CN114294947A - 一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，属于砖瓦烧结技术领域，解决了现有技术中空气消耗量高、砖成品质量低、余热回收率低的问题，包括隧道焙烧窑以及行走于隧道焙烧窑内的运砖坯窑车，所述隧道焙烧窑窑尾至窑头依次按隧道窑冷却带、隧道窑烧成带以及隧道窑预热带。本发明降低了隧道焙烧窑燃烧所需空气量，过量空气系数可从目前的6～8降到2.6～2.8，在隧道窑烧成带设置多点分布自动测温控制装置，可使隧道窑内温度始终保持在设定的烧成温度运行，实现恒温烧结，砖成品质量得以保证，采用均布式多点回收余热，可最大限度回收隧道窑内所有多余热量。

Description

一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统

技术领域

本发明属于砖瓦烧结技术领域，具体地说，尤其涉及一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统。

背景技术

目前国内普遍采用隧道窑烧制煤矸石内燃砖，而内燃砖中的煤矸石既是制砖的原料，又是烧砖的燃料。制砖过程中，砖坯经机械化一次压制成型，燃料固化到砖坯内，用隧道焙烧窑烧制。

烧制内燃砖坯时，隧道窑全部用风通过送风机吸入自然空气并加压从隧道窑尾送入隧道窑内，进入窑内的冷空气首先与被冷却后即将出窑的成品砖接触，并穿过隧道窑内顺序排列的窑车上的砖坯之间的空隙向窑头流动，窑车沿气流反向，定时向窑尾移动，这样热气流与高温砖坯形成逆向对流换热，在隧道窑冷却带，随着砖坯向冷却带移动，砖坯温度逐渐被冷却，而风温逐渐升高，当风温升高至砖坯干燥窑所需热风温度时，热风从隧道窑内分段抽出，供给砖坯干燥窑烘干砖坯用，隧道焙烧窑内未被抽出的、供燃料燃烧必须的低温风将继续向窑头流动，并被高温砖坯继续加热，直到设定的烧结温度，热风进入燃烧带开始燃烧，而作为燃料的砖坯完成焙烧过程，进入冷却阶段。

为达到烧结目的，高温燃烧的热风需要在整个烧成带保持相对不变的温度在向窑头移动过程中一直处于燃烧状态，直到砖坯燃烧开始温度—即烧成带开始。为了保持烧成带温度相对稳定，烧成带起始端还特别设定了低温烟气抽出调节措施，用于调节窑内温度，抽出的低温烟气与窑尾抽出的干燥热风混合后一起供给烘干窑使用，由于焙烧窑烧成带距离较长，一旦砖坯达到焙烧温度，只要有足够的氧气，砖坯就会燃烧，热量就会源源不断释放，隧道窑内温度就会逐渐升高，为保证砖坯在焙烧段设定的温度下完成烧结，需要在整个烧成带保持燃烧温度稳定不变。隧道式砖瓦焙烧窑控制产品质量和产能的关键就在于能否有序控制焙烧窑烧成带在连续稳定燃烧条件下，始终保持温度不变。

目前采用以下方法：一是在冷却带始端(烧成带末端)抽取大量低温热风降温，减少窑内空气量，二是在烧成带始端(预热带末端)抽低温烟气，增大窑内空气量，两端点之间设定多个温度测点，以控制最高温度不高于设定值为原则，如附图2所示。

而隧道窑在实际运行中，一旦砖坯从窑头进入焙烧隧道窑，并被高温烟气加热到燃烧温度，只要保持窑内供氧量，燃烧就会继续不断，燃料中热量就会持续释放，窑内温度就会逐渐升高，当烧成带中部温度升高到设定温度时，必须减少进入窑内新空气量，降低燃料供氧，燃烧强度降低，窑内温度降低；反之增大进入隧道窑内新空气量，燃烧强度加强，窑内温度升高；烧成带起始端低温烟气的调节作用必须保证到达隧道窑头部的高温烟气能够满足将进入窑内的冷砖坯在预热带被加热至烧成温度的需要，最终由窑头引风机抽出，经烟气治理达标排放，整个砖瓦隧道焙烧窑烧结内燃砖的关键控制环节就在于：如何使砖坯在整个烧成带始终保持稳定燃烧，且温度保证不变。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种空气消耗量低、砖成品质量高、余热回收率高的隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统。

