一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，將巖棉生產(chǎn)料熔化段后的高溫煙氣，采用噴流、對流強化、再燃的噴射輻射換熱器進行預熱，將預熱空氣后的煙氣進入吊籠式換熱器來預熱原料；預熱原料后的煙氣進入冷凝換熱器產(chǎn)生供暖熱水；沖天爐爐排采用導熱油作為冷卻介質(zhì)，在冷卻爐排預熱的導熱油，通過管道送到巖棉固化爐中，利用輻射管使巖棉固化成型。本發(fā)明增加了空氣預熱段，實現(xiàn)了更高的預熱溫度，提高了燃燒段的溫度；空氣預熱段采用環(huán)形布置的噴流口，降低了空氣預熱段前端內(nèi)壁的溫度；原料預熱段，不僅實現(xiàn)了低溫預熱，而且降低了爐排的荷重、爐排的機械強度、陶瓷球熱量傳遞到原料段，實現(xiàn)了陶瓷球蓄熱的最大熔化量。
【專利說明】一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于熱能利用領域，尤其涉及一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和國家節(jié)能政策的落實，建筑和工業(yè)保溫隔熱用高性能巖棉制品的需求量越來越大。市場巖棉制品多為低端產(chǎn)品，巖棉纖維短、脆，制品耐候性較差，強度低，且保溫隔熱性能差，因此對巖棉技術(shù)開發(fā)提出了很多要求
[0003]傳統(tǒng)的巖棉熔煉設備是使用焦炭的沖天爐，存在啟停困難、爐內(nèi)升溫慢，燃燒不充分，產(chǎn)量和質(zhì)量波動等問題，特別是二氧化硫、一氧化碳等廢氣排放等問題，屬于高污染、低效率的設備。
[0004]近幾年來，巖棉生產(chǎn)的熱源利用引起重視。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01210469953.3)公開了“用于巖棉生產(chǎn)的熱能再利用方法”。方法是將廢氣先經(jīng)U型換熱器進行助燃空氣預熱到400-600°C，后將廢氣引至固化爐，利用若干熱循環(huán)風機維持固化爐溫度190-250°C，最后將廢氣排至脫硫設備。存在問題是該廢氣含有大量一氧化碳、二氧化硫等，惡化固化爐操作環(huán)境。另外采用熱風固化，速度慢，且有揚塵。
[0005]中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01210057253.3)公開了“一種利用沖天爐廢氣給巖棉固化提供熱源的裝置”，其特征是在廢氣通道中安裝換熱器預熱空氣；其中部分送入固化爐中。本技術(shù)方案僅利用部分能量，且采用風作為介質(zhì)，熱風管道尺寸大且需要大量保溫，導致固化爐外圍環(huán)境溫度較高。
[0006]燃氣無焦沖天爐是以天然氣、焦爐煤氣、液化氣等為燃料的沖天爐，屬于當今世界范圍內(nèi)鑄鐵熔化的最先進技術(shù)，上世紀60-70年代英法美蘇等發(fā)達國家先后進行燃氣沖天爐的研究與使用，典型技術(shù)為美國專利(專利號US5224985)。90年代，由于焦炭匱乏，開發(fā)焦炭的替代品，逐步研究了焦炭與天然氣合用、純天然氣的沖天爐，使該技術(shù)在歐盟、中東、美國、印度、日本、韓國等一定范圍內(nèi)使用。
[0007]雖然燃氣沖天爐大大降低一氧化碳、顆粒物等的排放，但其存在大量的廢熱，主要包含三個方面，一是煙氣帶走熱量，二水冷爐排冷卻水帶走的熱量，三是間歇運行烘爐排煙熱量。其中水冷爐排耗能約占總熱量10%，預熱空氣和物料的煙氣帶走熱量約占總熱量15-30%。
[0008]國外先進的燃氣沖天爐運行時，需要預熱和熔化的物料均堆積在陶瓷球上，因此冷卻爐排需要承受陶瓷球和物料的重力，增加了冷卻爐排的機械強度要求，降低了冷卻爐排外管的溫度，增加了冷卻爐排帶走的熱量，也降低了燃燒室、熔化段陶瓷球的溫度。
[0009]隨著天然氣價格快速上漲，燃料成本和環(huán)保成本成為行業(yè)關(guān)注熱點。如何提高優(yōu)質(zhì)燃氣能量，降低巖棉生產(chǎn)成本，成為行業(yè)關(guān)注問題。
