CN117287961A - 一种实现低nox排放的陶瓷燃气隧道窑系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现低NOx排放的陶瓷燃气隧道窑系统，涉及陶瓷燃气隧道窑技术领域，包括隧道窑和烟气循环装置，隧道窑包括窑头和窑尾，从窑头至窑尾依次设置有胚体预热段、高温烧成段和产品冷却段，胚体预热段和高温烧成段均设置有燃烧装置，燃烧装置用于烧成陶瓷产品，烟气循环装置用于将燃烧装置产生的烟气循环利用并在高温烧成段与产品冷却段之间形成能够减少NOx的生成的急冷烟气气幕。本发明可以在不降低火焰燃烧温度的同时使高温烧成段的烟气氧含量下降，减少热力型氮氧化物的生成，实现烟气低NOx的排放。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷燃气隧道窑技术领域，具体涉及一种实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统。
背景技术
燃气隧道窑炉是日用陶瓷、卫生洁具等陶瓷产品实现批量生产的主要设备，因具有产量大、能源利用效率高的特点，在陶瓷等行业得到了广泛的应用。陶瓷产品的烧成温度一般高达1250～1350℃，因其燃烧系统过量空气系数较大，高温区存在大量过剩氧气，因此，正常运行时会生成大量热力型氮氧化物。随着国家和地方政府对大气污染物治理力度的加大，陶瓷行业的大气污染物排放标准将会越来越严格，氮氧化物的排放控制已经成为行业亟待解决的重要问题之一。
目前，工业窑炉普遍采用低NOX燃烧器和烟气再循环等减排技术来减少氮氧化物排放，其中，低NOX燃烧器已经被广泛应用于陶瓷隧道窑炉，而烟气再循环技术由于存在具体的应用问题而难以在陶瓷窑炉应用推广。这些问题主要有：1、火焰温度降低和烧成质量下降，常规烟气再循环是将部分烟气直接加入助燃风参与燃烧，混合烟气一方面降低了燃烧区域氧浓度，另一方面起热量吸收体的作用，使燃烧温度降低从而抑制氮氧化物的生成，但燃烧温度的降低会使系统的可用能效率下降，同时，也会严重影响陶瓷产品的烧成质量；2、烟气通道堵塞，陶瓷隧道窑炉的高温烟气在预热和干燥陶瓷胚体时会产生大量氟化物、氯化物等无机挥发物，这些挥发物在烟气冷却时会凝结附壁，容易堵塞管道，如果将这些烟气直接送入窑内则会堵塞窑炉燃烧器的进气通道并影响陶瓷产品质量。
发明内容
针对现有技术中陶瓷燃气隧道窑排放NOX浓度过高、烟气再循环引入燃烧系统降低燃烧温度和影响陶瓷产品质量的问题，本发明提供一种实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，可以在不降低火焰燃烧温度(避免影响陶瓷产品的质量)的同时使高温烧成段的烟气氧含量下降，减少热力型氮氧化物的生成，实现烟气低NOX的排放。
为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：
本发明提供一种实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，其包括：
隧道窑，其包括窑头和窑尾，从所述窑头至所述窑尾依次设置有胚体预热段、高温烧成段和产品冷却段，所述胚体预热段和所述高温烧成段均设置有燃烧装置，所述燃烧装置用于烧成陶瓷产品；
烟气循环装置，其用于将所述燃烧装置产生的烟气循环利用并在所述高温烧成段与所述产品冷却段之间形成急冷烟气气幕；
其中，待烧的陶瓷产品从所述窑头处进入，并依次经过所述胚体预热段、所述高温烧成段和所述产品冷却段后从所述窑尾处离开，所述燃烧装置燃烧产生的烟气经所述烟气循环装置循环利用后在所述高温烧成段与所述产品冷却段之间形成所述急冷烟气气幕，所述急冷烟气气幕能够减少陶瓷产品烧成时NOX的生成。
如上述的实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，进一步地，所述烟气循环装置包括排烟风机以及排烟风机的出口连接的烟气急冷风管，所述烟气急冷风管上设置有调节阀门和烟气冷却净化装置，所述烟气急冷风管的延伸至所述产品冷却段处；
其中，所述调节阀门用于控制烟气进入所述烟气冷却净化装置进行除尘冷却除灰。
如上述的实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，进一步地，靠近所述产品冷却段处的所述烟气急冷风管的一端开设有若干烟气急冷喷口。
如上述的实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，进一步地，还包括空气急冷风管，所述空气急冷风管的一端配合安装有空气急冷风机且该端设置在所述隧道窑的外部，所述空气急冷风管的另一端开设有若干空气急冷喷口且该端靠近所述烟气急冷风管。
