CN202836240U - 一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及窑炉烟气余热利用技术，公开了一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统及其烟气余热利用方法。其系统包括至少两座窑炉和至少一间烘房，每座窑炉排烟机出口处的烟道被分成并联连接的两条支通道，两条支通道分别为窑炉烟气余热回收支通道和窑炉排烟支通道；每间烘房入口设有烘房烟气余热利用支通道，每间烘房出口设有通往烘房烟囱的烘房排烟支通道；窑炉烟气余热回收支通道与烘房烟气余热利用支通道之间设有烟气主通道；烟气主通道上设置有增压风机；窑炉烟气余热回收支通道上设有第一蝶阀，窑炉排烟支通道设有第二蝶阀，烘房烟气余热利用支通道上设有第三蝶阀；烘房排烟支通道设有第四蝶阀。利用烟气余热加热烘房，大大节省了烘房耗电量。

Description

一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及窑炉烟气余热利用技术领域，更具体地，涉及一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统。

背景技术

烧成是电瓷制造过程中的一道重要工序，用于电瓷烧成的窑炉不仅是电瓷工厂的关键装备，同时也是电瓷工厂的主要耗能设备，窑炉所耗的能源成本已占到电瓷制造总成本的20～25％。

近年来窑炉领域的总体技术水平提升很快，但是不容忽视的一个问题是电瓷烧成工艺过程的复杂性决定了电瓷窑炉的热效率处于较低水平。现阶段用于中高端电瓷绝缘子烧成的间歇式窑炉的热效率仅为17.94％，也就是说，有80％多的能耗并未用在产品的烧成上而成为各种形式的热损失，其中由烟气带走的热损失又要占到49.7％，在此类窑炉中由烟气排放造成的热损失是各类热损失中占比最大的一项。

在烟道内设置换热器加热助燃空气，实现从窑炉烟气中回收热能是普遍采用的一种利用余热资源的有效方法，并取得了节能15％的效果，但经过换热器回收余热后由排烟机排放到大气中的烟气平均温度仍在150℃以上，由于烟气总量较大，直接排放不仅损害环境，烟气中蕴藏的可观热能也白白损失掉了。然而要进一步利用这部分热资源则面临技术上的瓶颈问题：一、如何方便回收其中热能又不对窑炉自动控制系统产生影响；二、热能的有效转送；三、窑炉自身与余热利用装置有着不同的工艺过程。因此，要对所回收余热从总热量方面能够进行控制，使其与余热利用装置的工艺过程所需热量相匹配，从而使余热产生最佳的使用效果。

之前已有人采取人工切换的方式将抽屉窑烟气直接抽送往干燥室用于坯体干燥，但由于未对余热总量进行控制，所回收余热量与烘房所需热量不匹配，试运行下来证明这种对余热资源的简单利用，蔽大于利，不仅未能实现节约能源的初衷，反而影响了窑炉工况，窑炉的烧成质量和烘房的干燥质量都受到了影响，操作起来更是不便，经短期试运行后便放弃了。

发明内容

为弥补上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提出一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统及其烟气余热利用方法，本系统采用回收利用烟气余热，窑炉的烧成质量和烘房的干燥质量均不受影响，基本上取代了现有电热烘房的电加热系统，从而大大节省了用于烘房干燥的耗电量，加热速度快，加热功效高。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，包括至少两座窑炉和至少一间烘房，每座窑炉排烟机出口处的烟道被分成并联连接的两条支通道，所述两条支通道分别为窑炉烟气余热回收支通道和窑炉排烟支通道；每间烘房入口设有烘房烟气余热利用支通道，每间烘房出口设有通往烘房烟囱的烘房排烟支通道；所述窑炉烟气余热回收支通道与所述烘房烟气余热利用支通道之间设有烟气主通道；所述烟气主通道上设置有增压风机；