[0010]本發(fā)明在現(xiàn)有國外先進燃氣沖天爐的基礎上，考慮冷卻爐排熱量和煙氣熱量，在考慮預熱空氣、預熱原料、 巖棉固化等溫度要求，進行了梯度利用，最大限度利用燃氣能量，降低運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，旨在最大限度利用巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐燃氣能量，降低運行成本。
[0012]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，將巖棉生產(chǎn)料熔化段后的高溫煙氣，煙氣溫度1400-1800°C，采用噴流、對流強化、再燃的噴射輻射換熱器進行預熱，使助燃空氣溫度達到500-900°C ;將預熱空氣后的煙氣進入吊籠式換熱器來預熱原料，使排煙溫度降低到200°C左右；預熱原料后的煙氣，進入冷凝換熱器產(chǎn)生50-80°C的供暖熱水，供應取暖和洗浴熱水；沖天爐爐排采用導熱油作為冷卻介質(zhì)，導熱油循環(huán)最高溫度為300°C左右；在冷卻爐排預熱的導熱油，通過管道送到巖棉固化爐中，利用輻射管使巖棉固化成型。[0013]進一步，具體步驟如下:
[0014]步驟一、預熱空氣、天然氣和氧氣分別進入燃燒器，在燃燒段內(nèi)形成1600-1800°C的高溫煙氣；
[0015]步驟二、爐排下高溫煙氣向上經(jīng)導熱油冷卻爐排冷卻，導熱油經(jīng)套管爐排加熱到300°C左右，經(jīng)油管送入巖棉固化爐，通過輻射加熱進行巖棉的固化；
[0016]步驟三、高溫煙氣經(jīng)爐排，進入熔化段，將熔化段陶瓷球加熱到1400-1600°C，將間歇落入的原料熔化；
[0017]步驟四、經(jīng)熔化段高溫煙氣進入熔化段上部的空氣預熱器段，經(jīng)輻射換熱后，將空氣預熱到500-900°C ；
[0018]步驟五、經(jīng)高壓鼓風機過來的冷空氣，先進入冷風箱，再經(jīng)多排均勻布置的噴流口，噴射在空氣預熱段的內(nèi)壁。實現(xiàn)噴流換熱后，空氣經(jīng)過空氣預熱段內(nèi)筒和外筒之間的豎向肋片加強空氣側(cè)換熱后，進入熱空氣箱，經(jīng)風管進入燃燒器；
[0019]步驟六、經(jīng)噴流口、肋片強化換熱后的空氣，經(jīng)空氣口進入空氣換熱器內(nèi)筒內(nèi)，將煙氣中約含I %的一氧化碳進一步燃燼，降低煙氣中一氧化碳的排放；
[0020]步驟七、經(jīng)空氣預熱段后高溫煙氣降低為800-1000°C，進入原料預熱段。加熱原料經(jīng)原料進口進入原料筒中。原料筒22經(jīng)頂部的滑輪組22及金屬線纜27，將原料筒22送入熔化段14后，進行放料；
[0021]步驟八、原料預熱器段23后煙氣，先進入系統(tǒng)的電捕除塵器脫除煙氣中細微顆粒后，進入煙氣換熱器，排煙溫度降低為40-50°C后，經(jīng)排煙風機后排往大氣。產(chǎn)生的熱水作為供暖熱水和衛(wèi)生熱水；
[0022]進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法中燃氣沖天爐熱量梯級利用的系統(tǒng)主要包含改進的燃氣沖天爐、固化爐、電捕除塵器、煙氣換熱器等構(gòu)成；
[0023]進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，利用高溫煙氣實現(xiàn)不同溫度下的預熱空氣、原料預熱、巖棉固化、取暖熱水的梯級利用；
[0024]進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐廢熱梯級利用的方法中的燃氣沖天爐為原型豎式爐，自下而上主要由燃燒段、爐排段、熔化段、空氣預熱段和原料預熱段五段組成，燃燒段與爐排段、爐排段與熔化段、熔化段與空氣預熱段、空氣預熱段與原料預熱段之間為法蘭連接，方便爐排段、熔化段拆卸維修，方便燃燒段爐襯維修；
[0025]進一步，步驟一中燃燒段內(nèi)燃氣與空氣比范圍為0.9-0.95 ；
