專利名稱：隧道式窯爐余熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型具體涉及一種對(duì)建材磚瓦、陶瓷行業(yè)常用的隧道窯(陶瓷行業(yè)是輥道窯)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的換熱裝置，特別涉及一種隧道式窯爐余熱鍋爐，該鍋爐將其余熱轉(zhuǎn)化為次中溫中壓蒸汽或中溫中壓蒸汽來發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，也可轉(zhuǎn)化為低溫低壓蒸汽供暖及其它用途，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
背景技術(shù)：
隧道式窯爐是我國磚瓦、陶瓷行業(yè)重點(diǎn)推廣的高效焙燒窯爐，其特點(diǎn)是產(chǎn)量大、能耗低、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、燒成參數(shù)可控。由于磚瓦、陶瓷的高溫?zé)珊彤a(chǎn)量大的特點(diǎn)決定了隧道式窯爐的冷卻帶有大量的高品位余熱。由于磚瓦、陶瓷企業(yè)的余熱只能用于磚坯干燥或加熱水來洗浴、冬季供暖，大量的余熱只能排放；并且磚坯干燥和加熱水只需150 300°C的溫度，企業(yè)一般是將500°C及以上的高溫?zé)?風(fēng))降低溫度后利用，違背了余 熱“高質(zhì)高用、梯級(jí)利用”的原則。磚坯的干燥主要是蒸發(fā)磚坯中的水分，利用隧道窯100 200°C的余熱足夠干燥所需熱量；若直接利用隧道窯高品位余熱用于干燥，則會(huì)導(dǎo)致干燥窯熱量過剩，同時(shí)大大地降低余熱的利用價(jià)值，使隧道窯的能源浪費(fèi)轉(zhuǎn)移到干燥窯；干燥窯能源損失量大，而能量品位又低，散失了余熱再利用的價(jià)值。另外由于隧道式窯爐是冷卻帶進(jìn)風(fēng)(可把冷風(fēng)加熱后助燃)，預(yù)熱帶排煙，高溫區(qū)域不能大量排煙(風(fēng))，采用傳統(tǒng)的對(duì)流換熱式余熱鍋爐結(jié)構(gòu)，把高溫?zé)煔獬槌龈G爐換熱的方式，將破壞窯爐的煙風(fēng)壓力平衡，最終導(dǎo)致燒成溫度無法控制在±20°C的范圍，致使產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道式窯爐余熱鍋爐，以解決現(xiàn)有技術(shù)問題。本鍋爐應(yīng)用于磚瓦行業(yè)(包括耐火材料)的隧道窯和陶瓷行業(yè)的輥道窯，在不改變窯內(nèi)壓力平衡、不改變窯爐結(jié)構(gòu)和空氣供應(yīng)量的前提下把余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，熱效率高、可根據(jù)用戶需求設(shè)定壓力和溫度、密封效果好，安裝維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、無二次污染、無燃料成本。本實(shí)用新型解決問題采用的技術(shù)方案是隧道式窯爐余熱鍋爐，具有鋼架梯臺(tái)15，鋼架梯臺(tái)15上設(shè)有除氧水箱13，除氧水箱13依次與給水泵6、省煤器16相連接。其中在窯爐冷卻段依次設(shè)置有第二級(jí)蒸發(fā)換熱裝置7、第三級(jí)蒸發(fā)換熱裝置11、第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置12、省煤器16，第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2位于窯爐保溫段，其中第一級(jí)至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12均設(shè)置在窯爐頂部。第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12出口端分別通過上升管9與鍋筒8相連接，并通過下降管10將鍋筒8分別與第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12進(jìn)口端相連接，使第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12與鍋筒8之間形成4個(gè)不相連通的循環(huán)回路。鍋筒8還依次連接有低溫過熱器5、減溫器4、高溫過熱器3、過熱蒸汽集箱1，其中低溫過熱器5和高溫過熱器3位于窯爐保溫段頂部、第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2的低溫側(cè)，過熱蒸汽集箱I靠近高溫過熱器出口端。