CN102336510B - 一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃熔窑中高温烟气潜能回收方法，它包括三个阶段：一：将玻璃熔窑中引出的高温烟气调节到800℃～1，000℃，输送进入配合料预热分解装置中对配合料进行窑外预热分解，将配合料从室温加热升温到280～608℃；二：将通过配合料预热分解装置后≤608℃的烟气，引入余热锅炉；三：将经过余热锅炉后≤300℃的烟气，引入气体换热器中，对助燃气体进行加热。本发明可以降低玻璃熔化能耗，节约能源、减少烟尘排放；可再节约燃料、助燃氧气≥20%；可充分回收烟气热能；采用配合料预热分解装置可以缩短熔炉的预熔段，减少窑炉投资。

Description

一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃熔窑中高温烟气潜能回收方法及潜能回收装置，特别涉及玻璃全氧燃烧熔化工艺中的烟气潜能的回收方法及潜能回收装置。

背景技术

在玻璃工业采用全氧燃烧工艺，已被确认为玻璃熔化工艺的最佳低碳工艺可选方案，如何在实施全氧燃烧工艺之后，平衡减（燃料消耗）、增（制氧耗能）进一步降低运营成本，实现再节能、减排——已成当务之急。

全氧燃烧工艺成功替代传统的玻璃熔化工艺之后，回收全氧燃烧高温烟气的潜能成为推广新工艺研究的重点课题。自上世纪八十年代前后，美、英、德发表的专利文献；在这个领域形式多样的方法设想，大都存在类似的问题；一，换热方式类同；常温原料自上而下、高温烟气自下而上；二，换热装置的换热面积为；1x（单面）或2x+△x（双面）受到限制；三，烟气和配合料直接换热，配合料容易被污染。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中存在的综合利用率低、配合料容易被污染的缺陷，提出的全氧玻璃熔窑烟气潜能回收方法及潜能回收装置。

本发明采用的技术方案是：

一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法，其特征在于包括三个阶段：

第一阶段：将玻璃熔窑中引出的高温烟气调节到800℃～1，000℃，输送进入配合料预热分解装置中对配合料进行窑外预热分解，将配合料从室温加热升温到280～608℃，烟气从预热分解装置流出时温度≤608℃；

第二阶段：将通过配合料预热分解装置后≤608℃的烟气，通过管道引入余热锅炉；

第三阶段：将经过余热锅炉后≤300℃的烟气，通过管道引入气体换热器中，对通入玻璃熔窑的助燃气体进行加热。

上述技术方案中所述的配合料预热分解装置可以为以下两种装置：

一、栅型热管流动床，它包括：

a、一个可在0-25度之间调整的倾斜设置的外筒，外筒上下部分别设有进料口，排气口及出料口，外筒内套设一个转动配合的内筒，外筒与内筒之间形成密闭的配合料通道，内筒两端分别设有热气流进出口，内筒两端部内腔分别设有一个孔盘，每个孔盘上分别设有一组对应的连接孔，每个连接孔中分别对应连接一根热管，内筒前端设有齿轮圈与驱动机构中的主动齿轮传动配合，内筒尾端的热气流进口，通过高温引风机引入热源，热源通过孔盘进入热管，和配料形成逆向不接触流动换热；

b、内筒的外壁上设有抄板与配合料通道配合，在预热玻璃配合料的过程中不断抄起配合料并推动配合料均匀输送；

c、设置一个蒸汽吹扫管对转筒内壁进行清扫，以保持烟气通道清洁通畅。

二、热管流化床装置，它包括：

a、一个热管换热器，它包括外层保温壳体，壳体中设置一组高温热管，壳体中设置一隔板将壳体内腔分隔成采热区和放热区，设置一鼓风机通过空气进气管与放热区一侧相连，放热区另一侧连接有空气出气管，将高温烟气进气管与壳体中采热区一侧相连，采热区另一侧连接的高温烟气出气管；

b、一个玻璃原料预热流化床，它包括一个底部倾斜设置的充气室，碎玻璃料斗和玻璃配合料料斗分别通过管道连接于充气室一侧的侧壁上，充气室内上层设置一个倾斜的粗格栅流化床、下层设置一个倾斜的细格栅流化床，粗格栅流化床及细格栅流化床的高端分别与碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所连接的管道对应连接，粗格栅流化床、细格栅流化床的低端分别通过充气室另一侧的侧壁外面，充气室上下面分别通过热风进气管、热风出气管与放热区出气管道及引风机相连；

