一种利用烟气热量的预热方法及系统与流程

本发明涉及阳极炭块的预热领域，更具体地说，涉及一种利用烟气热量的预热方法及系统。

背景技术：

加密阳极炭块的制备需要经过浸渍、焙烧等处理。在浸渍前，需要对阳极炭块进行加热，使阳极炭块的温度与浸渍剂的温度一致，保持在160℃-180℃，保证浸渍顺利进行。在现有技术中，通常是采用额外的加热源来对阳极炭块进行加热，如此便会造成能源的浪费和成本的增加。

因此，如何规避额外的加热源，从而节约能源，降低成本，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用烟气热量的预热方法，该预热方法能够节约能源，降低成本。本发明的另一个目的是提供一种利用烟气热量的预热系统。

一种利用烟气热量的预热方法，包括以下步骤：

s1：使烟气经过压缩机压缩后流入到储存罐内；

s2：使所述储存罐内的烟气流入到燃烧室内，并使烟气在燃烧室内燃烧；

s3：使燃烧后的烟气流入预热室，利用烟气中的热量预热所述预热室内的待预热件。

优选地，所述步骤s3中“利用烟气中的热量预热所述预热室内的待预热件”具体为：使烟气中的热量以热辐射和热对流的方式来预热所述预热室内的待预热件。

优选地，所述步骤s2中“并使烟气在燃烧室内燃烧”具体为：并使烟气在燃烧室内进行低氧燃烧。

优选地，所述“低氧燃烧”的实施步骤为：在所述燃烧室与所述储存罐之间的管道上设置空气引风机，根据所述储存罐内烟气中可燃物质的含量来选择所述空气引风机的档位，以给烟气配备低氧燃烧所需的氧气量。

优选地，所述步骤s2和步骤s3之间还包括对燃烧后的烟气进行除氧处理。

优选地，将所述预热室内相邻两排的待预热件错位布置。

本发明还公开了一种利用烟气热量的预热系统，包括：

压缩机，所述压缩机的进口与焙烧炉的出口连通，所述压缩机用于压缩所述焙烧炉中产生的烟气；

储存罐，所述储存罐的进口与所述压缩机的出口连通，所述压缩机将压缩后的烟气输送给所述储存罐；

燃烧室，所述燃烧室的进口与所述储存罐的出口连通，用于燃烧来自所述储存罐的烟气；

预热室，所述预热室内存放待预热件，所述预热室的进口与所述燃烧室的出口连通。

优选地，用于连通所述储存罐和所述燃烧室的管道上设置有所述空气引风机，所述空气引风机具有不同的档位。

优选地，用于连通所述燃烧室和所述预热室的管道上还设置有除氧室，所述除氧室内设置有除氧剂。

优选地，所述预热室包括外侧板和内衬板，所述外侧板和所述内衬板之间形成流道，所述内衬板围成的空间为所述预热室的室内空间；

所述预热室具有进口、排气道以及出口，所述预热室的进口用于连通所述燃烧室和所述流道；所述排气道用于连通所述流道和所述室内空间；所述预热室的出口用于连通所述室内空间与外界。

优选地，所述预热室的进口设置在所述预热室的第一侧壁上，所述预热室的出口设置在所述预热室的第二侧壁上，且所述第一侧壁与所述第二侧壁相对；所述排气道包括第一组排气道和第二组排气道，所述第一组排气道和所述第二组排气道分设在所述预热室的进口和所述预热室的出口的连线的两侧。

优选地，所述第一组排气道包括第一排气道和第二排气道，所述第二组排气道包括第三排气道和第四排气道，所述第一排气道和所述第三排气道分设在所述预热室的第三侧壁和第四侧壁上，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对，所述第二排气道和所述第四排气道设置在所述第二侧壁上，且分设在所述预热室的出口的两侧。