如上述的实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，进一步地，还包括冷却风余热抽吸装置，所述冷却风余热抽吸装置包括冷却风管和余热抽风管，所述冷却风管和所述余热抽风管均设置在所述产品冷却段处，且所述冷却风管和所述余热抽风管均与所述隧道窑的外部连通，以保证窑内过量冷却空气被抽走不进入燃烧区域。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明通过设置烟气循环装置形成的烟气急冷气幕，有效减少了急冷风送入高温烧成段的氧气浓度，从而减少了热力型氮氧化物的生成，同时，还能保证燃气燃烧器可以正常燃烧，不降低火焰燃烧温度和影响陶瓷产品的烧成质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的陶瓷燃气隧道窑系统结构主视图；
图2为本发明实施例的陶瓷燃气隧道窑系统结构示意图；
其中，1、隧道炉；2、窑头；3、窑尾；4、胚体预热段；5、高温烧成段；6、产品冷却段；7、燃气燃烧器；8、排烟口；9、烟囱；10、烟气急冷风管；11、排烟风机；12、烟气风机；13、调节阀门；14、烟气冷却装置；15、烟气急冷喷口；16、空气急冷风管；17、空气急冷风机；18、空气急冷喷口；19、冷却风管；20、余热抽风管；21、冷却风机；22、余热抽风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。
实施例：
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明提供一种实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑系统，包括隧道窑1和烟气循环装置，隧道窑包括窑头2和窑尾3，从窑头2至窑尾3依次设置有胚体预热段4、高温烧成段5和产品冷却段6，胚体预热段4和高温烧成段5均设置有燃烧装置，燃烧装置用于烧成陶瓷产品，烟气循环装置用于将燃烧装置产生的烟气循环利用并在高温烧成段5与产品冷却段6之间形成急冷烟气气幕；其中，待烧的陶瓷产品从窑头2处进入，并依次经过胚体预热段4、高温烧成段5和产品冷却段6后从窑尾3处离开，燃烧装置燃烧产生的烟气经烟气循环装置循环利用后在高温烧成段5与产品冷却段6之间形成急冷烟气气幕，急冷烟气气幕能够减少陶瓷产品烧成时NOX的生成。
具体的，参见图1，本发明在隧道窑1内，沿窑头2至窑尾3依次设置了三个区域，分别为胚体预热段4、高温烧成段5、产品冷却段6，其中，胚体预热段4和高温烧成段5处安装有燃烧装置，为待烧的陶瓷产品提供热能，在此过程中，燃烧装置燃烧产生的烟气部分通过本发明的烟气循环装置进行回收，并在高温烧成段5和产品冷却段6处将烟气喷出，以此形成急冷烟气气幕，使高温烧成段5与产品冷却段6之间形成一道烟气屏障，阻挡产品冷却段6内的部分空气流入高温烧成段5参与燃烧，从而减少高温烧成段5的氧气含量，进而有效减少该区域热力型氮氧化物的生成，这样，本发明可以在不降低胚体预热段4和高温烧成段5的情况下，实现烟气低NOX的排放。
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，烟气循环装置包括排烟口8、烟囱9和烟气急冷风管10，排烟口8设置在胚体预热段4处，排烟口8与烟囱9连通，烟气急冷风管10的一端与烟囱9连通，烟气急冷风管10的另一端连通至产品冷却段6处；进一步地，烟气循环装置还包括排烟风机11和烟气风机12，排烟风机11与烟囱9配合安装，烟气风机12与烟气急冷风管10配合安装；进一步地，烟气循环装置还包括调节阀门13和烟气冷却净化装置14，调节阀门13设置在烟气急冷风管10上，调节阀门13用于控制烟气进入烟气冷却净化装置14进行除尘冷却；进一步地，靠近产品冷却段6处的烟气急冷风管10的一端开设有若干烟气急冷喷口15；进一步地，还包括空气急冷风管16，空气急冷风管16的一端配合安装有空气急冷风机17且该端设置在隧道窑1的外部，空气急冷风管16的另一端开设有若干空气急冷喷口18且该端靠近烟气急冷风管10。
具体的，参见图1和图2，本发明的烟气循环装置的排烟口8安装在胚体预热段4处，通过排烟风机11将高温烧成段5处燃烧装置产生的烟气回抽，使烟气进入烟囱9，通过排烟机11将烟气进行输送，一部分烟气直接从烟囱9排出，另一部分烟气通过调节阀门13进入烟气急冷风管10，该部分烟气在烟气冷却净化装置14内经过除尘、净化、冷却形成急冷烟气，之后再通过烟气风机12输送至若干烟气急冷喷口15处，急冷烟气被喷出后形成急冷烟气气幕，急冷烟气气幕将高温烧成段5和产品冷却段6分隔开，从而阻隔产品冷却段6的部分空气进入高温烧成段5。进一步地，为了提高阻隔的效果，在产品冷却段6处加装空气急冷风管16，空气急冷风管16的两端分别与隧道窑1外部和产品冷却段6连通，空气急冷风管16在产品冷却段6处靠近烟气急冷风管10并与烟气急冷风管10的平行安装，通过空气急冷风机17抽取隧道窑1外部的新鲜空气，并将新鲜空气输送至空气急冷喷口18处，空气被喷出后形成空气急冷气幕，空气急冷气幕与烟气急冷气幕相互平行，这样，通过增加一道“气幕墙”，提高了产品冷却段6与高温烧成段5的阻隔效果，进一步减少高温烧成区5中烟气的氧气含量，使得该区域内的热力型氮氧化物的生成明显减少。