为了实现上述技术目的，本发明隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统采用的技术方案为：

一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，包括隧道焙烧窑以及行走于隧道焙烧窑内的运砖坯窑车；

所述隧道焙烧窑窑尾至窑头依次按隧道窑冷却带、隧道窑烧成带以及隧道窑预热带分布；

所述隧道窑冷却带上方设有送风机，所述送风机出风口连接有送风主管，所述送风主管并联有多个伸入所述隧道窑冷却带后段的送风支管，所述隧道窑冷却带前段上方设有抽风主管，所述抽风主管并联有多个伸入所述隧道窑冷却带前段的抽风支管；

所述隧道窑烧成带上方设有相邻布置的第一余热锅炉和第二余热锅炉，所述第一余热锅炉上端设有空气预热器，下端设有第一高温烟气集箱，所述空气预热器侧部经管道A连接有补充风机，所述管道A下方设有与空气预热器侧部相连接的管道B，所述管道B端口与主管A相连通，所述主管A并联有多个伸入所述隧道窑烧成带后段的支管A，所述第一高温烟气集箱底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带后段的支管B，所述空气预热器顶部经管道C与第一引风机相连接，所述第一引风机出风口与管道D相连接，所述管道D端口与主管B相连通，所述主管B并联有多个伸入所述隧道窑烧成带前段的支管C，所述第二余热锅炉底部设有第二高温烟气集箱，所述第二高温烟气集箱底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带前段的支管D，所述第二余热锅炉上部经管道E与第二引风机相连接，所述第二引风机出风口与管道F相连接，所述管道F端口与汇总管相连通；

所述隧道窑预热带上方设有第三引风机，所述第三引风机进风口与主管C相连接，所述主管C并联有多个伸入所述隧道窑预热带前段的支管E，所述第三引风机出风口与管道G相连接，所述管道G与所述管道F汇聚后与汇总管相连通。

优选的，所述隧道焙烧窑内空气流动方向与所述运砖坯窑车行驶方向相对。

优选的，所述抽风主管与低温干燥窑管道相连通

优选的，所述汇总管与高温烘干窑管道相连通。

优选的，所述支管A与支管B对应均布于所述隧道窑烧成带后段。

优选的，所述支管C与支管D对应均布于所述隧道窑烧成带前段。

优选的，所述管道F上设有调节第二引风机出风量的第二引风机调节门。

优选的，所述管道G上设有调节第三引风机出风量的第三引风机调节门。

一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，包括以下步骤：

(1)通过制砖生产线生产出砖坯，并将砖坯码放在窑车上；

(2)将窑车送入隧道焙烧窑中，并使其依次通过处于工作状态的隧道窑预热带、隧道窑烧成带以及隧道窑冷却带；

(3)送风机吸入自然风并加压，从多个送风支管分多点送入隧道焙烧窑内，进入窑内冷风穿过逐渐冷却砖坯间的空隙向窑头流动，与砖坯形成对流换热，高温砖坯逐渐降温，风温升高至干燥窑用热的温度，大量低温热风经抽风支管从隧道窑冷却带前段多点抽出，汇入低温干燥窑管道；

(4)隧道窑冷却带内剩余低温热风继续向窑头流动，砖坯温度逐渐降低，风温升高至隧道窑烧成带设定的焙烧恒温值，在此过程中，补充风机吸入冷风并加压，送入第一余热锅炉自带的空气预热器中预热至所需温度，并经支管A进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，混合后的高温烟气以设定的焙烧温度为基准，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第一高温烟气集箱内，进入第一余热锅炉内降温后排出，再经第一引风机抽出并加压，通过支管C进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第二高温烟气集箱内，进入第二余热锅炉内降温后排出，再通过第二引风机抽出并加压，汇总于汇总管；

(5)布置于隧道窑窑头的第三引风机抽出隧道窑窑头部的预热烟气并加压，汇总于汇总管，汇入高温烘干窑管道内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明降低了隧道焙烧窑燃烧所需空气量，过量空气系数可从目前的6～8降到2.6～2.8，减少隧道窑烧结砖新空气消耗，降低烟气污染物治理的投资和运行成本；

(2)在隧道窑烧成带设置多点分布自动测温控制装置，可使隧道窑内温度始终保持在设定的烧成温度运行，实现恒温烧结，杜绝欠烧和过烧、流化现象，砖成品质量得以保证；

(3)在整个隧道窑烧成带范围内，隧道窑横断面保持热风流量相对稳定，使整个隧道窑烧成带通风阻力减小，引风机电耗降低，区间内烟气始终处于纵向稳流，横向扰流状态，保证燃料充分燃烧，缩短燃烧时间，砖坯烧结强度易于得到保证，隧道窑生产能力得到提高；

