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燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置的制作方法

文檔序號:4739412閱讀:384來源:國知局
專利名稱:燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,屬于窯體余熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
目前,隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,能源問題越來越突出。普遍存在著一種極不正常的狀況,一方面能源不足,影響企業(yè)開工率;另一方面能源浪費(fèi)又相當(dāng)嚴(yán)重,能源利用率很低,陶瓷生產(chǎn)是我國輕工業(yè)生產(chǎn)中耗能較大的行業(yè)之一,而窯爐又是陶瓷生產(chǎn)中不可能缺少的主要耗能設(shè)備?,F(xiàn)階段陶瓷工業(yè)窯爐的熱效率普遍較低,主要原因是窯爐排出煙氣帶走了爐內(nèi)熱量的大部分,回收利用好這部分熱量是提高窯爐能源利用率的有效手段,最近幾年,一種以液化天然氣為燃料的無動(dòng)力梭式窯爐在全國各產(chǎn)瓷區(qū)得到了較快的普及,并進(jìn)一步推廣到陶瓷行業(yè)以外的化工領(lǐng)域,這種液化氣間歇窯爐,由于采用了新型的耐火材料等措施,相對其他間歇窯爐,節(jié)能達(dá)20%以上,作為陶瓷工業(yè)窯爐的發(fā)展趨勢和方向,勢必在陶瓷工業(yè)的技改中替代了其他落后的工藝設(shè)備,社會(huì)擁有量將越來越多,接踵而來的問題便是如何回收利用其大量的余熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種能夠最大限度地利用燃?xì)馑笫礁G的排出煙氣的余熱,并且換熱效率高,提高其能源利用率的燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是一種燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,包括與窯體連通的煙 ,還包括換熱裝置,換熱裝置圍在煙 的外部,換熱裝置內(nèi)具有換熱腔,換熱腔的一側(cè)緊貼在煙 的外壁上,換熱裝置的底部設(shè)置有冷風(fēng)進(jìn)口,換熱裝置的頂部設(shè)置有熱風(fēng)出口,并且冷風(fēng)進(jìn)口和熱風(fēng)出口均與換熱腔連通,換熱裝置的熱風(fēng)出口處連接有抽風(fēng)機(jī)。進(jìn)一步,所述的煙囪上設(shè)置有熱風(fēng)直接出口,該熱風(fēng)直接出口位于換熱裝置的上方,熱風(fēng)直接出口通過管道與換熱裝置的熱風(fēng)出口連通后再與抽風(fēng)機(jī)連接,熱風(fēng)直接出口與熱風(fēng)出口之間的管道上設(shè)置有封閉管道的閘板。更進(jìn)一步,所述的煙 的外壁上安裝有水加熱裝置,水加熱裝置的底部設(shè)置有冷水進(jìn)口,水加熱裝置的頂部設(shè)置有熱水出口。采用了上述技術(shù)方案后,用煙囪內(nèi)煙氣的余熱可以利用水加熱裝置產(chǎn)生熱水對燃?xì)馑笫礁G的液化氣鋼瓶供熱,使瓶內(nèi)余氣基本用盡,與不用熱水相比,特別是在冬季,每只鋼瓶內(nèi)均剩余較多尾氣無法使用,相當(dāng)于縮小了鋼瓶的容積,造成一定的浪費(fèi),如果要使鋼瓶內(nèi)余氣用完,用戶只好另加裝一臺(tái)熱水器,本發(fā)明安裝水加熱裝置后,不但節(jié)約了熱水器的投資,還節(jié)省了許多燃料,用煙囪內(nèi)煙氣的余熱可以利用換熱裝置產(chǎn)生熱風(fēng)則供給坯體或待燒產(chǎn)品干燥用,替代原有供熱風(fēng)設(shè)備,既節(jié)省投資,減少燃料消耗,又降低了企業(yè)成本,雖熱沒有充分回收煙氣的熱量,但總的能量利用率得到了提高,累積回收熱量以100臺(tái)4.5m3窯爐為例,每年相當(dāng)于節(jié)約燃料近I千噸標(biāo)準(zhǔn)煤,經(jīng)濟(jì)效益比較可觀。另外,本發(fā)明的換熱裝置和水加熱裝置,對高溫段煙囪還起到了一定的保護(hù)作用,延長了煙囪的使用壽命,節(jié)約了設(shè)備的維修方面,由于燃?xì)馑笫礁G仍屬間歇式窯爐,在冷卻階段尚有大量的熱量散發(fā),通過閘板控制,在不影響窯內(nèi)產(chǎn)品冷卻的情況下可直接抽取利用現(xiàn)有熱源。


