CN203550633U - 自蓄热熔铝炉余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自蓄热熔铝炉余热利用系统，包括：炉体、第一及第二燃料喷嘴、第一及第二通气管、第一及第二储热器、第一及第二进气管，其中，第一储热器与第二储热器能够交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间切换运行。从第一储热器和/或第二储热器的第三端口排出的低温烟气先输送至铝材输送通道内用于对铝材预热，进一步提高了余热利用效率。

Description

自蓄热熔铝炉余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种余热利用系统，特别涉及一种熔铝炉蓄热式余热利用系统。

背景技术

面对日益严峻的环境问题和能源危机，全世界都在大力提倡节能减排，尤其是对于耗能和污染都较严重的工业窑炉相关产业，如何进行节能减排改造，已经成为本领域技术人员在设计该类设备时必须要考虑的因素。

以熔铝炉为例，其烟气出口处的烟气温度通常会达到1000摄氏度左右。如果将这些高温烟气直接排放到环境中，不但会造成能源浪费还会对环境造成一定程度的破坏。

此外，高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion，简称HTAC）从上世纪末就开始在国内外广泛推广。本领域技术人员不断研发出利用高温烟气蓄热助燃的技术和设备。

如中国专利03244707.8号公开的一种低氧化氮高效蓄热工业炉，包括炉体、助燃空气预热/废气排出管道、蓄热室和换向装置，其中，在炉体下部靠近炉墙侧至少设置一对蓄热室，高温烟气从蓄热室内侧进入蓄热室，高温助燃空气从另一蓄热室的内侧进入炉内，蓄热室外侧是助燃空气进入通道/排烟排出通道；蓄热室内填充蓄热体，蓄热室两侧的助燃空气管道/排烟管道接换向系统，通过换向系统的切换使两个蓄热室分别交替预热空气或蓄热排烟；排出的烟气部分进入助燃空气管道，使助燃空气中的含氧量降低，降低燃烧温度以减少在燃烧过程中氧化氮的生成量。

又如中国专利200510134477.X号公开的一种具提高二氧化碳浓度的切换燃烧装置，其利用两组燃烧器以切换燃烧的方式，于燃烧室内进行燃料能源转换，而燃烧所产收的烟气会通过另一组燃烧器，利用蓄热体储存热能，并将部分烟气保留，而于下一循环时，导入通过燃烧器的蓄热体预热，并一同进入燃烧室中进行燃烧，通过此方式，可提高所排出的二氧化碳烟气浓度。

再如中国专利申请201210073968.8号公开的一种蓄热式高温空气燃烧节能环保型梭式窑炉，由炉体、蓄热室或蓄热式燃烧器、空气及烟气换向阀组成的高效节能、燃烧加热系统。该梭式窑炉采用全新的蓄热式高温空气燃烧（HTAC）技术，通过换向阀的切换，使两个蓄热室在蓄热与放热状态下交替工作，高效地回收烟气的余热，再将助燃空气预热到1000℃以上。

然而，上述三件专利/专利申请所公开的技术都存在如下的缺点或不足：（1）、采用一对燃烧器分别设置在炉体的两侧，并采用一对蓄热室/蓄热体分别设置在炉体的两侧，在切换工作状态时需要设备停止运行，使得燃烧不连续；（2）、采用两侧对称布置方案，使得管路布置构造复杂；（3）、烟气从蓄热室/蓄热体排出后仍具有部分余热，直接排放到环境中，仍会造成能源浪费还会对环境造成一定程度的破坏；（4）、蓄热室/蓄热体都采用单一结构，未考虑烟气中的烟灰对蓄热室/蓄热体性能造成的影响。

因此，提供一种能够充分利用烟气余热、提高蓄热性能的自蓄热熔铝炉余热利用系统成为业内急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自蓄热熔铝炉余热利用系统，其能够充分回收利用高温烟气余热、实现快速切换蓄热燃烧。

根据本实用新型的方案，提供一种自蓄热熔铝炉余热利用系统，包括：炉体，炉体内设有用于加热铝材的炉膛；以及第一燃料喷嘴及第二燃料喷嘴，第一燃料喷嘴及第二燃料喷嘴间隔设置在炉体的一侧端壁上；其中，自蓄热熔铝炉余热利用系统进一步包括第一通气管、第二通气管、第一储热器、第二储热器、第一进气管以及第二进气管；第一通气管及第二通气管间隔设置在炉体的一侧端壁上并与炉膛连通，第一通气管及第二通气管分别位于第一燃料喷嘴及第二燃料喷嘴下方；第一储热器包括第一端口、第二端口以及第三端口，第一储热器的第一端口与第一进气管连通，第一储热器的第二端口与第一通气管连通，第一储热器的第三端口通过管线连通至烟囱；第二储热器包括第一端口、第二端口以及第三端口，第二储热器的第一端口与第二进气管连通，第二储热器的第二端口与第二通气管连通，第二储热器的第三端口通过管线连通至烟囱；并且第一储热器与第二储热器交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间切换运行。