(4)本发明耦合的余热锅炉，采用均布式多点回收余热，可最大限度回收隧道窑内所有多余热量，由于整个烧成带始终处于充分燃烧状态，既保证温度稳定，又保证蒸汽温度和压力稳定，大大提高余热回收率，提高余热发电的经济效益。

附图说明

图1是隧道焙烧窑内温度变化曲线；

图2是目前隧道焙烧窑保持恒定燃烧温度的工作原理图；

图3是本发明隧道焙烧窑耦合余热锅炉的工作原理图。

图中：1.隧道焙烧窑；2.运砖坯窑车；3.送风机；4.送风主管；5.送风支管；6.抽风主管；7.抽风支管；8.第一余热锅炉；9.第二余热锅炉；10.空气预热器；11.第一高温烟气集箱；12.管道A；13.补充风机；14.管道B；15.主管A；16.支管A；17.支管B；18.管道C；19.第一引风机；20.管道D；21.主管B；22.支管C；23.第二高温烟气集箱；24.支管D；25.管道E；26.第二引风机；27.管道F；28.汇总管；29.第三引风机；30.主管；31.支管E；32.管道G；33.第二引风机调节门；34.第三引风机调节门；

101.隧道窑冷却带；102.隧道窑烧成带；103.隧道窑预热带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进一步说明：

现有的隧道窑烧成带的温度调节仅在窑尾和窑头靠抽风方式调节，而在隧道窑焙烧过程中没有量化控制措施，无法保证整个烧成带焙烧温度恒定不变，从而经常出现砖坯在烧结过程中发生欠烧或过烧现象，直接影响烧结砖质量；

仅靠窑头抽取的烟气和窑尾抽取的低温热风来满足隧道窑烘干用热，无法保证烘干用热与焙烧窑抽出热量平衡，为了保证砖坯烘干用热，目前在制作砖坯配料时，实际都人为地提高砖坯发热量，使砖坯中的总热量大于烧结砖实际所需热量，故也无法实现隧道窑焙烧过程中砖坯释放的多余热量得以全部回收，造成部分热能的浪费。

本发明根据内燃砖烧结过程要求，首先控制从窑尾进入窑内基本燃烧风和高温干燥风总量，有利于进入窑内冷风在隧道窑冷却带快速升温，达到设定燃烧温度后，将隧道窑烧成带平均分为若干段，根据窑内燃烧温度变化，在每一段再分别补充部分低温燃烧风，不仅中和该段燃烧释放的热量，使该段温度在持续燃烧状态保持不变，而且在该段烟气流向下游，将中和燃烧释放热量形成的多余高温烟气抽出隧道窑外，又保持整个隧道窑内烟气流速稳定，利用隧道窑耦合的余热锅炉将抽出窑外的高温烟气作为余热锅炉热源回收利用，这样，不仅可以有效控制烧成带温度稳定，也大大改善燃烧条件，缩短燃烧时间，提高生产能力，同时可将隧道窑所有多余热量都能有效回收利用。

如图3所示，本发明提供一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，包括隧道焙烧窑1以及行走于隧道焙烧窑1内的运砖坯窑车2；

所述隧道焙烧窑1窑尾至窑头依次按隧道窑冷却带101、隧道窑烧成带102以及隧道窑预热带103分布；

所述隧道窑冷却带101上方设有送风机3，所述送风机3出风口连接有送风主管4，所述送风主管4并联有多个伸入所述隧道窑冷却带101后段的送风支管5，所述隧道窑冷却带101前段上方设有抽风主管6，所述抽风主管6与低温干燥窑管道相连通，所述抽风主管6并联有多个伸入所述隧道窑冷却带101前段的抽风支管7；

所述隧道窑烧成带102上方设有相邻布置的第一余热锅炉8和第二余热锅炉9，所述第一余热锅炉8上端设有空气预热器10，下端设有第一高温烟气集箱11，所述空气预热器10侧部经管道A12连接有补充风机13，所述管道A12下方设有与空气预热器10侧部相连接的管道B14，所述管道B14端口与主管A15相连通，所述主管A15并联有多个伸入所述隧道窑烧成带102后段的支管A16，所述第一高温烟气集箱11底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带102后段的支管B17，所述空气预热器10顶部经管道C18与第一引风机19相连接，所述第一引风机19出风口与管道D20相连接，所述管道D20端口与主管B21相连通，所述主管B21并联有多个伸入所述隧道窑烧成带102前段的支管C22，所述第二余热锅炉9底部设有第二高温烟气集箱23，所述第二高温烟气集箱23底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带102前段的支管D24，所述第二余热锅炉9上部经管道E25与第二引风机26相连接，所述第二引风机26出风口与管道F27相连接，所述管道F27上设有调节第二引风机26出风量的第二引风机调节门33，所述管道F27端口与汇总管28相连通；