c、充气室底部较低的一端连接一个落料回收管道；

d、充气室上面设置一个旋风分离器，其一端与充气室相连，另一端与引风机相连。

另外，依据玻璃熔窑处理熔化量的需要，采用两台或两台以上的栅型热管流动床或热管流化床同时运行。

本发明涉及一种配合料在玻璃窑外预热分解的方法，采用栅型热管流动床或热管流化床作为对高温烟气潜能系统回收的第一阶段。确保配合料的各种原料组分稳定不分层的前提下，利用高温烟气将配合料预热到 ~300- 608℃进入窑内，从而达到再节能、减排降低运营成本的目的。潜能回收法所用的能源，可采用任何中、高温热能，其中包括熔炉本身产生的烟气热量。高温烟气的潜能是指；玻璃窑所有气体燃料；天然气、焦炉煤气、发生炉煤气、城市煤气、煤层气。液体燃料；重油、煤焦油、调和油。固体燃料；石油焦、煤粉等燃料采用全氧助燃生产的高温烟气物理热。潜能回收法的烟气物理热还包含采用；空气、富氧助燃窑的烟气余热。

潜能回收法采用的《栅型热管流动床》及《热管流化床》设计可调节独特的物料输送装置，确保配合料稳定输送防止分层。

潜能回收法采用的《栅型热管流动床》及《热管流化床》设有专门的调节倾斜度机构，作为配合料输送量的调节手段。

配合料在《栅型热管流动床》及《热管流化床》中，倾斜、向下运动之过程中接受热交换，倾斜角可在⊿ǎ ≌ 0-25度无级调节；《栅型热管流动床》及《热管流化床》具备前端投料功能；高温烟气设有专门的烟道系统和控制器调节它的流量及温度；

高温烟气在潜能回收系统中，自下而上靠温差产生的抽力及必要的专门引风设备调节烟气上升，在流动过程中完成潜能交换；

《栅型热管流动床》及《热管流化床》中，设计有专门的烟气通道蒸气吹扫系统定时吹扫，以保持烟气通道清洁通畅；

《栅型热管流动床》及《热管流化床》的内衬部件可以进行顺、逆时针运转，在全过程之中均衡顺畅运动不受阻挡，以确保配合料在窑外升温分解；

《栅型热管流动床》及《热管流化床》可单独（单台）运行，也可依据处理熔化量的需要采用两台或多台《栅型热管流动床》及《热管流化床》同时运行；

两台及两台以上的运行方式包含了《栅型热管流动床》及《热管流化床》的备份检修的需要；

潜能回收法的全系统(自烟气出口到回收系统尾端烟气进入烟筒采用密闭连接；潜能回收法的全系统采用保温封闭结构，最大限度的确保烟气物理热的散失降到最低值。

潜能回收法在《栅型热管流动床》及《热管流化床》之后也可采用通用的投料装置；

采用以上技术方案具有下列优势： 

（1）《潜能回收法》将传统玻璃窑炉熔化工艺，改变成《两段分解熔化工艺》。显著提升了熔窑的功能。

（2）采用《栅型热管流动床》或《热管流化床》+全氧燃烧工艺综合节能（燃料、助燃氧气）耗量效果显著，可降低玻璃熔化能耗：达到：≤ 1000 kcal/kg glass。节约能源、减少烟尘排放；

（3）采用《潜能回收法》在熟料的比例 ≥ 55%，玻璃熔化能耗：≤ 860 kcal/kg glass；可在马踢焰窑及器皿玻璃生产中应用；

（4）采用潜能回收法《栅型热管流动床》或《热管流化床》可再节约燃料、助燃氧气 ≥ 20%；

（5）采用《栅型热管流动床》或《热管流化床》可充分回收烟气热能。它的回收热效率 ＞ 高温余热发电，资本投入 ≤ 余热发电；

（6）《潜能回收法》，是一种有效的再节能、减排技术；

（7）采用玻璃窑炉全氧燃烧工艺 +《潜能回收法》，可大幅度降低工厂生产成本，提高经济效益；

（8）采用《潜能回收法》显著提升了窑炉熔化、澄清功能，缩短了配合料在熔炉中的时间跨度（窑炉预熔缩短）为熔窑再节能提供了可能；

（9）采用潜能回收《栅型热管流动床》或《热管流化床》可以缩短熔炉的预熔段，减少窑炉投资；

（10）采用《栅型热管流动床》或《热管流化床》,配合料投入熔炉被火焰吹失的配合料颗粒(尤其是碱)将大幅度减少;

