超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于：具有钢架梯台和悬吊支架，悬吊支架上吊装有烟道水冷壁。钢架梯台上还设有锅筒，烟道水冷壁的水侧出口端、水侧进口端分别与锅筒相连接，使各组烟道水冷壁与锅筒之间分别形成不相连通的循环回路，锅筒还分别与给水泵、蒸汽集箱相连接。烟道水冷壁的烟气侧进口端与外界连通，烟气侧出口端依次通过烟道支管、烟道电动控制阀与主烟道相连通。热电偶与DCS控制器连接，DCS控制器分别与各烟道电动控制阀连接。该设备可以在超内燃条件下合理利用砖坯燃烧区域多余的热量，并将燃烧区域温度始终控制在设定温度±20℃的范围内，提高烧结砖的产量和质量。
【专利说明】超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉
【技术领域】
[0001]本实用新型具体涉及一种对建材砖瓦行业常用的隧道窑多余的热量转换为蒸汽热量的换热装置，特别涉及一种以高热值的煤矸石或炉渣等为原料、砖坯热值超过了隧道窑正常烧砖所需热量的隧道窑余热锅炉，该锅炉将其多余热量转化为蒸汽的热量，最终实现耗煤矸石、炉渣等废弃物的资源化综合利用和提高烧结砖产量，防止烧结砖过火而影响产品的质量，并达到多耗煤矸石(或炉渣)、减少煤矸石(或炉渣)占地的目的。
【背景技术】
[0002]隧道窑是我国砖瓦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。隧道窑烧结砖工艺所需正常的砖坯热值约400±50Kcal/kg，但如果砖坯热值过高就会影响烧结砖产品的质量，并降低隧道窑烧结砖的产量，而且窑炉在焙烧过程中会产生大量的热量，如何很好的控制烧结温度及合理利用窑炉产生的热量成为各厂家有待解决的问题。尽管现有技术中已经出现可以很好的控制砖胚热值并合理利用窑炉产生的热量的隧道窑余热锅炉，但该设备只适用于砖坯热值350?500Kcal/kg的隧道窑烧结砖生产线余热利用和超内燃烧结砖工艺中冷却带砖坯冷却过程中的余热利用，不适用于超内燃烧结砖工艺中隧道窑砖坯燃烧区域(即高温带)的余热利用，也不适用于低温快烧烧结砖工艺中的余热利用。对于山西、贵州、内蒙、新疆等产煤地区的煤矿和洗煤厂等企业下属的烧结砖厂而言，通常以洗煤厂排放的煤矸石或煤矿挖掘过程中排放的煤砰石为烧结砖的主要原料，砖还热值一般高达500?1000Kcal/kg,这种超内燃烧结砖厂往往存在难以达到设计产能、烧结的成品砖多数是过火砖、产品质量下降的问题，并且大部分余热排放到大气中，对环境造成影响。虽然可以在隧道窑砖坯燃烧的末端(即冷却带)安装隧道式窑炉余热锅炉，把部分多余的热量转化为蒸汽的热量，用于供暖、洗浴、发电或制冷，但是很难把隧道窑砖坯燃烧区域(即高温带)的热量直接通过隧道式窑炉余热锅炉把多余的热量转化为蒸汽的热量，因为砖坯燃烧区域的温度很难控制在设定温度±20°C的相对稳定范围内，容易产生欠火砖，也会影响产品质量。另外，由于隧道窑是冷却带进风(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)，如果采用传统的对流换热式余热锅炉结构，把大量高温烟气抽出隧道窑换热，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设定温度±20°C的范围，产品质量同样也难以得到保证。目前国内的这些超内燃烧结砖厂，一般都采用在烧结砖原料中掺入50%左右的泥土或页岩，把砖坯热值降低到400?500Kcal/kg，可消耗一部分煤矸石，又能提高烧结砖的产量和质量；但是，这又违背了煤矿或洗煤厂办砖厂的目的主要是尽量多地消耗煤矸石、减少煤矸石占地的初衷。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，以解决现有技术问题。本锅炉应用于砖瓦行业以高热值煤矸石(或炉渣)为原料的隧道窑，在不改变窑炉结构和空气供应量的前提下把隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量转化为蒸汽的热能，换热效率高、密封效果好，可根据用户需求设定压力，安装维护方便，运行稳定可靠，无二次污染，可多消耗煤矸石(或炉渣)，提高隧道窑烧结砖的产量和质量。
[0004]本实用新型解决问题采用的技术方案是:
[0005]超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，具有钢架梯台6和设于钢架梯台6上的不少于I组的悬吊支架9，每组悬吊支架9上吊装有I组烟道水冷壁7。钢架梯台6上还设有锅筒3，各组烟道水冷壁7的水侧出口端17、水侧进口端18分别与锅筒3相连接，使各组烟道水冷壁7与锅筒3之间分别形成不相连通的循环回路，锅筒3还分别与给水泵1、蒸汽集箱14相连接。烟道水冷壁7的烟气侧进口端19与隧道窑砖坯燃烧区域炉膛连通，烟气侧出口端20依次通过烟道支管10、烟道电动控制阀11与主烟道8相连通。还包括有不少于I个的用于测量窑内温度的热电偶15，热电偶15通过信号电缆与DCS控制器16连接，DCS控制器16通过控制电缆分别与各烟道电动控制阀11连接。整套设备设置于隧道窑的高温带。
[0006]烟道水冷壁7的换热管屏均为膜式壁结构。
[0007]烟道水冷壁7外覆盖有保温材料。
[0008]所述悬吊支架9为3?5组。
[0009]锅筒3与烟道水冷壁7的水侧进口端18之间依次连接有下降管4、配水集箱12、配水支管13。
[0010]本实用新型的有益效果:本实用新型中的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉通过对流换热原理，通过烟道水冷壁换热，把隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量转化为蒸汽的热能，换热效率高，安装维护方便，运行稳定可靠，无二次污染，可提高烧结砖的产量和质量，并可实现多消耗煤矸石(或炉渣)的目的。在隧道窑砖坯燃烧区域安装换热装置，主要吸收950°c以上多余的热量，避免隧道窑砖坯燃烧区域热量过于集中而超温，导致烧结的成品砖过火、产品质量下降和窑温无法控制等问题。同时，通过安装热电偶、DCS控制器、电动控制阀控制系统，对高温烟气的排放量进行控制，使隧道窑砖坯燃烧区域的温度维持在设定温度±20°C的范围内，以保证烧结砖的产量和质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的主视图；
[0012]图2是本实用新型的俯视图；
[0013]图3是本实用新型的左视图。
[0014]图中:100.超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉、1、给水泵；2、给水管道；3、锅筒；4、下降管；5、上升管；6、钢架平台；7、烟道水冷壁；8、主烟道；9、悬吊支架；10、烟道支管；11、烟道电动控制阀；12、配水集箱；13、配水支管；14、蒸汽集箱；15、热电偶；16、DCS控制器、17.水侧出口端、18.水侧进口端、19.烟气侧进口端、20.烟气侧出口端。
【具体实施方式】
[0015]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。
[0016]如图1至图3中所示的两个超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉100、100分别设置在两条超内燃烧结砖隧道的燃烧区域，即高温带。每个超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉100均具有钢架梯台6和三组悬吊支架9，钢架梯台6上设有一个锅筒3，每组悬吊支架9上吊装有一组烟道水冷壁7。
[0017]在隧道窑砖坯燃烧区域(即高温带)窑顶上方设置有三组烟道水冷壁7，烟道水冷壁7的换热管屏均为膜式壁结构，其上部用吊钩挂在悬吊支架9上，并用保温材料覆盖，以保证窑炉的保温和密封性能。烟道水冷壁7水侧出口端17通过上升管5与锅筒3连接，并通过下降管4、配水集箱12、配水支管13将锅筒3与烟道水冷壁7的水侧进口端18连接，使烟道水冷壁7与锅筒3之间形成三个相互不连通的循环回路。
[0018]烟道水冷壁7的烟气侧进口端19置于隧道窑砖坯燃烧区域窑顶吊顶板的上方，拆除三块隧道窑吊顶板后，使隧道窑内的烟气可进入烟道水冷壁7的烟气侧。烟道水冷壁7的烟气侧进口端19与隧道窑砖坯燃烧区域炉膛连通，烟气侧出口端20通过烟道支管10、烟道电动控制阀11与主烟道8相连通，隧道窑高温带的烟气分别经过烟道水冷壁7的烟气侧通道、烟道支管10、烟道电动控制阀11进入主烟道8，主烟道8内的烟气通过引风机送到干燥窑内去烘干砖还。
[0019]锅筒3还分别连接有给水泵I和蒸汽集箱14，其中蒸汽集箱14把锅炉产生的饱和蒸汽汇集在一起后送到用汽设备。当多条烧结砖隧道窑中分别设有余热锅炉时，可以仅采用一台蒸汽集箱14，该蒸汽集箱14将多台余热锅炉产生的包合蒸汽汇集一起后送到用汽设备。如本实施例中是两条烧结砖隧道窑分别设有余热锅炉100，蒸汽集箱14把两台余热锅炉产生的饱和蒸汽汇集在一起后送到用汽设备。在给水管道2和锅筒3出口的饱和蒸汽管道上设有阀门，将其中一台余热锅炉的相应阀门关闭后，另一台余热锅炉仍可独立运行。
