CN202675857U - 一种宽体节能环保隧道窑 - Google Patents

Abstract

一种宽体节能环保隧道窑，包括横向延伸的隧道窑主体，该隧道窑主体在延伸方向上依次包括预热段、升温烧成段、急冷段、缓冷段以及快冷段；上述升温烧成段的内侧壁沿延伸方向排列设有若干烧嘴；上述隧道窑主体还配设有余热利用机构和烟气排出机构。该隧道窑既很好地利用了隧道窑其它阶段的热空气为陶瓷坯体进行预热，隧道窑的热使用率得到了有效提高，也很大程度上地减少了燃料的耗费，同时它还起到搅拌窑内空气，强化了低温的对流作用，又减少了温差和气体的外溢，使车间空气洁净；该隧道窑配置现代化先进的仪器设备，使得隧道窑内部上下层的温度均匀，可以烧成大件产品，所承烧的产品种类适应性广，也可以明焰烧成，能源节约率高。

Description

一种宽体节能环保隧道窑

技术领域

本实用新型涉及一种隧道窑，特别是指一种用于陶瓷烧成的宽体节能环保隧道窑。

背景技术

进入21世纪以来，世界工艺陶瓷产品向高档次发展的步伐已大大加快，同时由于全球能源紧张及环保意识的提高，陶瓷产品亦趋向低能耗发展。烧成是陶瓷生产中的关键工艺，它关系到陶瓷产品的质量、档次、成品率和生产成本等方面，消耗的能源大部分用于烧成和烘干工序，约占总能耗的80%以上。目前，我国陶瓷行业的能源利用率与国外差距甚大，发达国家的能源利用率一般高达50%以上，而我国仅达到28～35%左右；在日本，陶瓷采用明焰有匣钵烧成的热效率达到4.8～8.8%，而我国仅为2～8%。

现有的窑炉主要燃料为0#柴油，其排放的烟气对周围环境仍有一定的污染，且窑炉多采用梭式窑和窑车式隧道窑，该类窑炉能耗普遍较高。柴油着火点高，低温燃烧易沉碳，使瓷器产生烟熏、针孔等缺陷；柴油燃烧产物中的二氧化硫会影响陶瓷釉面的光泽度。燃油窑炉一般将陶瓷坯体装在匣钵里，隔焰烧成，烧成过程中先加热匣钵，再加热陶瓷坯体，而匣钵蓄热量大，极大地浪费了能源。窑车式隧道窑在烧成过程中，因窑车蓄热和散热带走大量热能，使烧瓷能耗居高不下。因此，燃油隧道窑已无法满足高档工艺陶瓷发展和建设资源节约型社会、保护生态环境的需要。

另外，随着燃料结构的变化和耐火材料的更新换代，工业陶瓷窑炉的结构和性能均有了很大的改进，但在节能控制方面还是比较滞后，特别是核心热能设备技术滞后。工业陶瓷窑炉节能的关键是解决燃料和空气的线性比例控制技术，使其充分完全燃烧，同时要确保连续燃烧过程中空燃比例的线性可控性。目前国内工业陶瓷窑炉燃烧控制技术仅停留在单相控制燃料，而助燃空气无法实现于燃料的同步比例调节，造成燃料的浪费。

最后，陶瓷坯体是在常温下进入隧道窑，经隧道窑烧成后出窑时陶瓷制品的温度也多与室温相差无多，而隧道窑中温度最高可达到1200～1300℃，隧道窑内不同位置的温差会较大。现有的隧道窑由窑头开始至烧成阶段都设有加热设备，以使陶瓷坯体逐步升温直到烧成，这个阶段的燃料耗费量非常的大；经过升温烧成阶段后隧道窑即开始逐步降温，陶瓷制品以及隧道窑内随着温度的下降，热量在耗散中损失，现有的隧道窑能量利用率较为低下，且窑内空气流通不均匀，在同一阶段的不同位置的温差较大，产品次品率较高。

