专利名称：隧道式窑炉余热锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型具体涉及一种对建材砖瓦、陶瓷行业常用的隧道窑(陶瓷行业是辊道窑)产生的热量进行转换的换热装置，特别涉及一种隧道式窑炉余热锅炉，该锅炉将其余热转化为次中温中压蒸汽或中温中压蒸汽来发电或热电联产，也可转化为低温低压蒸汽供暖及其它用途，最终实现节能减排。
背景技术：
隧道式窑炉是我国砖瓦、陶瓷行业重点推广的高效焙烧窑炉，其特点是产量大、能耗低、自动化程度高、产品质量稳定、烧成参数可控。由于砖瓦、陶瓷的高温烧成和产量大的特点决定了隧道式窑炉的冷却带有大量的高品位余热。由于砖瓦、陶瓷企业的余热只能用于砖坯干燥或加热水来洗浴、冬季供暖，大量的余热只能排放；并且砖坯干燥和加热水只需150 300°C的温度，企业一般是将500°C及以上的高温烟(风)降低温度后利用，违背了余 热“高质高用、梯级利用”的原则。砖坯的干燥主要是蒸发砖坯中的水分，利用隧道窑100 200°C的余热足够干燥所需热量；若直接利用隧道窑高品位余热用于干燥，则会导致干燥窑热量过剩，同时大大地降低余热的利用价值，使隧道窑的能源浪费转移到干燥窑；干燥窑能源损失量大，而能量品位又低，散失了余热再利用的价值。另外由于隧道式窑炉是冷却带进风(可把冷风加热后助燃)，预热带排烟，高温区域不能大量排烟(风)，采用传统的对流换热式余热锅炉结构，把高温烟气抽出窑炉换热的方式，将破坏窑炉的烟风压力平衡，最终导致烧成温度无法控制在±20°C的范围，致使产品质量难以得到保证。
发明内容本实用新型的目的是提供一种隧道式窑炉余热锅炉，以解决现有技术问题。本锅炉应用于砖瓦行业(包括耐火材料)的隧道窑和陶瓷行业的辊道窑，在不改变窑内压力平衡、不改变窑炉结构和空气供应量的前提下把余热转化为蒸汽的热能，热效率高、可根据用户需求设定压力和温度、密封效果好，安装维护方便、运行稳定可靠、无二次污染、无燃料成本。本实用新型解决问题采用的技术方案是隧道式窑炉余热锅炉，具有钢架梯台15，钢架梯台15上设有除氧水箱13，除氧水箱13依次与给水泵6、省煤器16相连接。其中在窑炉冷却段依次设置有第二级蒸发换热装置7、第三级蒸发换热装置11、第四级蒸发换热装置12、省煤器16，第一级蒸发换热装置2位于窑炉保温段，其中第一级至第四级蒸发换热装置2、7、11、12均设置在窑炉顶部。第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12出口端分别通过上升管9与锅筒8相连接，并通过下降管10将锅筒8分别与第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12进口端相连接，使第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12与锅筒8之间形成4个不相连通的循环回路。锅筒8还依次连接有低温过热器5、减温器4、高温过热器3、过热蒸汽集箱1，其中低温过热器5和高温过热器3位于窑炉保温段顶部、第一级蒸发换热装置2的低温侧，过热蒸汽集箱I靠近高温过热器出口端。第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12、低温过热器5和高温过热器3的换热管屏均为膜式壁结构。省煤器16为蛇形管结构。在给水泵6和省煤器16之间串接有给水集箱17，给水集箱17靠近窑尾的省煤器进口端。本实用新型的有益效果本实用新型中的隧道式窑炉余热锅炉遵循“梯级利用”原贝U，通过辐射换热原理，在不改变窑内压力平衡、不改变窑炉结构和空气供应量的前提下把余热转化为蒸汽的热能，热效率高、可根据用户需求设定压力和温度、密封效果好，安装维护方便、运行稳定可靠、无二次污染、无燃料成本。在冷却段安装换热装置，主要吸收200°C以上的高品位热量，而对200°C以下的热量则用于砖坯干燥，这样既不影响生产现状，也可避免高品位能量的降级利用问题。·