优选地，所述预热室的进口包括第一进口和第二进口，所述第一进口与所述第一排气道和所述第二排气道相通，所述第二进口与所述第三排气道和所述第四排气道相通；所述预热室的出口位于所述第二侧壁的上部。

优选地，所述第一排气道和所述第三排气道均朝向所述第一侧壁倾斜，所述第二排气道和所述第四排气道分别朝向所述第一排气道和所述第二排气道倾斜。

优选地，所述内衬板面对所述外侧板的面上设置有翅片。

优选地，所述内衬板背对所述外侧板的面上涂覆有辐射涂层。

优选地，所述储存罐外覆盖有保温材料；所述预热室外覆盖有保温材料。

从上述技术方案可以看出，本发明将焙烧炉中产生的烟气经过压缩机的压缩，然后收集到储存罐内，之后对收集的烟气进行燃烧，之后利用烟气的热量对预热室内的待预热件(比如：阳极炭块)进行预热。为了强化预热效果，可以使烟气通过热辐射和热对流的方式对阳极炭块进行热传递。为了避免产生较多的氮氧化物有害物质，同时避免对预热室内阳极炭块的氧化，还可以限定在燃烧室内对烟气进行低氧燃烧，本发明并没有增设额外的加热源，而是回收利用了烟气自身的热量以及可燃物质的热量，从而有效地节约了能源，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的利用烟气热量的预热方法的流程图；

图2为本发明一具体实施例提供的利用烟气热量的预热系统的示意图；

图3为本发明一具体实施例提供的预热室的俯视图。

其中，1为焙烧炉、2为压缩机、3为储存罐、4为空气引风机、5为喷嘴、6为燃烧室、7为除氧室、8为阳极炭块、9为预热室、10为预热室的出口、11为第一排气道、12为第二排气道、13为外侧板、14为内衬板、15为翅片、16为第一进口、17为第二进口。

具体实施方式

本发明公开了一种利用烟气热量的预热方法，该预热方法能够节约能源，降低成本。本发明还公开了一种利用烟气热量的预热系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明一具体实施例中，利用烟气热量的预热方法包括以下步骤：

s1：使烟气经过压缩机2压缩后流入到储存罐3内。

在阳极炭块的制作过程中包括焙烧的步骤，在焙烧中会产生高温烟气，并且该烟气中含有可燃物质。在s1步骤中将烟气收集在储存罐中。

s2：使所述储存罐3内的烟气流入到燃烧室6内，并使烟气在燃烧室6内燃烧。

烟气燃烧时，可燃物质会产生热量，因此利用烟气自身的热量和可燃物质的热量来预热待预热件。烟气自身的热量和可燃物质的热量总称为烟气热量。

s3：使燃烧后的烟气流入预热室9，利用烟气中的热量预热所述预热室9内的待预热件(比如：阳极炭块8)。

待预热件可以为阳极炭块，也可以为其它的待预热的部件。下文将阳极炭块8作为待预热件的一种具体实施例来进行描述。

从焙烧炉1中流出的烟气(比如沥青烟)经过压缩机2的压缩后进入到储存罐3内，之后进入到燃烧室6内。烟气在燃烧室6内燃烧后会进一步产生热量。含有热量的烟气流入到预热室9内与阳极炭块8发生热交换，从而使阳极炭块8快速升温，达到预热的目的。本实施例并没有增设额外的加热装置，而是回收利用了烟气自身的热量和烟气中可燃物质的热量，从而有效地节约了能源，降低了成本。

进一步地，进入燃烧室6内的烟气是通过热辐射和热对流的方式来预热阳极炭块8的。热辐射是通过电磁波的形式进行热传递。热对流是烟气发生相对位移而引起的热量传递。热辐射和热对流的混合换热模式能够强化烟气与阳极炭块8的热交换，从而能够使阳极炭块8快速升温。