（11）采用潜能回收《栅型热管流动床》或《热管流化床》碱蒸汽相对下降,在全氧窑中，减低了对砖材的侵蚀；

（12）采用本发明潜能回收法《栅型热管流动床》或《热管流化床》配合料和热源的热交换时间，可以依据熔化能力调控, 热交换效率高；

（13）采用本发明《潜能回收法》可以采取多台《栅型热管流动床》或《热管流化床》组合的方式解决不同吨位的大、中、小型熔炉的窑外分解；

（14）采取多台《栅型热管流动床》或《热管流化床》组合的方式可以解决《栅型热管流动床》或《热管流化床》的运行检修，确保系统正常常期连续运转；

（16）采用潜能回收法为玻璃溶化工艺创建新的熔化工艺理论提出了新思路；

本发明专利潜能回收的工艺流程

（17）采用系统潜能回收法将有效实施从烟气的高温段、中温到底温段充分回收烟气的物理热，系统回收高温烟气潜能。

附图说明：

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明提供的栅型热管流动床应用于熔窑的结构示意图；

图3是本发明提供的栅型热管流动床结构剖视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是栅型热管流动床中设置的蒸汽吹扫管进行蒸汽吹扫的结构示意图；

图6是本发明提供的热管流化床的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本发明提供的一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法所采用的系统组成如下：

将玻璃熔窑高温烟气及其它热源通过管道引入配合料预热分解装置的进口端，配合料预热分解装置的出口端通过管道连接余热锅炉，余热锅炉出口端通过管道连接气体换热器，气体换热器出口端通过管道连接至烟囱。

另外设置一鼓风机，将低温空气通过管道分别引到配合料预热分解装置的进口端和出口端，以调节进入配合料预热分解装置的温度。

本发明提供的一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法，包括三个阶段：

第一阶段：通过鼓风机，将低温空气通过管道分别引到配合料预热分解装置的进口端和出口端，将玻璃熔窑中引出的高温烟气调节到800℃～1，000℃，通过管道输送进入配合料预热分解装置中对配合料进行窑外预热分解，将配合料从室温加热升温到280～608℃，烟气从预热分解装置流出时温度≤608℃；

第二阶段：将通过窑外分解后≤608℃的烟气，通过管道引入余热锅炉，余热锅炉产生的部分蒸汽用于保温加热；

第三阶段：将经过余热锅炉后≤300℃的烟气，通过管道引入气体换热器中，对通入熔窑的助燃气体进行加热。经过气体换热器的烟气通过管道排放到烟囱。

以200t/d级《栅型热管流动床》或《热管流化床》为例,每小时处理8.333t/h,每分钟处理0.139t/min，将各种原料成分按照【潜能回收法】重新配料计算（对于钠钙玻璃，推测其中三种成份：CaO2、MgO2～+0.5%, NaO2～2.5%:将会在窑外开始分解)，经过电子秤的精确称量，通过皮带输送到混合机混合。混合均匀的配合料输送到中间料仓存放。待需要使用时，使用一级或多级皮带机将配合料输送到原料窑外分解《栅型热管流动床》或《热管流化床》装置的上方，进入原料分解通道，连续均衡的采用连续螺旋推、送机构及重力作用下，保持配合料的均衡稳定倾斜向下运动，配合料不分层保持混合均匀度下落到窑头保温料仓。在此之前，可利用热能如：(天然气、焦炉煤气、工业炉烟气等)或熔窑（空气、富氧助燃窑或全氧助燃玻璃窑）产生的高温烟气的热量；在《栅型热管流动床》或《热管流化床》装置烟气通道中，从下边进入，靠专门引流进气口，在自然抽力作用下，向上流动加热配合料，热源的温度可通过引人阀门，引入适当空气调控进入热源的温度。两者在其中通过辐射、传导换热，达到预热配合料产生分解的效果。配合料和烟气不直接接触，以确保配合料不受污染。配合料出《栅型热管流动床》装置之后，温度可以达到300℃~600℃。预热好的配合料，通过保温料仓进入高温耐热密封推压式投料机进入熔窑。