第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12、低溫過熱器5和高溫過熱器3的換熱管屏均為膜式壁結(jié)構(gòu)。省煤器16為蛇形管結(jié)構(gòu)。在給水泵6和省煤器16之間串接有給水集箱17，給水集箱17靠近窯尾的省煤器進(jìn)口端。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型中的隧道式窯爐余熱鍋爐遵循“梯級(jí)利用”原貝U，通過輻射換熱原理，在不改變窯內(nèi)壓力平衡、不改變窯爐結(jié)構(gòu)和空氣供應(yīng)量的前提下把余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，熱效率高、可根據(jù)用戶需求設(shè)定壓力和溫度、密封效果好，安裝維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、無二次污染、無燃料成本。在冷卻段安裝換熱裝置，主要吸收200°C以上的高品位熱量，而對(duì)200°C以下的熱量則用于磚坯干燥，這樣既不影響生產(chǎn)現(xiàn)狀，也可避免高品位能量的降級(jí)利用問題?！?br>
圖I是本實(shí)用新型的主視圖；圖2是本實(shí)用新型的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型的左視圖。圖中1、過熱蒸汽集箱；2、第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置；3、高溫過熱器；4、減溫器；5、低溫過熱器；6、給水泵；7、第二級(jí)蒸發(fā)換熱裝置；8、鍋筒；9、上升管；10、下降管；11、第三級(jí)蒸發(fā)換熱裝置；12、第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置；13、除氧水箱；14.除氧塔；15、鋼架梯臺(tái)；16、省煤器；17、給水集箱。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I至圖3中所示的隧道式窯爐余熱鍋爐，具有鋼架梯臺(tái)15，鋼架梯臺(tái)15上設(shè)有除氧水箱13，除氧水箱13依次與給水泵6、省煤器16相連接。其中在窯爐冷卻段依次設(shè)置有第二級(jí)蒸發(fā)換熱裝置7、第三級(jí)蒸發(fā)換熱裝置11、第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置12、省煤器16，第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2位于窯爐保溫段，其中第一級(jí)至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12均設(shè)置在窯爐頂部。第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12出口端分別通過上升管9與鍋筒8相連接，并通過下降管10將鍋筒8分別與第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12進(jìn)口端相連接，使第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12與鍋筒8之間形成4個(gè)不相連通的循環(huán)回路。鍋筒8還依次連接有低溫過熱器5、減溫器4、高溫過熱器3、過熱蒸汽集箱1，其中低溫過熱器5和高溫過熱器3位于窯爐保溫段頂部、第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2的低溫側(cè)，過熱蒸汽集箱I靠近高溫過熱器出口端。第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12、低溫過熱器5和高溫過熱器3的換熱管屏均為膜式壁結(jié)構(gòu)，其上部用吊鉤掛在窯頂橫梁上，并用保溫材料覆蓋，以增大換熱面積，保證窯爐的密封性能。省煤器16采用蛇形管結(jié)構(gòu)，其上部用吊鉤掛在窯頂橫梁上，省煤器16上方利用窯爐原有的吊頂板和保溫層密封、保溫。[0018]由于本實(shí)施例中是將鍋爐分別設(shè)置在兩個(gè)窯爐內(nèi)，因此在給水泵6和省煤器16之間串接有給水集箱17，給水集箱17是向每條窯爐內(nèi)的鍋爐省煤器16進(jìn)行給水分配的裝置。