部加热器能够同时接收由传输装置所散发的热和由工业烧制窑2自身所辐射的热。
应当注意，由于为了烧制陶瓷产品而在工业烧制窑中不可避免地产生大量的热，并且由于在从工业烧制窑2中移出陶瓷产品之前必须显著地降低陶瓷产品的温度，因此本发明同时获得两个结果。
一方面，原本可能耗散或浪费掉的热聚积在初级液体中，而且陶瓷产品的冷却工艺变得更高效且更快。
正如将在以下更详细的是，借助于本发明的设备1所收集的热用于减少容置所述工业烧制窑的工厂的能量需求，具有经济节约且减少污染方面的效果。
事实上，这些工厂众所周知地消耗能源并因此花费高，并最终造成污染；因此，从工业烧制窑2有效地回收热能够降低生产成本并减少生态足迹。
每个初级回路11、12优选地包括第一内部热交换器13和第二内部热交换器14，第一内部热交换器13布置在输送器5的辊平面之上，第二内部热交换器14布置在输送器5的辊平面之下(参见图3和图4)。
更确切地讲，设备1可在已有的工业烧制窑2上实施或者可在生产期间结合到窑2中。
在第一种情况下，即使工业烧制窑2包括现有技术的空气/空气交换器，也可对工业烧制窑2进行改造。
事实上，本发明的第一内部热交换器13可布置在空气/空气交换器和工业烧制窑2的拱顶的天花板之间，第二内部热交换器14在任何情况下都可安装在输送器5的辊平面之下。
因此，本发明也涉及用于从工业烧制窑2的冷却区段回收热的方法，该方法包括对工业烧制窑2进行改造。
初级回路11、12通过布置在工业烧制窑2外部的热能动力装置来完成，该热能动力装置优选地由外部交换器3(参见图3)或者由热能蒸发器4(参见图4)构成。
在实践中，工业烧制窑2的每个模块将与它自己的初级回路11、12相联，初级回路11、12包括流体动力学地连接至外部装置的一个或更多个内部热交换器，外部装置的非排他性的示例可为另外的外部交换器3或者热能蒸发器4。
正如可在图3和图4中看到的，根据与加压流体相关的行业标准所必须的安全装置、例如恒温器、安全阀、热排出阀、压力开关、压力计、温度计或者除此以外的其它部件(在所附设计表中用附图标记15来表示其整体)与每个初级回路11、12相联。
也具有用于初级液体的循环泵16以及足够应对所选液体的最大膨胀的膨胀箱17。
在本发明的优选实施例中，在图1中所示，所提出的设备1还包括在工业烧制窑2外部的、与初级回路11、12相并联的二次回路18。
具体地，二次回路18连接至初级回路11、12的外部交换器3或者热能蒸发器4。
二次处理流体在二次回路18中流动，该流体例如是饱和蒸汽、过热蒸汽、导热油或者过热水。
在图1的示例中，设备1以这样的方式安装在工业烧制窑2中，即，通过将四个初级回路11、12同时分成一组、来自第一组(特征在于由较低温度)的出流流体进入第二组(其中具有较高温度)等来获得二次回路18的并联连接。
然而，这仅旨在作为构造性的示例且并不限制其特征。
由于通过采用具有逆返回(inverse return)的三管系统而完成循环这样的事实，为了平衡负载损失，同样也是如此；在这种情况下，根据具体的应用，也可选择仅仅结构化的类型(merely constructionaltype)。
在设备1的下游具有由二次回路18所提供的至少一个用户装置。
用户装置可为涡轮型、例如ORC(即具有有机流体兰金循环或者蒸汽涡轮)机组或者甚至为吸附机组。
但不排除其它类型的用户装置。
在优选的实施例中，本发明的设备1设计成用于生产用于自身消耗的电能。
因此，在使用可通过液态二次流体或者气态二次流体启动的ORC机组的示例中，根据机组自身的具体的技术，所提出的设备1(具有已经解释的所有的内在优点)能够从工业烧制窑2的冷却区段回收热，接着转化为电能，以使工厂的非常高的消耗降低。
进一步地，可例如使用ORC机组的具有大约在50℃和80℃之间温度的冷却水通过进一步回收能量用于环境加热。
同样地，所述吸附机组可用于发电或者在夏季的几个月中用于环境调节。
此外，在第一回路的热能动力装置是热能蒸发器4的情况下，由此生成的蒸汽具有进一步的用途或者与用户装置的启动不同的用途。