进一步地，在步骤s2中“并使烟气在燃烧室6内燃烧”具体为：并使烟气在燃烧室6内进行低氧燃烧。低氧燃烧能够避免产生较多的氮氧化物，从而减轻对环境的污染。另外还避免了对预热室9内阳极炭块8的氧化。所述的低氧燃烧是通过以下方式实现的：首先取样储存罐3内的烟气样品，对烟气样品进行在线检测，测出样品中的可燃物质的含量，而储存罐3的体积是一定的，因此可以获得储存罐3内可燃物质的含量。之后根据可燃物质的含量来给烟气配备所需的氧气量，以实现低氧燃烧。

更进一步地，“配备所需的氧气量”可以通过以下方式来实现：在燃烧室6与预热室9之间的管道上设置空气引风机4。根据储存罐3内烟气中可燃物质的含量来控制空气引风机4的档位，以给烟气配备所需的氧气量。空气引风机4在高档位时，进入燃烧室6内的空气量就大；空气引风机4在低档位时，进入燃烧室6内的空气量就小。

进一步地，在步骤s2“使所述储存罐3内的烟气流入到燃烧室6内，并使烟气在燃烧室6内燃烧”和步骤s3“使燃烧后的烟气流入预热室9，利用烟气中的热量预热所述预热室9内的待预热件。”之间还包括以下步骤：对燃烧后的烟气进行除氧处理，进一步减少烟气中的含氧量，从而进一步避免对阳极炭块8的氧化。

进一步地，为了保存热量，避免热量的损失，还可以在储存罐3外覆盖保温材料，在预热室9外覆盖保温材料。

进一步地，为了确保预热室9内的阳极炭块8充分地与烟气进行热交换，限定相邻两排的阳极炭块8错位设置。

本发明还公开了一种阳极炭块8的预热系统，该预热系统包括：储存罐3、压缩机2、燃烧室6以及预热室9。

其中，压缩机2的进口与焙烧炉1的出口连通。压缩机2的出口与储存罐3的进口连通。压缩机2用于压缩焙烧炉1中产生的烟气。并将压缩后的烟气输送给储存罐3。储存罐3的出口与燃烧室6的进口相连通。用于连通储存罐3和燃烧室6的管道的末端设置有喷嘴5，该喷嘴5伸入到燃烧室6内。烟气从喷嘴5喷入到燃烧室6，并在燃烧室6内燃烧。

进一步地，在燃烧室6与储存罐3之间的管道上还设置了空气引风机4。该空气引风机4具有不同的档位。根据储存罐3内烟气中可燃物质的含量来确定所需的氧气量。一定的氧气量对应一定的空气量，一定的空气量对应空气引风机4的一个档位。因此，根据储存罐3内烟气的可燃物质的含量来选择空气引风机4对应的档位，以实现低氧燃烧的目的。低氧燃烧能够减少氮氧化物的产生，从而减轻对环境的污染，同时避免氧化预热室9内的阳极炭块8。

进一步地，在用于连通燃烧室6与预热室9的管道上还设置了除氧室7。即燃烧室6通过除氧室7与预热室9连通。除氧室7内设置有除氧剂，除氧剂用于去除烟气中的氧气，从而进一步避免预热室9内的阳极炭块8被氧化。除氧剂可以进一步优选为铁系脱氧剂。

进一步地，预热室9包括外侧板13和内衬板14。内衬板14与外侧板13的结构相同。如果外侧板13为长方体形状，那么内衬板14也为长方体结构。外侧板13和内衬板14之间形成夹层，该夹层即为流道。预热室9具有进口、出口10以及排气道。进口用于连通燃烧室6和流道。如果预热系统中包含除氧室7，那么预热室9的进口是用于连通除氧室7和流道。预热室9的出口10用于连通室内空间和外界。预热室9的排气道是用于连通流道和室内空间。