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括冷却风余热装置，冷却风余热装置包括冷却风管19和余热抽风管20，冷却风管19和余热抽风管20均设置在产品冷却段6处，且冷却风管19和余热抽风管20均与隧道窑1的外部连通；进一步地，冷却余热装置还包括冷却风机21和余热抽风机22，冷却风机21与冷却风管19配合安装，余热抽风机22与余热抽风管20配合安装，以保证窑内过量冷却空气被抽走不进入燃烧区域。
具体的，本发明还安装有冷却风余热装置，冷却风进入冷却风管19，由冷却风机21输送至产品冷却段6处，对从高温烧成段5出来的陶瓷产品进行冷却，而陶瓷产品的余热散发后形成的余热风则进入余热抽风管20，并由余热抽风机22抽至隧道窑1的外部，重新利用对陶瓷产品进行干燥。本发明遵循绿色环保的原则，循环利用，节约资源，有效降低了生产的成本。
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，燃烧装置包括若干燃气燃烧器7，若干燃气燃烧器7呈上下两排设置；进一步地，上排的每个燃气燃烧器7分布于下排的两个燃气燃烧器7中间。其中，本发明的燃烧装置为燃气燃烧器7，燃气燃烧器7的形式包括但不限于旋流式、直流式或部分旋流式中的一种或几种组合使用；为了进一步提高燃烧的效率，若干燃气燃烧器7分上下两排安装，且高温烧成段5处的上排燃气燃烧器7与下排燃气燃烧器7间隔安装，这样，烧成陶瓷产品时减少燃烧死角，使燃烧更充分。
实施例一：
在某燃气陶瓷隧道窑炉中应用本发明技术，以天然气为燃料，点火工作正常后，通过调节阀门控制烟气循环比例0～20％，通过排烟口的烟气取样管分析，在不同燃料负荷下的测试结果表明，在循环烟气比例为0的工况下，NOX的排放值最低为106mg/Nm3，但通过调节阀门控制烟气比例为20％后，隧道窑的NOX的排放值最低为52mg/Nm3，由此可见，通过本发明的烟气循环装置可以使烟气中氮氧化物的生成下降25％～50％，从而实现了在燃烧源头降低氮氧化物的效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种实现低NOx排放的陶瓷燃气隧道窑系统，其特征在于，包括：
隧道窑，其包括窑头和窑尾，从所述窑头至所述窑尾依次设置有胚体预热段、高温烧成段和产品冷却段，所述胚体预热段和所述高温烧成段均设置有燃烧装置，所述燃烧装置用于烧成陶瓷产品；
烟气循环装置，其用于将所述燃烧装置产生的烟气循环利用并在所述高温烧成段与所述产品冷却段之间形成急冷烟气气幕；
其中，待烧的陶瓷产品从所述窑头处进入，并依次经过所述胚体预热段、所述高温烧成段和所述产品冷却段后从所述窑尾处离开，所述燃烧装置燃烧产生的烟气经所述烟气循环装置循环利用后在所述高温烧成段与所述产品冷却段之间形成所述急冷烟气气幕，所述急冷烟气气幕能够减少陶瓷产品烧成时NOx的生成。
2.根据权利要求1所述的实现低NOx排放的陶瓷燃气隧道窑，其特征在于，所述烟气循环装置包括排烟风机以及排烟风机的出口连接的烟气急冷风管，所述烟气急冷风管上设置有调节阀门和烟气冷却净化装置，所述烟气急冷风管的延伸至所述产品冷却段处；
其中，所述调节阀门用于控制烟气进入所述烟气冷却净化装置进行除尘冷却除灰。
3.根据权利要求2所述的实现低NOx排放的陶瓷燃气隧道窑，其特征在于，靠近所述产品冷却段处的所述烟气急冷风管的一端开设有若干烟气急冷喷口。
4.根据权利要求1所述的实现低NOx排放的陶瓷燃气隧道窑，其特征在于，还包括空气急冷风管，所述空气急冷风管的一端配合安装有空气急冷风机且该端设置在所述隧道窑的外部，所述空气急冷风管的另一端开设有若干空气急冷喷口且该端靠近所述烟气急冷风管。
5.根据权利要求1所述的实现低NOX排放的陶瓷燃气隧道窑，其特征在于，还包括冷却风余热抽吸装置，所述冷却风余热抽吸装置包括冷却风管和余热抽风管，所述冷却风管和所述余热抽风管均设置在所述产品冷却段处，且所述冷却风管和所述余热抽风管均与所述隧道窑的外部连通，以保证窑内过量冷却空气被抽走不进入燃烧区域。
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