利用窑炉烟气进行二次混合燃烧的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及窑炉的燃烧方法，尤其涉及利用窑炉烟气来进行二次燃烧的方法。
【背景技术】
[0002]窑炉是用耐火材料砌成的用以烧成制品的设备，是陶瓷成型中的必备设施，它主要有燃煤窑炉、电窑炉和气窑炉。传统大都是以煤为燃料的工业窑炉，但因能耗高污染大而弃用或改良用煤气或重油、轻柴油来作为燃料。电窑炉:以电为能源，多半以电炉丝、硅碳帮或二硅化钼作为发热组件，依靠电能辐射和导热原理进行氧化气氛烧制。电子程序调控，操作简单，安全性能好，适用于各种工作场所，但对于大批量陶瓷生产，其费用成本高。气窑:以液化气、煤气，特别是以天然气为燃料，火力强，污染小，适用不同烧成气氛的烧成控制，是现今使用最广泛的窑炉。
[0003]窑炉烧制时，一般分为氧化焰、中性焰和还原焰三种，由于还原焰能使陶瓷瓷坯体内的高价铁得到还原变为氧化亚铁而成青色，消除陶瓷发黄的现象，提高陶瓷制品的质量和美观，因此日用陶瓷和电瓷的烧成大都用还原焰窑炉。但由于还原焰窑炉属于不完全燃烧，燃烧所产生的热气流中一氧化碳和氢气等可燃气体含量较高，而游离氧极少，甚至没有，因而这些可燃烧的气体随烟气排放，不仅浪费了燃料，降低了窑炉热效率，而且增加了烟气处理负荷和难度，提高了处理成本，不利于环境保护。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中还原性窑炉所存在的问题，提供了一种利用窑炉排放的热烟气对空气加热形成高温气体与还原焰窑炉不完全燃烧产生的热气流再次混合完全燃烧的方法。
[0005]本发明所述的利用窑炉烟气进行二次混合燃烧的方法是:将窑炉烧成时产生的热烟气通过烟道进入间隔分布在窑炉侧壁内且装有蜂窝陶瓷蓄热体的热交换室中，启动与热交换室相连的排风装置，使热烟气经过陶瓷蓄热体吸热降温除尘后外排，外排2?5分钟后，烟道和排风装置自行关闭；此时与同一个热交换室相连的热风道自动打开并同时启动与同一个热交换室相连的进风装置，使空气经过陶瓷蓄热体加热后形成高温空气，高温空气通过热风道与间隔交叉布置在窑炉侧壁上的高温烧嘴连续燃烧产生的流速为80?100m/s的热气流混合二次完全燃烧后并向炉内喷射。
[0006]本发明通过设置有窑炉侧壁内的热交换室中的陶瓷蓄热体吸热和排风装置抽风，使热烟气降温除尘后烟气外排，外排一定时间后，排风装置关闭，热烟气停止外排并关闭进烟道；进风装置工作，空气进入热交换室内并自动打开热风道，空气吸热升温形成高温气体，高温气体通过热风道与窑炉内连续燃烧产生的热气流混合进行二次燃烧，如此循环，可使形成的高温气体与呈品字形设置的高速烧嘴连续燃烧产生的速度为80?lOOm/s的热气流混合燃烧并向炉内喷射。
[0007]本发明所述与热交换室相连的排风装置和进风装置启动和关闭间隔时间根据窑炉温度以及热交换室蓄热量大小综合确定，其间隔时间也是烟道(热风道)打开和关闭的间隔时间，一般为2?5分钟，即当烟道打开，排风装置启动2?5分钟时，热风道关闭、进风装置停止；当烟道关闭，排风装置停止2?5分钟时，热风道打开、进风装置启动。
[0008]根据现有技术中还原焰窑炉燃烧不完全，会产生含可燃性较多的热烟气的问题，本发明创新一是利用热烟气通过陶瓷蓄热体的交错热交换对空气加热产生高温气体，二是利用还原焰窑炉产生的热烟气来加热空气形成高温气体并间隔交错与各燃气喷嘴(高温烧嘴)燃烧产生的热气流充分混合再进行二次燃烧将热气流中的未燃烧的可燃性气体燃烧完全，不仅可提高窑炉热值和炉内温度，降低燃气消耗，还可大大减少有害气体的排放和排量。
[0009]现有技术中利用窑炉热烟气的方式；一种是将热烟气收集作为窑炉之外的加热源；二利是直接将热烟气返回到窑炉的主空气管中加热空气后与燃气混合燃烧；三种通过热交换将热烟气热量转换成高温空气，再将高温空气通入窑炉的主空气管中与燃气混合燃烧，第二种和第三种用于窑炉的热烟气最后都是对主空气管中的空气进行加热形成高温空气，再将高温空气与燃气混合燃烧通过喷嘴喷出热气流对窑炉加热。而本发明虽然也是通过热交换将热烟气热量转换成高温空气，再将高温空气通过高温烧嘴周边的喷口喷出并与由主空气管中的空气与燃气混合燃烧产生的热气流再次混合将热气流中未燃烧的可燃性气体再次燃烧，其燃烧原理和方式与现有技术中的第二种和第三种的燃烧方式有本质上区别。