圖1為本發(fā)明的燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解,下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖,對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示,一種燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,包括與窯體I連通的煙囪2,還包括換熱裝置3,換熱裝置3圍在煙囪2的外部,換熱裝置3內(nèi)具有換熱腔3-1,換熱腔3-1的一側(cè)緊貼在煙 2的外壁上,換熱裝置3的底部設(shè)置有冷風(fēng)進(jìn)口 3-1-1,換熱裝置3的頂部設(shè)置有熱風(fēng)出口 3-1-2,并且冷風(fēng)進(jìn)口 3-1-1和熱風(fēng)出口 3-1-2均與換熱腔3-1連通,換熱裝置3的熱風(fēng)出口 3-1-2處連接有抽風(fēng)機(jī)。如圖1所示,煙囪2上設(shè)置有熱風(fēng)直接出口 2-1,該熱風(fēng)直接出口 2-1位于換熱裝置3的上方,熱風(fēng)直接出口 2-1通過管道4與換熱裝置3的熱風(fēng)出口 3-1-2連通后再與抽風(fēng)機(jī)連接,熱風(fēng)直接出口 2-1與熱風(fēng)出口 3-1-2之間的管道4上設(shè)置有封閉管道4的閘板5。如圖1所示,煙囪2的外壁上安裝有水加熱裝置6,水加熱裝置6的底部設(shè)置有冷水進(jìn)口 6-1,水加熱裝置6的頂部設(shè)置有熱水出口 6-2。本發(fā)明的工作原理如下用煙囪2內(nèi)煙氣的余熱可以利用水加熱裝置6產(chǎn)生熱水對燃?xì)馑笫礁G的液化氣鋼瓶供熱,使瓶內(nèi)余氣基本用盡,與不用熱水相比,特別是在冬季,每只鋼瓶內(nèi)均剩余較多尾氣無法使用,相當(dāng)于縮小了鋼瓶的容積,造成一定的浪費(fèi),如果要使鋼瓶內(nèi)余氣用完,用戶只好另加裝一臺(tái)熱水器,本發(fā)明安裝水加熱裝置6后,不但節(jié)約了熱水器的投資,還節(jié)省了許多燃料,用煙囪2內(nèi)煙氣的余熱可以利用換熱裝置3產(chǎn)生熱風(fēng)則供給坯體或待燒產(chǎn)品干燥用,替代原有供熱風(fēng)設(shè)備,既節(jié)省投資,減少燃料消耗,又降低了企業(yè)成本,雖熱沒有充分回收煙氣的熱量,但總的能量利用率得到了提高,累積回收熱量以100臺(tái)4. 5m3窯爐為例,每年相當(dāng)于節(jié)約燃料近I千噸標(biāo)準(zhǔn)煤,經(jīng)濟(jì)效益比較可觀。另外,本發(fā)明的換熱裝置3和水加熱裝置6,對高溫段煙囪2還起到了一定的保護(hù)作用,延長了煙囪2的使用壽命,節(jié)約了設(shè)備的維修方面,由于燃?xì)馑笫礁G仍屬間歇式窯爐,在冷卻階段尚有大量的熱量散發(fā),通過閘板5控制,在不影響窯內(nèi)產(chǎn)品冷卻的情況下可直接抽取利用現(xiàn)有熱源。燃?xì)馑笫礁G的熱效率及單位產(chǎn)品 能耗雖然比其他類型的間歇窯爐優(yōu)越,但仍屬倒焰形式,煙囪2排煙溫度相當(dāng)高。通過對不同容積,不同產(chǎn)品的梭式窯爐進(jìn)行熱平衡測試后可知,煙氣帶走的熱量占燃料燃燒熱的359Γ40%,相當(dāng)可觀,如果直接抽取煙氣利用,肯定會(huì)影響窯內(nèi)壓力及溫度的分布,不但會(huì)使窯爐難以操作控制,甚至?xí)斐扇紵a(chǎn)物對用熱部門的污染,因此我們只能收集高溫?zé)煔庀蛑車臻g散發(fā)的熱量,決定在梭式窯的煙囪上加設(shè)換熱裝置來達(dá)到余熱利用的目的。如何才能最大限度地收集該窯爐的余熱及怎樣將這些熱量以何種形式送到用熱部門,使熱損失最小,是關(guān)鍵問題。根據(jù)傳熱學(xué)原理,煙氣通過煙囪壁向周圍空間散熱包括有導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳熱過程,通常散熱量可采用以下公式來得Q=a (tw-t) Jidl,式中,α—煙囪外壁與周圍空氣之間的對流輻射傳熱系數(shù),單位w/m2 · °C ;tw,t——分別為煙囪外壁溫度和周圍環(huán)境溫度,單位V ; d—煙囪外徑,m; I—煙囪長度,m。從該式可以看出,散熱量與煙囪長度成正比,但在煙囪外加裝換熱裝置后,就變成了流體與固體(煙囪壁)之間的熱交換,其過程相當(dāng)復(fù)雜,目前都是以牛頓冷卻定律作為計(jì)
