CN106630546A - 一种低能耗蓄热式熔融装置及方法 - Google Patents

一种低能耗蓄热式熔融装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种低能耗蓄热式熔融装置及方法，该装置包含蓄热式换热装置，整流装置及熔融炉体。燃气与空气分别送入熔融炉体一端的蓄热式燃气换热装置与蓄热式空气换热装置中被加热，换热后的高温燃气与高温空气通过整流装置送入熔融炉体内进行低氧超绝热燃烧，燃烧产生的高温烟气为固体熔融提供能量，换热后的烟气送入熔融炉体另一端的蓄热式燃气换热装置及蓄热式空气换热装置，烟气对蓄热式燃气换热装置及蓄热式空气换热装置内的蓄热体快速蓄热，通过四组蓄热式换热装置两两的交替运行，实现烟气热量高效回收，通过将熔融炉体及蓄热式换热装置分区来大大降低出口烟气温度，提高装置热效率，本装置具有熔融背景温度高、燃烧反应时间短、能量利用率高等优点。

Description

一种低能耗蓄热式熔融装置及方法
技术领域
本发明涉及热工设备领域，具体涉及一种低能耗蓄热式熔融装置及方法。
背景技术
在制作玻璃及玻璃丝绵的过程中，熔融是必不可少的一环。而目前国内熔融炉普遍存在着单位能耗高，成品质量低等问题。因此如何进行节能高温熔融是一个迫在眉睫的问题。
目前，由于设计的缺陷，导致目前采用蓄热式加热及燃烧方式的热工设备普遍存在着排烟不畅，装置内压力过高，气氛不易控制，排烟温度高，供热不稳定等问题。
发明内容
为克服现有生产工艺的不足，本发明提供一种低能耗蓄热式熔融装置及方法，通过改进蓄热式熔融装置的整体结构，保证换热充分，提高装置热效率，通过低氧超绝热燃烧，提高熔融背景温度，实现NOx的低排放的，节能减排，运行安全稳定。
本发明的技术方案：
一种低能耗蓄热式熔融装置，该低能耗蓄热式熔融装置包括蓄热式换热装置、整流装置和熔融炉体；
蓄热式换热装置包含蓄热式燃气换热装置和蓄热式空气换热装置，蓄热式燃气换热装置进一步包括含蓄热式燃气换热装置A和蓄热式燃气换热装置B，蓄热式空气换热装置进一步包括蓄热式空气换热装置A和蓄热式空气换热装置B；蓄热式燃气换热装置A与蓄热式空气换热装置A之间采用保温板分隔开，为一体式结构设置于熔融炉体左端；蓄热式燃气换热装置B与蓄热式空气换热装置B之间采用保温板分隔开，为一体式结构设置于熔融炉体右端；蓄热式换热装置内设置多个蓄热体，相邻蓄热体间的纵向间距大于10mm；蓄热式燃气换热装置A和蓄热式燃气换热装置B中相邻蓄热体间填充的介质为燃气，且二者的入口端与燃气管道相连，出口端与整流装置相连；蓄热式空气换热装置A和蓄热式空气换热装置B中相邻蓄热体间填充的介质为空气，且二者的入口端与空气管道相连，出口端与整流装置相连；
整流装置包括整流装置A和整流装置B，整流装置内部采用燃气整流腔与空气整流腔结合的形式或交叉式整流片的形式；当整流装置内部采用燃气整流腔与空气整流腔结合的形式时，每个整流装置内部设置一个燃气整流腔和一个空气整流腔，燃气整流腔与蓄热式燃气换热装置的出口端相连，空气整流腔与蓄热式空气换热装置的出口端相连，燃气整流腔的出口设有多个燃气喷嘴，空气整流腔的出口设有多个空气喷嘴，燃气喷嘴与空气喷嘴均采用套管的形式，套管内燃气与空气并不混合，换热后的高温空气与高温燃气分别送入空气整流腔和燃气整流腔，经整流后通过喷嘴喷入熔融炉体中；当整流装置内部采用交叉整流片的形式时，交叉整流片直接与蓄热式换热装置出口连接，换热后的高温空气与高温燃气在交叉整流片内实现充分混合；
熔融炉体内设置多个隔层，燃烧后的烟气通过隔层预留的烟气通道流动。
所述的气体流通管道上的阀门采用三通阀，三通阀按照设定的时间周期性改变方向，实现进入气体与排出烟气的快速转换，经三通阀后的烟气支管汇成一根烟气母管，左右两根烟气母管与烟气出口相连，使烟气经过烟气支管汇总进入烟气母管，并经过烟气出口排出。
所述的蓄热体间的纵向间距为20-200mm。
一种低能耗蓄热式熔融方法，步骤如下：