图I是本实用新型的主视图；图2是本实用新型的俯视图；图3是本实用新型的左视图。图中1、过热蒸汽集箱；2、第一级蒸发换热装置；3、高温过热器；4、减温器；5、低温过热器；6、给水泵；7、第二级蒸发换热装置；8、锅筒；9、上升管；10、下降管；11、第三级蒸发换热装置；12、第四级蒸发换热装置；13、除氧水箱；14.除氧塔；15、钢架梯台；16、省煤器；17、给水集箱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图I至图3中所示的隧道式窑炉余热锅炉，具有钢架梯台15，钢架梯台15上设有除氧水箱13，除氧水箱13依次与给水泵6、省煤器16相连接。其中在窑炉冷却段依次设置有第二级蒸发换热装置7、第三级蒸发换热装置11、第四级蒸发换热装置12、省煤器16，第一级蒸发换热装置2位于窑炉保温段，其中第一级至第四级蒸发换热装置2、7、11、12均设置在窑炉顶部。第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12出口端分别通过上升管9与锅筒8相连接，并通过下降管10将锅筒8分别与第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12进口端相连接，使第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12与锅筒8之间形成4个不相连通的循环回路。锅筒8还依次连接有低温过热器5、减温器4、高温过热器3、过热蒸汽集箱1，其中低温过热器5和高温过热器3位于窑炉保温段顶部、第一级蒸发换热装置2的低温侧，过热蒸汽集箱I靠近高温过热器出口端。第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12、低温过热器5和高温过热器3的换热管屏均为膜式壁结构，其上部用吊钩挂在窑顶横梁上，并用保温材料覆盖，以增大换热面积，保证窑炉的密封性能。省煤器16采用蛇形管结构，其上部用吊钩挂在窑顶横梁上，省煤器16上方利用窑炉原有的吊顶板和保温层密封、保温。[0018]由于本实施例中是将锅炉分别设置在两个窑炉内，因此在给水泵6和省煤器16之间串接有给水集箱17，给水集箱17是向每条窑炉内的锅炉省煤器16进行给水分配的装置。同时，两个窑炉使用同一个除氧水箱13、过热蒸汽集箱1，其他设备在每个窑炉内均设有。当为多个窑炉时，所有窑炉共用一个除氧水箱13、给水集箱17、过热蒸汽集箱1，上述三个设备设置在窑炉外部，其他设备分别设置在每个窑炉内。其中除氧水箱13设置在钢架梯台15上，过热蒸汽集箱I靠近高温过热器3出口端。更详细的说明本实施例中以某厂两条烧成宽度4. 6米、长144米(年产6000万标砖)的隧道窑为例经锅炉水处理系统处理后的常温软化水从除氧水箱13上方除氧塔14的上端入口进入除氧塔14内，而减压后的饱和蒸汽(约O. 2MPa)从除氧塔14下端入口进入除氧塔14内，为除氧水箱13提供热源。在加热软化水的同时，去除软化水中的溶解氧。一台30KW给水泵6进口与除氧水箱13连接，出口通过给水母管(Φ 57钢管)与给水集箱17 (用Φ 108钢管加工，长1.8米)连接，给水集箱17再将给水分配到每条窑炉的省煤器16进口。安装在隧道窑冷却段的省煤器16 (用Φ 32钢管加工成蛇形结构，外型尺寸长5米、宽5. 4米、高