实施例二：

如图2所示，是本发明提供的一种的配合料预热分解装置——栅型热管流动床及熔窑系统结构图，它包括熔窑框架上方的配合料振动给料机1、熔窑框架下方的保温料仓3及密封投料机4，密封投料机4将配合料投入熔窑6的投料口5，这些都属已有技术。

在熔窑框架中设置一组栅型热管流动床2，每个窑外分解流动床2上下部分别设有进料口2a，排气口2b及出料口2c，它们分别与振动给料机1和密封投料机4配合。栅型热管流动床2的下部设有铰接轴2d与熔窑框架配合，栅型热管流动床2的上部铰接有举升液压缸2e，使栅型热管流动床2在与水平面之间的夹角在0-25度之间调整，以适用于不同流动性配合料。

如图3，4所示，栅型热管流动床2包括一个倾斜设置的可在0-25度之间调整的带有保温层的外筒1，外筒1上下部分别设有进料口2a，进气口2b及出料口2c，外筒内套设一个转动配合的内筒3，外筒1与内筒3之间形成密闭的配合料通道8，内筒3前端设有齿轮圈5，它与框架中的驱动装置中的主动齿轮6传动配合，内筒外壁上设有抄板7与配合料通道8配合，内筒尾端设有热气流进口3a，通过高温引风机引入热源，热源通过孔盘11进入热管，和配料形成逆向不接触流动换热。

使用一段时间后，某一个栅型热管流动床内筒中积灰太多需要清扫时，可采用如图5所示的蒸汽清扫装置，它由一根细长的金属管15伸入到转筒中，金属管15一端通过软管连接高压蒸汽、另一端设有喷嘴以便对转筒内的积灰进行清扫。

实施例三：

如图6所示，是本发明提供的另一种的配合料预热分解装置——热管流化床装置的结构示意图，它包括以下两部分：

a、一个热管换热器，它包括外层保温壳体100，壳体中设置一组高温热管200，壳体中设置一隔板300将壳体内腔分隔成采热区100a和放热区100b。壳体外设置一鼓风机400，它通过空气进气管600a与放热区100b的一侧相连，放热区另一侧连接有空气出气管600b。如图所示，在空气进气管600a、空气出气管600b中都设有阀门。高温烟气进气管500a与壳体中采热区100a一侧相连，采热区另一侧连接的高温烟气出气管500b，它与余热发电装置相连。同样，高温烟气进气管500a、高温烟气出气管500b中也都设有阀门。

b、一个玻璃原料预热流化床装置，它包括一个底部倾斜设置的充气室120，碎玻璃料斗700和玻璃配合料料斗800分别通过各自的管道连接于充气室120的一侧侧壁上，充气室120内上层设置一个倾斜的粗格栅流化床130、下层设置一个倾斜的细格栅流化床140，粗格栅流化床130和细格栅流化床140高端分别与碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所连接的管道对应连接；粗格栅流化床130、细格栅流化床140较端分别通过充气室120另一侧的侧壁外面。充气室120上下面分别通过热风进气管 110a、热风出气管110b与放热区出气管道600b及引风机160及相连，引风机160通过管道与余热锅炉装置相连。

所述的粗格栅流化床130、细格栅流化床140分别通过固定架130a、140a固定于充气室120的侧壁上。粗格栅流化床、细格栅流化床即是采用不同大小的金属网栅构成的类似于床型的输送带，粗格栅流化床用于输送碎玻璃原料、细格栅流化床用于输送玻璃配合料。

另外，在充气室120底部右侧较低的一端连接一个落料回收管道170；充气室120上面设置一个旋风分离器150，其一端与充气室以及热风出气管110b相连，另一端与引风机160相连。

