CN116576665A - 一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统及方法。针对热能浪费的问题，提供以下技术方案，包括隧道窑，隧道窑的内部沿砖的输送方向依次设有预热区、烧结区和冷却区，还包括：与预热区连通的预热排气口、预热回流口；与所述烧结区连通的烧结回流口、烧结排气口；与冷却区连通的冷却回流口；预热排气口与冷却回流口通过冷却循环通道连通；预热回流口与烧结排气口通过预热循环通道连通；烧结回流口与烧结排气口通过烧结内循环通道连通；烧结区设有与供氧气设备连通的进氧气口和与供燃气设备连通的进燃气口。热气经过烧结区、预热区和冷却区，其热量逐级利用，节约热能。氧气与燃气燃烧产生的废气少，因此废气排放少。

Description

一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统及方法

技术领域

本申请涉及工业窑炉领域，更具体地说，它涉及一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统及方法。

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。隧道窑广泛用于陶瓷产品的焙烧生产。

隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带--烧结区。燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热区。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却区。

目前，隧道窑的烧结区的加热是采用燃烧燃气的方式。传统的隧道窑是采用燃气与空气混合燃烧，燃烧产生的烟气经过烧结区和预热区后直接被排至大气中。

在实施现有技术的过程中，发明人发现：

被排出的废气含有大量的余热，热能浪费。另外，废气排出量大，污染大气。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，节约热能，减少废气排放。

为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：

一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，包括：隧道窑，所述隧道窑的内部沿砖的输送方向依次设有预热区、烧结区和冷却区，还包括：

与所述预热区连通的预热排气口、预热回流口；

与所述烧结区连通的烧结回流口、烧结排气口；

与所述冷却区连通的冷却回流口；

所述预热排气口与冷却回流口通过冷却循环通道连通；

所述预热回流口与烧结排气口通过预热循环通道连通；

所述烧结回流口与烧结排气口通过烧结内循环通道连通；

所述冷却循环通道用于热气自预热区向冷却区的输送，所述预热循环通道用于热气自烧结区向预热区的输送，所述烧结内循环通道用于热气自烧结区的砖输出口向烧结区的砖输入口的输送；

所述烧结区设有与供氧气设备连通的进氧气口和与供燃气设备连通的进燃气口。

进一步，还包括：设置于所述冷却区的连通大气的用于向冷却区通空气的进空气口。

进一步，所述进空气口连通有用于向冷却区送空气的送风机。

进一步，所述进空气口设有第一电磁阀；

当所述第一电磁阀打开时，所述冷却区通入空气，以使所述冷却区内的温度进一步降低。

进一步，还包括：与所述烧结回流口连通的用于抽出烧结区的热气的烧结鼓风机。

进一步，还包括：与所述预热排出口连通的用于抽出预热区热气的抽风机。

进一步，还包括：设置于所述冷却循环通道的用于控制冷却循环通道通断的第二电磁阀；

当所述第二电磁阀打开时，所述预热区热气通向冷却区。

进一步，还包括：与所述预热回流口连通的用于抽出烧结区热气的预热鼓风机。

进一步，还包括：与所述预热循环通道连通的用于控制预热循环通道通断的第三电磁阀；

当所述第三电磁阀打开时，所述冷却区热气通向预热区。

本申请还提供一种纯氧燃烧隧道窑热气循环方法，包括以下步骤：

向烧结区的进燃气支管通入天然气和氧气；

点燃天然气并喷出火焰，以升高烧结区的温度；

烧结区内的热气通过烧结内循环通道在烧结区内循环，以加快烧结区的升温；

烧结区的热气以负压的方式通过预热循环通道流至预热区，以提高预热区的温度；

预热区的热气以负压的方式通过冷却循环通道流至冷却区，以完成冷却区的砖的冷却。

本申请至少具有以下有益效果：

热气先在烧结区产生，再流至预热区，最后流至冷却区。热气流动的过程中，其温度逐级下降，使热能得到梯级利用，减少热能的浪费。再者，氧气与燃气燃烧产生二氧化碳和水，不增加隧道窑内部的气体体积，减少废气的排出，减少热量伴随着废气排出而排出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为纯氧燃烧隧道窑热气循环系统的结构示意图。

