CN114719598A - 节能高效隧道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了节能高效隧道窑，包括干燥窑、预热带、烧成带以及冷却带，所述预热带设置排烟系统，通过排烟系统将高温烟气热量一部分送到干燥窑对坯体进行干燥，另一部分经处理后排出；所述烧成带设有燃烧系统，通过燃烧系统对窑内制品进行加热，所述冷却带设有冷却系统，通过冷却系统将制品热量带出进行冷却，所述烧成带及冷却带分别设有热量循环系统，通过热量循环系统将热量输送到预热带的前半段加热制品。本发明节能高效隧道窑，结构较为简单，充分利用预热带烟气的热量，一部分用以干燥窑中烘干坯体，降低入窑水分，坯体在窑内流动过程，水分进一步降低，使得产品温度均匀。

Description

节能高效隧道窑

技术领域

本发明涉及隧道窑技术领域，具体涉及节能高效的隧道窑。

背景技术

隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的在内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉，是现代化的连续式烧成的热工设备，是陶瓷生产不可缺少的设备，尤其建筑陶瓷领域，甚至在航空航天领域也有着陶瓷的身影，先进陶瓷因具有高温强度、良好的断裂韧性、高硬度、高介电强度、出色耐热冲击性和摩擦学性能，应用于航空航天是一个很好的选择，能确保优异的机械可靠性、耐热性和耐磨性，比如玉兔号超声电机用压电陶瓷，嫦娥三号光学望远镜用碳化硅陶瓷等。隧道窑一般可以分为三个区段，预热带、烧成带以及冷却带，其中冷却带又可以分为急冷、缓冷和快冷段，每个区段有着各自的特点，所以对于隧道窑设计一定要考虑到各方面的因素，确保陶瓷产品能够很好的在隧道窑中实现烧制过程。此外作为连续式窑炉，特别是对于大规模生产的企业来说，因为隧道窑的烧制温度一般都是在1000℃以上，所以在生产过程中会产生大量的热量，如果不能很好的利用起来，导致热量白白损失了，效益则大大下降，很多隧道窑设计过程都没有做到这一点。另外，考虑到预热带上下温差的原因，如果预热带上下温差过大，就会出现制品质量下降，需要更长的烧成周期，相应的产量也会下降，从而降低经济效益与能源效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了节能高效的隧道窑，对于节能减排给出合理的解决方案。

本发明专利的技术方案如下：

节能高效隧道窑，包括干燥窑、预热带、烧成带以及冷却带，所述预热带设置排烟系统，通过排烟系统将高温烟气热量一部分送到干燥窑对坯体进行干燥，另一部分经处理后排出；所述烧成带设有燃烧系统，通过燃烧系统对窑内制品进行加热，所述冷却带设有冷却系统，通过冷却系统将制品热量带出进行冷却，所述烧成带及冷却带分别设有热量循环系统，通过热量循环系统将热量输送到预热带的前半段加热制品。

进一步的，所述排烟系统包括排烟风机、排烟总管、排烟口及排烟支管，所述预热带前段为排烟段，且排烟段上布置若干排烟口，若干所述排烟口分别与排烟支管相连，所述排烟支管与排烟总管相连，排烟总管一端连接干燥窑，另一端设置排烟风机。

进一步的，所述燃烧系统包括助燃风机、烧嘴、助燃风总管、助燃风分管、助燃风支管、燃料总管、燃料分管及燃料支管，所述烧嘴设置在窑墙上，助燃风支管与燃料支管连接到烧嘴上，所述烧嘴上下交错分布，下排烧嘴的喷火口对准窑车棚板的下部火道，上排烧嘴则在窑顶下部布置；所述助燃风支管分别与助燃风分管相连，所述助燃风分管与助燃风总管相连，所述燃料支管分别与燃料分管相连，所述燃料分管与燃料总管相连。

进一步的，所述冷却带包括急冷段、缓冷段及快冷段，所述缓冷段设置在急冷段与快冷段之间。

进一步的，所述急冷段包括急冷风机、急冷风总管、急冷风分管及急冷风支管，所述急冷风总管设置在急冷风机上，所述急冷风分管设置在急冷风总管上，所述急冷风支管设置在急冷风分管上，通过急冷风支管的冷风进行制品冷却。

进一步的，所述缓冷段包括缓冷风机、抽热风口及间壁冷却结构；所述缓冷段在靠近急冷段的一侧以及缓冷段在靠近快冷段的一侧分别设置抽热风口，所述抽热风口与缓冷风机相连，间壁冷却结构包括冷却通道及风机，所述冷却通道设置在缓冷段窑墙内的，通过外置的风机，将冷空气鼓入冷却通道。

进一步的，所述快冷段包括快冷风机，快冷风总管、快冷风分管及快冷风支管；所述快冷段的窑墙上设置若干快冷风支管，所述快冷风支管与快冷风分管相连，所述快冷风分管与快冷风总管相连，所述快冷风总管与快冷风机相连；快冷段还包括设置在窑墙上的若干轴流风机。