发明内容

本实用新型提供一种宽体节能环保隧道窑，以克服现有的隧道窑存在的窑内空气流通不均匀，在同一阶段的不同位置的温差较大，产品次品率较高，以及能源利用率低下、生产成本较高等问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种宽体节能环保隧道窑，包括横向延伸的隧道窑主体，该隧道窑主体在延伸方向上依次包括预热段、升温烧成段、急冷段、缓冷段以及快冷段；上述升温烧成段的内侧壁沿延伸方向排列设有若干烧嘴；上述隧道窑主体还配设有余热利用机构和烟气排出机构；上述余热利用机构包括设于上述急冷段和上述缓冷段交界处的第一热气入口、设于该缓冷段内侧壁的若干第二热气入口、通过管道连通该第一热气入口和第二热气入口的余热风机以及设于上述预热段内侧壁的且通过管道连通该余热风机的第一热气出口；上述烟气排出机构包括设于上述预热段内侧壁的若干烟气排出口、通过管道连通所有烟气排出口的排烟风机，排烟风机出风口可连通至烘房。

更为具体地，上述升温烧成段包括升温段和烧成段，该升温段与上述预热段连接，该烧成段与上述急冷段连接；上述升温段宽度方向的两内侧壁的下端分别排列设有若干上述烧嘴，且升温段两内侧壁的烧嘴依次间隔交错布置；上述烧成段宽度方向的两内侧壁的上端和下端分别排列设有若干上述烧嘴，且同一侧的内侧壁的上、下端的烧嘴依次间隔交错布置，烧成段两内侧壁的上端和下端分别对应间隔交错布置。

上述升温段入口的至少一个的上述烧嘴的指向与上述隧道窑主体的延伸方向所成的夹角为β，夹角β的角度范围为25～65°，夹角β的角度优选为40°，该升温段其它的烧嘴的指向垂直于升温段内侧壁；上述烧成段的烧嘴的指向垂直于该烧成段内侧壁地布置。

上述烧嘴配设有供气机构，该供气机构包括燃气总管、连接燃气总管与该烧嘴的供气管路，该供气管路配设有空燃比例阀；上述烧嘴还配设有助燃风机，该助燃风机通过助燃风管连接该烧嘴。

上述急冷段宽度方向的两内侧壁分别设有若干第一气孔，该急冷段配设有急冷风机，该急冷风机的进风口和出风口分别通过管道依次对应连通上述快冷段和该第一气孔。

上述缓冷段宽度方向的内侧壁埋设热交换管路，该热交换管路一端连通上述第二热气入口，热交换管路的另一端呈L型地沿上述隧道窑主体长度方向指向上述急冷段延伸且向上延伸，该热交换管路通过管路连通上述余热风机。

上述快冷段宽度方向的两内侧壁分别设有若干第二气孔，该快冷段配设有冷却风机，该冷却风机的进风口通过管道连通该第二气孔。

上述预热段、升温烧成段、急冷段、缓冷段以及快冷段分别设有至少一个的温度感应器，上述烧成段在上述隧道窑主体延伸方向上的相邻的两个上述烧嘴之间设有一个温度感应器；上述温度感应器分别连接于PID智能温度控制系统，该PID智能温度控制系统还连接设有计算机自动控制系统；上述隧道窑主体还装配有熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置，该熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置分别连接上述计算机自动控制系统。

最后，上述隧道窑主体顶部为横截面呈四边形的轻质耐火平顶结构。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：该隧道窑将部分烟气通过风机返回窑头，既充分利用余热又加大了急冷风量，加大了对流传热效果，很好地利用了隧道窑其它阶段的热空气为陶瓷坯体进行预热，隧道窑的热使用率得到了有效提高，该隧道窑也很大程度上地减少了燃料的耗费，同时它还起到搅拌窑内空气，强化了低温的对流作用，又减少了温差和气体的外溢，使车间空气洁净；该隧道窑配置现代化先进的仪器设备，使得隧道窑内部上下层的温度均匀，可以烧成大件产品，所承烧的产品种类适应性广，也可以明焰烧成，能源节约率高。