优选地，自蓄热熔铝炉余热利用系统可以进一步包括用于将铝材输送至炉膛的铝材输送通道，第一储热器和/或第二储热器的第三端口通过管线连通至铝材输送通道的烟气入口，用于对其内的铝材预热，铝材输送通道的烟气出口通过管线连通至烟囱。

优选地，第一储热器可以包括第一级蓄热区、第二级蓄热区以及设置在第一级蓄热区与第二级蓄热区之间的沉淀区，沉淀区用于沉淀烟气中的烟灰。

可选择地，第一储热器的第一端口设置在第一储热器的第二级蓄热区，第一储热器的第二端口设置在第一储热器的第一级蓄热区，第一储热器的第三端口设置在第一储热器的第二级蓄热区。

可选择地，当第一储热器处于预热工作状态时，第一储热器的第一端口作为冷空气入口，第一储热器的第二端口作为热空气出口，第一储热器的第三端口关闭。当第一储热器处于蓄热工作状态时，第一储热器的第一端口关闭，第一储热器的第二端口作为高温烟气入口，第一储热器的第三端口作为低温烟气出口。

优选地，第二储热器同样可以包括第一级蓄热区、第二级蓄热区以及设置在第一级蓄热区与第二级蓄热区之间的沉淀区，第二储热器的第一端口设置在第二储热器的第二级蓄热区，第二储热器的第二端口设置在第二储热器的第一级蓄热区，第二储热器的第三端口设置在第二储热器的第二级蓄热区。

可选择地，当第二储热器处于预热工作状态时，第二储热器的第一端口作为冷空气入口，第二储热器的第二端口作为热空气出口，第二储热器的第三端口关闭。当第二储热器处于蓄热工作状态时，第二储热器的第一端口关闭，第二储热器的第二端口作为高温烟气入口，第二储热器的第三端口作为低温烟气出口。

优选地，第一储热器和/或第二储热器的第一级蓄热区填充的是蓄热棒，第一储热器和/或第二储热器的第二级蓄热区填充的是蜂窝蓄热体。

其中，来自炉膛内的高温烟气先经过流体阻力较小的蓄热棒蓄热区，烟灰很难附着于蓄热棒因而不会造成堵塞。烟气中的烟灰在沉淀区中因重力作用而沉淀。最后，烟气继续通过流体阻力较大的蜂窝体蓄热区，因为烟灰已经充分沉淀，所以也不会造成蜂窝体蓄热区堵塞。

同时，高温烟气经过蓄热棒蓄热区后流速降低，再经过沉淀区进一步缓冲后速度明显降低，有利于避免烟气中的残余烟灰附着于蜂窝蓄热体。

可选择地，自蓄热熔铝炉余热利用系统可以进一步包括控制系统，用于控制第一储热器与第二储热器按照预定周期交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间切换运行。

可选择地，燃料喷嘴可以选用燃气、燃油或煤粉作为燃料。

本实用新型的有益效果是：（1）、第一及第二储热器与第一及第二燃料喷嘴设置在炉体的同一侧端壁上，当第一储热器和第二储热器交替切换工作状态时，第一及第二燃料喷嘴可以快速切换，使燃烧没有明显中断；（2）、第一及第二储热器与第一及第二燃料喷嘴设置在炉体的同一侧端壁上，使得管路布置构造简化；（3）、从第一储热器和/或第二储热器的第三端口排出的低温烟气不是直接排出至外部环境，而是先输送至铝材输送通道内用于对铝材预热，从而进一步提高了余热利用效率；（4）、将预热后的铝材送入熔铝炉进行热处理，能够为熔铝炉节省耗能；（5）、第一及第二储热器采用二级构造并设置沉淀区，能够有效避免烟灰堵塞储热器而降低蓄热性能。