进一步的，所述预热带还设置热量回收系统，热量回收系统包括U型管道及风机，U型管道一端伸入窑车底部，另一端伸入在窑车台面，并通过风机将底部热量送至窑车台面处。

进一步的，所述热量循环系统包括热量循环管道二及热量循环管道一，所述缓冷段的热量通过热量循环管道二输送到预热带的前半段加热制品，所述烧成带的热量通过热量循环管道一输送到预热带的前半段加热制品。

进一步的，所述预热带、烧成带以及冷却带的窑墙上分别设有热电偶及观察孔。

本发明的有益效果是：

1）节能高效隧道窑，结构较为简单，充分利用预热带烟气的热量，一部分用以干燥窑中烘干坯体，降低入窑水分，坯体在窑内流动过程，水分进一步降低，使得产品温度均匀；剩余部分烟气热量经过合理的处理再排放入大气中，起到环保的效果，同时对窑车底部的热量进行回收，并利用到减小预热带上下温差，改善产品质量，缩短燃烧周期。

2）对于烧成带设置热量循环系统，将热量输送至预热带前半段，节省能源，进一步提高了能源的利用效率，降低了能耗。

3）对于冷却带缓冷段的热量采用抽热风以及间壁冷却两种方式同时进行，同时各个部位的热电偶将温度信号转为电信号反馈给控制室的控制系统，从而及时了解到窑内温度变化，并作出相应的处理，保证制品安全运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明烧嘴与观火孔位置示意图；

图3为本发明排烟口以及窑车底部热量循环示意图；

图4为本发明热电偶位置示意图；

图5为本发明间壁冷却结构示意图；

图中：1、干燥窑；2、排烟总管；3、排烟风机；4、助燃风总管；5、燃料总管；6、热量循环管道一；7、助燃风机；8、急冷风机；9、热量循环管道二；10、缓冷风机；11、快冷风总管；12、快冷风机；13、急冷风支管；14、冷却通道；15、抽热风口；16、急冷风支管；17、急冷风分管；18、急冷风总管；19、观察孔；20、烧嘴；21、助燃风分管；22、助燃风支管；23、燃料分管；24、燃料支管；26、排烟支管；27、排烟口；28、急冷风分管；29、轴流风机；30、U型管道；31、热电偶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-5所示，节能高效隧道窑包括干燥窑、预热带、烧成带以及冷却带，预热带包括排烟系统，排烟系统包括排烟风机3、排烟口27、排烟总管2及排烟支管26；高温烟气通过各个排烟口27汇总到排烟支管26，最后汇总到排烟总管2，这部分热量一部分送到干燥窑1对坯体进行干燥，另外一部分经过合理的处理之后通过排烟风机3排出。

预热带还包括设置在窑车底部的热量回收系统，通过在窑车底部伸入U型管道30，通过风机将底部热量送至窑车台面处，减小预热带上下温差，并设置一些测温孔，布置热电偶31，观察温度变化，一些测压孔以及观察孔19，观察窑内情况。

烧成带包括燃烧系统以及热量循环系统，燃烧系统包括助燃风机7，烧嘴（燃烧器）20，助燃风总管4、分管21、支管22、燃料总管5、分管23和支管24，火焰通过各个烧嘴（燃烧器）20喷出，助燃风支管22与燃料支管24连接到烧嘴20上，燃料为天然气，烧嘴20采用SIC材料，配合陶瓷套管，壳体铸造。烧嘴20的布置方式为相错布置，下排烧嘴20的喷火口对准窑车棚板的下部火道，有利于下部制品的加热，上排的烧嘴20则在窑顶下部布置，烧嘴砖直接砌筑在窑墙上。所用的助燃气体采用车间内部的环境空气，环形供风方式。上下交错分布，交错布置以达到减小预热带上下温差的目的，使窑内温度分布均匀。此外设置若干测温孔，布置热电偶31，观察窑内温度变化，若干观察孔19，观察窑内燃烧情况，观察孔19位置与烧嘴20相对应。热量循环系统包括热量循环管道一6，通过热量循环管道一6将烧成带的热量输送至预热带的前半段。

冷却带包括包括急冷段、缓冷段和快冷段，制品经过冷却带时，主要靠辐射换热将热量传给窑体，这时就需要依靠空气对流换热将内部热量带出，是整个烧成过程最后的一个阶段。急冷段包括急冷风机8、急冷风总管18、分管17及支管16，急冷段通过急冷风机8鼓入冷风冷却制品。缓冷段包括缓冷风机10及抽热风口15，缓冷段通过缓冷风机10对抽热风口15抽热风和通过风机向缓冷段窑墙内的冷却通道鼓入冷空气的间壁冷却两种方式同时进行，增加效率，并通过缓冷风机10将热量由热量循环管道二9输送到预热带前半段加热制品，节省燃料，实现热量循环利用。快冷段包括快冷风机12、快冷风总管11、分管28、支管13以及轴流风机29，快冷段先用快冷风机12通过风管鼓入冷风，降低制品温度，最后通过轴流风机进一步降低制品的出窑温度，此外设置若干测温孔，布置热电偶31，观察窑内温度变化，若干观察孔19，观察窑内情况。

