CN1016461B - 砖瓦焙烧节能轮窑 - Google Patents

Abstract

本发明是一种砖瓦焙烧节能轮窑。本轮窑与以往德式轮窑相比，其特点是：增设了烟热二次利用系统和余热回收利用系统，构成了三环一道型的结构，实现了五带工艺过程。见图2。本型轮窑在满足一般工艺要求条件下，万块砖可节省300～350kg标煤，当入窑坯含水率在10～15%仍可焙烧成正品，而只要入窑半成品合格均能焙烧成正品，该结构由于热利用率充分，周期长，火情速度快，因此一般日产量在10万块标砖左右。

Description

本发明属于窑炉。

目前，我面现有烧制砖瓦的轮窑，大都是沿用德式轮窑，其结构是“一环一道”即一环窑室，一条主烟道，支烟道都在地下穿过，因此施工困难，容易积水，阻碍通风，影响燃烧，这种窑烟热只能在烟道运行，致使排出的烟气不但温度过高（高达100～200℃），热损失大，相当每万块砖损煤400公斤左右，而且带走许多未燃烧的碳粒子，同时这种窑对砖坯水份含量要求严格，只适于含水量很少的砖坯，（水份含量要少于6%），否则废品率很高，甚至难以烧成正品。使用这种轮窑，窑道中空气阻力大，传热效率低、热耗大，一般烧成万块标砖需耗煤1.5吨，且产品合格率低，这对条件差的企业在砖坯水份含量难控制的情况下，更为严重。

中国发明专利CN85108871A公开了一种S型穿叉窑炉和S型穿叉运行法，其目的是提供一种能够回收利用余热来对温基进行脱水干燥，不需要湿基晾场和干燥室，其特征是：S型穿叉窑炉有两条外窑管和一条内窑管，三条窑管连成一个将S型的首尾连接在其弯曲部的双环型。窑炉内有焙烧烟道网、排湿烟道网、冷却带热风和湿基脱水板，其不足之处是：

1.焙烧烟道网由四条分散平行的烟道组成，这样的结构烟道长、散热面积大，阻力系数大，相应就增大了能耗，还容易产生漏气现象，另外这样结构的布置每条烟道只能控制各自的几个窑室，控制分散，而只起焙烧过程中的排烟作用。焙烧过程烟气余热无法回收利用。

2.排潮烟道网为两条分散平行的排潮主烟道，只能利用内外窑管之间的热风道在焙烧过程运转在内窄管时冷却带的余热，而又只能用作对外窑管直管部分的窑室所码坯垛进行脱水排潮使用，余热的回收率和利用都不会高;在利用方式上是：余热自窑室低的热风道朝向窑室顶侧的排潮口运动，对整个窑室的脱水排潮很难扩散得均匀，这就会使一个窑室本身的坯就干湿不均，影响窑内热平行，也影响产生质量，使其不一致：用于排潮的介质是自同窑管冷却带直接引出的高温干燥余热，又无调节能力，这样的干燥介质用于给湿基坯脱水排潮是很危险的，很容易因过速脱水干燥造成产品干燥过程裂纹或炸裂。

3.工艺运转是在窑内以S型穿叉运行，当运转于内窑管时，相应的外窑室门处要留通道，使外窑管的坏垛都得两次码装，增加了工序，增大了因难，加大了材料消耗，就很难作到两次码装的坯型或密度和温度一致。

4.湿基脱水设置，主要是利用窑炉焙烧主烟道和排潮主烟道上的盖板，这是难以实现的。

本发明的目务是避免上述现有技术的不足而提供一种控制集中、烟道散热面积小，阻力系数小，使用效率高，能充分利用冷却带余热，烟热损失极低、窑内各系统能综合控制而改善燃烧条件、传热、干燥性能、节能并提高产品质量和产量的焙烧窑炉。