附图说明

图1为隧道窑结构及温度分布框图。

图2为隧道窑内侧壁结构示意图。

图3为隧道窑顶部结构及管路按照示意图。

图4为图2中局部2-A的放大图。

图5为图2中局部2-B的放大图。

图6为图2中局部2-C的放大图。

图7为图3中局部3-D的放大图。

图8为图3中局部3-E的放大图。

图9为图3中局部3-F的放大图。

图10为隧道窑沿竖直平面剖视结构示意图。

图11为隧道窑沿水平面剖视结构示意图。

图12为图10中局部10-G的放大图。

图13为图10中局部10-H的放大图。

图14为图10中局部10-I的放大图。

图15为图11中局部11-J的放大图。

图16为图11中局部11-K的放大图。

图17为图11中局部11-L的放大图。

图18为预热段设有烟气排出机构的剖视三视结构示意图。

图19为预热段设有余热利用机构的剖视三视结构示意图。

图20为烧成段剖视三视结构示意图。

图21为供气机构结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

一种宽体节能环保隧道窑，包括横向延伸的隧道窑主体1，该隧道窑主体1在延伸方向上依次包括预热段11、升温烧成段12、急冷段13、缓冷段14以及快冷段15。

升温烧成是有机物挥发、结构水排出等阶段，必须通风良好，氧气充足，一般要求微负压，这样利于有机物的充分氧化、结构水的完全挥发与排出，有利于制品在高温充分烧结。急冷段13为陶瓷经升温烧成段12后，制品已经充分烧成并有一定的液相存在，此时若均匀地急剧冷却不仅不会开裂，还会使制品更加光亮，使窑炉的生产力提高。为了充分利用制品的余热和增强冷却的均匀性，使用耐热风机抽取从窑尾快冷段15来的热风，既充分利用余热又加大了急冷风量（热风体积较冷风体积大），加大了对流传热效果。缓冷段14：此段由于制品中的石英相变过程中有体积变化，而此时的陶瓷制品内的玻璃相均已凝固，为避免开裂，此段冷却速度要较慢。为了利用余热和减少此段的温差，在窑的顶部加了一个换热器，用高压风机通过换热器把天然气的二次风加热至550℃，使燃烧充分节能。

该隧道窑加大了窑体截面宽度，减少了窑体截面高度，以利于减少窑内气体的上下分层，减少大件陶瓷产品由于窑内上下气体分层而产生的温差造成变形和开裂；另外，该隧道窑以洁净的天然气为燃料，可以采用明焰烧成，不用匣钵，使燃料燃烧产生的热量直接用于加热陶瓷坯体，尽可能降低窑具比重和重量，以减少承载陶瓷坯体所使用的窑具和匣钵的蓄热和带走热量，不用匣钵是宽体燃气隧道窑节能的一个关键因素，但需相应增加使用碳化硅硼板、支柱等易耗品材料。

上述升温烧成段12的内侧壁沿延伸方向排列设有若干烧嘴121，本实用新型优选采用专利号为“201020101192”的中国实用新型专利公布的“天然气双混合节能燃烧器”；上述隧道窑主体1还配设有余热利用机构16和烟气排出机构17；上述余热利用机构16包括设于上述急冷段13和上述缓冷段14交界处的第一热气入口161、设于该缓冷段14内侧壁的若干第二热气入口162、通过管道连通该第一热气入口161和第二热气入口162的余热风机163以及设于上述预热段11内侧壁的且通过管道连通该余热风机163的第一热气出口164；上述烟气排出机构17包括设于上述预热段11内侧壁的若干烟气排出口171、通过管道连通所有烟气排出口171的排烟风机172，排烟风机172出风口可连通至烘房；使用机械排烟方式，因为天然气燃烧充分洁净，因此将部分烟气通过风机返回窑头，既很好地利用了隧道窑其它阶段的热空气为陶瓷坯体进行预热，隧道窑的热使用率得到了有效提高，也很大程度上地减少了燃料的耗费，同时它还起到搅拌窑内空气，强化了低温的对流作用，又减少了温差和气体的外溢，使车间空气洁净。该隧道窑抽取急冷段13和缓冷段14的热风以及隧道窑在预热段11排出的烟气至烘房进行陶瓷模具、坯体干燥，取代原来无烟煤为干燥热能，提高窑炉余热利用率，从而达到节约能源、降低成本的目的。