O.I米)出口用一根Φ60钢管与锅筒8连接。在窑炉冷却段18 25#车位每窑安装第一至第四级余热锅炉蒸发换热装置2、7、11、12(用Φ60钢管加工，外型尺寸长4. 8米、宽5. 4米、高I米)，用20根Φ 108上升管9把第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12出口与锅筒8连接，吸收砖坯的余热产生饱和蒸汽。用8根Φ89下降管10把锅筒8与余热锅炉第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12进口连接。锅筒8上部与低温过热器5(长3米、宽5. 4米、高O. I米，用Φ 51钢管制作)进口间用Φ 108饱和蒸汽管连接，低温过热器5出口与减温器4之间用Φ 108管道连接；减温器4与高温过热器3 (长3米、宽5. 4米、高O. I米，用Φ51钢管制作)进口之间用Φ108管道连接。低温过热器5和高温过热器3共同将锅筒8产生的饱和蒸汽加热而产生过热蒸汽，而减温器4则调节蒸汽温度，预防超温。高温过热器3出口与过热蒸汽集箱I之间用Φ 108管道连接，两条窑炉产生的过热蒸汽汇集到过热蒸汽集箱I后再通过一根Φ 133管道送到用户指定用途的设备(如汽轮机等)中去。该厂两条窑炉间共用给水母管和过热蒸汽母管，所有外露钢管全部保温。在锅筒8上安装有水位计、安全门、温度表、压力表，在给水母管上安装有流量表、压力表、温度表，在过热蒸汽母管上安装有流量表、压力表、温度表。上述结构中各部件的作用如下I、除氧水箱13是利用减压后锅筒的饱和蒸汽或汽轮机抽汽作为热源，把水处理系统送来的低温软化水或汽轮机凝结水加热到100 V左右，去除水中溶解氧，预防高温腐蚀，同时作为锅炉的高位储水箱。2、给水泵6是锅炉提升压力和向省煤器、锅筒供水的动力设备。3、给水集箱17是2条或2条以上窑炉的锅炉省煤器给水分配装置。4、省煤器16是吸收隧道窑较低温度(300°C以下)余热的换热装置，把给水从100°C加热到160 200°C后进入锅筒。5、锅筒8、下降管10、上升管9和第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12是余热锅炉自然循环的四个组成部分。锅筒8内的饱和水通过下降管10分配到每一组蒸发换热装置的进口集箱后，进入蒸发换热装置的换热管吸收窑炉内的余热，再通过上升管9返回锅筒8进行汽水分离，产生饱和蒸汽。6、低温过热器5、高温过热器3和减温器4是把锅筒8产生的饱和蒸汽依次加热至余热锅炉额定温度的蒸汽过热装置，减温器4的主要作用是在窑炉工况变化时预防超温的装置，以保护高温过热器。锅筒8产生的饱和蒸汽首先进入低温过热器5初步加热进入减温器4蒸汽侧，再进入高温过热器3加热至额定温度。7、过热蒸汽集箱I是2条或2条以上窑炉内高温过热器出口的过热蒸汽汇合装置，最终通过一根过热蒸汽管道送到用户指定用途的设备(如汽轮机等)中去。8、钢架梯台15 :是承担锅筒8和除氧水箱13重量、设置高度和操作人员巡视、维护的设备。9、管道阀门是连接上述设备的水汽通道和调节流量、排污、超压保护的配套设备。 10、热工仪表是检测余热锅炉汽水压力、温度、流量、水位和烟风温度的配套监视设备，是保证锅炉安全的重要设备。该锅炉的其工作过程是给水泵6从除氧水箱13中抽水至安装在隧道窑冷却段的省煤器16，经加热后的水进入锅筒8。锅筒8内的水经下降管10进入余热锅炉第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12进口，水在第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12内沸腾后，汽水混合物经上升管9回流至锅筒8，锅筒8内分离出来的蒸汽经饱和蒸汽管又进入低温过热器5和高温过热器3中加热成过热蒸汽，并由过热蒸汽母管进入用户指定用途的设备(如汽轮机等)中去。减温器4用于过热蒸汽温度超过额定温度时调节蒸汽温度，预防超温。该设备将热量转化为2. 45MPa、400°C的次中温中压蒸汽或3. 82MPa、450°C的中温中压蒸汽来发电或热电联产，也可转化为I. 27MPa、194°C的低温低压蒸汽供暖及其它用途。当用户只需要低温低压蒸汽而不发电时，则取消低温过热器5、减温器4、高温过热器3、过热蒸汽集箱I及相应的配套设备，由锅筒8出口的饱和蒸汽管直接并入输汽管道送到用户指定用途的设备中去。作为本实用新型的完善，还可以增加有锅炉水处理系统，去除自来水中的钙、镁离子后再注入除氧水箱13，以防止省煤器16、第一至第四级蒸发换热装置2、7、11、12和管道结垢。