100纯氧燃烧隧道窑热气循环系统

1 烧结内循环通道

11 烧结排气口

12 烧结回流口

13 烧结鼓风机

2 预热循环通道

21 预热回流口

22 预热鼓风机

23 第三电磁阀

3 冷却循环通道

31 预热排气口

32 冷却回流口

33 抽风机

34 第二电磁阀

35 送风机

4 供氧气设备

41 进氧气管

5 进空气管

51 第一电磁阀

6 供燃气设备。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100，参见图1，包括：隧道窑，所述隧道窑的内部沿砖的输送方向依次设有预热区、烧结区和冷却区，还包括：

与所述预热区连通的预热排气口31、预热回流口21；

与所述烧结区连通的烧结回流口12、烧结排气口11；

与所述冷却区连通的冷却回流口32；

所述预热排气口31与冷却回流口32通过冷却循环通道3连通；

所述预热回流口21与烧结排气口11通过预热循环通道2连通；

所述烧结回流口12与烧结排气口11通过烧结内循环通道1连通；

所述冷却循环通道3用于热气自预热区向冷却区的输送，所述预热循环通道2用于热气自烧结区向预热区的输送，所述烧结内循环通道1用于热气自烧结区的砖输出口向烧结区的砖输入口的输送；

所述烧结区设有与供氧气设备4连通的进氧气口和与供燃气设备6连通的进燃气口。

本申请中，隧道窑采用直线形隧道窑。窑内烧结区的温度高于预热区。预热区的温度高于冷却区。隧道窑烧结区的内壁设有供燃气设备6。供燃气设备6可以是供天然气管网或煤气发生炉。燃气可以是天然气或煤气。供燃气设备6包括设置于隧道窑的烧结区的内壁的烧嘴和与烧嘴配对的进燃气支管。烧嘴和进燃气支管可以设置多个。多个烧嘴和进燃气支管沿砖输送方向均匀地设置于隧道窑的内壁，以对砖均匀地烧结。

冷却循环通道3、预热循环通道2和烧结内循环通道1可以是高温不锈钢管和耐热波纹管。

预热排气口31和预热回流口21具体地设置于隧道窑的预热区的窑顶。预热排气口31相对于预热回流口21更靠近隧道窑的砖输入口。

烧结回流口12和烧结排气口11具体地设置于隧道窑的烧结区的窑顶。烧结回流口12设置于隧道窑的烧结区的靠近砖输入口。烧结排气口11设置于隧道窑的烧结区的靠近砖输出口。烧结回流口12和烧结排气口11通过烧结内循环通道1连通。

冷却回流口32具体地设置于隧道窑的冷却区的窑顶。

进燃气口为进燃气支管提供向隧道窑内部延伸的通口。进氧气口通有进氧气管41。进氧气管41与进燃气支管连通。供氧气设备4可以采用氧气瓶或氧气发生器。供氧气设备4向隧道窑内提供纯度高于90％的氧气。供氧气设备4通过进氧气管41与进氧气口连通。

可以理解的是，隧道窑的底部铺设有轨道。轨道滑动连接有窑车。窑车上载有砖。隧道窑的内部沿着窑车运行方向依次分为预热区、烧结区和冷却区。氧气与燃气经进燃气支管混合后在烧嘴处燃烧。燃烧产生的热气使烧结区的温度提高。热气从烧结排气口11排至烧结内循环通道1，再通过烧结回流口12流回烧结区，热气在烧结区内部循环，使烧结区内部的温度均匀，保证砖均匀地受热烧制，而且加快烧结区的温度上升，是热气的第一步热量利用。

热气从烧结排气口11排至预热循环管，再通过预热回流口21流至预热区。烧结区的热气流向预热区，热气的热量在预热区释放，预热区的温度升高，热气的温度降低。利用来自烧结区的较高温度的热气提高预热区的温度，是热气的第二步热量利用。

经过两次散热的热气的温度已经降低，此时的热气是废气。废气从预热排出口排至冷却循环管，再通过冷却回流口32流至冷却区。一方面，废气冷却从烧结区输出的砖的余热，加快砖的降温。另一方面，完成废气在冷却区的回收，减少废气的排放。

另外，氧气相比于空气更易使燃气充分燃烧，一方面，燃烧释放的热量更多，节约燃料，天然气消耗量有望节省30％以上。另外一方面，减少氮氧化合物和一氧化碳等有害物质的产生。再者，氧气与燃气燃烧产生二氧化碳和水，不增加隧道窑内的气体体积，也就是说，没有气体排出，减少废气排出，减少热量伴随着废气排出而排出，节能减排。