更为具体地，上述升温烧成段12包括升温段12a和烧成段12b，该升温段12a与上述预热段11连接，该烧成段12b与上述急冷段13连接；上述升温段12a宽度方向的两内侧壁的下端分别排列设有若干上述烧嘴121，且升温段12a两内侧壁的烧嘴121依次间隔交错布置；上述烧成段12b宽度方向的两内侧壁的上端和下端分别排列设有若干上述烧嘴121，且同一侧的内侧壁的上、下端的烧嘴121依次间隔交错布置，烧成段12b两内侧壁的上端和下端分别对应间隔交错布置；该隧道窑主体1采用底烧式为主的上下烧嘴121布置，让燃气大部分在窑车内坯体下燃烧，造成上下热气流对旋，同时采用高速烧嘴121，窑内气体激烈搅拌，窑内上下温差小、温度气氛控制精确，制品在烧成过程中受热均匀，从而加快了烧成速度，缩短烧成周期，降低单位产品能耗，起到节能降耗的作用。

上述升温段12a入口的至少一个的上述烧嘴121的指向与上述隧道窑主体1的延伸方向所成的夹角为β，夹角β的角度范围为25～65°，夹角β的角度优选为40°，该升温段12a其它的烧嘴121的指向垂直于升温段12a内侧壁；上述烧成段12b的烧嘴121的指向垂直于该烧成段12b内侧壁地布置。

参照图21，上述烧嘴121配设有供气机构18，该供气机构18包括燃气总管181、连接燃气总管181与该烧嘴121的供气管路182，该供气管路182配设有空燃比例阀183；上述烧嘴121还配设有助燃风机184，该助燃风机184通过助燃风管连接该烧嘴121。

上述急冷段13宽度方向的两内侧壁分别设有若干第一气孔131，该急冷段13配设有急冷风机132，该急冷风机132的进风口和出风口分别通过管道依次对应连通上述快冷段15和该第一气孔131。通过极冷风机的作用，使得从快冷段15抽取的空气以一定的速度由第一气孔131喷出，若干第一气孔131在隧道窑内侧壁呈“工”字形排布，由第一气孔131喷出的空气形成一层与隧道窑截面平行排布的气幕，经过升温烧成段12烧成的高温工件经过气幕可有效降低温度。

上述缓冷段14宽度方向的内侧壁埋设热交换管路141，该热交换管路141一端连通上述第二热气入口162，热交换管路141的另一端呈L型地沿上述隧道窑主体1长度方向指向上述急冷段13延伸且向上延伸，该热交换管路141通过管路连通上述余热风机163。

上述快冷段15宽度方向的两内侧壁分别设有若干第二气孔151，该快冷段15配设有冷却风机152，该冷却风机152的进风口通过管道连通该第二气孔151，第二气孔151的位置与第一气孔131的位置排布相类似，该快冷段15内也形成有一气幕。该快冷段15内的温度与常温还有几百度的温差，可以快冷，但是通常风量要大。采用改变原来第二气孔151的大出风口为小而多的出风口结构，使风的流动快速均匀。

上述预热段11、升温烧成段12、急冷段13、缓冷段14以及快冷段15分别设有至少一个的温度感应器19，上述烧成段12b在上述隧道窑主体1延伸方向上的相邻的两个上述烧嘴121之间设有一个温度感应器19；上述温度感应器19分别连接于PID智能温度控制系统或者分别连接于专利号为“201020187913”的中国实用新型专利公布的“窑炉专用智能温控器”，该PID智能温度控制系统或者该窑炉专用智能温控器还连接设有计算机自动控制系统；上述隧道窑主体1还装配有熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置，该熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置分别连接上述计算机自动控制系统；该隧道窑采用天然气专用等比例燃烧器（专利号为“201020187941”的中国实用新型专利公布的“一种新型燃气比例阀”）及等比例控制系统，强力搅拌窑内热气体，使得天然气的燃烧更加充分，同时控制系统能更加准确的控制窑炉的烧成温度，降低窑内温差及烟气温度，使窑内同一断面的上下左右温差控制在3℃以内，提高热利用效率；采用空燃比例阀183，自动实现燃烧过程助燃空气和天然气的等比例混合。

