專利名稱：一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)及其煙氣余熱利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及窯爐煙氣余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)及其煙氣余熱利用方法。
背景技術(shù)：
燒成是電瓷制造過程中的一道重要工序，用于電瓷燒成的窯爐不僅是電瓷工廠的關(guān)鍵裝備，同時(shí)也是電瓷工廠的主要耗能設(shè)備，窯爐所耗的能源成本已占到電瓷制造總成本的20 25%。近年來窯爐領(lǐng)域的總體技術(shù)水平提升很快，但是不容忽視的一個(gè)問題是電瓷燒成工藝過程的復(fù)雜性決定了電瓷窯爐的熱效率處于較低水平?，F(xiàn)階段用于中高端電瓷絕緣子燒成的間歇式窯爐的熱效率僅為17. 94 %，也就是說，有80 %多的能耗并未用在產(chǎn)品的燒 成上而成為各種形式的熱損失,其中由煙氣帶走的熱損失又要占到49. 7%，在此類窯爐中由煙氣排放造成的熱損失是各類熱損失中占比最大的一項(xiàng)。在煙道內(nèi)設(shè)置換熱器加熱助燃空氣，實(shí)現(xiàn)從窯爐煙氣中回收熱能是普遍采用的一種利用余熱資源的有效方法，并取得了節(jié)能15%的效果，但經(jīng)過換熱器回收余熱后由排煙機(jī)排放到大氣中的煙氣平均溫度仍在150°C以上，由于煙氣總量較大，直接排放不僅損害環(huán)境，煙氣中蘊(yùn)藏的可觀熱能也白白損失掉了。然而要進(jìn)一步利用這部分熱資源則面臨技術(shù)上的瓶頸問題一、如何方便回收其中熱能又不對(duì)窯爐自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響；二、熱能的有效轉(zhuǎn)送；三、窯爐自身與余熱利用裝置有著不同的工藝過程。因此，要對(duì)所回收余熱從總熱量方面能夠進(jìn)行控制，使其與余熱利用裝置的工藝過程所需熱量相匹配，從而使余熱產(chǎn)生最佳的使用效果。之前已有人采取人工切換的方式將抽屜窯煙氣直接抽送往干燥室用于坯體干燥，但由于未對(duì)余熱總量進(jìn)行控制，所回收余熱量與烘房所需熱量不匹配，試運(yùn)行下來證明這種對(duì)余熱資源的簡(jiǎn)單利用，蔽大于利，不僅未能實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的初衷，反而影響了窯爐工況，窯爐的燒成質(zhì)量和烘房的干燥質(zhì)量都受到了影響，操作起來更是不便，經(jīng)短期試運(yùn)行后便放棄了。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)及其煙氣余熱利用方法，本系統(tǒng)采用回收利用煙氣余熱，窯爐的燒成質(zhì)量和烘房的干燥質(zhì)量均不受影響，基本上取代了現(xiàn)有電熱烘房的電加熱系統(tǒng)，從而大大節(jié)省了用于烘房干燥的耗電量，加熱速度快，加熱功效高。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。技術(shù)方案一一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩座窯爐和至少一間烘房，每座窯爐排煙機(jī)出口處的煙道被分成并聯(lián)連接的兩條支通道，所述兩條支通道分別為窯爐煙氣余熱回收支通道和窯爐排煙支通道；每間烘房入口設(shè)有烘房煙氣余熱利用支通道，每間烘房出口設(shè)有通往烘房煙囪的烘房排煙支通道；所述窯爐煙氣余熱回收支通道與所述烘房煙氣余熱利用支通道之間設(shè)有煙氣主通道；所述煙氣主通道上設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)；所述窯爐煙氣余熱回收支通道上設(shè)有第一蝶閥，所述窯爐排煙支通道設(shè)有第二蝶閥，所述烘房煙氣余熱利用支通道上設(shè)有第三蝶閥；所述烘房排煙支通道設(shè)有第四蝶閥。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于(I)所述煙氣主通道上設(shè)有閘閥。(2)所述第三蝶閥出口設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)。