工作原理如下：1000℃~1200℃高温烟气进入热管换热器内采热区100a，通过高温热管200这个中间媒介，将高温烟气潜热迅速、高效地传给放热区中通入的洁净空气，洁净空气快速升温至750℃~950℃。在温差产生的抽力和专门鼓风设备400作用下洁净热空气进入流化床装置的充气室120。充气室内热空气上升，与细格栅流化床140上的玻璃配合料和粗格栅流化床130上的碎玻璃直接接触。在热气流的作用下，玻璃配合料和碎玻璃沿着格栅流化床向下翻腾至出口处。在此装置中，通过调节鼓风机的功率和热管换热器中空气进出气管道的阀门来增大流化床系统中热空气的流量和速度，使得玻璃配合料、碎玻璃向下翻腾时颗粒间空隙增大，进而与热空气充分热交换。当玻璃配合料和碎玻璃出流化床系统时，其温度可达300~550℃。玻璃配合料预热至300~550℃后再投入窑炉，可实现节约燃料12%~20%。

Claims (3)

1.一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法，包括三个阶段：

第一阶段：将玻璃熔窑中引出的高温烟气调节到800℃～ 1，000℃，输送进入配合料预热分解装置中对配合料进行窑外预热分解，将配合料从室温加热升温到280 ～ 608℃，烟气从预热分解装置流出时温度≤ 608℃ ；

第二阶段：将通过配合料预热分解装置后≤ 608℃的烟气，通过管道引入余热锅炉；

第三阶段：将经过余热锅炉后≤ 300℃的烟气，通过管道引入气体换热器中，对通入玻璃熔窑的助燃气体进行加热；

其特征在于：所述的配合料预热分解装置为栅型热管流动床，它包括：

a、一个可在0-25 度之间调整的倾斜设置的外筒（1），外筒上下部分别设有进料口（2a），排气口（2b）及出料口（2c），外筒内套设一个转动配合的内筒（3），外筒（1）与内筒（3）之间形成密闭的配合料通道（8），内筒（3）两端分别设有热气流进出口（3a、3b），内筒（3）两端部内腔分别设有一个孔盘（11），每个孔盘上分别设有一组对应的连接孔，每个连接孔中分别对应连接一根热管（4），内筒前端设有齿轮圈（5）与驱动机构中的主动齿轮（6）传动配合，内筒尾端的热气流进口（3a），通过高温引风机引入热源，热源通过孔盘（11）进入热管，和配料形成逆向不接触流动换热；

b、内筒（3）的外壁上设有抄板（7）与配合料通道（8）配合，在预热玻璃配合料的过程中不断抄起配合料并推动配合料均匀输送；

c、设置一个蒸汽吹扫管（15）对转筒内壁进行清扫，以保持烟气通道清洁通畅。

2.根据权利要求1 所述的一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法，其特征在于：所述的配合料预热分解装置为热管流化床装置，它包括：

a、一个热管换热器，它包括外层保温壳体(100)，壳体中设置一组高温热管(200)，壳体中设置一隔板(300) 将壳体内腔分隔成采热区(100a) 和放热区(100b)，设置一鼓风机(400) 通过空气进气管(600a) 与放热区一侧相连，放热区另一侧连接有空气出气管(600b)，将高温烟气进气管(500a) 与壳体中采热区(100a) 一侧相连，采热区另一侧连接的高温烟气出气管（500b) ；

b、一个玻璃原料预热流化床，它包括一个底部倾斜设置的充气室(120)，碎玻璃料斗(700) 和玻璃配合料料斗(800) 分别通过管道连接于充气室(120) 一侧的侧壁上，充气室(120) 内上层设置一个倾斜的粗格栅流化床(130)、下层设置一个倾斜的细格栅流化床(140)，粗格栅流化床(130) 及细格栅流化床(140) 的高端分别与碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所连接的管道对应连接，粗格栅流化床(130)、细格栅流化床(140) 的低端分别通过充气室(120) 另一侧的侧壁外面，充气室(120) 上下面分别通过热风进气管 (110a)、热风出气管（110b) 与放热区出气管道(600b) 及引风机(160) 相连；

c、充气室(120) 底部较低的一端连接一个落料回收管道(170) ；

d、充气室(120) 上面设置一个旋风分离器(150)，其一端与充气室相连，另一端与引风机(160) 相连。

3.根据权利要求1 或2 所述的一种玻璃熔窑烟气潜能回收方法，其特征在于：依据玻璃熔窑处理熔化量的需要，采用两台或两台以上的栅型热管流动床或热管流化床同时运行。

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