所述窑炉烟气余热回收支通道上设有第一蝶阀，所述窑炉排烟支通道设有第二蝶阀，所述烘房烟气余热利用支通道上设有第三蝶阀；所述烘房排烟支通道设有第四蝶阀。

上述技术方案的特点和进一步改进在于：

（1）所述烟气主通道上设有闸阀。

（2）所述第三蝶阀出口设有循环风机。

（3）所述系统还包括电加热器，所述电加热器设置在所述循环风机出口与所述烘房入口之间。

（4）所述系统还包括压力变送器，所述压力变送器采样口与所述增压风机出口连接。

（5）所述系统还包括变频器，所述变频器输入端与所述压力变送器的输出端连接，所述变频器的输出端与所述增压风机的输入端连接。

技术方案二：

一种电瓷窑炉群烟气余热利用方法，基于技术方案一所述电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述窑炉烧成周期分为加热、中保、还原和冷却四个阶段，所述每座窑炉按照一定次序错开起动；当窑炉烟气的温度满足烘房加热所需时，切换该窑炉的烟气进入烘房进行加热。

上述技术方案的特点和进一步改进在于：

当窑炉烟气的热流量大于等于烘房所需热流量时，只采用窑炉烟气对烘房进行加热。

本实用新型电瓷窑炉群烟气余热回收系统，采用在各窑炉烟气余热回收支通道上设置通往烟气主通道的第一蝶阀和通往窑炉烟囱的第二蝶阀，同时在通往各烘房的烘房烟气余热利用支通道上设置第三蝶阀，及在各烘房出口设置第四蝶阀，通过调节第一、第二蝶阀的开度，调节进入烟气主通道的烟气量，通过调节第三蝶阀的开度，调节进入烘房的烟气量，通过调节第四蝶阀的开度，调节烘房废气排入空气。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例窑炉烟气余热利用系统结构示意图；

其中，1、1#窑炉；2、换热器；3、第五蝶阀；4、助燃风机；5、第一排烟机；6、第一蝶阀；7、第二蝶阀；8、余热控制器；9、变频器；10、增压风机；11、闸阀；12、第三蝶阀；13、循环风机；14、电加热器；15、第四蝶阀；16、第二排烟机；17、压力变送器；18、加热控制器；19、1#烘房；20、温度传感器。

具体实施方式

结合附图1，本实用新型电瓷窑炉群烟气余热利用系统包括余热回收模式相同的6座窑炉和余热利用的模式相同的12间烘房，12间余热烘房被分成四组，每组有三间烘房，每间烘房均设有烘房烟气余热利用支通道，烟气通过各烘房烟气余热利用支通道送入烘房进行加热。2^＃～6^＃窑炉余热回收的模式与1^＃窑炉相同，本实施例选1#窑炉和1#烘房为例进行详细说明。

1#窑炉1烟道的出口并联连接有窑炉烟气余热回收支通道和窑炉烟囱，1#烘房19的入口设置有烘房烟气余热利用支通道，1#烘房19出口设置烘房烟囱，窑炉烟气余热回收支通道与烘房烟气余热利用支通道之间设有烟气主通道，烟气主通道上设置有增压风机，在1#窑炉1烟道出口与窑炉烟气余热回收支通道之间设置有依次串联的换热器2和第一排烟机5，换热器2输入端上还连接有助燃风机4，助燃风机4可以鼓入空气，有利于燃料充分燃烧；窑炉烟气余热回收支通道上设有第一蝶阀6，余热控制器8第一输出端与第一蝶阀6的控制端连接，用以控制第一蝶阀6的开度，从而控制进入窑炉烟气余热回收支通道的烟气量，保证后续烘房有正常工作所需热量；第一排烟机5出口与窑炉烟囱之间连接有第二蝶阀7，余热控制器第二输出端与第二蝶阀7的控制端连接，用以控制第二蝶阀7的开度，从而控制向窑炉烟囱排放的烟气量；换热器输出端与第一排烟机5的输入端之间连接有第五蝶阀3，余热控制器第三输出端与第五蝶阀3的控制端连接，用以控制第五蝶阀3的开度，防止排烟机过热，保证窑炉正常工作。

压力变送器17的采样口与增压风机10的出口连接，用以采集增压风机出口处的烟气压力，变频器9输入端与压力变送器17的输出端连接，变频器9的输出端与增压风机10的输入端连接，采用变频器9调节控制烟气的压力，从而调节控制烟气热流量。