(3)所述系統(tǒng)還包括電加熱器，所述電加熱器設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)機(jī)出口與所述烘房入口之間。(4)所述系統(tǒng)還包括壓力變送器，所述壓力變送器采樣口與所述增壓風(fēng)機(jī)出口連接。(5)所述系統(tǒng)還包括變頻器，所述變頻器輸入端與所述壓力變送器的輸出端連接，所述變頻器的輸出端與所述增壓風(fēng)機(jī)的輸入端連接。技術(shù)方案二一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用方法，基于技術(shù)方案一所述電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述窯爐燒成周期分為加熱、中保、還原和冷卻四個(gè)階段，所述每座窯爐按照一定次序錯(cuò)開起動(dòng)；當(dāng)窯爐煙氣的溫度滿足烘房加熱所需時(shí)，切換該窯爐的煙氣進(jìn)入烘房進(jìn)行加熱。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于當(dāng)窯爐煙氣的熱流量大于等于烘房所需熱流量時(shí)，只采用窯爐煙氣對(duì)烘房進(jìn)行加熱。本發(fā)明電瓷窯爐群煙氣余熱回收系統(tǒng)，采用在各窯爐煙氣余熱回收支通道上設(shè)置通往煙氣主通道的第一蝶閥和通往窯爐煙囪的第二蝶閥，同時(shí)在通往各烘房的烘房煙氣余熱利用支通道上設(shè)置第三蝶閥，及在各烘房出口設(shè)置第四蝶閥，通過調(diào)節(jié)第一、第二蝶閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣主通道的煙氣量，通過調(diào)節(jié)第三蝶閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入烘房的煙氣量，通過調(diào)節(jié)第四蝶閥的開度，調(diào)節(jié)烘房廢氣排入空氣。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明實(shí)施例窯爐煙氣余熱利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、1#窯爐；2、換熱器；3、第五蝶閥；4、助燃風(fēng)機(jī)；5、第一排煙機(jī)；6、第一蝶閥；7、第二蝶閥；8、余熱控制器；9、變頻器；10、增壓風(fēng)機(jī)；11、閘閥；12、第三蝶閥；13、循環(huán)風(fēng)機(jī)；14、電加熱器；15、第四蝶閥；16、第二排煙機(jī)；17、壓力變送器；18、加熱控制器；19、1#烘房；20、溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1，本發(fā)明電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)包括余熱回收模式相同的6座窯爐和余熱利用的模式相同的12間烘房，12間余熱烘房被分成四組，每組有三間烘房，每間烘房均設(shè)有烘房煙氣余熱利用支通道，煙氣通過各烘房煙氣余熱利用支通道送入烘房進(jìn)行加熱。2 # 6 #窯爐余熱回收的模式與I #窯爐相同，本實(shí)施例選1#窯爐和1#烘房為例進(jìn)行詳細(xì)說明。1#窯爐I煙道的出口并聯(lián)連接有窯爐煙氣余熱回收支通道和窯爐煙囪，1#烘房19的入口設(shè)置有烘房煙氣余熱利用支通道，1#烘房19出口設(shè)置烘房煙囪，窯爐煙氣余熱回收支通道與烘房煙氣余熱利用支通道之間設(shè)有煙氣主通道，煙氣主通道上設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)，在1#窯爐I煙道出口與窯爐煙氣余熱回收支通道之間設(shè)置有依次串聯(lián)的換熱器2和第一排煙機(jī)5，換熱器2輸入端上還連接有助燃風(fēng)機(jī)4，助燃風(fēng)機(jī)4可以鼓入空氣，有利于燃料充分燃燒；窯爐煙氣余熱回收支通道上設(shè)有第一蝶閥6，余熱控制器8第一輸出端與第一蝶閥6的控制端連接，用以控制第一蝶閥6的開度，從而控制進(jìn)入窯爐煙氣余熱回收支通道的煙氣量，保證后續(xù)烘房有正常工作所需熱量；第一排煙機(jī)5出口與窯爐煙囪之間連接有第二蝶閥7，余熱控制器第二輸出端與第二蝶閥7的控制端連接，用以控制第二蝶閥7的開度，從而控制向窯爐煙 排放的煙氣量；換熱器輸出端與第一排煙機(jī)5的輸入端之間連接有第五蝶閥3，余熱控制器第三輸出端與第五蝶閥3的控制端連接，用以控制第五蝶閥3的開度，防止排煙機(jī)過熱，保證窯爐正常工作。
