CN106949733B - 一种新型窑炉高温取热方法及其高温取热节能窑炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型窑炉高温取热方法及其高温取热节能窑炉，其包括在窑炉内产品烧成区至急冷区之间的高温冷却区区域内布置换热装置，换热装置与高温冷却区区域内的高温制品直接进行热交换，同时向换热装置内打入冷空气，打入的冷空气与换热装置进行热交换形成高温热风，高温热风再被抽出作为余热为后续工序使用；本方案将高温陶瓷产品其所包含的热能首先以辐射的方式与设置有的换热装置中的耐火板进行热交换，吸收热量后的耐火板进而对流进其内的冷空气进行热交换，热交换后的冷空气逐渐被加热成高品位的热风，高品位的热风在得到充分利用的同时又能有效降低产品出窑炉温度，节能效果显著。

Description

一种新型窑炉高温取热方法及其高温取热节能窑炉
技术领域
本发明涉及陶瓷窑炉设计制造技术领域，尤其是涉及一种新型窑炉高温取热方法及其高温取热节能窑炉。
背景技术
陶瓷热工设备采用连续式生产窑炉(隧道窑、辊道窑)，按制品在窑内依次进行预热、氧化、烧成、冷却等过程，如图1所示。陶瓷辊道窑高温区冷却的方式，目前最常见的是使用风机打入冷风，通过急冷风管的冷风直接与陶瓷砖坯进行对流热交换并通过缓冷区的抽热风机带走余热以冷却陶瓷砖坯。这种冷却方法和技术最早是从意大利引进，在行业内应用较为成熟，其中一种典型高温区冷却结构如图2至4所示，内部耐火材料结构如图5所示，它的弊端在于冷却风对产品影响较大且冷却效率还有待提高，需要配备大型余热和急冷风机。经高温烧成区出来的产品通常达到1200℃，800℃～1200℃温度区间内主要是以辐射换热为主，而冷却采用对流换热的方式，由于砖坯辐射出的大量热，覆盖在陶瓷制品表面相当于保温可能会阻碍对流热交换的进行，同时为保证此区的压力平衡，大量被加热的热风由于原有结构原因不能及时抽走，造成此段冷却效率低并且大量打入的急冷风可能会往烧成区溢流造成额外燃耗增加。由于冷却方式和取热的限制，造成急冷、缓冷和尾冷系统结构长，效率低。此外，现有技术一般直接抽取除此区窑炉内部的热风用于助燃或者干燥，但这种方式抽取的余热品位低，一般为100℃～350℃，用于许多地方都有限制。
因此，现有辊道窑烧成区后至急冷前区结构和取热方法还有待于重构和突破。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种换热效率高、热能得到充分利用且节能效果显著的新型窑炉高温取热方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种新型窑炉高温取热方法，其特征在于：在窑炉内烧成区至急冷区之间的高温冷却区内布置换热装置，换热装置与高温冷却区内的高温制品直接进行热交换，同时向换热装置内打入冷空气，打入的冷空气与换热装置进行热交换形成高温热风，高温热风再被抽出作为余热为后续工序使用。
优选地，所述冷空气从换热装置靠近烧成区的一端打入，并从换热装置的另一端被抽出，以形成与换热装置进行逆流吸热。
进一步地，打入换热装置内的冷空气量可进行调节。
进一步地，抽出的高温热风风量可进行调节，以保证整个窑炉横向截面温度场均匀。
同时，本发明还提供了一种换热效率高、热能得到充分利用且节能效果显著的高温取热节能窑炉。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高温取热节能窑炉，包括有窑炉，所述窑炉内依次设置有排烟区、氧化区、烧成区、高温冷却区、急冷区、缓冷区和尾冷区，所述窑炉内分别设置有换热装置和取热装置，所述换热装置设置在所述烧成区至所述急冷区之间的所述高温冷却区内，其中所述换热装置与所述高温冷却区内的产品进行热交换；所述取热装置包括向所述换热装置打入冷空气进行热交换的冷空气打入组件以及用于收集经与所述换热装置进行热交换后冷空气的热风收集组件。
优选地，上述的一种高温取热节能窑炉，其中所述冷空气打入组件设置于所述换热装置其靠近所述烧成区的一端，所述热风收集组件设置在所述换热装置的另一端，用于保证打入的冷空气与换热装置进行逆流换热。
优选地，上述的一种高温取热节能窑炉，其中所述换热装置包括分别铺设在所述高温冷却区内炉腔顶端和底端上的耐火支撑板和逆向对流换热风道。
优选地，上述的一种高温取热节能窑炉，其中所述冷空气打入组件包括用于冷空气进入的水平低温风管以及多个间隔竖直连接在所述水平低温风管上的低温风支风管，其中每一所述低温风支风管其一端与所述水平低温风管相连，其另一端与所述逆向对流换热风道相连通。
