专利名称：陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法，属于工业窑炉设计方法类。
背景技术：
目前，中国陶瓷工业的大多数企业仍以煤、重油，或者轻油，发生炉煤气，天然气，液化气等作为燃料。为了保护人类生存环境，保持可持续发展，对环境污染严重的煤、重油已经退出主导地位；随着液化气、天然气的进一步推广，轻油和发生炉煤气也逐渐退出采用之列。醴陵是国内大的陶瓷产区，由于液化气缺乏价格竞争优势，随着2005年管道天然气进入，陶瓷工业窑炉面临从使用非清洁燃料(煤和重油等)转变为使用天然气。
此外，节能又是当今我国社会的一大主题，它既是当前我国企业提高能源利用率的重要课题，又将涉及未来可持续发展的大问题。由于陶瓷工业窑炉排烟时带走了窑内燃料热能的的相当大的部分，一般情况下，隧道窑和辊道窑约为25％-35％，梭式窑等间歇窑为45％-80％，由此可见，这项热损失是窑炉热能支出中最大的一项，回收和利用这部分热量，已是降低窑炉能耗最为有效的手段。但实际上，由于陶瓷工业窑炉设计观念上的局限，极少利用这部份能源，而是让其直接排空。
由于天然气和液化气的主要成分都是碳、氢为主的气态混合物，均是目前公认的高热值清洁能源，如果让其一次燃烧利用后的燃烧产物直接排向自然空间，实在是一种极大的浪费。因此，如何充分利用好这一部分含热能源甚大的余热能源，无疑是陶瓷行业提高能源利用率，进一步提高企业综合经济效益的极好技术措施。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种能充分利用陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法，不仅使清洁高热值能源得到充分利用，而且也为提高企业综合效益提供技术支持。
这种工业窑炉烟气的直接利用方法，其特征在于将各种以天然气和液化气等清洁燃料为能源的陶瓷工业窑炉排空烟囱4中排出的余热烟气，通过与该排空烟囱4相连的烟气回收管7送入企业低温热工设备8中作为热源。
所述的余热烟气，在间歇型窑炉中的利用方法是让余热烟气在排出过程中，先通过一个与外界低温空气相通的掺风口3，而后又继续进入置有一烟气回收管7的排空烟道4，让此段的余热烟气，通过设于排空烟道4内的可操控插板A，以及与该排空烟道4相连、并设有操控插板B的烟气回收管7，实现向低温热工设备8的输送。
所述的余热烟气，在连续型窑炉中的利用方法是在传统连续型窑炉的预热区I的窑体1处，分别设置两套独立的排放烟囱，其中一套是位于窑体1较前段排湿段C的湿气排空烟囱9，其中的另一套是位于预热区I后部的烟气回收烟囱10，并让该烟气回收烟囱10的排放口与低温热工设备8相连。
根据以上技术方案提出的这种陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法，由于将天然气和液化气的高热值排空烟气，直接导入到企业的其他低温热工设备作为热源，不仅提高了窑炉能源的利用率，而且对提高企业综合效益，找到了合理的技术支持。
附图1为应用本发明方法的间歇型窑炉烟气直接利用示意图；附图2位应用本发明方法的连续型窑炉烟气直接使用示意图；附图3为附图1的AA向截面示意图。
图中1、窑体 2、窑炉主烟道 3、掺风口 4、排空烟道 5、插板A 6、插板B 7、烟气回收管 8、低温热工设备(烘房) 9、湿气排空烟囱 10、烟气回收烟囱 C、排湿段 D、排烟段 E、烧成区。
具体实施例方式
以下结合附图进一步阐述本发明，并给出本发明的是实施例。
附图2给出的是采用本发明方案的连续型窑炉的排放烟气利用的具体实施例。