最后，上述隧道窑主体1顶部为横截面呈四边形的轻质耐火平顶结构，使用轻质的平顶结构，替代原来的重质拱型结构，将原来重质耐火材料改为轻质耐火材料，降低窑体散热。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种宽体节能环保隧道窑，包括横向延伸的隧道窑主体，该隧道窑主体在延伸方向上依次包括预热段、升温烧成段、急冷段、缓冷段以及快冷段；所述升温烧成段的内侧壁沿延伸方向排列设有若干烧嘴；其特征在于：所述隧道窑主体还配设有余热利用机构和烟气排出机构；所述余热利用机构包括设于所述急冷段和所述缓冷段交界处的第一热气入口、设于该缓冷段内侧壁的若干第二热气入口、通过管道连通该第一热气入口和第二热气入口的余热风机以及设于所述预热段内侧壁的且通过管道连通该余热风机的第一热气出口；所述烟气排出机构包括设于所述预热段内侧壁的若干烟气排出口、通过管道连通所有烟气排出口的排烟风机。

2.如权利要求1所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述升温烧成段包括升温段和烧成段，该升温段与所述预热段连接，该烧成段与所述急冷段连接；所述升温段宽度方向的两内侧壁的下端分别排列设有若干所述烧嘴，且升温段两内侧壁的烧嘴依次间隔交错布置；所述烧成段宽度方向的两内侧壁的上端和下端分别排列设有若干所述烧嘴，且同一侧的内侧壁的上、下端的烧嘴依次间隔交错布置，烧成段两内侧壁的上端和下端分别对应间隔交错布置。

3.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述升温段入口的至少一个的所述烧嘴的指向与所述隧道窑主体的延伸方向所成的夹角为β，夹角β的角度范围为25～65°，该升温段其它的烧嘴的指向垂直于升温段内侧壁；所述烧成段的烧嘴的指向垂直于该烧成段内侧壁地布置。

4.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述烧嘴配设有供气机构，该供气机构包括燃气总管、连接燃气总管与该烧嘴的供气管路，该供气管路配设有空燃比例阀；所述烧嘴还配设有助燃风机，该助燃风机通过助燃风管连接该烧嘴。

5.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述急冷段宽度方向的两内侧壁分别设有若干第一气孔，该急冷段配设有急冷风机，该急冷风机的进风口和出风口分别通过管道依次对应连通所述快冷段和该第一气孔。

6.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述缓冷段宽度方向的内侧壁埋设热交换管路，该热交换管路一端连通所述第二热气入口，热交换管路的另一端呈L型地沿所述隧道窑主体长度方向指向所述急冷段延伸且向上延伸，该热交换管路通过管路连通所述余热风机。

7.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述快冷段宽度方向的两内侧壁分别设有若干第二气孔，该快冷段配设有冷却风机，该冷却风机的进风口通过管道连通该第二气孔。

8.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述预热段、升温烧成段、急冷段、缓冷段以及快冷段分别设有至少一个的温度感应器，所述烧成段在所述隧道窑主体延伸方向上的相邻的两个所述烧嘴之间设有一个温度感应器；所述温度感应器分别连接于PID智能温度控制系统，该PID智能温度控制系统还连接设有计算机自动控制系统。

9.如权利要求8所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述隧道窑主体还装配有熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置，该熄火测知装置、窑内压力监测装置、窑内氧浓度监测装置以及燃气泄漏监测装置分别连接所述计算机自动控制系统。

10.如权利要求2所述的一种宽体节能环保隧道窑，其特征在于：所述隧道窑主体顶部为横截面呈四边形的轻质耐火平顶结构。

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