优选地，上述的一种高温取热节能窑炉，其中所述热风收集组件包括与外部风机相连的水平高温风管及多个间隔竖直连接在所述水平高温风管上的高温风支风管，其中每一所述高温风支风管其一端与所述水平高温风管相连，其另一端与所述逆向对流换热风道相连通。
优选地，上述的一种高温取热节能窑炉，其中所述换热装置和所述取热装置设置在所述窑炉的炉壁上的耐火材料内。
本发明具有的优点和有益效果是：与现有技术相比，本方案将位于烧成区高温陶瓷产品所含的热能以辐射+对流换热的方式进行热交换，通俗来讲，高温陶瓷产品其所包含的热能首先以辐射的方式与设置有的换热装置中的耐火支撑板进行热交换，吸收热量后的耐火支撑板进而对流进其内的冷空气进行热交换，热交换后的冷空气逐渐被加热成高品位的热风，高品位的热风在得到充分利用的同时又能有效降低产品出窑炉温度，节能效果显著；此外，解决了急冷风溢流到烧成区的问题，同时对调整缓冷带的冷却制度和结构有利，能稳定冷却制度，极大降低抽热风机功率。
附图说明
图1为现有辊道窑各区划分结构示意图；
图2为现有辊道窑高温冷却区域的局部结构示意图；
图3为图2中的A处局部放大结构示意图；
图4为图3中的E-E处的截面结构示意图；
图5为现有辊道窑高温冷却区域的截面结构示意图；
图6为本发明中换热装置的结构示意图；
图7为图6中B处的局部放大图；
图8为本发明中中空挂板组件的结构示意图；
图9为本发明中的冷空气进入窑炉内与换热装置进行热交换的结构示意图；
图10为本发明中经换热作业后的冷空气被抽出的结构示意图；
图11为本发明中的高温取热整体结构示意图；
图12为本发明中的高温取热整体剖面俯视结构示意图。
图中：1、窑炉；2、换热装置；21、耐火支撑板；22、密封件；23、逆向对流换热风道；24、工字形带孔支架；25、中空挂板组件；251、二级高铝吊片；252、吊架；253、吊轨；3、取热装置；31、冷空气打入组件；311、水平低温风管；312、低温风支风管；313、低温风管调节闸板；32、热风收集组件；321、水平高温风管；322、高温风支风管；323、高温风管调节闸板；4、排烟区；5、氧化区；6、烧成区；7、高温冷却区；8、急冷区；9、缓冷区、10、尾冷区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先，本发明提供一种新型窑炉高温取热方法，即为在窑炉1内烧成区6至急冷区8之间的高温冷却区7内布置换热装置2，换热装置2与高温冷却区7内的高温制品直接进行热交换，同时向换热装置2内打入冷空气，打入的冷空气与换热装置2进行热交换形成高温热风，高温热风再被抽出作为余热为后续工序使用。
为了保证打入的冷空气能够充分与换热装置2进行换热，上述冷空气从换热装置2靠近烧成区6的一端打入，并从换热装置2的另一端被抽出，以形成与换热装置2进行逆流吸热。
此外，为了保证打入的冷空气用量和抽出的高温热风风量都可以调节，本方案中的上述打入换热装置2内的冷空气量可进行调节，抽出的高温热风风量可进行调节，以保证整个窑炉1横向截面温度场均匀。
同时，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图9和图10所示，本实施例提供一种高温取热节能窑炉，包括有窑炉1，窑炉1内依次设置有排烟区4、氧化区5、烧成区6、高温冷却区7、急冷区8、缓冷区9和尾冷区10，窑炉1内分别设置有换热装置2和取热装置3，换热装置2设置在烧成区6至急冷区8之间的高温冷却区7内，其中换热装置2与高温冷却区7内的产品进行热交换；取热装置3包括向换热装置2打入冷空气进行热交换的冷空气打入组件31以及用于收集经与换热装置2进行热交换后冷空气的热风收集组件32。
参见附图9和10所示，同样的地为了保证打入的冷空气能够充分与换热装置2进行换热，上述冷空气打入组件31设置在换热装置2其急冷区8的一端，热风收集组件32设置在换热装置2的另一端，用于保证打入的冷空气与换热装置2进行逆流换热。
请结合参照附图6所示，具体的，本方案中的上述换热装置2包括分别铺设在高温冷却区区域窑炉1炉腔顶端和底端上的耐火支撑板21以及分别设置在和窑炉1炉腔顶端以及耐火支撑板21和窑炉1炉腔底端之间的逆向对流换热风道23。上述耐火支撑板21可采用耐高温的青石板或SIC硼板，耐火支撑板21之间采用密封件22进行密封，以便形成不漏风的热风通道。在该结构中，铺设的底部耐高温制成板用工字形带孔支架24支撑，铺设顶部换热通道则用中空挂板组件25进行支撑。