[0020]如图3中所示的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，每条隧道窑砖坯燃烧区域上安装了三个测量窑内温度的热电偶15，每个热电偶15通过信号电缆与DCS控制器16连接，DCS控制器16通过控制电缆与烟道电动控制阀11上的电动装置连接。热电偶15的个数实际上视具体情况，一般在每条隧道窑安装3到5个即可。
[0021]更详细的说明:
[0022]本实施例中以某厂折标年产1.2亿块的两条烧成宽度6.9米、长144米、烧成温度1000°C的隧道窑为例:一台30KW给水泵I出口通过给水管道2 ( Φ57钢管)与锅筒3 (直径1000mm、长4.8米)连接，给水管道2将给水分配到每条窑炉余热锅炉的锅筒3内。在两条隧道窑砖坯燃烧区域(即高温带)窑顶上方共设置有六组烟道水冷壁7 (主要用Φ60钢管加工，外型尺寸长4.8米、宽0.5米、高3米)，用十二根Φ 108上升管5把烟道水冷壁7水侧出口端与锅筒3连接，吸收隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量产生饱和蒸汽。用四根Φ89下降管4、两根Φ 108配水集箱12、十二根Φ 57配水支管13把锅筒3分别与余热锅炉的六组烟道水冷壁7水侧进口端连接。锅筒3上部与蒸汽集箱14之间用一根Φ 108蒸汽管连接，两条隧道窑余热产生的饱和蒸汽汇集到蒸汽集箱14后再通过一根Φ 133管道送到用户指定用途的设备中去。该厂两条隧道窑间共用一根给水管道2和饱和蒸汽母管，所有外露钢管和锅筒全部保温。在锅筒3上安装有水位计、安全门、温度表、压力表，在给水管道2和饱和蒸汽母管上安装有流量表、压力表、温度表和阀门。烟道水冷壁7烟气侧的进口端与隧道窑砖坯燃烧区域炉内连通，烟气侧出口端通过六根烟道支管10 (直径500mm)和六个DN500烟道电动控制阀11分别与两根主烟道8 (直径1200mm)相连通，隧道窑高温带的1000°C高温烟气经过烟道水冷壁7降温到200°C后、分别进入烟道支管10、烟道电动控制阀11，再进入主烟道8，两根主烟道8内的烟气分别通过两台75KW引风机送到两条干燥窑内去烘干砖坯。
[0023]每条隧道窑砖坯燃烧区域上分别安装了 3个测量窑内温度的热电偶15，每个热电偶15通过信号电缆与DCS控制器16连接，DCS控制器16通过控制电缆分别与相应的烟道电动控制阀11上的电动装置连接。当DCS控制器检测到隧道窑高温带某个车位的温度超过1010°C时，DCS控制器16就指挥这个车位相应的烟道电动控制阀11自动打开10%的开度，将高温烟气排出至干燥窑内。此后这个车位的温度每增加5°C，烟道电动控制阀11就自动增加10%的开度，增加高温烟气的排出量，直到这个车位的温度不再上涨为止，以便把隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量排出隧道窑，防止超温；反之，当DCS控制器检测到隧道窑高温带某个车位的温度低于1010°C时，DCS控制器16就指挥这个车位相应的烟道电动控制阀11自动关闭10%的开度，减少高温烟气的排出量，此后这个车位的温度每下降5°C，这个车位相应的烟道电动控制阀11就自动关闭10%的开度，直到这个车位的烟道电动控制阀11完全关闭为止，以维持高温带的温度始终在1000±20°C的范围内。烟道电动控制阀11的开度越大，进入烟道水冷壁7的热量也越多，余热锅炉的产汽量也就越大。
[0024]上述结构中各部件的作用如下:
[0025]1、给水泵1:是锅炉提升压力和向锅筒供水的动力设备。
[0026]2、给水管道2:是向锅筒供水的通道，同时也是向2条或2条以上窑炉的锅筒给水分配的装置。
[0027]3、锅筒3、下降管4、配水集箱12、配水支管13、上升管5和烟道水冷壁7:是余热锅炉炉水自然循环的六个组成部分。锅筒3内的饱和水通过下降管4进入配水集箱12，再通过配水支管13分配到每一组烟道水冷壁7的进口集箱后，进入烟道水冷壁7的换热管吸收烟气的热量，再通过出口集箱17和上升管5返回锅筒3进行汽水分离，产生饱和蒸汽。
[0028]4、蒸汽集箱14:是2条或2条以上窑炉的余热锅炉产生的饱和蒸汽汇集装置，最终通过一根蒸汽管道送到用户指定用途的设备中去。
[0029]5、钢架平台6:是承担锅筒3的重量、设置空间高度和操作人员巡视、维护的设备。
[0030]6、悬吊支架9:是承担烟道水冷壁7的重量、设置空间高度的设备。
[0031]7、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。
[0032]8、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。
[0033]9、主烟道8、烟道支管10、烟道电动控制阀11、热电偶15和DCS控制器16:是稳定
隧道窑砖坯燃烧区域的温度维持在设定温度±20°C范围内，保证烧结砖产量和质量的重要设备。