再者，供氧气设备4提供的氧气相比于空气含有的水分更少，减少砖在烧结区烧制的过程中接触的水分，提高砖的质量。另外，在砖烧结过程中，烧结区中没有新鲜空气注入。因此窑内的砖不受空气中水含量的影响，不受天气的变化影响，保证砖的较高质量，工艺系统运行参数稳定性优。供氧气设备4目前为成熟产品，寿命长，使用和维护便捷。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

设置于所述冷却区的连通大气的用于向冷却区通空气的进空气口。

本申请中，进空气口连通有进空气管5。进空气口设置于冷却区的隧道窑顶部。

可以理解的是，大气中的空气温度较隧道窑内的温度低，加快冷却区的砖的降温，提高降温效率。

进一步，所述进空气口连通有用于向冷却区送空气的送风机35。

本申请中，送风机35可以是离心送风机35、轴流风机和回转送风机35。送风机35的吹风口通过进空气管5与进空气口连通。

可以理解的是，送风机35为冷却区的空气输入提供动力。加快空气进入冷却区，提高冷却区内的砖的降温效率。

进一步，所述进空气口设有第一电磁阀51；

当第一电磁阀51打开时，所述冷却区通入空气，冷却区内的温度进一步降低。

可以理解的是，当来自烧结区的砖被窑车移动至冷却区时，第一电磁阀51打开，空气进入冷却区内，开始为砖降温。当冷却区内的砖温度降低后，第一电磁阀51关闭，冷却区内无空气进入，窑车送出降温好的砖，减少气体的流通，减少废气的排放。第一电磁阀51可以是直动式电磁阀、分步直动式电磁阀、先导式电磁阀。第一电磁阀51可以与计算机连接，利用计算机中的程序，自动控制第一电磁阀51的开启和关闭，实现自动化。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

与所述烧结回流口12连通的用于抽出烧结区的热气的烧结鼓风机13。

可以理解的是，烧结鼓风机13可以是罗茨风机、螺杆风机和离心风机。烧结鼓风机13的出风口通过烧结内循环管与烧结回流口12连通。烧结鼓风机13的进风口与烧结排气口11连通。烧结鼓风机13将机械能转化为烧结内循环管内热气的流动能量，加快烧结区内部的热气循环，提高烧结区的温度提升，使烧结区内的热量分布更均匀，砖更均匀地受热烧制。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

与所述预热排出口连通的用于抽出预热区热气的抽风机33。

本申请中，抽风机33可以是侧流式抽风机33、离心式抽风机33。抽风机33的出风口通过冷却循环管与冷却回流口32连通。抽风机33的进风口与预热排出口连通。抽风机33将机械能转化为冷却循环管内的热气的流动能量，加快预热区内热气向冷却区的输送，提高烧结后的砖的余热回收的效率。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

设置于所述冷却循环通道3的用于控制冷却循环通道3通断的第二电磁阀34；

当第二电磁阀34打开时，预热区热气通向冷却区。

本申请中，当砖移动至冷却区时，第二电磁阀34打开，预热区的热气通过预热排出口流至冷却循环管，通过冷却回流口32进入冷却区内，开始为砖降温。当冷却区内的砖温度降低后，第二电磁阀34关闭，冷却区内无废气进入，窑车送出降温好的砖，避免持续输入的废气污染大气。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

与所述预热回流口21连通的用于抽出烧结区热气的预热鼓风机22。

本申请中，预热鼓风机22可以采用容积式鼓风机和离心式鼓风机。预热鼓风机22的出风口通过预热循环管与预热回流口21连通。预热鼓风机22的进风口通过预热循环管与烧结排气口11连通。预热鼓风机22将机械能转化为预热循环管内的热气的流动能量，加快烧结区的热气流向预热区，快速提高预热区的温度。

进一步，纯氧燃烧隧道窑热气循环系统100还包括：

与所述预热循环通道2连通的用于控制预热循环通道2通断的第三电磁阀23；

当第三电磁阀23打开时，冷却区热气通向预热区。

本申请中，当窑车进入预热区时，第三电磁阀23打开，烧结区的热气通过烧结排气口11流至预热循环管，通过预热回流口21进入预热区内，开始为砖降温。当预热区内的温度升高后，第三电磁阀23关闭，保持预热区内的温度。当预热区内的温度降低时，再打开第三电磁阀23，烧结区的热气流入预热区，提高预热区的温度。