烟气主通道上还设置有与增压风机10输出端连接的闸阀11，闸阀11用于开启和关闭进入各组烘房的烟气，1#烘房烟气余热利用支通道上设有第三蝶阀12，第三蝶阀12出口与1#烘房19之间依次串联循环风机13和电加热器14，循环风机14用于调节进入1#烘房的烟气热流量；加热控制器18的输入端与1#烘房19内的温度传感器20连接，用以检测1#烘房的烘房温度；加热控制器18的第一输出端与电加热器14的控制端连接，用以控制电加热器14的启停；加热控制器18的第二输出端与第三蝶阀12的控制端连接，用以控制第三蝶阀12的开度，从而控制进入1#烘房的烟气量；1#烘房19出口与烘房烟囱之间设有第四蝶阀15，1组三间烘房公用第二排烟机16，第二排烟机16出口与烘房烟囱入口连接，第二排烟机16的出口设有烘房总烟囱。

每座窑炉的排烟机出口管道上装有两个蝶阀，在窑炉1运行的过程中通过设定通往窑炉烟囱的蝶阀开度及通往窑炉烟气余热回收支通道的蝶阀开度，将与12间烘房所需热量匹配的窑炉余热引入烘房；每间烘房入口上的烟气余热利用支通道均与烟气主通道连接，烟气余热利用支通道均装有蝶阀，用于调节进入1#烘房19的烟气量。

本实用新型电瓷窑炉群烟气余热利用系统工作过程如下：

由1#窑炉1排出烟气，烟气通过换热器2进行进一次热回收,由助燃风机4送入的空气在此被加热后被送往各个烧嘴进行助燃，出换热器2之烟气进入第一排烟机5，在此之前，由一台受余热控制器控制的第五蝶阀3调节渗入烟气中的冷风量使进第一排烟机5的烟气温度不超过200℃。出第一排烟机5的烟气分成两路，一路经过第二蝶阀7排入厂房外大气之中，另一路经过第一蝶阀6进入烟气主通道，第一蝶阀6与第二蝶阀7的开度受余热控制器控制，第三蝶阀的开度受电加热器18的控制。

在没有余热的情况下，由加热控制器控制装在循环系统中的电加热器14将介质空气加热，该热空气由循环风机13鼓入烘房内部与需要加热的坯体进行热交换，达到对坯体保温干燥的目的。干燥过程产生的废气流经烘房出口的第四碟阀15后由第二排烟机16排入烘房烟囱，由烘房烟囱排向厂房外大气之中，每三间烘房的蝶阀输出端设有一个排烟机，本例中为第二排烟机16，使未用完之余热流经第二排烟机16排入大气。

烘房主要利用窑炉的烟气余热对坯体进行干燥，在余热不足的情况下采用电加热器加热，接入每间烘房的烘房余热利用支通道均装有蝶阀，用以控制进入烘房的烟气量。各窑炉烟气由窑炉烟气余热回收支通道汇总到烟气主通道，然后由烟气主道通进入各烘房烟气余热利用支通道，最后输送至各烘房。整个余热回收利用系统的管线较长，布置也较为复杂，在烟气主通道中段设置增加风机一台，受变频器控制，来调节余热系统的压力，增加了进入烘房的热流量。每组烘房前端安装有闸阀，用以开启或关闭进入该组烘房的的烟气量。

各窑炉交替运行时，余热控制器调节控制各座窑炉烟气余热回收支通道上的蝶阀开度和窑炉烟囱入口的蝶阀开度，合理调配进入烘房热流量，并使烟气余热总量与烘房所需热量相平衡。

烟气中携带的热量从根本上来讲还是靠燃料燃烧提供的，在电瓷窑炉中通过烟气带走的热量要占到窑炉总能耗的49.5％。以每座窑炉平均小时消耗天燃气100m³作初步计算，在均衡生产的情况下至少有两座以上的窑炉处在可提供余热的加热和冷却阶段。在加热阶段窑炉排放烟气中携带余热量大于100×2×34500×49.7％=4098600Kj/h，而在冷却阶段，废气中的热量则来自烧成阶段窑体、窑车、产品和窑具等在加热阶段所积蓄的热量。将这两部分热量加起来考虑，即使其中的少部分热量输送到烘房也能满足需要。

