CN111578685B - 一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，包括一体化设备、干燥窑体、排气系统、直接循环系统、间接循环系统和控制器；所述一体化设备内设置有反应室和余热换热室，所述反应室内设有加热装置和催化焚烧装置，所述余热换热室内依次设有第一换热腔和多个第二换热腔，所述第一换热腔和所述第二换热腔内设有换热器；所述干燥窑体内部设有多个温度检测传感器和多个压力变送器。本发明的一体化设备集成了加热、废气处理和余热换热等多种功能，占地面积更小，且相对于分体设备，该一体化设备自身热损失温度更低，更大化地降低了能源的消耗，本发明还设有直接循环系统和间接循环系统，能够对余热进行充分的利用。

Description

一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统

技术领域

本发明属于耐火制品生产技术领域，具体涉及一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统。

背景技术

在耐火制品的生产过程中，其成型的坯体常常需要经过干燥处理，干燥的目的是排除砖坯体中的水分，硬化有机结合剂或无机结合剂，可以有效提高坯体的结合强度，但是在干燥处理的过程中，会有大量的脱模剂及结合剂挥发出来形成烟气且伴有刺激性的气味。

为应对此问题，诸多耐火制品生产厂在干燥系统中会配置有废气吸附、脱硫脱硝、废气焚烧炉等多种装置。其中采用废气焚烧的方式的处理流程简单，处理废气也更加彻底，但是在实际应用过程中存一些问题，比如：第一、能源消耗问题，废气焚烧需较高的热量，无论采用天然气、燃油或电能作为加热源都会消耗较高的能源；第二、焚烧炉通常会采用天然气作为热源以实现更低的能源消耗，废气进入焚烧炉为了避免直接接触高温火焰产生氮氧化物，造成二次污染，因此对于焚烧炉的结构设计也有较高的要求；第三，废气处理系统的控制相对于干燥窑的控温系统相对复杂；第四、废气焚烧系统通常作为坯体干燥辅助系统存在，配置焚烧处理预热系统会大大增加整个设备的占用面积及占用空间，也制作成本相对较高。

因此，为解决上述问题，急需一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统。

本发明提供了如下的技术方案：

一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，包括一体化设备、干燥窑体、排气系统、直接循环系统、间接循环系统和控制器；

所述一体化设备内设置有反应室和余热换热室，所述反应室内产生的废气会进入到所述余热换热室内，所述反应室内设有加热装置和催化焚烧装置，所述余热换热室内依次设有第一换热腔和多个第二换热腔，所述第一换热腔和所述第二换热腔内设有换热器；

所述干燥窑体内部设有多个温度检测传感器和多个压力变送器；

所述排气系统包括废气风机和排废气烟囱，所述废气风机的进口通过第一排气管与所述余热换热室相连，所述废气风机的出口通过第二排气管与所述排废气烟囱相连；

所述直接循环系统包括第一直接循环管、第二直接循环管和气体连接管，所述干燥窑体通过多个气体支管与气体总管相连，所述气体总管通过所述气体连接管与所述第一换热腔的冷源进口相连，所述气体连接管上设有浓度监测传感器，所述第一直接循环管的进口与所述第一换热腔的冷源出口相连，所述第一直接循环管的出口与所述加热装置相连，所述第二直接循环管的进口与所述第一排气管相连，所述第二直接循环管的出口与所述第一直接循环管相连，所述第一直接循环管上设有第一直接循环风机，所述第二直接循环管上设有第二直接循环风机；

所述间接循环系统包括多个配套的间接循环进管和间接循环出管，所述间接循环进管上设有间接循环风机，所述间接循环进管的进口与所述第二换热腔的冷源出口相连，所述间接循环进管的出口与所述干燥窑体相连，所述间接循环出管的进口与所述干燥窑体相连，所述间接循环出管的出口与所述第二换热腔的冷源进口相连。

优选的，所述第一换热腔的热源进口与所述反应室相连，所述第一换热腔的热源出口与相邻的所述第二换热腔的热源进口相连，所述第一排气管与相邻的所述第二换热腔的热源出口相连。

优选的，所述间接循环进管还通过循环支管与所述第二直接循环管相连。

优选的，所述间接循环进管靠近所述第二换热腔处还设有间接循环风控制阀，所述循环支管上设有直接循环风控制阀，所述第一排气管上设有风量控制阀。

优选的，所述第二直接循环风机进口处的所述第二直接循环管上设有第一中间自动调节阀，所述第二直接循环管上还设有第二中间自动调节阀，所述第二中间自动调节阀靠近与所述第一直接循环管的连接处，所述气体连接管上设有第三中间自动调节阀，所述气体支管上设有中间手动调节阀。