请再结合参照附图7和8所示，本方案中的中空挂板组件25包括有吊架252以及分别设置在吊架252的上下两端的二级高铝吊片251和吊轨253，二级高铝吊片251的底部嵌入在吊架252上，吊架252的底部设置有卡扣，吊轨253上设置有卡槽，吊架252与吊轨253通过卡扣和卡槽活动式连接，顶端的耐火支撑板21搁置在吊轨253上。
请再结合参照附图9所示，本方案中的上述冷空气打入组件31包括用于冷空气进入的水平低温风管311以及多个间隔竖直连接在水平低温风管311上的低温风支风管312，其中每一低温风支风管312其一端与水平低温风管311相连，其另一端与逆向对流换热风道23相连通，用于向逆向对流换热风道23内通入冷空气。
请结合参照附图10所示，本方案中的上述热风收集组件32包括与外部风机相连的水平高温风管321及多个间隔竖直连接在水平高温风管321上的高温风支风管322，其中每一高温风支风管322其一端与水平高温风管321相连，其另一端与逆向对流换热风道23相连通。
此外，请再结合参照附图9和10所示，为了能够调节打入的冷空气用量和后续抽出的高温热风风量，本方案在低温风支风管312上设置有控制打入冷风量的低温风管调节闸板313，低温风管调节闸板313设置在水平低温风管311和低温风支风管312连接处的前端。同时在高温风支风管322和水平高温风管321连接处设置有高温风管调节闸板323。
参见附图11和12所示，为了进一步的起到节能效果，本方案中的换热装置2和取热装置3设置在窑炉1炉壁上的耐火材料内。
经本方案取出的热量，可用于助燃、干燥窑以及喷雾干燥塔使用。
综上所述，方案将位于烧成区6高温陶瓷产品所含的热能以辐射+对流换热的方式进行热交换，通俗来讲，高温陶瓷产品其所包含的热能首先以辐射的方式与设置有的换热装置2中的耐火支撑板21进行热交换，吸收热量后的耐火支撑板21进而对流进其内的冷空气进行热交换，热交换后的冷空气逐渐被加热成高品位的热风，高品位的热风在得到充分利用的同时又能有效降低产品出窑炉1温度，节能效果显著；此外，解决了急冷风溢流到烧成区6的问题，同时对调整缓冷带的冷却制度和结构有利，能稳定冷却制度，极大降低抽热风机功率。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种窑炉高温取热方法，其特征在于：包括窑炉，窑炉内依次设置有排烟区、氧化区、烧成区、高温冷却区、急冷区、缓冷区和尾冷区，在窑炉内烧成区至急冷区之间的高温冷却区内布置换热装置，换热装置与高温冷却区内的高温制品直接进行热交换，同时向换热装置内打入冷空气，打入的冷空气与换热装置进行热交换形成高温热风，高温热风再被抽出作为余热为后续工序使用；
所述窑炉内设置有取热装置，所述取热装置包括向所述换热装置打入冷空气进行热交换的冷空气打入组件以及用于收集经与所述换热装置进行热交换后冷空气的热风收集组件；
所述换热装置包括分别铺设在所述高温冷却区内炉腔顶端和底端上的耐火支撑板和逆向对流换热风道；
所述冷空气打入组件包括用于冷空气进入的水平低温风管以及多个间隔竖直连接在所述水平低温风管上的低温风支风管，其中每一所述低温风支风管其一端与所述水平低温风管相连，其另一端与所述逆向对流换热风道相连通；
所述热风收集组件包括与外部风机相连的水平高温风管及多个间隔竖直连接在所述水平高温风管上的高温风支风管，其中每一所述高温风支风管其一端与所述水平高温风管相连，其另一端与所述逆向对流换热风道相连通。
2.根据权利要求1所述的一种窑炉高温取热方法，其特征在于：所述冷空气从换热装置的烧成区的一端打入，并从换热装置的另一端被抽出，以形成与换热装置进行逆流吸热。
3.根据权利要求1或2所述的一种窑炉高温取热方法，其特征在于：打入换热装置内的冷空气量根据需要进行调节。
4.根据权利要求1或2所述的一种窑炉高温取热方法，其特征在于：抽出的高温热风风量可进行调节，以保证整个窑炉横向截面温度场均匀。
5.根据权利要求1所述的一种窑炉高温取热方法，其特征在于：所述冷空气打入组件设置于所述换热装置其靠近所述烧成区的一端，所述热风收集组件设置在所述换热装置的另一端，用于保证打入的冷空气与换热装置进行逆流换热。
6.根据权利要求1所述的一种窑炉高温取热方法，其特征在于：所述换热装置和所述取热装置设置在所述窑炉的炉壁上的耐火材料内。
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