(Ⅰ)预热阶段：定量的燃气送入已蓄好热量的蓄热式燃气换热装置A，同时，定量的空气送入已蓄好热量的蓄热式空气换热装置A，蓄热式燃气换热装置A和蓄热式空气换热装置A内的蓄热体分别对燃气和空气进行加热，换热后的高温燃气与高温空气经整流装置A整流后送入熔融炉体内，此时，换热后的蓄热式燃气换热装置A和蓄热式空气换热装置A内的蓄热体温度降低，等待再次蓄热；
(Ⅱ)燃烧及固体熔融阶段：定量的高温燃气与高温空气在熔融炉体内进行低氧超绝热燃烧，燃烧产生的高温烟气顺着熔融炉体内隔层预留的烟气通道流动；
(Ⅲ)能量回收阶段：对固体进行加热后的烟气经过整流装置B分别进入蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B，烟气与蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B内的蓄热体进行高效换热，换热后的低温烟气经烟气母管排出，此时蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B已蓄好热量供下次换热利用；
(Ⅳ)交替运行阶段：定量的燃气与空气分别送入已蓄好热量的蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B，再次重复预热阶段、燃烧及固体熔融阶段和能量回收阶段，以此循环。
所述的燃烧及固体熔融阶段中，通入的空气的过量空气系数为1.01-1.07，整体烟气停留时间大于2s。
所述的能量回收阶段中，烟气依次进入各个蓄热体，烟气温度低于150℃后排出。
本发明的有益效果：
(1)利用空气/燃气的低传热系数并作为分层填充介质，实现蓄热加热装置内各个蓄热体的温度呈梯度分布，实现烟气的高效放热及空气/燃气的高效加热。
(2)通过采用整流装置，将换热后的高温燃气与高温空气整流后充分混合，实现燃气与空气低氧超绝热快速充分燃烧，为熔融提供极高的背景温度。
(3)通过将熔融炉体分段，可提高烟气整体停留时间，换热更加充分，熔融炉体内部温度更加均衡。
附图说明
图1为本发明的一种低能耗蓄热式熔融炉的俯视图。
图2为本发明整流装置内部采用燃气整流腔与空气整流腔结合时的结构示意图。
图3为本发明整流装置内部采用交叉整流片的结构示意图。
图中：1燃气管道；2空气管道；3蓄热式燃气换热装置A；
4蓄热式空气换热装置A；5蓄热式燃气换热装置B；
6蓄热式空气换热装置B；7整流装置A；8整流装置B；9熔融炉体；
10隔层；11蓄热体；12三通阀A；13三通阀B；14烟气母管；
15烟气出口；16空气整流腔；17燃气整流腔；18交叉式整流片。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
如图1-图2所示，装置开始工作之前，蓄热式空气换热装置A 3与蓄热式燃气换热装置A 4前端的三通阀A 12分别转向燃气管道1及空气管道2，此时蓄热式空气换热装置B 5与蓄热式燃气换热装置B 6前端的三通阀B 13均关闭，定量的燃气送入处于高温状态的蓄热式燃气换热装置A 3，同时，过量空气系数为1.03的空气送入处于高温状态的蓄热式空气换热装置A 4，燃气与空气经整流装置A 7整流后送入熔融炉体9中，高温燃气与高温空气在熔融炉体9内进行低氧超绝热燃烧，燃烧产生的高温烟气顺着熔融炉体9内隔层10预留的烟气通道流动，对途经所需熔融的固体充分加热，熔化后的液体顺着熔融炉体9底部的漏板漏出，加热完固体后的烟气顺着整流装置B 8分别送入蓄热式燃气换热装置B 5及蓄热式空气换热装置B 6，烟气与蓄热式燃气换热装置B 5及蓄热式空气换热装置B 6内的蓄热体11进行高效换热，换热后的烟气温度降至150℃以下，三通阀B 13开启，烟气经烟气出口15排出大气，此时蓄热式燃气换热装置B 5及蓄热式空气换热装置B 6内蓄热体11已蓄好热量，供下批次定量的燃气与空气再次重复预热阶段、燃烧及固体熔融阶段及能量回收阶段，以此循环。

Claims (6)