所述隧道窑预热带103上方设有第三引风机29，所述第三引风机29进风口与主管C30相连接，所述主管C30并联有多个伸入所述隧道窑预热带103前段的支管E31，所述第三引风机29出风口与管道G32相连接，所述管道G32上设有调节第三引风机29出风量的第三引风机调节门34，所述管道G32与所述管道F27汇聚后与汇总管28相连通，所述汇总管28与高温烘干窑管道相连通。

本发明根据燃烧条件控制进入隧道焙烧窑内的空气量，降低隧道窑内新空气消耗，减少隧道窑内空气污染；根据低温干燥用热量，采用温度、流量双元素控制隧道窑冷却带后半部低温干燥热风抽取量；在隧道窑烧成带后半部分段设置低温补燃热风进口，各段补燃风均以该段混合后的窑内温度(即烧成带设定温度)作为控制基准，自动调节进风量；然后将各段补燃进入窑内混合的高温热风分别抽出窑外，汇总后作为第一余热锅炉热源；窑内抽出的高温热风经过第一余热锅炉各热交换部件降温至适当温度后，又作为隧道窑烧成带前半部各段低温平衡补燃热风(含氧量有所降低)，前半部各段补燃风均以该段混合后的窑内温度(仍以烧成带设定温度)作为控制基准，自动调节进风量；再将隧道窑烧成带前半部各段抽出的高温烟气汇总作为第二余热锅炉热源，经过第二余热锅炉各热交换部件降温至高温烘干窑所需温度后，送入高温烘干窑使用。

本发明中第一余热锅炉和第二余热锅炉均以隧道焙烧窑设定的高温烟气作为热源，便于稳定利用，且流量较低；为提高余热发电效率，本发明采用一种高温中压蒸汽参数余热锅炉，使热能做到梯度利用，并且可保证将全部烧结余热回收利用，在内燃砖坯低位热值相同条件下，比现有的冷却带辐射式余热锅炉发电能力可提高一倍以上。

本发明不仅保证了在隧道窑烧成带作为燃料的砖坯始终处于扰动燃烧状态，提高燃烧强度，节省了燃烧时间，而且也提高隧道焙烧窑生产能力，保证整个烧成带温度稳定。

本发明隧道窑烧成带前段高温烟气抽出后，剩余在隧道窑内的高温烟气，采取有序控制，保证将进入隧道窑内的冷砖坯加热至烧成温度后与排烟余热锅炉排出烟气混合，满足高温烘干热烟气所需的烟气量和温度要求，其中，隧道窑焙烧的原则是，始终以控制窑内温度为原则，回收热量取决于内燃砖本身的热含量，除焙烧窑自身用热外，所有多余热量均可回收利用，做到物尽其用。

所述支管A16与支管B17对应均布于所述隧道窑烧成带102后段，所述支管C22与支管D24对应均布于所述隧道窑烧成带102前段。将支管A16和支管B17相对应，支管C22和支管D24相对应，使烟气输入和抽出处于同一工段，保证温度均匀化。

一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，包括以下步骤：

(1)通过制砖生产线生产出砖坯，并将砖坯码放在窑车上；

(2)将窑车送入隧道焙烧窑中，并使其依次通过处于工作状态的隧道窑预热带、隧道窑烧成带以及隧道窑冷却带；

(3)送风机吸入自然风并加压，从多个送风支管分多点送入隧道焙烧窑内，进入窑内冷风穿过逐渐冷却砖坯间的空隙向窑头流动，与砖坯形成对流换热，高温砖坯逐渐降温，风温升高至干燥窑用热的温度，大量低温热风经抽风支管从隧道窑冷却带前段多点抽出，汇入低温干燥窑管道；

(4)隧道窑冷却带内剩余低温热风继续向窑头流动，砖坯温度逐渐降低，风温升高至隧道窑烧成带设定的焙烧恒温值，在此过程中，补充风机吸入冷风并加压，送入第一余热锅炉自带的空气预热器中预热至所需温度，并经支管A进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，混合后的高温烟气由设定的焙烧温度为基准，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第一高温烟气集箱内，进入第一余热锅炉内降温后排出，再经第一引风机抽出并加压，通过支管C进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第二高温烟气集箱内，进入第二余热锅炉内降温后排出，再通过第二引风机抽出并加压，汇总于汇总管；