但是，间歇式窑炉在各个工艺阶段工况相差甚大，从温控方面而言要经过加热、保温和冷却等阶段，从气氛控制方面要经过氧化和还原阶段，各个阶段的窑炉压力也各不相同。烟气中携带的余热量随工艺过程变化较大，而从烟道中抽取余热时要充分考虑对窑炉运行工况的影响。起始阶段，窑炉烟气余热几乎为零，没有可回收余热；在氧化加热阶段，由于窑体、窑车、窑具和产品蓄热量占比较大，烟中带走的热量相对较少；中保和还原阶段，虽然燃料消耗量有减少，但由于窑炉蓄热量也少了，烟气中携带的热量反而较大；冷却阶段，烟气中的热量来自于窑内蓄热，此阶段烟气中的热量由冷却空气携带，热流量与窑内温度和窑炉降温速度等有关。

本实用新型电瓷窑炉群采取各窑炉按照一定次序错开起始阶段进行起动，这样烘房始终有可利用的烟气余热。各窑炉开启，有烟气余热送入的情况下，当窑炉烟气温度大于等于烘房工艺温度（即烘房所需温度），窑炉烟气进入烘房进行加热。当温度传感器检测烘房温度，判定得到烘房温度低于烘房工艺温度，且第三蝶阀已开启至最大状态时，加热控制器控制电加热器打开，自动运行补充加热；在窑炉烟气温度大于等于烘房工艺温度的前提下，当窑炉烟气热流量大于烘房烟气热流量时，只需窑炉烟气对烘房进行加热，烘房中设置的电加热器关闭。

采用本实用新型电瓷窑炉群烟气余热利用系统后，烘房所需的热能是由余热输送系统经过调配数座窑炉的烟气余热提供，热量充裕且有一定压力，加热速度快，工效较高，且窑炉的烧成质量和烘房的干燥质量均不受影响。

传统方法是用电加热器给烘房加热，每间设计功率为60kw，按实际运行功率24kw考虑，每年耗电能24×12×24×360＝2488320kwh。烟气余热回收利用系统成功投用后，这部分电能就省了下来，相当于为企业多创效益二百五十万元。因此，本系统采用利用烟气余热，且大大节省了用于烘房干燥的耗电量。

本实用新型电瓷窑炉群烟气余热回收系统，根据窑炉烧成过程各阶段的工艺特性和数座窑炉交替运行的过程特性，在窑炉控制器内预设的开度曲线控制第一蝶阀与第二蝶阀的开度自动控制烟气余热回收的时间段和流量；同时，考虑到窑炉生产过程安排的复杂性，为最大限度的提高余热回收系统的效率，在窑炉控制器控制界面上还设置了针对第一蝶阀与第二蝶阀的手动操作按钮。

本实用新型还有多种实施方式，但凡在实用新型的精神和实质范围内，所作的任何改变、等同替换和改进，均在实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，包括至少两座窑炉和至少一间烘房，每座窑炉排烟机出口处的烟道被分成并联连接的两条支通道，所述两条支通道分别为窑炉烟气余热回收支通道和窑炉排烟支通道；每间烘房入口设有烘房烟气余热利用支通道，每间烘房出口设有通往烘房烟囱的烘房排烟支通道；所述窑炉烟气余热回收支通道与所述烘房烟气余热利用支通道之间设有烟气主通道；所述烟气主通道上设置有增压风机；

所述窑炉烟气余热回收支通道上设有第一蝶阀，所述窑炉排烟支通道设有第二蝶阀，所述烘房烟气余热利用支通道上设有第三蝶阀；所述烘房排烟支通道设有第四蝶阀。

2.如权利要求1所述的电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述烟气主通道上设有闸阀。

3.如权利要求1所述的电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述第三蝶阀出口设有循环风机。

4.如权利要求3所述的电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统还包括电加热器，所述电加热器设置在所述循环风机出口与所述烘房入口之间。

5.如权力要求1所述的电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统还包括压力变送器，所述压力变送器采样口与所述增压风机出口连接。

6.如权利要求5所述的电瓷窑炉群烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统还包括变频器，所述变频器输入端与所述压力变送器的输出端连接，所述变频器的输出端与所述增压风机的输入端连接。

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