[0010]本发明为了解决还原焰烧成所存的问题，高速烧嘴和高温空气是单独控制的，为了控制陶瓷烧成过程中在每个阶段的化学反应，高速烧嘴是连续燃烧不需工进行热交换工作，而高温空气进入是间断的，这样本发明所述方法不仅有利于烧成工艺与气氛控制的要求，同时还可解决陶瓷烧成时对焰性的要求，不仅可提高烧成效率和炉内温度，而且可节约能源、减少废气排放。
【附图说明】
[0011]图1是本发明进行热交换的工作原理图，
图2是本发明二次混合燃烧状态图。
[0012]在图中，1、烟道2、热风道3、蜂窝陶瓷蓄热体4、热交换室5、排风装置6、进风装置7、侧壁8、高速烧嘴9、主空气管10、燃气管。
【具体实施方式】
[0013]在图1和图2中，将窑炉烧成时产生的热烟气通过烟道I进入间隔分布在窑炉两侧壁7内且装有蜂窝陶瓷蓄热体3的热交换室4中，启动与热交换室相连的排风装置5，使窑炉烟气经过陶瓷蓄热体吸热降温除尘后外排，外排时间可在2?5分钟中选择，当陶瓷蓄热体吸热温度达到电脑中设定值(设定值可在400?600 °C中选择某一个值)时，通过电脑控制，将烟道和排风装置同时关闭；与此同时与同一个热交换室相连的热风道2自动打开并同时启动与同一个热交换室相连的进风装置6，使空气进入热交换室经过陶瓷蓄热体加热后形成高温空气，间隔形成的高温空气通过热风道喷出并与间隔交叉布置在窑炉侧壁上的高温烧嘴8连续燃烧产生的气流速度为80-100m/s的热气流混合实现二次完全燃烧并向炉内喷射，通过二次燃烧使燃气连续燃烧产生的热气流中的一氧化碳、氢气、硫化氢等可燃气体再次(二次)充分完全燃烧，不仅可提高炉内热效应，提高炉内温度，还可减少燃气消耗量和烟气排放量，降低有害气体的排放，高温烧嘴8呈品字形设置在窑炉两侧壁中，高温烧嘴分别与燃气管10和主空气管9相连。
[0014]在实际应用中，以窑炉容积(立方米)、烧成温度，烧成时间、排风压力、进风压力、热交换室容积大小以及陶蓄热体最大吸热量等为参数，通过电脑综合分析计算，在外排时间范围内和吸热温度范围内选择确定一个最佳外排时间和吸热温度值。
【主权项】
1.利用窑炉烟气进行二次混合燃烧的方法，其特征在于:将窑炉烧成时产生的热烟气通过烟道(I)进入间隔分布在窑炉侧壁内且装有蜂窝陶瓷蓄热体(3)的热交换室(4)中，启动与热交换室相连的排风装置(5)，使热烟气经过陶瓷蓄热体吸热降温除尘后外排，外排2?5分钟后，烟道和排风装置自行关闭；此时与同一个热交换室相连的热风道(2)自动打开并同时启动与同一个热交换室相连的进风装置(6)，使空气经过蜂窝陶瓷蓄热体加热后形成高温空气，高温空气通过热风道与间隔交叉布置在窑炉侧壁上的高温烧嘴(8)连续燃烧产生的流速为80?100m/S的热气流混合二次完全燃烧后并向炉内喷射。
【专利摘要】本发明利用窑炉烟气进行二次混合燃烧的方法，将窑炉烧成时产生的热烟气通过烟道（1）进入间隔分布在窑炉侧壁内且装有蜂窝陶瓷蓄热体（3）的热交换室（4）中，启动与热交换室相连的排风装置（5），使热烟气经过陶瓷蓄热体吸热降温除尘后外排，烟道和排风装置自行关闭；此时与同一个热交换室相连的热风道（2）自动打开进风装置（6），使空气经过蜂窝陶瓷蓄热体加热后形成高温空气，高温空气通过热风道与间隔交叉布置在窑炉侧壁上的高温烧嘴（8）连续燃烧产生的热气流混合二次完全燃烧后并向炉内喷射。本发明不仅有利于烧成工艺与气氛控制的要求，同时还可解决陶瓷烧成时对焰性的要求，不仅可提高烧成效率，而且可节约能源、减少废气排放。
【IPC分类】F27D17/00, F23L15/00
【公开号】CN105115312
【申请号】CN201510628327
【发明人】吴庆华
【申请人】吴庆华
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月29日