在本实施例中，烟气通过预热室9的进口进入到流道内，烟气首先与内衬板14进行热交换，内衬板14获取烟气的热量，从而对阳极炭块8进行热辐射式的热传递。流道中的烟气通过排气道流入室内空间，从而与室内空间内的阳极炭块8进行热对流方式的热传递。排气道与阳极炭块8处于同一个水平面内。在本实施例中，进入预热室9内的烟气通过热辐射与热对流的方式与阳极炭块8进行热传递，从而使阳极炭块8快速升温。

进一步地，预热室9包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁。其中，第一侧壁与第二侧壁相对，第三侧壁与第四侧壁相对。预热室9的进口设置在预热室9的第一侧壁上。预热室9的出口10设置在预热室9的第二侧壁上。排气道包括第一组排气道和第二组排气道。第一组排气道和第二组排气道分设在过预热室9的进口和出口10的直线的两侧。即烟气通过预热室9的进口进入到流道中后分成左右两股烟气流。一股烟气流通过第一组排气道进入到预热室9的室内空间；另一股烟气流通过第二组排气道进入到预热室9的室内空间。最后，烟气通过第二侧壁上的预热室9的出口10排走。在本实施例中，排气道、预热室9的进口以及预热室9的出口10的设置能够确保烟气布满预热室9的室内空间，且能够与阳极炭块8充分接触。

进一步地，为了便于烟气分成两股，可以将预热室9的进口分成第一进口16和第二进口17。第一进口16与第一排气道11和第二排气道12相通。第二进口17与第三排气道和第四排气道相通。另外，为了便于烟气排出室内空间，可以将预热室9的出口10设置在第二侧壁的上部。

进一步地，第一组排气道包括第一排气道11和第二排气道12。第二组排气道包括第三排气道和第四排气道。第一排气道11和第三排气道分设在预热室9的第三侧壁和第四侧壁上。第二排气道12和第四排气道设置在第二侧壁上，且分设在预热室的出口10的两侧。如此设置，能够进一步确保烟气布满预热室9的室内空间。

进一步地，限定第一排气道11和第三排气道均朝向第一侧壁处倾斜。第二排气道12和第四排气道分别朝向第一排气11道和第二排气道12处倾斜。如此设置的原因如下：从第一排气道11流出的第一烟气有向第一侧壁处流动的趋势，从第二排气道12流出的第二烟气会撞击第一烟气，并与第一烟气混合后撞击第一侧壁，之后反流入室内空间，与阳极炭块8撞击接触。第一烟气和第二烟气形成大体与第一侧壁相切的第一涡流。从第三排气道流出的第三烟气有向第一侧壁处流动的趋势，从第四排气道流出的第四烟气会撞击第三烟气，并与第三烟气混合后撞击第一侧壁，之后反流入室内空间，与阳极炭块8撞击接触。第三烟气和第四烟气形成大体与第一侧壁相切的第二涡流。第一涡流和第二涡流在与第一侧壁撞击后还会相互撞击。在本实施例中，第一烟气与第二烟气的撞击，以及二者与第一侧壁和阳极炭块8的撞击都提高了第一烟气和第二烟气的湍动能，从而强化了对阳极炭块8的预热。第三烟气与第四烟气的撞击，以及二者与第一侧壁和阳极炭块8的撞击都提高了第三烟气和第四烟气的湍动能，从而进一步强化了对阳极炭块8的预热。另外，第一涡流和第二涡流的撞击进一步提高了烟气的湍动能，从而进一步强化了对阳极炭块8的预热。

进一步地，可以在内衬板14面对外侧板13的面上设置翅片15从而加大烟气与内衬板14的接触面积，强化烟气与内衬板14的对流效果。

进一步地，可以在内衬板14上背离外侧板13的一面上，或者说内衬板14面对预热室9的室内空间的一面上涂覆上辐射涂层，从而进一步强化热辐射效果。

进一步地，为了防止储存罐3内的烟气的热量流失，可以在储存罐3外覆盖保温材料。为了防止预热室9内烟气的热量流失，还可以在预热室9外覆盖保温材料。保温材料可以具体为保温棉等。

需要理解的是，术语“左”、“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。