附图说明

图1示出了本实用新型自蓄热熔铝炉余热利用系统的示意图。

图2示出了沿图1中A-A线的剖视示意图。

图3示出了本实用新型自蓄热熔铝炉余热利用系统的第一储热器的构造示意图。

具体实施方式

请参照图1及图2，根据本实用新型的一种实施方式，自蓄热熔铝炉余热利用系统包括：炉体100、第一燃料喷嘴210、第二燃料喷嘴250、第一通气管310、第二通气管350、第一储热器400、第二储热器500、第一进气管610、第二进气管650以及铝材输送通道700。

炉体100内设有用于加热铝材的炉膛110。第一燃料喷嘴210及第二燃料喷嘴250间隔设置在炉体100的一侧端壁上。第一通气管310及第二通气管350间隔设置在炉体100的同一侧端壁上并分别位于第一燃料喷嘴210及第二燃料喷嘴250下方。第一通气管310、第二通气管350分别与炉膛110气体连通。在使用时，第一燃料喷嘴210/第二燃料喷嘴250用于将燃料从上方倾斜俯冲喷射至炉膛110内，喷射的燃料与对应下方的第一通气管310/第二通气管350中供给的助燃空气充分混合燃烧。

铝材输送通道700用于将铝材800输送至炉膛110内进行热处理。铝材输送通道700设有用于运载铝材800的输送带710、烟气入口730以及烟气出口750。烟气入口730用于将烟气引入铝材输送通道700内对铝材800进行预热，随后烟气通过烟气出口750排出至烟囱900。

第一储热器400包括第一端口410、第二端口420以及第三端口430。第一储热器400的第一端口410与第一进气管610连通。第一储热器400的第二端口420与第一通气管310连通。第一储热器400的第三端口430通过管线连通至铝材输送通道700的烟气入口730。

请参照图3，第一储热器400包括第一级蓄热区450、第二级蓄热区470以及设置在第一级蓄热区450与第二级蓄热区470之间的沉淀区460，沉淀区460用于沉淀烟气中的烟灰。在图3所示的非限制性实施方式中，第一储热器400的第一级蓄热区450填充的是蓄热棒，第一储热器400的第二级蓄热区470填充的是蜂窝蓄热体，并且，第一级蓄热区450与第二级蓄热区470平行竖立在沉淀区460上方，形成类似U形布置。

第一储热器400的第一端口410及第三端口430并列设置在第一储热器400的第二级蓄热区470的末端。第一储热器400的第二端口420设置在第一储热器400的第一级蓄热区450的末端。

在图1所示的非限制性实施方式中，第二储热器500具有与第一储热器400相同的构造，其包括第一端口510、第二端口520以及第三端口530。第二储热器500的第一端口510与第二进气管650连通，第二储热器500的第二端口520与第二通气管350连通。第二储热器500的第三端口530也通过管线连通至铝材输送通道700的烟气入口730。

类似地，第二储热器500也包括第一级蓄热区（未图示）、第二级蓄热区（未图示）以及设置在第一级蓄热区与第二级蓄热区之间的沉淀区（未图示）。第二储热器500的第一级蓄热区填充的是蓄热棒，第二储热器500的第二级蓄热区填充的是蜂窝蓄热体，并且，第一级蓄热区与第二级蓄热区平行竖立在沉淀区上方，形成类似U形布置。

第二储热器500的第一端口510及第三端口530并列设置在第二储热器500的第二级蓄热区的末端，第二储热器500的第二端口520设置在第二储热器500的第一级蓄热区的末端。

根据本实用新型的一种非限制性操作方式，请参照图1中的虚线所示流路，当第一储热器400处于预热工作状态而第二储热器500处于蓄热工作状态时，第一储热器400的第三端口430通过对应控制阀（未图示）关闭。来自第一风机620的冷空气经由第一进气管610进入第一储热器400的第一端口410。冷空气在第一储热器400内被充分预热后经第一储热器400的第二端口420流出至第一通气管310，进而输送至炉膛110内与第一燃料喷嘴210喷射的燃料混合燃烧。此时，第二储热器500的第一端口510通过对应控制阀（未图示）关闭，同时，第二燃料喷嘴210关闭。来自炉膛110内的高温烟气通过第二通气管350经由第二储热器500的第二端口520进入第二储热器500内蓄热。蓄热后的低温烟气经由第二储热器500的第三端口530输送至铝材输送通道700的烟气入口730。烟气在铝材输送通道700内对铝材800预热后经由铝材输送通道700的烟气出口750排出至烟囱900。