完成本发明的技术解决方案是：

1.主烟道设置在窑室环中间，主烟竖井和主烟闸分两排交错排列于主烟道内，主烟闸与主烟道底平面等高，主烟道底高出窑室底平面一个台阶，烟囱或引风机口设在主烟道中间，这种结构主烟道不仅只作焙烧过程中的排烟，也是其它系统的控制枢纽，烟道集中、主烟道短、阻力系数小，散热面积 小，封闭严实，烟囱底部温度高，抽力强。

2.冷却带余热回收利用系统由：每个窑室顶部设置的投煤孔和贯通每个投煤孔的余热支道与余热支道一端相连的余热风闸和沿窑室环内侧与主烟道之间和烟热道环等高，且平行地面绕主烟道外一周连续闭合的余热道环组成，余热道环只有通过余热闸、余热支道、投煤孔与窑室环相通。这样的结构布置，其功能是可以充分均匀的回收整个焙烧过程冷却带的余热，集中于余热道环内，燃后一部分余热闸调至焙烧带，对焙烧带二次供氧，既补充了氧气又可以改善燃烧条件。大部分余热调至干燥带，在余热闸和主烟闸控制下，根据需要供给干燥带各窑室，与重复利用的烟气混合调节为适当的温度和湿度的干燥介质，又由于余热是自各窑室顶部的均匀分布的各投煤孔，自上而下喷入，使干燥室气幕和干燥气氛得到改善，干燥排潮过程较长，因此，既达到了充分利用余热又可达到良好的干燥效果，即减少了余热损失，又提高了产品质量，扩大了窑炉对入窑坯含水率的适应性。

3.设有烟气重复利用系统，由设置在窑室环每个窑室内外侧，两窑门之间地平以上的复数个烟热风口。与烟热风口相连的烟热竖井、安装在烟热竖井口上的烟热闸和沿窑室环外侧与窑体外墙之间，窑门以上，且平行地面的一道连续闭合的烟热道环组成。烟热闸安装在烟热道环内的烟热竖井口上。烟热道环只有通过烟热闸、烟热竖井、烟热风口与窑室环相通。该系统布置的特征是：把通过预热带经过了一次传热还具有相当高温度的烟气回收到烟热道环内，不使其直接排出，而是再调至干燥带的各个干燥窑室对坯垛进行二次换热后排出，使烟热得到充分利用，使烟气中所带的未燃或未燃尽的碳粒或高温飞灰进一步得到过滤回收，既减少了烟热损失、改善了干燥过程又净化了烟气。

图1为轮窑不同高度平面剖示图。

其中：E-E    V    ±0.000

F-F    V    +1.000

G-G    V    +2.500

H-H    V    +4.000

图2为轮窑正面剖视图。

图3为轮窑横断面图。

图4为轮窑的热工原理图。

图5为轮窑烟热横断面流向图。

图6为轮窑余热横断面流向图。

图7为轮窑余热纵断面流向图。

图8为轮窑烟热纵断面流向图。

砖（瓦）焙烧节能轮窑主要结构及各部之间的关系：

一.结构：

窑室环（1）、主烟风口（6）主烟竖井（7），主烟闸（8）主烟道（9），烟囱或风机（10），投煤孔（11），窑门（15）和烟热二次利用系统：烟热风口（2），烟热竖井（3），烟热闸（4），烟热道环（5）以及余热回收系统：余热支道（12），余热闸（13），余热道环（14），加热水管（16）。

二、各部之间的关系：

窑室环（1）为一拱道，每隔一定距离设一窑门（15）。窑室环（1）的每个窑门（15）之间，外侧设有两个烟热风口（2）通烟热竖井（3），由烟热闸（4）控制与烟热道环（5）相通。窑室环（1）每个窑门之间的内侧相应地设置了一个主烟风口（6）通主烟竖井（7），由主烟闸（8）控制与主烟道（9）相通。主烟道（9）的中部设有烟囱或风机风口（10）通大气空间。另外在窑室外（1）的拱顶每隔一米左右设有四个投煤孔（11），用作投放外燃和看火，每个投煤孔（11）与余热支道（12）相通。由余热闸（13）控制与余热道环（14）相通。