壓力變送器17的采樣口與增壓風(fēng)機(jī)10的出口連接，用以采集增壓風(fēng)機(jī)出口處的煙氣壓力，變頻器9輸入端與壓力變送器17的輸出端連接，變頻器9的輸出端與增壓風(fēng)機(jī)10的輸入端連接，采用變頻器9調(diào)節(jié)控制煙氣的壓力，從而調(diào)節(jié)控制煙氣熱流量。煙氣主通道上還設(shè)置有與增壓風(fēng)機(jī)10輸出端連接的閘閥11，閘閥11用于開啟和關(guān)閉進(jìn)入各組烘房的煙氣，1#烘房煙氣余熱利用支通道上設(shè)有第三蝶閥12，第三蝶閥12出口與1#烘房19之間依次串聯(lián)循環(huán)風(fēng)機(jī)13和電加熱器14，循環(huán)風(fēng)機(jī)14用于調(diào)節(jié)進(jìn)入1#烘房的煙氣熱流量；加熱控制器18的輸入端與1#烘房19內(nèi)的溫度傳感器20連接，用以檢測(cè)1#烘房的烘房溫度；加熱控制器18的第一輸出端與電加熱器14的控制端連接，用以控制電加熱器14的啟停；加熱控制器18的第二輸出端與第三蝶閥12的控制端連接，用以控制第三蝶閥12的開度，從而控制進(jìn)入1#烘房的煙氣量；1#烘房19出口與烘房煙囪之間設(shè)有第四蝶閥15，I組三間烘房公用第二排煙機(jī)16，第二排煙機(jī)16出口與烘房煙囪入口連接，第二排煙機(jī)16的出口設(shè)有烘房總煙囪。每座窯爐的排煙機(jī)出口管道上裝有兩個(gè)蝶閥，在窯爐I運(yùn)行的過程中通過設(shè)定通往窯爐煙囪的蝶閥開度及通往窯爐煙氣余熱回收支通道的蝶閥開度，將與12間烘房所需熱量匹配的窯爐余熱引入烘房；每間烘房入口上的煙氣余熱利用支通道均與煙氣主通道連接，煙氣余熱利用支通道均裝有蝶閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入1#烘房19的煙氣量。本發(fā)明電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)工作過程如下由1#窯爐I排出煙氣，煙氣通過換熱器2進(jìn)行進(jìn)一次熱回收，由助燃風(fēng)機(jī)4送入的空氣在此被加熱后被送往各個(gè)燒嘴進(jìn)行助燃，出換熱器2之煙氣進(jìn)入第一排煙機(jī)5，在此之前，由一臺(tái)受余熱控制器控制的第五蝶閥3調(diào)節(jié)滲入煙氣中的冷風(fēng)量使進(jìn)第一排煙機(jī)5的煙氣溫度不超過200°C。出第一排煙機(jī)5的煙氣分成兩路，一路經(jīng)過第二蝶閥7排入廠房外大氣之中，另一路經(jīng)過第一蝶閥6進(jìn)入煙氣主通道，第一蝶閥6與第二蝶閥7的開度受余熱控制器控制，第三蝶閥的開度受電加熱器18的控制。在沒有余熱的情況下，由加熱控制器控制裝在循環(huán)系統(tǒng)中的電加熱器14將介質(zhì)空氣加熱，該熱空氣由循環(huán)風(fēng)機(jī)13鼓入烘房?jī)?nèi)部與需要加熱的坯體進(jìn)行熱交換，達(dá)到對(duì)坯體保溫干燥的目的。干燥過程產(chǎn)生的廢氣流經(jīng)烘房出口的第四碟閥15后由第二排煙機(jī)16排入烘房煙囪，由烘房煙囪排向廠房外大氣之中，每三間烘房的蝶閥輸出端設(shè)有一個(gè)排煙機(jī)，本例中為第二排煙機(jī)16，使未用完之余熱流經(jīng)第二排煙機(jī)16排入大氣。烘房主要利用窯爐的煙氣余熱對(duì)坯體進(jìn)行干燥，在余熱不足的情況下采用電加熱器加熱，接入每間烘房的烘房余熱利用支通道均裝有蝶閥，用以控制進(jìn)入烘房的煙氣量。各窯爐煙氣由窯爐煙氣余熱回收支通道匯總到煙氣主通道，然后由煙氣主道通進(jìn)入各烘房煙氣余熱利用支通道，最后輸送至各烘房。