[0034]该锅炉的工作过程是:给水泵I把锅炉给水通过给水管道2分别送入锅筒3。锅筒3内的饱和水通过下降管4进入配水集箱12，再通过配水支管13分配到每一组烟道水冷壁7水侧的进口集箱后，进入烟道水冷壁7的换热管水侧内吸收烟气的热量开始沸腾，汽水混合物再通过上升管5返回锅筒3进行汽水分离，产生饱和蒸汽，2条窑炉的余热锅炉产生的饱和蒸汽汇集到蒸汽集箱14，最终通过一根蒸汽管道送到用户指定用途的设备中去。当DCS控制器16检测到隧道窑高温带某个车位的温度超过1010°C时，DCS控制器16就指挥这个车位相应的烟道电动控制阀11自动打开10%的开度，将高温烟气排出至干燥窑内，此后高温带的温度每增加5°C，这个车位相应的烟道电动控制阀11就自动增加10%的开度，增加高温烟气的排出量，直到这个车位的温度不再上涨为止，以便把隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量排出隧道窑，防止超温；反之，当DCS控制器检测到隧道窑高温带某个车位的温度低于1010°C时，DCS控制器16就指挥这个车位相应的烟道电动控制阀11自动关闭10%的开度，此后这个车位的温度每下降5°C，这个车位相应的烟道电动控制阀11就自动关闭10%的开度，减少高温烟气的排出量，直到这个车位的烟道电动控制阀11完全关闭为止，以维持高温带的温度始终在1000 ± 20°C的范围内。
[0035]在超内燃条件下(即砖坯热值超过500Kcal/kg)，该设备可稳定隧道窑砖坯燃烧区域的温度维持在设定温度±20°C的范围内，以保证烧结砖的产量和质量，并将隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量转化为3.82MPa及以下的饱和蒸汽。
[0036]作为本实用新型的完善，为更好且安全地使用该锅炉，在锅筒3、给水管道2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。
[0037]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，每条隧道窑均设有上述的余热锅炉换热装置。
[0038]由于本实用新型中超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉通过对流换热原理，在不改变窑体结构和空气供应量的前提下，把超内燃(即砖坯热值超过500Kcal/kg)条件下隧道窑砖坯燃烧区域多余的热量转化为蒸汽的热能，以稳定隧道窑砖坯燃烧区域的温度，提高烧结砖的产量和质量，既环保又节能，还能提高企业的经济效益，同时可多消耗煤矸石(或炉渣)。
【权利要求】
1.超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于:具有钢架梯台(6)和设于钢架梯台(6)上的不少于I组的悬吊支架(9)，每组悬吊支架(9)上吊装有I组烟道水冷壁(7);钢架梯台(6 )上还设有锅筒(3 )，各组烟道水冷壁(7 )的水侧出口端(17 )、水侧进口端(18 )分别与锅筒(3)相连接，使各组烟道水冷壁(7)与锅筒(3)之间分别形成不相连通的循环回路，锅筒(3)还分别与给水泵(I)、蒸汽集箱(14)相连接；烟道水冷壁(7)的烟气侧进口端与隧道窑砖坯燃烧区域炉膛连通，烟气侧出口端依次通过烟道支管(10 )、烟道电动控制阀(11)与主烟道(8)相连通；还包括有不少于I个的用于测量窑内温度的热电偶(15)，热电偶(15)通过信号电缆与DCS控制器(16)连接，DCS控制器(16)通过控制电缆分别与各烟道电动控制阀(11)连接；整套设备设置于隧道窑的高温带。
2.如权利要求1中所述的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于:烟道水冷壁(7)的换热管屏均为膜式壁结构。
3.如权利要求1或2中所述的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于:烟道水冷壁(7)外覆盖有保温材料。
4.如权利要求1中所述的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于:所述悬吊支架(9)为3?5组。
5.如权利要求1中所述的超内燃烧结砖隧道窑余热锅炉，其特征在于:锅筒(3)与烟道水冷壁(7 )的水侧进口端(18 )之间依次连接有下降管(4 )、配水集箱(12)、配水支管(13)。
【文档编号】F27D17/00GK203615732SQ201320833453
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】王文君 申请人:四川国立能源科技有限公司