为更好的且安全的使用该锅炉，在锅筒8、给水母管和蒸汽母管上安装有水位计、温度表、压力表、流量表等热工仪表，将热工参数汇集到控制室内的控制盘上显示、报警，以监控整个系统水位、压力、温度、流量等信号，可自动调节和报警，避免锅炉水位过高、过低和压力、温度过高而造成安全事故。本实用新型不拘于上述实施方式，例如隧道窑的数目为两条以上，每条隧道窑中均设有上述的余热锅炉换热装置。由于本实用新型中隧道式窑炉余热锅炉遵循“梯级利用”原则，通过辐射换热原理，在不改变窑内压力平衡和空气供应量的前提下把余热转化为蒸汽的热能。应用于砖瓦行业(包括耐火材料)的隧道窑和陶瓷行业的辊道窑，在保持隧道窑或辊道窑原结构和烧成工艺的前提下，将其产品冷却过程中释放的余热回收转化为2. 45MPa、400°C的次中温中压蒸汽或3. 82MPa、450°C的中温中压蒸汽来发电或热电联产，也可转化为I. 27MPa、194°C的低温低压蒸汽供暖及其它用途，在节能的同时提高企业的经济效益。在保温段和冷却段安装换热装置，主要吸收200°C以上的高品位热量，而对200°C以下的热量则用于砖坯干燥，这样既不影响生产现状，也可避免高品位能量的降级利用问题。其中安装余热锅炉换热装置后，保温段和冷却段将形成一个比较稳定的温度场，而温度的高低则主要取决于锅炉 压力和砖行进速度，并沿砖行进方向形成一个稳定的温降曲线。
权利要求1.隧道式窑炉余热锅炉，其特征在于具有钢架梯台(15)，钢架梯台(15)上设有除氧水箱(13)，除氧水箱(13)依次与给水泵(6)、省煤器(16)相连接；其中在窑炉冷却段依次设置有第二级蒸发换热装置(7)、第三级蒸发换热装置(11)、第四级蒸发换热装置(12)、省煤器(16)，第一级蒸发换热装置(2)位于窑炉保温段，其中第一级至第四级蒸发换热装置(2、7、11、12)均设置在窑炉顶部；第一至第四级蒸发换热装置(2、7、11、12)出口端分别通过上升管(9)与锅筒(8)相连接，并通过下降管(10)将锅筒(8)分别与第一至第四级蒸发换热装置(2、7、11、12)进口端相连接，使第一至第四级蒸发换热装置(2、7、11、12)与锅筒(8)之间形成4个不相连通的循环回路；锅筒(8)还依次连接有低温过热器(5)、减温器(4)、高温过热器(3)、过热蒸汽集箱(I)，其中低温过热器(5)和高温过热器(3)位于窑炉保温段顶部、第一级蒸发换热装置(2)的低温侧，过热蒸汽集箱靠近高温过热器出口端。
2.如权利要求I中所述的隧道式窑炉余热锅炉，其特征在于第一至第四级蒸发换热装置(2、7、11、12)、低温过热器(5)和高温过热器(3)的换热管屏均为膜式壁结构。
3.如权利要求I中所述的隧道式窑炉余热锅炉，其特征在于省煤器(16)为蛇形管结构。
4.如权利要求I中所述的隧道式窑炉余热锅炉，其特征在于在给水泵(6)和省煤器(16)之间串接有给水集箱(17)，给水集箱(17)靠近窑尾的省煤器进口端。
专利摘要隧道式窑炉余热锅炉，其特征在于具有钢架梯台，钢架梯台上设有除氧水箱，除氧水箱依次与给水泵、省煤器相连接。在窑炉冷却段顶部依次设置有第二级蒸发换热装置、第三级蒸发换热装置、第四级蒸发换热装置、省煤器，第一至第四级蒸发换热装置出口端通过上升管与锅筒相连接，并通过下降管将锅筒与第一至第四级蒸发换热装置进口端相连接，使第一至第四级蒸发换热装置与锅筒之间形成自然循环回路。锅筒还依次连接有低温过热器、减温器、高温过热器、过热蒸汽集箱，低温过热器、高温过热器和第一级蒸发换热装置位于窑炉保温段顶部。该设备可以在不改变窑内压力平衡、不改变窑炉结构和空气供应量的前提下把窑炉中的余热转化为蒸汽的热能，热效率高。
文档编号F27D17/00GK202675903SQ20122000195
公开日2013年1月16日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者王文君 申请人:四川国立能源科技有限公司