同時(shí)，兩個(gè)窯爐使用同一個(gè)除氧水箱13、過熱蒸汽集箱1，其他設(shè)備在每個(gè)窯爐內(nèi)均設(shè)有。當(dāng)為多個(gè)窯爐時(shí)，所有窯爐共用一個(gè)除氧水箱13、給水集箱17、過熱蒸汽集箱1，上述三個(gè)設(shè)備設(shè)置在窯爐外部，其他設(shè)備分別設(shè)置在每個(gè)窯爐內(nèi)。其中除氧水箱13設(shè)置在鋼架梯臺(tái)15上，過熱蒸汽集箱I靠近高溫過熱器3出口端。更詳細(xì)的說明本實(shí)施例中以某廠兩條燒成寬度4. 6米、長(zhǎng)144米(年產(chǎn)6000萬標(biāo)磚)的隧道窯為例經(jīng)鍋爐水處理系統(tǒng)處理后的常溫軟化水從除氧水箱13上方除氧塔14的上端入口進(jìn)入除氧塔14內(nèi)，而減壓后的飽和蒸汽(約O. 2MPa)從除氧塔14下端入口進(jìn)入除氧塔14內(nèi)，為除氧水箱13提供熱源。在加熱軟化水的同時(shí)，去除軟化水中的溶解氧。一臺(tái)30KW給水泵6進(jìn)口與除氧水箱13連接，出口通過給水母管(Φ 57鋼管)與給水集箱17 (用Φ 108鋼管加工，長(zhǎng)1.8米)連接，給水集箱17再將給水分配到每條窯爐的省煤器16進(jìn)口。安裝在隧道窯冷卻段的省煤器16 (用Φ 32鋼管加工成蛇形結(jié)構(gòu)，外型尺寸長(zhǎng)5米、寬5. 4米、高
O.I米)出口用一根Φ60鋼管與鍋筒8連接。在窯爐冷卻段18 25#車位每窯安裝第一至第四級(jí)余熱鍋爐蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12(用Φ60鋼管加工，外型尺寸長(zhǎng)4. 8米、寬5. 4米、高I米)，用20根Φ 108上升管9把第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12出口與鍋筒8連接，吸收磚坯的余熱產(chǎn)生飽和蒸汽。用8根Φ89下降管10把鍋筒8與余熱鍋爐第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12進(jìn)口連接。鍋筒8上部與低溫過熱器5(長(zhǎng)3米、寬5. 4米、高O. I米，用Φ 51鋼管制作)進(jìn)口間用Φ 108飽和蒸汽管連接，低溫過熱器5出口與減溫器4之間用Φ 108管道連接；減溫器4與高溫過熱器3 (長(zhǎng)3米、寬5. 4米、高O. I米，用Φ51鋼管制作)進(jìn)口之間用Φ108管道連接。低溫過熱器5和高溫過熱器3共同將鍋筒8產(chǎn)生的飽和蒸汽加熱而產(chǎn)生過熱蒸汽，而減溫器4則調(diào)節(jié)蒸汽溫度，預(yù)防超溫。高溫過熱器3出口與過熱蒸汽集箱I之間用Φ 108管道連接，兩條窯爐產(chǎn)生的過熱蒸汽匯集到過熱蒸汽集箱I后再通過一根Φ 133管道送到用戶指定用途的設(shè)備(如汽輪機(jī)等)中去。該廠兩條窯爐間共用給水母管和過熱蒸汽母管，所有外露鋼管全部保溫。在鍋筒8上安裝有水位計(jì)、安全門、溫度表、壓力表，在給水母管上安裝有流量表、壓力表、溫度表，在過熱蒸汽母管上安裝有流量表、壓力表、溫度表。上述結(jié)構(gòu)中各部件的作用如下I、除氧水箱13是利用減壓后鍋筒的飽和蒸汽或汽輪機(jī)抽汽作為熱源，把水處理系統(tǒng)送來的低溫軟化水或汽輪機(jī)凝結(jié)水加熱到100 V左右，去除水中溶解氧，預(yù)防高溫腐蝕，同時(shí)作為鍋爐的高位儲(chǔ)水箱。2、給水泵6是鍋爐提升壓力和向省煤器、鍋筒供水的動(dòng)力設(shè)備。3、給水集箱17是2條或2條以上窯爐的鍋爐省煤器給水分配裝置。4、省煤器16是吸收隧道窯較低溫度(300°C以下)余熱的換熱裝置，把給水從100°C加熱到160 200°C后進(jìn)入鍋筒。5、鍋筒8、下降管10、上升管9和第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12是余熱鍋爐自然循環(huán)的四個(gè)組成部分。鍋筒8內(nèi)的飽和水通過下降管10分配到每一組蒸發(fā)換熱裝置的進(jìn)口集箱后，進(jìn)入蒸發(fā)換熱裝置的換熱管吸收窯爐內(nèi)的余熱，再通過上升管9返回鍋筒8進(jìn)行汽水分離，產(chǎn)生飽和蒸汽。6、低溫過熱器5、高溫過熱器3和減溫器4是把鍋筒8產(chǎn)生的飽和蒸汽依次加熱至余熱鍋爐額定溫度的蒸汽過熱裝置，減溫器4的主要作用是在窯爐工況變化時(shí)預(yù)防超溫的裝置，以保護(hù)高溫過熱器。鍋筒8產(chǎn)生的飽和蒸汽首先進(jìn)入低溫過熱器5初步加熱進(jìn)入減溫器4蒸汽側(cè)，再進(jìn)入高溫過熱器3加熱至額定溫度。