优选的，所述第二直接循环管还连接有新风补入管，所述新风补入管上设有新风控制阀。

优选的，所述干燥窑体上设有窑门，且所述干燥窑体上设有外围保温层。

优选的，所述一体化设备的所述反应室内设有内保温层。

本发明的有益效果是：

(1)本发明设有一体化设备，该设备集成了加热、废气处理和余热换热等多种功能，占地面积更小，且相对于分体设备，该一体化设备自身热损失温度更低，更大化地降低了能源的消耗；

(2)本发明设有直接循环系统和间接循环系统，且一体化设备上设有余热换热室，能够对余热进行充分的利用，比如在第一换热腔内，反应室内焚烧后产生的废气能够对经气体连接管从干燥窑体排出的气体进行加热，加热后的废气再经第一直接循环管进入反应室，从而有助于降低焚烧废气的能源消耗，此外，本发明的间接循环系统还通过间接循环风机将干燥窑体内的气体抽入到第二换热腔内，利用反应室内焚烧后产生的废气的热量进行加热，然后经间接循环出管返回到干燥窑体，不仅较大程度地回收了反应室内焚烧后产生的废气中的热量，减少热量的浪费，也有助于降低干燥窑体的能源消耗；

(3)本发明设有多个控制阀和调节阀，还设有温度检测传感器、压力变送器和浓度检测传感器等检测传感器，通过控制器控制各类阀门和传感器，能对整个干燥和焚烧过程进行系统的控温，方便操作。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是系统原理总配置图；

图2是本发明升温段循环风配置图；

图3是本发明干燥段循环风配置图；

图4是本发明降温段风路配置图；

图5是本发明的一体化设备的结构示意图。

图中标记为：

100、一体化设备；101、加热装置；102、催化焚烧装置；103、第一换热腔；104、第二换热腔；

200、干燥窑体；201、温度检测传感器；202、压力变送器；203、窑门；

300、排气系统；301、废气风机；302、第一排气管；303、第二排气管；304、风量控制阀；

400、直接循环系统；401、第一直接循环管；402、第二直接循环管；403、气体连接管；404、气体支管；405、气体总管；406、浓度监测传感器；407、第一直接循环风机；408、第二直接循环风机；409、循环支管；410、直接循环风控制阀；411、第一中间自动调节阀；412、第二中间自动调节阀；413、第三中间自动调节阀；414、中间手动调节阀；415、新风补入管；416、新风控制阀；

500、间接循环系统；501、间接循环进管；502、间接循环出管；503、间接循环风机；504、间接循环风控制阀。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，包括一体化设备100、干燥窑体200、排气系统300、直接循环系统400、间接循环系统500和控制器，控制器安装于控制柜内。

一体化设备100内设置有反应室和余热换热室，反应室内设有内保温层，反应室内产生的废气会进入到余热换热室内，反应室内设有加热装置101和催化焚烧装置102，余热换热室内依次设有第一换热腔103和多个第二换热腔104，第一换热腔103和第二换热腔104内设有换热器，第一换热腔103的热源进口与反应室相连，第一换热腔103的热源出口与相邻的第二换热腔104的热源进口相连。

干燥窑体200内部设有多个温度检测传感器201和多个压力变送器202，干燥窑体200上设有窑门203，且干燥窑体200上设有外围保温层。

排气系统300包括废气风机301和排废气烟囱，废气风机301的进口通过第一排气管302与余热换热室相连，废气风机301的出口通过第二排气管303与排废气烟囱相连，第一排气管302与相邻的第二换热腔104的热源出口相连。

直接循环系统400包括第一直接循环管401、第二直接循环管402和气体连接管403，干燥窑体200通过多个气体支管404与气体总管405相连，气体总管405通过气体连接管403与第一换热腔103的冷源进口相连，气体连接管403上设有浓度监测传感器406，第一直接循环管401的进口与第一换热腔103的冷源出口相连，第一直接循环管401的出口与加热装置101相连，第二直接循环管402的进口与第一排气管302相连，第二直接循环管402的出口与第一直接循环管401相连，第一直接循环管401上设有第一直接循环风机407，第二直接循环管402上设有第二直接循环风机408。