整個(gè)余熱回收利用系統(tǒng)的管線較長(zhǎng)，布置也較為復(fù)雜，在煙氣主通道中段設(shè)置增加風(fēng)機(jī)一臺(tái)，受變頻器控制，來調(diào)節(jié)余熱系統(tǒng)的壓力，增加了進(jìn)入烘房的熱流量。每組烘房前端安裝有閘閥，用以開啟或關(guān)閉進(jìn)入該組烘房的的煙氣量。各窯爐交替運(yùn)行時(shí)，余熱控制器調(diào)節(jié)控制各座窯爐煙氣余熱回收支通道上的蝶閥開度和窯爐煙囪入口的蝶閥開度，合理調(diào)配進(jìn)入烘房熱流量，并使煙氣余熱總量與烘房所需熱量相平衡。 煙氣中攜帶的熱量從根本上來講還是靠燃料燃燒提供的，在電瓷窯爐中通過煙氣帶走的熱量要占到窯爐總能耗的49. 5%。以每座窯爐平均小時(shí)消耗天燃?xì)釯OOm3作初步計(jì)算，在均衡生產(chǎn)的情況下至少有兩座以上的窯爐處在可提供余熱的加熱和冷卻階段。在加熱階段窯爐排放煙氣中攜帶余熱量大于100X2X34500X49. 7% =4098600Kj/h，而在冷卻階段，廢氣中的熱量則來自燒成階段窯體、窯車、產(chǎn)品和窯具等在加熱階段所積蓄的熱量。將這兩部分熱量加起來考慮，即使其中的少部分熱量輸送到烘房也能滿足需要。但是，間歇式窯爐在各個(gè)工藝階段工況相差甚大，從溫控方面而言要經(jīng)過加熱、保溫和冷卻等階段，從氣氛控制方面要經(jīng)過氧化和還原階段，各個(gè)階段的窯爐壓力也各不相同。煙氣中攜帶的余熱量隨工藝過程變化較大，而從煙道中抽取余熱時(shí)要充分考慮對(duì)窯爐運(yùn)行工況的影響。起始階段，窯爐煙氣余熱幾乎為零，沒有可回收余熱；在氧化加熱階段，由于窯體、窯車、窯具和產(chǎn)品蓄熱量占比較大，煙中帶走的熱量相對(duì)較少；中保和還原階段，雖然燃料消耗量有減少，但由于窯爐蓄熱量也少了，煙氣中攜帶的熱量反而較大；冷卻階段，煙氣中的熱量來自于窯內(nèi)蓄熱，此階段煙氣中的熱量由冷卻空氣攜帶，熱流量與窯內(nèi)溫度和窯爐降溫速度等有關(guān)。本發(fā)明電瓷窯爐群采取各窯爐按照一定次序錯(cuò)開起始階段進(jìn)行起動(dòng)，這樣烘房始終有可利用的煙氣余熱。各窯爐開啟，有煙氣余熱送入的情況下，當(dāng)窯爐煙氣溫度大于等于烘房工藝溫度(即烘房所需溫度)，窯爐煙氣進(jìn)入烘房進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)烘房溫度，判定得到烘房溫度低于烘房工藝溫度，且第三蝶閥已開啟至最大狀態(tài)時(shí)，加熱控制器控制電加熱器打開，自動(dòng)運(yùn)行補(bǔ)充加熱；在窯爐煙氣溫度大于等于烘房工藝溫度的前提下，當(dāng)窯爐煙氣熱流量大于烘房煙氣熱流量時(shí)，只需窯爐煙氣對(duì)烘房進(jìn)行加熱，烘房中設(shè)置的電加熱器關(guān)閉。采用本發(fā)明電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)后，烘房所需的熱能是由余熱輸送系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)配數(shù)座窯爐的煙氣余熱提供，熱量充裕且有一定壓力，加熱速度快，工效較高，且窯爐的燒成質(zhì)量和烘房的干燥質(zhì)量均不受影響。傳統(tǒng)方法是用電加熱器給烘房加熱，每間設(shè)計(jì)功率為60kw，按實(shí)際運(yùn)行功率24kw考慮，每年耗電能24X12X24X360 = 2488320kwho煙氣余熱回收利用系統(tǒng)成功投用后，這部分電能就省了下來，相當(dāng)于為企業(yè)多創(chuàng)效益二百五十萬元。因此，本系統(tǒng)采用利用煙氣余熱，且大大節(jié)省了用于烘房干燥的耗電量。本發(fā)明電瓷窯爐群煙氣余熱回收系統(tǒng)，根據(jù)窯爐燒成過程各階段的工藝特性和數(shù)座窯爐交替運(yùn)行的過程特性，在窯爐控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的開度曲線控制第一蝶閥與第二蝶閥的開度自動(dòng)控制煙氣余熱回收的時(shí)間段和流量；同 時(shí)，考慮到窯爐生產(chǎn)過程安排的復(fù)雜性，為最大限度的提高余熱回收系統(tǒng)的效率，在窯爐控制器控制界面上還設(shè)置了針對(duì)第一蝶閥與第二蝶閥的手動(dòng)操作按鈕。