7、過熱蒸汽集箱I是2條或2條以上窯爐內(nèi)高溫過熱器出口的過熱蒸汽匯合裝置，最終通過一根過熱蒸汽管道送到用戶指定用途的設(shè)備(如汽輪機(jī)等)中去。8、鋼架梯臺(tái)15 :是承擔(dān)鍋筒8和除氧水箱13重量、設(shè)置高度和操作人員巡視、維護(hù)的設(shè)備。9、管道閥門是連接上述設(shè)備的水汽通道和調(diào)節(jié)流量、排污、超壓保護(hù)的配套設(shè)備。 10、熱工儀表是檢測(cè)余熱鍋爐汽水壓力、溫度、流量、水位和煙風(fēng)溫度的配套監(jiān)視設(shè)備，是保證鍋爐安全的重要設(shè)備。該鍋爐的其工作過程是給水泵6從除氧水箱13中抽水至安裝在隧道窯冷卻段的省煤器16，經(jīng)加熱后的水進(jìn)入鍋筒8。鍋筒8內(nèi)的水經(jīng)下降管10進(jìn)入余熱鍋爐第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12進(jìn)口，水在第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12內(nèi)沸騰后，汽水混合物經(jīng)上升管9回流至鍋筒8，鍋筒8內(nèi)分離出來的蒸汽經(jīng)飽和蒸汽管又進(jìn)入低溫過熱器5和高溫過熱器3中加熱成過熱蒸汽，并由過熱蒸汽母管進(jìn)入用戶指定用途的設(shè)備(如汽輪機(jī)等)中去。減溫器4用于過熱蒸汽溫度超過額定溫度時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽溫度，預(yù)防超溫。該設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)化為2. 45MPa、400°C的次中溫中壓蒸汽或3. 82MPa、450°C的中溫中壓蒸汽來發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，也可轉(zhuǎn)化為I. 27MPa、194°C的低溫低壓蒸汽供暖及其它用途。當(dāng)用戶只需要低溫低壓蒸汽而不發(fā)電時(shí)，則取消低溫過熱器5、減溫器4、高溫過熱器3、過熱蒸汽集箱I及相應(yīng)的配套設(shè)備，由鍋筒8出口的飽和蒸汽管直接并入輸汽管道送到用戶指定用途的設(shè)備中去。作為本實(shí)用新型的完善，還可以增加有鍋爐水處理系統(tǒng)，去除自來水中的鈣、鎂離子后再注入除氧水箱13，以防止省煤器16、第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置2、7、11、12和管道結(jié)垢。為更好的且安全的使用該鍋爐，在鍋筒8、給水母管和蒸汽母管上安裝有水位計(jì)、溫度表、壓力表、流量表等熱工儀表，將熱工參數(shù)匯集到控制室內(nèi)的控制盤上顯示、報(bào)警，以監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)水位、壓力、溫度、流量等信號(hào)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)和報(bào)警，避免鍋爐水位過高、過低和壓力、溫度過高而造成安全事故。本實(shí)用新型不拘于上述實(shí)施方式，例如隧道窯的數(shù)目為兩條以上，每條隧道窯中均設(shè)有上述的余熱鍋爐換熱裝置。由于本實(shí)用新型中隧道式窯爐余熱鍋爐遵循“梯級(jí)利用”原則，通過輻射換熱原理，在不改變窯內(nèi)壓力平衡和空氣供應(yīng)量的前提下把余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。應(yīng)用于磚瓦行業(yè)(包括耐火材料)的隧道窯和陶瓷行業(yè)的輥道窯，在保持隧道窯或輥道窯原結(jié)構(gòu)和燒成工藝的前提下，將其產(chǎn)品冷卻過程中釋放的余熱回收轉(zhuǎn)化為2. 45MPa、400°C的次中溫中壓蒸汽或3. 82MPa、450°C的中溫中壓蒸汽來發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，也可轉(zhuǎn)化為I. 27MPa、194°C的低溫低壓蒸汽供暖及其它用途，在節(jié)能的同時(shí)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在保溫段和冷卻段安裝換熱裝置，主要吸收200°C以上的高品位熱量，而對(duì)200°C以下的熱量則用于磚坯干燥，這樣既不影響生產(chǎn)現(xiàn)狀，也可避免高品位能量的降級(jí)利用問題。其中安裝余熱鍋爐換熱裝置后，保溫段和冷卻段將形成一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，而溫度的高低則主要取決于鍋爐 壓力和磚行進(jìn)速度，并沿磚行進(jìn)方向形成一個(gè)穩(wěn)定的溫降曲線。