这种陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法，其主导方案是将各种以天然气和液化气等清洁燃料为能源的陶瓷工业窑炉的排空烟囱4中排出的余热烟气，通过与该排空烟囱4相连的烟气回收管7送入本企业其它低温热工设备8中，作为工业用低温热源。
附图1给出的是采用本发明方案的间歇型窑炉的排放烟气利用的实施例。
所述的余热烟气，在间歇型窑炉中的利用方法是让余热烟气在排空过程中，先通过一个与外界低温空气相通的掺风口3，而后又继续进入与一烟气回收管7相连的排空烟道4，让此段的余热烟气，在设于排空烟道5内的可操控插板A、以及设于烟气回收管7内插板B的协调操控下，让余热烟气分成两个分支，一支在设于排空烟道4内所设插板A的操控下，实现可控排空；另一分支则在设于烟气回收管7内设置的插板B的操控下，实现向低温热工设备8的输送。
附图2给出的是采用本发明方案的连续型窑炉(隧道窑和辊道窑等)的排放烟气利用的实其具体实施。
其具体实施方案为所述的余热烟气，在连续型窑炉中的利用方法是在传统连续型窑炉的预热区I的窑体1处，分别设置两个独立的排放烟囱，其中一套是位于窑体1预热区I排湿段C的湿气排空烟囱9，其中的另一套是位于窑腔预热区I后部的烟气回收烟囱10，并让该烟气回收烟囱10的排放口与低温热工设备8相连。
上述两种窑型的排放烟气利用原理如下一、由于梭式窑的燃料消耗远高于隧道窑与辊道窑，其重要原因是它们烟气的热含量未被充分利用。排烟温度高，排烟热损失大，增加了产品的燃料消耗量。特别是高温阶段，排烟温度达一千多度，烟气带走燃料产生热量的60％以上，因此合理利用排烟带走的热量是降低梭式窑能耗的主要措施。以往惯用的办法是来预热助燃空气，此种方法需投资换热设备，而且随着温度的升高，须采用更高级、昂贵的耐热材料，增加投资。该投资成本需经换热所创效益来回收，其热效率不高，必然妨碍烟气热能的回收。因此这种方法在实际也极少得到推广。
由此可以看出间歇型窑炉的热能利用一般为冷却余热的直接回收(只是一部份)以及烟气的换热循环利用，其效益不明显。
如果直接回收高热值的烟气，并将其用于陶瓷生产厂家必须采用的烘房，从理论上讲完全可以保证产品烘干所需的热量。因此本案发明人在醴陵某厂5立米梭式窑烟气利用上进行了详尽的分析与大胆的尝试。
对于间歇型窑炉，由于产品排湿阶段其烟气含水量高，温度低，不适合烘干陶瓷产品，所以采用自然排烟进行排空。在升温达500℃时，通过操控插板A关闭排空，改自然排烟为机械排烟，并通过掺加冷空气，调节烟气温度至230℃左右，通过操控新增设烟气回收管7上的插板B，使已调温烟气进入室式烘房(低温热工设备8)。烘房利用余热时间达10小时/窑以上。将这种烟气直接回收进入烘房，其利用效率极高。
为缩短干燥周期，避免损坏石膏模和产生干燥缺陷，采用了较低热风温度，提高热空气流速，加强排湿的工艺技术，烘房温度稳，干燥质量好。
由于烟气出口温度高，利用时应与冷空气按一定比例混合，且能保持较稳定的混合比，变为适度的热风进入烘房。所以本发明人在排放烟囱4的相应位置，设置了与外界空间相同通的掺风口3。由于该烟气回收的设备能很好控制混合气温度，管道及风机无需特殊要求；而且排烟系统合理，能有效控制窑内压力及热工制度，能提高燃料利用率、保证产品质量。设备简单，操作方便。
下表是本发明人在5立方梭式窑(以一窑产品作单位计算)，采用本发明人提出的烟气直接用于烘房后，窑炉实际运行能耗、烧成产品及烘房预热利用效果的结果表。
二、隧道窑和辊道窑等连续窑炉烟气利用由于隧道窑和辊道窑的排烟温度较低，一般平均温度控制在100℃～150℃，所以没有窑炉使用换热装置来回收热量的，全部进行排空。
从陶瓷烧成的物理化学过程来看，0～300℃为烧成的水份蒸发期，在200℃前可基本排出入窑水份。