(5)布置于隧道窑窑头的第三引风机抽出隧道窑窑头部的预热烟气并加压，汇总于汇总管，汇入高温烘干窑管道内。

综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，包括隧道焙烧窑以及行走于隧道焙烧窑内的运砖坯窑车；

所述隧道焙烧窑窑尾至窑头依次按隧道窑冷却带、隧道窑烧成带以及隧道窑预热带分布；

其特征在于：所述隧道窑冷却带上方设有送风机，所述送风机出风口连接有送风主管，所述送风主管并联有多个伸入所述隧道窑冷却带后段的送风支管，所述隧道窑冷却带前段上方设有抽风主管，所述抽风主管并联有多个伸入所述隧道窑冷却带前段的抽风支管；

所述隧道窑烧成带上方设有相邻布置的第一余热锅炉和第二余热锅炉，所述第一余热锅炉上端设有空气预热器，下端设有第一高温烟气集箱，所述空气预热器侧部经管道A连接有补充风机，所述管道A下方设有与空气预热器侧部相连接的管道B，所述管道B端口与主管A相连通，所述主管A并联有多个伸入所述隧道窑烧成带后段的支管A，所述第一高温烟气集箱底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带后段的支管B，所述空气预热器顶部经管道C与第一引风机相连接，所述第一引风机出风口与管道D相连接，所述管道D端口与主管B相连通，所述主管B并联有多个伸入所述隧道窑烧成带前段的支管C，所述第二余热锅炉底部设有第二高温烟气集箱，所述第二高温烟气集箱底部设有多个伸入所述隧道窑烧成带前段的支管D，所述第二余热锅炉上部经管道E与第二引风机相连接，所述第二引风机出风口与管道F相连接，所述管道F端口与汇总管相连通；

所述隧道窑预热带上方设有第三引风机，所述第三引风机进风口与主管C相连接，所述主管C并联有多个伸入所述隧道窑预热带前段的支管E，所述第三引风机出风口与管道G相连接，所述管道G与所述管道F汇聚后与汇总管相连通。

2.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述隧道焙烧窑内空气流动方向与所述运砖坯窑车行驶方向相对。

3.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述抽风主管与低温干燥窑管道相连通。

4.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述汇总管与高温烘干窑管道相连通。

5.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述支管A与支管B对应均布于所述隧道窑烧成带后段。

6.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述支管C与支管D对应均布于所述隧道窑烧成带前段。

7.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述管道F上设有调节第二引风机出风量的第二引风机调节门。

8.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：所述管道G上设有调节第三引风机出风量的第三引风机调节门。

9.根据权利要求1所述隧道窑耦合余热锅炉烧制煤矸石内燃砖的系统，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过制砖生产线生产出砖坯，并将砖坯码放在窑车上；

(2)将窑车送入隧道焙烧窑中，并使其依次通过处于工作状态的隧道窑预热带、隧道窑烧成带以及隧道窑冷却带；

(3)送风机吸入自然风并加压，从多个送风支管分多点送入隧道焙烧窑内，进入窑内冷风穿过逐渐冷却砖坯间的空隙向窑头流动，与砖坯形成对流换热，高温砖坯逐渐降温，风温升高至干燥窑用热的温度，大量低温热风经抽风支管从隧道窑冷却带前段多点抽出，汇入低温干燥窑管道；

(4)隧道窑冷却带内剩余低温热风继续向窑头流动，砖坯温度逐渐降低，风温升高至隧道窑烧成带设定的焙烧恒温值，在此过程中，补充风机吸入冷风并加压，送入第一余热锅炉自带的空气预热器中预热至所需温度，并经支管A进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，混合后的高温烟气由设定的焙烧温度为基准，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第一高温烟气集箱内，进入第一余热锅炉内降温后排出，再经第一引风机抽出并加压，通过支管C进入隧道窑内与窑内高温烟气混合，每混合一段时间后将该段混入的等量高温烟气抽提至第二高温烟气集箱内，进入第二余热锅炉内降温后排出，再通过第二引风机抽出并加压，汇总于汇总管；

(5)布置于隧道窑窑头的第三引风机抽出隧道窑窑头部的预热烟气并加压，汇总于汇总管，汇入高温烘干窑管道内。

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