根据本实用新型的一种非限制性操作方式，请参照图1中的点划线所示流路，当第二储热器500处于预热工作状态而第一储热器400处于蓄热工作状态时，第二储热器500的第三端口530通过对应控制阀（未图示）关闭。来自第二风机660的冷空气经由第二进气管650进入第二储热器500的第一端口510。冷空气在第二储热器500内被充分预热后经第二储热器500的第二端口520流出至第二通气管350，进而输送至炉膛110内与第二燃料喷嘴250喷射的燃料混合燃烧。此时，第一储热器400的第一端口410通过对应控制阀（未图示）关闭，同时，第一燃料喷嘴210关闭。来自炉膛110内的高温烟气通过第一通气管310经由第一储热器400的第二端口420进入第一储热器400内蓄热。蓄热后的低温烟气经由第一储热器400的第三端口430输送至铝材输送通道700的烟气入口730。烟气在铝材输送通道700内对铝材800预热后经由铝材输送通道700的烟气出口750排出至烟囱900。

由此，本实用新型实现了第一储热器400与第二储热器500交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间连续无间断运行。

作为一种可替代实施方式，本实用新型的第一储热器400和/或第二储热器500的第三端口430/530直接连通至烟囱（外部环境）而不经过铝材输送通道700。

尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，第一或第二储热器的第一级蓄热区与第二级蓄热区可以水平设置，而沉淀区水平连接在第一级蓄热区与第二级蓄热区之间，并且，沉淀区进一步可采用类似蛇形构造以利于烟灰沉积。此外，系统各处的温度和压力参数可以根据具体使用条件在本实用新型所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种自蓄热熔铝炉余热利用系统，包括：

炉体，所述炉体内设有用于加热铝材的炉膛；以及

第一燃料喷嘴及第二燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴及所述第二燃料喷嘴间隔设置在所述炉体的一侧端壁上；

其特征在于：

所述自蓄热熔铝炉余热利用系统进一步包括第一通气管、第二通气管、第一进气管、第二进气管、用于将铝材输送至所述炉膛的铝材输送通道、以及交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间切换运行的第一储热器和第二储热器；

所述第一通气管及所述第二通气管间隔设置在所述炉体的所述一侧端壁上并与所述炉膛连通，所述第一通气管及所述第二通气管分别位于所述第一燃料喷嘴及所述第二燃料喷嘴下方；

所述铝材输送通道包括用于运载铝材的输送带、烟气入口以及烟气出口；

所述第一储热器包括第一端口、第二端口以及第三端口，所述第一储热器的所述第一端口与所述第一进气管连通，所述第一储热器的所述第二端口与所述第一通气管连通，所述第一储热器的所述第三端口通过管线连通至所述铝材输送通道的所述烟气入口；

所述第二储热器包括第一端口、第二端口以及第三端口，所述第二储热器的所述第一端口与所述第二进气管连通，所述第二储热器的所述第二端口与所述第二通气管连通，所述第二储热器的所述第三端口通过管线连通至所述铝材输送通道的所述烟气入口；并且

所述铝材输送通道的烟气出口通过管线连通至烟囱。

2.如权利要求1所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第一储热器包括第一级蓄热区、第二级蓄热区以及设置在所述第一级蓄热区与所述第二级蓄热区之间的沉淀区。

3.如权利要求2所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第一储热器的所述第一端口设置在所述第一储热器的所述第二级蓄热区，所述第一储热器的所述第二端口设置在所述第一储热器的所述第一级蓄热区，所述第一储热器的所述第三端口设置在所述第一储热器的所述第二级蓄热区。

4.如权利要求3所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第一储热器的所述第一级蓄热区填充的是蓄热棒。

5.如权利要求4所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第一储热器的所述第二级蓄热区填充的是蜂窝蓄热体。

6.如权利要求1所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第二储热器包括第一级蓄热区、第二级蓄热区以及设置在所述第一级蓄热区与所述第二级蓄热区之间的沉淀区。

7.如权利要求6所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第二储热器的所述第一端口设置在所述第二储热器的所述第二级蓄热区，所述第二储热器的所述第二端口设置在所述第二储热器的所述第一级蓄热区，所述第二储热器的所述第三端口设置在所述第二储热器的所述第二级蓄热区。

8.如权利要求7所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第二储热器的所述第一级蓄热区填充的是蓄热棒。

9.如权利要求8所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述第二储热器的所述第二级蓄热区填充的是蜂窝蓄热体。

10.如权利要求1-9中任一项所述的自蓄热熔铝炉余热利用系统，其特征在于，所述自蓄热熔铝炉余热利用系统进一步包括用于控制所述第一储热器和所述第二储热器按照预定周期交替在预热工作状态与蓄热工作状态之间切换运行的控制系统。

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