本发明轮窑除基础外所有结构均在地面以上。

应用上述结构的轮窑，就可根据焙烧工艺的要求将整个烧制过程分为五带，即：干燥带（Ⅰ）、预温带（Ⅱ）、焙烧带（Ⅲ）、保温带（Ⅳ）、冷却带（Ⅴ）。整个烧制过程均在窑室（1）内按以上五带循环地进行，连续出装连续生产。

本发明轮窑的一切动力均由烟囱或风机付予，利用正付压原理完成各个过程。

1.烟热流程与功能：

空气自打开的窑门（15）和出装段的空窑室（1）进入冷却带（Ⅴ）。一部分空气经保温带（Ⅳ）加温，继续向前到焙烧带Ⅲ参予燃烧，生成的高温烟气在窑室（1）内继续向前运动进入预热带（Ⅱ），对坯垛进行预温加热，然后有分配地进入烟热风口（2）经烟热竖井（3）由烟热闸（4）控制进入烟热道环（5），再在烟热道环（5）内向前运动到未被烧穿纸挡（a）的部位-干燥带（Ⅰ）由相应的烟热闸（4）控制经烟热竖井（3）烟热风口（2）分别进入窑室（1）横掠坯垛，经过二次传 热后由主风口（6）经主烟竖井（7）在主烟闸（8）的控制下进入主烟道（9）。

2.余热回收利用流程与功能：

进入冷却带（Ⅴ）内的另一部分被加热了的气体，以余热的形式经投煤孔（11）进入余热支道（12），由余热闸（13）控制进入余热道环（14）。在压力差的作用下向前运动。一小部分余热气流运动到焙烧带（Ⅲ）前端由余热闸（13）控制穿过余热支道（12）由投煤孔（Ⅲ）自上而下进入窑室（1），作为二次供气，改善氧化反应;大部分余热气体运动到干燥带（Ⅰ）部位由若干个相应的余热闸（13）控制，经余热支道（12）由投煤孔（11）自上而下进入窑室（1），这时进入窑室（1）内的具有一定温度的干气体余热气流和横掠窑室内的烟气相撞混合，对坯垛换热后经主烟风口（6）主烟竖井（7）由主烟闸（8）控制进入主烟道（9），最后由烟囱或风机（10）排出。

本发明轮窑与以往德式轮窑相比，具有一下明显优点和经济效益。

一、烟热二次利用的优点：

1.提高了热利用率：

该轮窑是将预热带（Ⅱ）的烟气分批又调入了干燥带（Ⅰ），分配在5～6个窑室内，对坯垛进行再次传热，因此，提高了热利用率。（见表一）

由上表可以看本窑焙烧万块标砖可减少排烟热损相当316.3kg标煤。

2.减少了燃料的机械不完全燃烧的损失：

德式轮窑由于其结构所致，将没有燃烧的碳粒子（约占投入量的10%）和高温飞灰直接由烟囱或风机排出，造成了燃料的浪费。本窑因有烟热二次利用的功能，使这部分高温飞灰和游离炭粒子在干燥带（Ⅱ）过滤吸附在坯体表面，不致直接排出，既提高了传热效率又可在进入焙烧带（Ⅲ）时再次燃烧，节约了燃料又提高了热效率。一般每小时可节煤28kg左右标煤，相当每万块砖节标煤80kg以上。