间接循环系统500包括多个配套的间接循环进管501和间接循环出管502，间接循环进管501上设有间接循环风机503，间接循环进管501的进口与第二换热腔104的冷源出口相连，间接循环进管501的出口与干燥窑体200相连，间接循环出管502的进口与干燥窑体200相连，间接循环出管502的出口与第二换热腔104的冷源进口相连。

第二换热腔104的数量为两个，间接循环进管501和间接循环出管502为两套，两个间接循环出管502位于两个间接循环进管501的内侧，间接循环进管501还通过循环支管409与第二直接循环管402相连，间接循环进管501靠近第二换热腔104处还设有间接循环风控制阀504，循环支管409上设有直接循环风控制阀410，第一排气管302上设有风量控制阀304。第二直接循环风机408进口处的第二直接循环管402上设有第一中间自动调节阀411，第二直接循环管402上还设有第二中间自动调节阀412，第二中间自动调节阀412靠近与第一直接循环管401的连接处，气体连接管403上设有第三中间自动调节阀413，气体支管404上设有中间手动调节阀414第二直接循环管402还连接有新风补入管415，新风补入管415上设有新风控制阀416。

以间歇式干燥坯体样品为例，参照升温段、干燥段和降温段三个过程来介绍利用本实施例对对坯体的干燥工艺过程：

升温段：干燥窑体200内装有坯体，当窑内坯体处于100℃以下时，坯体中的结合剂和水分挥发的量较少，产生的挥发物也较少，一体化设备100内的加热装置101根据升温曲线对整个直接循环系统400进行加温，打开中间手动调节阀414，使得干燥窑体200通过气体连接管403与第一换热腔103相连，并通过第三中间自动调节阀413调节风量，然后第一直接循环管401将空气送入到一体化设备100的反应室内，通过加热装置101使其温度升高，升高温度的空气依次通过第一换热腔103和第二换热腔104，此时，第一排气管302上的风量控制阀304处于关闭状态，第二中间自动调节阀412处于打开状态，通过第二直接循环风机408将加热后的空气送入到第二直接循环管402内，然后第二中间自动调节阀412关闭，直接循环风控制阀410打开，间接循环风控制阀504关闭，间接循环风机503通过连接管路，将热风引入至干燥窑体200内，如此反复实现对干燥窑体200内气氛的循环加热。一体化设备100的加热装置101也对催化焚烧装置102起到了预热作用，随着干燥窑体200内温度的增加，结合剂和水分挥发产生废气量也逐步增加，催化焚烧废气的温度也随之增加并达到可焚烧催化废气的温度。

干燥段：当窑体内坯体温度升高100℃以上的初期，坯体中的结合剂和水分混合物浓度会随着温度的升高逐渐增多，这些废气的产生需要进通过800℃至820℃的高温分解以实现环保排放的标准。此时，一体化设备100的加热装置101输出功率较大，催化焚烧装置102的温度也随之升高，因而从反应室通过的焚烧废气温度也随之升高，焚烧废气具有了通过换热器对干燥坯体加温的条件，间接循环系统500的间接循环风机503、间接循环进管501、间接循环出管502与第二换热腔104对干燥窑体200内形成了加热循环体，此时，风量控制阀304通过控制器逐步打开，第一中间自动调节阀411根据检测数据调节阀门的开量，直接循环风控制阀410关闭，第二中间自动调节阀412调整打开，且第二直接循环风机408调整输出频率降低转速，控制器根据浓度检测传感器的数据，在废气进行焚烧前进行气体掺杂稀释，使其具备焚烧的安全条件。控制器通过调整风机转速和阀门开口量快速实现对系统中风量的控制，从而实现快速调节温度，压力变送器202用于检测干燥窑体200内的压力，当压力高于设定值时，控制器控制加大排气系统300中的废气风机301的转速、且控制风量控制阀304的开合度，最后将定量的尾气通过排废气烟囱将尾气排放到空气中。重复多次上次循环最终完成制品的干燥保温。

降温段：根据工艺要求控制降温速率，可采用自然降温方式即、关闭加热装置101的功率输出，其余循环风机及对应的阀门全部打开，循环风机旋进行自然降温，该方法的降温时间较长，降温时间超过6h。也可以采用快速降温的方式，关闭加热装置101，打开新风控制阀416、第一中间自动调节阀411，关闭间接循环风控制阀504，第二直接循环风机408引入新空气到第二直接循环管402，打开直接循环风控制阀410，通过间接循环风机503将温度较低的新空气送入到干燥窑体200内，对干燥窑体200进行降温，打开中间手动调节阀414，使得干燥窑体200通过气体连接管403与第一换热腔103相连，并通过第三中间自动调节阀413调节风量，第一直接循环风机407将干燥窑体200内的空气通过第一换热腔103送入到反应室内，然后通过反应室、余热换热室后，将第一排气管302、废气风机301和第二排气管303排放到空气中，以实现对窑体内干燥制品的快速降温。