本申请还提供一种纯氧燃烧隧道窑热气循环方法，包括以下步骤：

向烧结区的进燃气支管通入天然气和氧气；

点燃天然气并喷出火焰，以升高烧结区的温度；

烧结区内的热气通过烧结内循环通道1在烧结区内循环，以加快烧结区的升温；

烧结区的热气以负压的方式通过预热循环通道2流至预热区，以提高预热区的温度；

预热区的热气以负压的方式通过冷却循环通道3流至冷却区，以完成冷却区的砖的冷却。

本申请中，氧气的纯度为90％。氧气与天然气反应燃烧，产生二氧化碳和水。二氧化碳气体带有大量的热量，成为热气。

可以理解的是，热气在烧结区产生，热气温度最高。热气经烧结内循环通道1，在烧结区内部循环，使热气在烧结区内流动，加快烧结区内的温度上升，使砖充分得到加热。热气完成烧结区的内循环后，经过预热循环管流向预热区，高温度的热气在预热区散热，升高预热区的温度，以对砖预热。在预热区的热气的热量扩散完毕，成为废气。废气经过冷却循环通道3流向冷却区。废气回收冷却区内的砖的余热，加快降温来自烧结区的砖。

因为供氧设备所供的氧气中的水含量少于空气，所以采用供氧设备来向烧结区供氧气，以减少烧结区中的气体中的水含量，减少砖在烧制的过程中接触的水分，提高成品砖的质量。另外，由于烧结区中没有新鲜空气注入，所烧制的砖不受空气中水含量的影响，不受天气的变化影响，提高成品砖的质量，工艺系统运行参数稳定性好。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，包括：隧道窑，所述隧道窑的内部沿砖的输送方向依次设有预热区、烧结区和冷却区，其特征在于，还包括：

与所述预热区连通的预热排气口、预热回流口；

与所述烧结区连通的烧结回流口、烧结排气口；

与所述冷却区连通的冷却回流口；

所述预热排气口与冷却回流口通过冷却循环通道连通；

所述预热回流口与烧结排气口通过预热循环通道连通；

所述烧结回流口与烧结排气口通过烧结内循环通道连通；

所述冷却循环通道用于热气自预热区向冷却区的输送，所述预热循环通道用于热气自烧结区向预热区的输送，所述烧结内循环通道用于热气自烧结区的砖输出口向烧结区的砖输入口的输送；

所述烧结区设有与供氧气设备连通的进氧气口和与供燃气设备连通的进燃气口。

2.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：设置于所述冷却区的连通大气的用于向冷却区通空气的进空气口。

3.根据权利要求2所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，所述进空气口连通有用于向冷却区送空气的送风机。

4.根据权利要求2所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，

所述进空气口设有第一电磁阀；

当所述第一电磁阀打开时，所述冷却区通入空气，以使所述冷却区内的温度进一步降低。

5.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：与所述烧结回流口连通的用于抽出烧结区的热气的烧结鼓风机。

6.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：与所述预热排出口连通的用于抽出预热区热气的抽风机。

7.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：

设置于所述冷却循环通道的用于控制冷却循环通道通断的第二电磁阀；

当所述第二电磁阀打开时，所述预热区热气通向冷却区。

8.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：与所述预热回流口连通的用于抽出烧结区热气的预热鼓风机。

9.根据权利要求1所述的纯氧燃烧隧道窑热气循环系统，其特征在于，还包括：

与所述预热循环通道连通的用于控制预热循环通道通断的第三电磁阀；

当所述第三电磁阀打开时，所述冷却区热气通向预热区。

10.一种纯氧燃烧隧道窑热气循环方法，其特征在于，包括以下步骤：

向烧结区的进燃气支管通入天然气和氧气；

点燃天然气并喷出火焰，以升高烧结区的温度；

烧结区内的热气通过烧结内循环通道在烧结区内循环，以加快烧结区的升温；

烧结区的热气以负压的方式通过预热循环通道流至预热区，以提高预热区的温度；

预热区的热气以负压的方式通过冷却循环通道流至冷却区，以完成冷却区的砖的冷却。