从窑炉的结构、预热带烧成曲线的可调性问题来看，目前连续型窑炉，所采取的方式有以下两种一种类型窑炉采用小分散排烟孔，为的是靠排走一部分烟气来便于调节预热带前段温度曲线，这种调节方式的优点是能有效降温。也就是说，如果预热带烧成温度曲线偏高，特别是预热带前段由于制品还存在一定的入窑水份，对升温过快比较敏感，往往需要降低这段的温度，那么此种方式排烟能有效降低这段的温度，但其缺点在于，过早排走一部分烟气，导致这部分烟气热量不能有效利用，增大了燃料消耗。
另一类型窑炉预热带设置不少小功率烧嘴，排烟孔比较集中于窑头，有利于充分利用烟气热量。优点则是可以有效升温，同时能有效加热下部，在使用高速烧嘴的情况下，更能有效搅动预热带气流，造成强烈的横向气流循环，促使预热带上下温度均匀。烟气的热量在预热带得以充分利用加热制品，但这在调节温度曲线时只能升温，如想降温只能关闭烧嘴。因此，有此窑预热带上部多设冷风或低温热风烧嘴，以此作为降温手段，由于其风速较高，除了降温作用，还可以搅动气流，增大上部气流阻力，均匀上下温度，但从实际运行情况来看，预热带大部分烧嘴都不使用，其优点没能发挥。
本发明人认为只有同时具有上述两类窑炉预热结构优势，并且回收烟气，才是解决连续窑炉烧成与能耗问题的唯一办法。
因此本发明人把这两类窑炉的排烟烟囱，由传统的一套烟囱改为两套烟囱。即将这两套烟囱分别与传统连续型窑炉的预热区I的前部排湿段C与后部排烟段D连通。采用分区控制，使潮湿烟气由设于预热区I内排湿段C的湿气排放烟囱9直接排空；而位于预热区I后部排烟段D、温度达200℃以上，且含水率低的烟气则从与该排烟段D相通的另一个烟气回收烟囱10直接送出进入烘房8被利用。
由于以烟气方式排出窑炉的烟气携带着窑炉消耗能源中的25％-35％的燃料能量，因此回收、利用其中的一半，即总能量的15％以上热能，这在技术上是没有问题的，也是极有可能实现的。
权利要求
1.一种工业窑炉烟气的直接利用方法，其特征在于将各种以天然气和液化气等清洁燃料为能源的陶瓷工业窑炉排空烟囱中排出的余热烟气，通过与该排空烟囱(4)相连的烟气回收管(7)送入企业低温热工设备(8)中作为热源。
2.如权利要求1所述的一种工业窑炉烟气的直接利用方法，其特征在于所述的余热烟气，在间歇型窑炉中的利用方法是让余热烟气在排空过程中，先通过一个与外界低温空气相通的掺风口(3)，而后又继续进入置有一烟气回收管(7)的排空烟道(4)，让此段的余热烟气回收管(7)，在置于该余热烟气回收管(7)内插板B的操控下，实现向低温热工设备(8)的排放。
3.如权利要求1所述的一种工业窑炉烟气的直接利用方法，其特征在于所述的余热烟气，在连续型窑炉中的利用方法是在传统连续型窑炉的预热区I的窑体(1)处，分别设置两个独立的排放烟囱，其中一套是位于窑体(1)较前段排湿段C的湿气排空烟囱(9)，其中的另一套是位于预热区I后部的烟气回收烟囱(10)，并让该烟气回收烟囱(10)的排放口与低温热工设备(8)相连。
全文摘要
本发明介绍的这种工业窑炉烟气的直接利用方法，其特征在于将各种以天然气和液化气等清洁燃料为能源的陶瓷工业窑炉排空烟囱4中排出的余热烟气，通过与该排空烟囱4相连的烟气回收管7送入企业低温热2设备中作为热源。根据以上技术方案提出的这种陶瓷工业窑炉烟气的直接利用方法，由于将来用天然气和液化气等清洁燃料的高热值为其，直接导入到企业的其他低温热工设备作为热源，不仅提高了窑炉能源的利用率，而且对提高企业综合效益，找到了合理的技术支持。
文档编号F27D17/00GK1737480SQ20051003168
公开日2006年2月22日 申请日期2005年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者杨志平 申请人:杨志平