[0026]進一步，步驟五中空氣預熱器為套管式結(jié)構(gòu)，底端采用噴流式換熱結(jié)構(gòu)，上部為內(nèi)外筒之間垂直和水平方向加強肋對流換熱；
[0027]進一步，步驟六中空氣預熱段中部設置環(huán)形空氣噴口，空氣口為圓形、條形、方形；
[0028]進一步，步驟七中原料預熱器的間歇加料、金屬線纜的升降結(jié)構(gòu)；
[0029]進一步，步驟七中原料預熱器能利用烘爐時排放的熱量；
[0030]進一步，步驟八中煙氣換熱器，包含間接式和直接接觸式煙氣與水換熱結(jié)構(gòu)。
[0031]效果匯總
[0032]本發(fā)明中將熔化段與預料預熱段實現(xiàn)空間分離，并增加了空氣預熱段，特別是利用熔化段后高溫煙氣，實現(xiàn)了更高的預熱溫度，提高了燃燒段的溫度，提高巖棉的質(zhì)量。
[0033]本發(fā)明的空氣預熱段，采用環(huán)形布置的噴流口，實現(xiàn)噴流換熱，大大降低了空氣預熱段前端內(nèi)壁的溫度 。在采用耐熱不銹鋼的基礎上，預熱溫度達到600-900°C，提高爐膛溫度 200-300。。。
[0034]本發(fā)明的原料預熱段，不僅實現(xiàn)了低溫預熱，而且降低了爐排的荷重，降低了爐排的機械強度。同時也降低了陶瓷球熱量傳遞到原料段，實現(xiàn)了陶瓷球蓄熱的最大熔化量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實施例提供的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用流程圖；
[0036]圖2是本發(fā)明實施例提供的燃氣沖天爐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實施例提供的空氣預熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖中:3、燃燒段；4、燃燒器；6、天然氣；9、套管爐排；10、熔化段陶瓷球；11、原料;
12、預熱空氣；13、爐排段；14、熔化段；15、冷風箱；16、內(nèi)筒；17、空氣預熱段；18、外筒；19、空氣口 ；21、熱空氣箱；22、原料筒；23、原料預熱段；28、原料進口 ；30、肋片；31噴流口
【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]圖2示出了本發(fā)明的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法的流程，如圖所示，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，將巖棉生產(chǎn)料熔化段14后的高溫煙氣，煙氣溫度1400-1800°C，采用噴流、對流強化、再燃的噴射輻射換熱器進行預熱，使助燃空氣溫度達到500-900°C ;將預熱空氣后的煙氣進入吊籠式換熱器來預熱原料，使排煙溫度降低到200°C左右；預熱原料后的煙氣，進入冷凝換熱器產(chǎn)生50-80°C的供暖熱水，供應取暖和洗浴熱水；沖天爐爐排采用導熱油作為冷卻介質(zhì)，導熱油循環(huán)最高溫度為300°C左右；在冷卻爐排預熱的導熱油，通過管道送到巖棉固化爐中，利用輻射管使巖棉固化成型。具體步驟如下:
[0041]步驟一、預熱空氣12、天然氣6和氧氣分別進入燃燒器4，在燃燒段3內(nèi)形成1600-1800°C的高溫煙氣；
[0042]步驟二、爐排13下高溫煙氣向上經(jīng)導熱油冷卻爐排段13冷卻，導熱油經(jīng)套管爐排9加熱到300°C左右，經(jīng)油管送入巖棉固化爐，通過輻射加熱進行巖棉的固化；
[0043]步驟三、高溫煙氣經(jīng)爐排13，進入熔化段14，將熔化段陶瓷球10加熱到1400-1600°C，將間歇落入的原料11熔化；
[0044]步驟四、經(jīng)熔化段高溫煙氣進入熔化段14上部的空氣預熱器段17，經(jīng)輻射換熱后，將空氣預熱到500-900°C ；