權(quán)利要求1.隧道式窯爐余熱鍋爐，其特征在于具有鋼架梯臺(tái)(15)，鋼架梯臺(tái)(15)上設(shè)有除氧水箱(13)，除氧水箱(13)依次與給水泵(6)、省煤器(16)相連接；其中在窯爐冷卻段依次設(shè)置有第二級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(7)、第三級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(11)、第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(12)、省煤器(16)，第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2)位于窯爐保溫段，其中第一級(jí)至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2、7、11、12)均設(shè)置在窯爐頂部；第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2、7、11、12)出口端分別通過上升管(9)與鍋筒(8)相連接，并通過下降管(10)將鍋筒(8)分別與第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2、7、11、12)進(jìn)口端相連接，使第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2、7、11、12)與鍋筒(8)之間形成4個(gè)不相連通的循環(huán)回路；鍋筒(8)還依次連接有低溫過熱器(5)、減溫器(4)、高溫過熱器(3)、過熱蒸汽集箱(I)，其中低溫過熱器(5)和高溫過熱器(3)位于窯爐保溫段頂部、第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2)的低溫側(cè)，過熱蒸汽集箱靠近高溫過熱器出口端。
2.如權(quán)利要求I中所述的隧道式窯爐余熱鍋爐，其特征在于第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置(2、7、11、12)、低溫過熱器(5)和高溫過熱器(3)的換熱管屏均為膜式壁結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I中所述的隧道式窯爐余熱鍋爐，其特征在于省煤器(16)為蛇形管結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I中所述的隧道式窯爐余熱鍋爐，其特征在于在給水泵(6)和省煤器(16)之間串接有給水集箱(17)，給水集箱(17)靠近窯尾的省煤器進(jìn)口端。
專利摘要隧道式窯爐余熱鍋爐，其特征在于具有鋼架梯臺(tái)，鋼架梯臺(tái)上設(shè)有除氧水箱，除氧水箱依次與給水泵、省煤器相連接。在窯爐冷卻段頂部依次設(shè)置有第二級(jí)蒸發(fā)換熱裝置、第三級(jí)蒸發(fā)換熱裝置、第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置、省煤器，第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置出口端通過上升管與鍋筒相連接，并通過下降管將鍋筒與第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置進(jìn)口端相連接，使第一至第四級(jí)蒸發(fā)換熱裝置與鍋筒之間形成自然循環(huán)回路。鍋筒還依次連接有低溫過熱器、減溫器、高溫過熱器、過熱蒸汽集箱，低溫過熱器、高溫過熱器和第一級(jí)蒸發(fā)換熱裝置位于窯爐保溫段頂部。該設(shè)備可以在不改變窯內(nèi)壓力平衡、不改變窯爐結(jié)構(gòu)和空氣供應(yīng)量的前提下把窯爐中的余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，熱效率高。
文檔編號(hào)F27D17/00GK202675903SQ20122000195
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者王文君 申請(qǐng)人:四川國立能源科技有限公司