本發(fā)明還有多種實(shí)施方式，但凡在發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作的任何改變、等同替換和改進(jìn)，均在發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩座窯爐和至少一間烘房，每座窯爐排煙機(jī)出口處的煙道被分成并聯(lián)連接的兩條支通道，所述兩條支通道分別為窯爐煙氣余熱回收支通道和窯爐排煙支通道；每間烘房入口設(shè)有烘房煙氣余熱利用支通道，每間烘房出口設(shè)有通往烘房煙囪的烘房排煙支通道；所述窯爐煙氣余熱回收支通道與所述烘房煙氣余熱利用支通道之間設(shè)有煙氣主通道；所述煙氣主通道上設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)； 所述窯爐煙氣余熱回收支通道上設(shè)有第一蝶閥，所述窯爐排煙支通道設(shè)有第二蝶閥，所述烘房煙氣余熱利用支通道上設(shè)有第三蝶閥；所述烘房排煙支通道設(shè)有第四蝶閥。
2.如權(quán)利要求I所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣主通道上設(shè)有閘閥。
3.如權(quán)利要求I所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述第三蝶閥出口設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括電加熱器，所述電加熱器設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)機(jī)出口與所述烘房入口之間。
5.如權(quán)力要求I所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括壓力變送器，所述壓力變送器采樣口與所述增壓風(fēng)機(jī)出口連接。
6.如權(quán)利要求5所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括變頻器，所述變頻器輸入端與所述壓力變送器的輸出端連接，所述變頻器的輸出端與所述增壓風(fēng)機(jī)的輸入端連接。
7.—種電瓷窯爐群煙氣余熱利用方法，基于權(quán)利要求I所述電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述窯爐燒成周期分為加熱、中保、還原和冷卻四個(gè)階段，所述每座窯爐按照一定次序錯(cuò)開起動(dòng)；當(dāng)窯爐煙氣的溫度滿足烘房加熱所需時(shí)，切換該窯爐的煙氣進(jìn)入烘房進(jìn)行加熱。
8.如權(quán)利要求7所述的電瓷窯爐群煙氣余熱利用方法，其特征在于，當(dāng)窯爐煙氣的熱流量大于等于烘房所需熱流量時(shí)，只采用窯爐煙氣對(duì)烘房進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及窯爐煙氣余熱利用技術(shù)，公開了一種電瓷窯爐群煙氣余熱利用系統(tǒng)及其煙氣余熱利用方法。其系統(tǒng)包括至少兩座窯爐和至少一間烘房，每座窯爐排煙機(jī)出口處的煙道被分成并聯(lián)連接的兩條支通道，兩條支通道分別為窯爐煙氣余熱回收支通道和窯爐排煙支通道；每間烘房入口設(shè)有烘房煙氣余熱利用支通道，每間烘房出口設(shè)有通往烘房煙囪的烘房排煙支通道；窯爐煙氣余熱回收支通道與烘房煙氣余熱利用支通道之間設(shè)有煙氣主通道；煙氣主通道上設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)；窯爐煙氣余熱回收支通道上設(shè)有第一蝶閥，窯爐排煙支通道設(shè)有第二蝶閥，烘房煙氣余熱利用支通道上設(shè)有第三蝶閥；烘房排煙支通道設(shè)有第四蝶閥。利用煙氣余熱加熱烘房，大大節(jié)省了烘房耗電量。
文檔編號(hào)F27D17/00GK102865747SQ20121031954
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者姜來勛, 郭園 申請(qǐng)人:中機(jī)工程(西安)啟源工程有限公司