3.改善干燥性能、提高适应性、保证产品质量：

在砖（瓦）烧制过程中，对任何窑来说，排除坯体内的残余机械水的过程，一定要严格控制好适当的干燥介质的温度和湿度，掌握好干燥速度，否则，产品质量就会受到很大影响。入窑坯含水量偏大或干湿不一致，则更为严重。一般轮窑很难满足这种条件。本实用新型窑就有这种功能，因为，调到干燥带（Ⅰ）的烟气是由高温预热带（Ⅱ）调出的，它具有低湿高温性质，又经过几个窑室的分配利用，进入各室坯垛的气流温度和流量受到适当控制，就可实现由低温到高温，由低速到高速稳定地逐步地进行排潮加温。这就是提高适应性和提高产品质量的主要依据。

二、余热回收利用的优点：

1.减少热损，降低能耗：

一般砖（瓦）窑，在产品烧成后保温冷却阶段贮存着大量的热，这部分热量一部分被进入窑室（1）的空气带入焙烧带，但尚有大量的贮存热不能带走，影响冷却降温，影响出窑工作正常进行，为此，其它窑大都采用人工排热降温的办法，致使大量余量排掉浪费很大，本发明轮窑通过余热回收系统，每小时可自冷却带（Ⅴ）强制回收平均温度150℃、流量8000m³/h的余热调至干燥带（Ⅰ）的窑室内，参予对坯垛的排潮加温，相当每小时回收26kg标煤，每万块砖可省标煤77kg。

2.改善焙烧过程的氧化气分：

从冷却带调出的余热气体，还可根据火情把它调一部分充入焙烧带（Ⅲ）前端，作二次供气，改善燃烧条件，避免不完全燃烧的产生保证产品在充分氧化气分中进行反应，提高产品质量，防止压花和黑心砖出现。

3.提高干燥性能：

由于余热是具有温度高的干燥气体，又是自投煤孔（11）自上而下进行窑室（1）内的。它与横掠坯垛的烟气相撞混合，便大大改善了对流传热性能，增大了传热面积，还相应的补充了烟气的温度，提高了干燥性能和传热效率。

4.补充了干燥带（Ⅰ）和烟囱底部的温度：

这部分余热是自冷却带（Ⅴ）直接进入干燥带（Ⅰ）阻力、热损很少，既补充了介质的热能，改善了温度，同时相应的加快了坯体的干燥速度，为提高产值创造了条件，也相应提高了坯体的干燥速度保证有足够的抽力。

5.综合利用，还可敷设一定量的管道加热蒸汽和热水。

表1    节能轮窑与德式轮窑烟损对比

相当标煤kg

排烟温度    工作流量    排烟热损

℃    kg/h    kJ/h    kg/h    kg/万块

节能轮窑    ～50    1500    474750    16.2    46.3

德式轮窑 100～200 ～25470 3.6×10⁶～122.3 407.6

Claims (2)

1、一种砖瓦焙烧节能轮窑，包括组成窑室窑室环(1)，通过主烟风口(6)、主烟竖井(7)、主烟闸(8)、与窑室相通的主烟道(9)、烟囱或风机口(10)、向窑室内投煤的投煤孔(11)，以及烟热二次利用系统和余热回收系统。烟热二次利用系统包括位于窑室环外侧的烟热道环(5)、联通烟热道环(5)和窑室的烟热风口(2)、与烟热风口(2)相连的烟热竖井(3)及安装在烟热竖井(3)口上的烟热闸(4)；余热回收系统包括位于窑室内侧与主烟道(9)之间成环状的余热道环(14)、连通余热道环(14)和窑室的余热支道(12)及安装在余热支道(12)上的余热风闸(13)；其特征是主烟道(9)的底平面高出窑室(1)的地坪一个台阶，主烟闸(8)和主烟竖井(7)在主烟道(9)内分两排交错排列，烟囱或引风机口(10)设置在主烟道(9)中间，烟热道环(5)和余热道环(14)为连续闭合的，余热支道(12)与投煤孔(11)贯通。

2、如权利要求1所述的砖瓦焙烧节能轮窑，其特征是所说的余热道环（14）内敷设有加热水管（16），水管一端与供水源相接，另一端与用水设施相通。

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