[0045]步驟五、經(jīng)高壓鼓風機過來的冷空氣，先進入冷風箱15，再經(jīng)多排均勻布置的噴流口 31，噴射在空氣預熱段的內(nèi)壁16。實現(xiàn)噴流換熱后，空氣經(jīng)過空氣預熱段內(nèi)筒16和外筒18之間的豎向肋片30加強空氣側(cè)換熱后，進入熱空氣箱21，經(jīng)風管進入燃燒器4 ；
[0046]步驟六、經(jīng)噴流口 31、肋片30強化換熱后的空氣，部分空氣經(jīng)空氣口 19進入空氣換熱器內(nèi)筒16內(nèi)，將煙氣中約含I %的一氧化碳進一步燃焊，降低煙氣中一氧化碳的排放；
[0047]步驟七、經(jīng)空氣預熱段17后高溫煙氣降低為800-1200°C，進入原料預熱段23。加熱原料經(jīng)原料進口 28進入原料筒22中。原料筒22經(jīng)頂部的滑輪組22及金屬線纜27，將原料筒22送入熔化段14后，進行放料；
[0048]步驟八、原料預熱器段23后煙氣，先進入系統(tǒng)的電捕除塵器脫除煙氣中細微顆粒后，進入煙氣換熱器，排 煙溫度降低為40-50°C后，經(jīng)排煙風機后排往大氣。產(chǎn)生的熱水作為供暖熱水和衛(wèi)生熱水；
[0049]進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法中燃氣沖天爐廢熱梯級利用的系統(tǒng)主要包含改進的燃氣沖天爐、固化爐、電捕除塵器、煙氣換熱器等；
[0050]進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，利用熔化段后的高溫煙氣實現(xiàn)不同溫度下的預熱空氣、原料預熱、巖棉固化、取暖熱水的梯級利用；
[0051 ] 進一步，一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法中的燃氣沖天爐為原型豎式爐，自下而上主要由燃燒段3、爐排段13、熔化段14、空氣預熱段17和原料預熱段23五段組成，燃燒段3與爐排段13、爐排段13與熔化段14、熔化段14與空氣預熱段17、空氣預熱段17與原料預熱段23之間為法蘭連接，方便爐排段13、熔化段14拆卸維修，方便燃燒段3爐襯維修；
[0052]進一步，步驟一中燃燒段3內(nèi)燃氣與空氣比范圍為0.9-0.95 ;
[0053]進一步，步驟五中空氣預熱器為套管式結(jié)構(gòu)，底端采用噴流式換熱結(jié)構(gòu)，上部為內(nèi)外筒之間垂直和水平方向加強肋對流換熱；
[0054]進一步，步驟六中空氣預熱段17中部設置環(huán)形空氣噴口，空氣口為圓形、條形、方形；
[0055]進一步，步驟七中原料預熱器的間歇加料、金屬線纜的升降結(jié)構(gòu)；
[0056]進一步，步驟七中原料預熱器能利用烘爐時排放的熱量；
[0057]進一步，步驟八中煙氣換熱器，包含間接式和直接接觸式煙氣與水換熱結(jié)構(gòu)。
[0058]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎上，本領域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，將巖棉生產(chǎn)料熔化段后的高溫煙氣，煙氣溫度1400-1800°C，采用噴流、對流強化、再燃的噴射輻射換熱器進行預熱，使助燃空氣溫度達到500-9000C ;將預熱空氣后的煙氣進入吊籠式換熱器來預熱原料，使排煙溫度降低到200°C左右；預熱原料后的煙氣，進入冷凝換熱器產(chǎn)生50-80°C的供暖熱水，供應取暖和洗浴熱水；沖天爐爐排采用導熱油作為冷卻介質(zhì)，導熱油循環(huán)最高溫度為300°C左右；在冷卻爐排預熱的導熱油，通過管道送到巖棉固化爐中，利用輻射管使巖棉固化成型。