1.一种低能耗蓄热式熔融装置，其特征在于，该低能耗蓄热式熔融装置包括蓄热式换热装置、整流装置和熔融炉体；
蓄热式换热装置包含蓄热式燃气换热装置和蓄热式空气换热装置，蓄热式燃气换热装置进一步包括含蓄热式燃气换热装置A和蓄热式燃气换热装置B，蓄热式空气换热装置进一步包括蓄热式空气换热装置A和蓄热式空气换热装置B；蓄热式燃气换热装置A与蓄热式空气换热装置A之间采用保温板分隔开，为一体式结构设置于熔融炉体左端；蓄热式燃气换热装置B与蓄热式空气换热装置B之间采用保温板分隔开，为一体式结构设置于熔融炉体右端；蓄热式换热装置内设置多个蓄热体，相邻蓄热体间的纵向间距大于10mm；蓄热式燃气换热装置A和蓄热式燃气换热装置B中相邻蓄热体间填充的介质为燃气，且二者的入口端与燃气管道相连，出口端与整流装置相连；蓄热式空气换热装置A和蓄热式空气换热装置B中相邻蓄热体间填充的介质为空气，且二者的入口端与空气管道相连，出口端与整流装置相连；
整流装置包括整流装置A和整流装置B，整流装置内部采用燃气整流腔与空气整流腔结合的形式或交叉式整流片的形式；当整流装置内部采用燃气整流腔与空气整流腔结合的形式时，每个整流装置内部设置一个燃气整流腔和一个空气整流腔，燃气整流腔与蓄热式燃气换热装置的出口端相连，空气整流腔与蓄热式空气换热装置的出口端相连，燃气整流腔的出口设有多个燃气喷嘴，空气整流腔的出口设有多个空气喷嘴，燃气喷嘴与空气喷嘴均采用套管的形式，套管内燃气与空气并不混合，换热后的高温空气与高温燃气分别送入空气整流腔和燃气整流腔，经整流后通过喷嘴喷入熔融炉体中；当整流装置内部采用交叉整流片的形式时，交叉整流片直接与蓄热式换热装置出口连接，换热后的高温空气与高温燃气在交叉整流片内实现充分混合；
熔融炉体内设置多个隔层，燃烧后的烟气通过隔层预留的烟气通道流动。
2.根据权利要求1所述的低能耗蓄热式熔融装置，其特征在于，所述的气体流通管道上的阀门采用三通阀，三通阀按照设定的时间周期性改变方向，实现进入气体与排出烟气的快速转换，经三通阀后的烟气支管汇成一根烟气母管，左右两根烟气母管与烟气出口相连，使烟气经过烟气支管汇总进入烟气母管，并经过烟气出口排出。
3.根据权利要求1或2所述的低能耗蓄热式熔融装置，其特征在于，所述的蓄热体间的纵向间距为20-200mm。
4.一种低能耗蓄热式熔融方法，其特征在于，步骤如下：
(Ⅰ)预热阶段：定量的燃气送入已蓄好热量的蓄热式燃气换热装置A，同时，定量的空气送入已蓄好热量的蓄热式空气换热装置A，蓄热式燃气换热装置A和蓄热式空气换热装置A内的蓄热体分别对燃气和空气进行加热，换热后的高温燃气与高温空气经整流装置A整流后送入熔融炉体内，此时，换热后的蓄热式燃气换热装置A和蓄热式空气换热装置A内的蓄热体温度降低，等待再次蓄热；
(Ⅱ)燃烧及固体熔融阶段：定量的高温燃气与高温空气在熔融炉体内进行低氧超绝热燃烧，燃烧产生的高温烟气顺着熔融炉体内隔层预留的烟气通道流动；
(Ⅲ)能量回收阶段：对固体进行加热后的烟气经过整流装置B分别进入蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B，烟气与蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B内的蓄热体进行高效换热，换热后的低温烟气经烟气母管排出，此时蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B已蓄好热量供下次换热利用；
(Ⅳ)交替运行阶段：定量的燃气与空气分别送入已蓄好热量的蓄热式燃气换热装置B和蓄热式空气换热装置B，再次重复预热阶段、燃烧及固体熔融阶段和能量回收阶段，以此循环。
5.根据权利要求4所述的低能耗蓄热式熔融方法，其特征在于，所述的燃烧及固体熔融阶段中，通入的空气的过量空气系数为1.01-1.07，整体烟气停留时间大于2s。
6.根据权利要求4或5所述的低能耗蓄热式熔融方法，其特征在于，所述的能量回收阶段中，烟气依次进入各个蓄热体，烟气温度低于150℃后排出。
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