本发明具有的优势有：本发明设有一体化设备100，该设备集成了加热、废气处理和余热换热等多种功能，占地面积更小，且相对于分体设备，该一体化设备100自身热损失温度更低，更大化地降低了能源的消耗。本发明设有直接循环系统400和间接循环系统500，且一体化设备100上设有余热换热室，能够对余热进行充分的利用，比如在第一换热腔103内，反应室内焚烧后产生的废气能够对经气体连接管403从干燥窑体200排出的气体进行加热，加热后的废气再经第一直接循环管401进入反应室，从而有助于降低焚烧废气的能源消耗，此外，本发明的间接循环系统500还通过间接循环风机503将干燥窑体200内的气体抽入到第二换热腔104内，利用反应室内焚烧后产生的废气的热量进行加热，然后经间接循环出管502返回到干燥窑体200，不仅较大程度地回收了反应室内焚烧后产生的废气中的热量，减少热量的浪费，也有助于降低干燥窑体200的能源消耗。本发明设有多个控制阀和调节阀，还设有温度检测传感器201、压力变送器202和浓度检测传感器等检测传感器，通过控制器控制各类阀门和传感器，能对整个干燥和焚烧过程进行系统的控温，方便操作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，包括一体化设备、干燥窑体、排气系统、直接循环系统、间接循环系统和控制器；

所述一体化设备内设置有反应室和余热换热室，所述反应室内设有加热装置和催化焚烧装置，所述余热换热室内依次设有第一换热腔和多个第二换热腔，所述第一换热腔和所述第二换热腔内设有换热器；

所述干燥窑体内部设有多个温度检测传感器和多个压力变送器；

所述排气系统包括废气风机和排废气烟囱，所述废气风机的进口通过第一排气管与所述余热换热室相连，所述废气风机的出口通过第二排气管与所述排废气烟囱相连；

所述直接循环系统包括第一直接循环管、第二直接循环管和气体连接管，所述干燥窑体通过多个气体支管与气体总管相连，所述气体总管通过所述气体连接管与所述第一换热腔的冷源进口相连，所述气体连接管上设有浓度监测传感器，所述第一直接循环管的进口与所述第一换热腔的冷源出口相连，所述第一直接循环管的出口与所述加热装置相连，所述第二直接循环管的进口与所述第一排气管相连，所述第二直接循环管的出口与所述第一直接循环管相连，所述第一直接循环管上设有第一直接循环风机，所述第二直接循环管上设有第二直接循环风机；

所述间接循环系统包括多个配套的间接循环进管和间接循环出管，所述间接循环进管上设有间接循环风机，所述间接循环进管的进口与所述第二换热腔的冷源出口相连，所述间接循环进管的出口与所述干燥窑体相连，所述间接循环出管的进口与所述干燥窑体相连，所述间接循环出管的出口与所述第二换热腔的冷源进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述第一换热腔的热源进口与所述反应室相连，所述第一换热腔的热源出口与相邻的所述第二换热腔的热源进口相连，所述第一排气管与相邻的所述第二换热腔的热源出口相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述间接循环进管还通过循环支管与所述第二直接循环管相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述间接循环进管靠近所述第二换热腔处还设有间接循环风控制阀，所述循环支管上设有直接循环风控制阀，所述第一排气管上设有风量控制阀。

5.根据权利要求4所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述第二直接循环风机进口处的所述第二直接循环管上设有第一中间自动调节阀，所述第二直接循环管上还设有第二中间自动调节阀，所述第二中间自动调节阀靠近与所述第一直接循环管的连接处，所述气体连接管上设有第三中间自动调节阀，所述气体支管上设有中间手动调节阀。

6.根据权利要求5所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述第二直接循环管还连接有新风补入管，所述新风补入管上设有新风控制阀。

7.根据权利要求1所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述干燥窑体上设有窑门，且所述干燥窑体上设有外围保温层。

8.根据权利要求1所述的一种用于耐火制品生产的废气焚烧及余热利用系统，其特征在于，所述一体化设备的所述反应室内设有内保温层。

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