算基礎(chǔ)求其他換熱量,即Q=ctk (tw — tf) · F ;式中,a k -對流傳熱系數(shù),w/m2 · °C ;tw
——與流體接觸的固體壁面溫度,V ; tf——流體的溫度,°C;F——與流體接觸的熱交換面積,m2。上式中的換熱量Q與ak、F和溫度差Λ t均成正比,但由于隨著換熱面積的增大,在煙囪直徑不變的情況下,即增大了換熱裝置的長度,這時(shí)溫度差A(yù)t在逐漸變小,換熱裝置成本也在增加,a k更是一個(gè)復(fù)雜多變的函數(shù),與形狀、壁面溫度、流體流速、流體溫度諸多因素有關(guān),根據(jù)這些情況,經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算,確定了換熱裝置的主要尺寸和換熱面積,使得換熱量較大,換熱效率較高。 利用煙氣余熱通過水加熱裝置所產(chǎn)生的熱水,主要用與對液化氣鋼瓶加熱,一是提供液化氣蒸發(fā)所需的熱量,二是提高液化氣入窯的溫度。余熱產(chǎn)生的熱空氣則送至干燥設(shè)備作為熱源使用,但須對輸送管道進(jìn)行保溫設(shè)計(jì),并滿足以下各項(xiàng)要求①保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)較小;②選用了多孔性保溫材料,容量較??;③保溫材料耐熱高溫高且不易燃燒;④所選材料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度且吸水率??;⑤施工方便,造價(jià)低。以上所述的具體實(shí)施例,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,包括與窯體(I)連通的煙囪(2),其特征在于還包括換熱裝置(3 ),換熱裝置(3 )圍在煙囪(2 )的外部,換熱裝置(3 )內(nèi)具有換熱腔(3-1),換熱腔(3-1)的一側(cè)緊貼在煙囪(2)的外壁上,換熱裝置(3)的底部設(shè)置有冷風(fēng)進(jìn)口(3-1-1),換熱裝置(3)的頂部設(shè)置有熱風(fēng)出口(3-1-2),并且冷風(fēng)進(jìn)口(3-1-1)和熱風(fēng)出口(3-1-2)均與換熱腔(3-1)連通,換熱裝置(3)的熱風(fēng)出口(3-1-2)處連接有抽風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,其特征在于所述的煙囪(2)上設(shè)置有熱風(fēng)直接出口(2-1),該熱風(fēng)直接出口(2-1)位于換熱裝置(3)的上方,熱風(fēng)直接出口(2-1)通過管道(4)與換熱裝置(3)的熱風(fēng)出口(3-1-2)連通后再與抽風(fēng)機(jī)連接,熱風(fēng)直接出口( 2-1)與熱風(fēng)出口( 3-1-2)之間的管道(4)上設(shè)置有封閉管道(4)的閘板(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,其特征在于所述的煙囪(2 )的外壁上安裝有水加熱裝置(6 ),水加熱裝置(6 )的底部設(shè)置有冷水進(jìn)口( 6-1),水加熱裝置(6)的頂部設(shè)置有熱水出口(6-2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃?xì)馑笫礁G的余熱利用裝置,包括與窯體連通的煙囪,還包括換熱裝置,換熱裝置圍在煙囪的外部,換熱裝置內(nèi)具有換熱腔,換熱腔的一側(cè)緊貼在煙囪的外壁上,換熱裝置的底部設(shè)置有冷風(fēng)進(jìn)口,換熱裝置的頂部設(shè)置有熱風(fēng)出口,并且冷風(fēng)進(jìn)口和熱風(fēng)出口均與換熱腔連通,換熱裝置的熱風(fēng)出口處連接有抽風(fēng)機(jī)。本發(fā)明能夠最大限度地利用燃?xì)馑笫礁G的排出煙氣的余熱,并且換熱效率高,提高其能源利用率。
文檔編號F27D17/00GK103033062SQ20121052756
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者文智勇 申請人:醴陵陶潤實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司
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