工作原理：

制品通过窑车输送经过预热带，温度慢慢升高，产生的烟气通过排烟口进入到排烟支管，再汇总到排烟总管，热量一部分通过管道送至干燥窑干燥坯体，剩下的经过处理通过排烟风机排出，同时通过在预热带窑墙下部侧墙管道将底部热量送到窑车台面处，减小预热带上下温差，制品经过预热带来到烧成带，通过烧嘴加热，通过调节助燃风与燃料的比例，控制气氛，一般是还原气氛，经过烧成带制品温度一般达到了最高烧成温度，达到之后需要一段高火保温时间，一般是一到两个小时，实际时间根据制品实际情况确定。进入冷却带，这时产品处于热塑性阶段，通过急冷风机直吹急冷风将制品进行冷却，进入缓冷段，通过抽热风与间壁冷却进一步降低制品温度，这两种方式增加换热效率，同时需要注意降温速率，不能太快，因为和预热带一样，573℃有晶型转化，这一阶段热量通过管道输送到预热带加热制品，提高热量循环利用，最后进入快冷段，这一阶段直接通过快冷风机鼓入冷风，加快制品冷却，窑尾部分布置若干轴流风机，进一步降低制品温度，达到出窑温度。

Claims (10)

1.节能高效隧道窑，包括干燥窑（1）、预热带、烧成带以及冷却带，其特征在于，所述预热带设置排烟系统，通过排烟系统将高温烟气热量一部分送到干燥窑（1）对坯体进行干燥，另一部分经处理后排出；所述烧成带设有燃烧系统，通过燃烧系统对窑内制品进行加热，所述冷却带设有冷却系统，通过冷却系统将制品热量带出进行冷却，所述烧成带及冷却带分别设有热量循环系统，通过热量循环系统将热量输送到预热带加热制品。

2.根据权利要求1所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述排烟系统包括排烟风机（3）、排烟总管（2）、排烟口（27）及排烟支管（26），所述预热带前段为排烟段，且排烟段上布置若干排烟口（27），若干所述排烟口（27）分别与排烟支管（26）相连，所述排烟支管（26）与排烟总管（2）相连，排烟总管（2）一端连接干燥窑（1），另一端设置排烟风机（3）。

3.根据权利要求1所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述燃烧系统包括助燃风机（7）、烧嘴（20）、助燃风总管（4）、助燃风分管（21）、助燃风支管（22）、燃料总管（5）、燃料分管（23）及燃料支管（24），所述烧嘴（20）设置在窑墙上，助燃风支管（22）与燃料支管（24）连接到烧嘴（20）上，所述烧嘴（20）上下交错分布，下排烧嘴（20）的喷火口对准窑车棚板的下部火道，上排烧嘴（20）则在窑顶下部布置；所述助燃风支管（22）分别与助燃风分管（21）相连，所述助燃风分管（21）与助燃风总管（4）相连，所述燃料支管（24）分别与燃料分管（23）相连，所述燃料分管（23）与燃料总管（5）相连。

4.根据权利要求1所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述冷却带包括急冷段、缓冷段及快冷段，所述缓冷段设置在急冷段与快冷段之间。

5.根据权利要求4所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述急冷段包括急冷风机（8）、急冷风总管（18）、急冷风分管（17）及急冷风支管（16），所述急冷风总管（18）设置在急冷风机（8）上，所述急冷风分管（17）设置在急冷风总管（18）上，所述急冷风支管（16）设置在急冷风分管（17）上，通过急冷风支管（16）的冷风进行制品冷却。

6.根据权利要求4所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述缓冷段包括缓冷风机（10）、抽热风口（15）及间壁冷却结构；所述缓冷段在靠近急冷段的一侧以及缓冷段在靠近快冷段的一侧分别设置抽热风口（15），所述抽热风口（15）与缓冷风机（10）相连，间壁冷却结构包括冷却通道（14）及风机，所述冷却通道（14）设置在缓冷段窑墙内的，通过外置的风机，将冷空气鼓入冷却通道（14）。

7.根据权利要求4所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述快冷段包括快冷风机（12），快冷风总管（11）、快冷风分管（28）及快冷风支管（13）；所述快冷段的窑墙上设置若干快冷风支管（13），所述快冷风支管（13）与快冷风分管（28）相连，所述快冷风分管（28）与快冷风总管（11）相连，所述快冷风总管（11）与快冷风机（12）相连；快冷段还包括设置在窑墙上的若干轴流风机（29）。

8.根据权利要求7所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述预热带还设置热量回收系统，热量回收系统包括U型管道（30）及风机，U型管道（30）一端伸入窑车底部，另一端伸入在窑车台面，并通过风机将底部热量送至窑车台面处。

9.根据权利要求1所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述热量循环系统包括热量循环管道二（9）及热量循环管道一（6），所述缓冷段的热量通过热量循环管道二（9）输送到预热带的前半段加热制品，所述烧成带的热量通过热量循环管道一（6）输送到预热带的前半段加热制品。

10.根据权利要求1所述的节能高效隧道窑，其特征在于，所述预热带、烧成带以及冷却带的窑墙上分别设有热电偶（31）及观察孔（19）。

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