仍然更详细地，为了给出设备1的柔性和多功能性的构思，注意到热能蒸发器4的在设备1的模块中所引起的、并因此与工业烧制窑2的模块相联的输出，可生产饱和蒸汽以及发送至设备1自身的其它模块的二次交换器的过热蒸汽以启动用户装置。

Claims (10)

1.一种用于回收热的系统，所述系统包括：
用于陶瓷产品的工业烧制窑(2)，所述工业烧制窑包括冷却区段和用于输送陶瓷产品的输送器(5)，所述输送器穿过所述冷却区段；和
用于从所述工业烧制窑(2)回收热的设备(1)，包括：至少一个初级回路(11、12)，所述初级回路(11、12)包括布置在所述工业烧制窑(2)的所述冷却区段中的至少一个内部热交换器；和在所述初级回路(11、12)中流动的至少一种初级处理液；
其特征在于，所述初级回路(11、12)包括至少两个内部热交换器，第一内部热交换器(13)布置在所述输送器(5)之上，第二内部热交换器(14)布置在所述输送器(5)之下；
所述设备(1)还包括在所述工业烧制窑(2)外部且与所述初级回路(11、12)并联的二次回路(18)，所述二次回路连接至位于所述工业烧制窑(2)外部的外部交换器(3)；
所述设备(1)安装至所述工业烧制窑(2)，通过将初级回路(11、12)同时分组并使得来自前一组具有较低温度的出流流体进入具有较高温度的随后组来获得所述二次回路(18)的并联连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述初级处理液包括在所述内部热交换器中通过时使其过热的水。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述初级处理液包括融盐。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，二次处理流体在所述二次回路(18)中流动，所述二次处理流体从以下中选定：饱和水蒸汽、过热蒸汽、导热油或者过热水。
5.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统包括借助所述二次回路(18)相并联的多个初级回路(11、12)。
6.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统包括由二次回路(18)提供的至少一个用户装置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户装置是涡轮型装置。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户装置是吸附单元。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述工业烧制窑(2)包括多个冷却区段，每个冷却区段与相应的初级回路(11、12)相联。
10.一种用于从工业烧制窑(2)中回收热的方法，所述工业烧制窑(2)用于烧制陶瓷产品，所述方法包括以下步骤：
提供工业烧制窑(2)，所述工业烧制窑包括至少一个冷却区段和用于输送陶瓷产品的输送器(5)，所述输送器穿过所述冷却区段；
提供用于从所述工业烧制窑(2)回收热的设备(1)，所述设备包括至少一个初级回路(11、12)，所述至少一个初级回路(11、12)包括初级处理液在其中流动的至少两个内部热交换器；
在所述冷却区段内部安装所述内部热交换器，第一内部热交换器(13)布置在所述输送器(5)之上，第二内部热交换器(14)布置在所述输送器(5)之下；以及
收集由于在所述内部热交换器中通过而已经被加热的所述初级处理液；
所述设备(1)还包括在所述工业烧制窑(2)外部且与所述初级回路(11、12)并联的二次回路(18)，所述二次回路连接至位于所述工业烧制窑(2)外部的外部交换器(3)；
所述设备(1)安装至所述工业烧制窑(2)，通过将初级回路(11、12)同时分组并使得来自前一组具有较低温度的出流流体进入具有较高温度的随后组来获得所述二次回路(18)的并联连接。
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