2.如權(quán)利要求1所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐廢熱梯級利用的方法，具體步驟如下:步驟一、預熱空氣、天然氣和氧氣分別進入燃燒器，在燃燒段內(nèi)形成1600-1800°C的高溫煙氣；步驟二、爐排下高溫煙氣向上經(jīng)導熱油冷卻爐排冷卻，導熱油經(jīng)套管爐排加熱到300°C左右，經(jīng)油管送入巖棉固化爐，通過輻射加熱進行巖棉的固化；步驟三、高溫煙氣經(jīng)爐排，進入熔化段，將熔化段陶瓷球加熱到1400-1600°C，將間歇落入的原料熔化；步驟四、經(jīng)熔化段高溫煙氣進入熔化段上部的空氣預熱器段，經(jīng)輻射換熱后，將空氣預熱到 500-900°C ；步驟五、經(jīng)高壓鼓風機過來的冷空氣，先進入冷風箱，再經(jīng)多排均勻布置的噴流口，噴射在空氣預熱段的內(nèi)壁。實現(xiàn)噴流換熱后，空氣經(jīng)過空氣預熱段內(nèi)筒和外筒之間的豎向肋片加強空氣側(cè)換熱后，進入熱空氣箱，經(jīng)風管進入燃燒器；步驟六、經(jīng)噴流口、肋片強化換熱后的空氣，經(jīng)空氣噴口進入空氣換熱器內(nèi)筒內(nèi)，將煙氣中約含I %的一氧化碳進一步燃燼，降低煙氣中一氧化碳的排放；步驟七、經(jīng)空氣預熱段后高溫煙氣降低為800-1000°C，進入原料預熱段。加熱原料經(jīng)原料進口進入原料筒中。原料筒22經(jīng)頂部的滑輪組22及金屬線纜27，將原料筒22送入熔化段14后，進行放料；步驟八、原料預熱器段23后煙氣，先進入系統(tǒng)的電捕除塵器脫除煙氣中細微顆粒后，進入煙氣換熱器，排煙溫度降低為40-50°C后，經(jīng)排煙風機后排往大氣，產(chǎn)生的熱水作為供暖熱水和衛(wèi)生熱水。
3.如權(quán)利要求1所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的燃氣沖天爐熱量梯級利用的系統(tǒng)主要由改進的燃氣沖天爐、固化爐、電捕除塵器、煙氣換熱器等構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐廢熱梯級利用的方法，其特征在于，所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，利用熔料后的高溫廢氣實現(xiàn)不同溫度下的預熱空氣、原料預熱、巖棉固化、取暖熱水的梯級利用。
5.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的燃氣沖天爐為原型豎式爐，自下而上主要由燃燒段、爐排段、熔化段、空氣預熱段和原料預熱段五段組成，燃燒段與爐排段、爐排段與熔化段、熔化段與空氣預熱段、空氣預熱段與原料預熱段之間為法蘭連接，方便爐排段、熔化段拆卸維修，方便燃燒段爐襯維修。
6.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的步驟一中燃燒段內(nèi)燃氣與空氣比范圍為0.9-0.95。
7.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的步驟五中空氣預熱器為套管式結(jié)構(gòu)，底端采用噴流式換熱結(jié)構(gòu)，上部為內(nèi)外筒之間垂直和水平方向加強肋對流換熱。
8.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的步驟六中空氣預熱段中部設置環(huán)形空氣噴口，空氣口為圓形、條形、方形。
9.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的步驟七中原料預熱器的間歇加料、金屬線纜的升降結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求2所述的巖棉生產(chǎn)的燃氣沖天爐熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述的步驟七中原料預熱器能利用烘爐時排放的熱量；所述的步驟八中煙氣換熱器，包含間接式和直接接觸式煙氣 與水換熱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C03B37/005GK103601363SQ201310553218
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】崔永章, 賈明剛, 張林華 申請人:山東建筑大學