一種碳素焙燒裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳素焙燒領(lǐng)域，具體的說是涉及一種碳素焙燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳素焙燒爐是生產(chǎn)碳陽極的重要設(shè)備之一，碳素焙燒是碳陽極生產(chǎn)過程中成本最高的生產(chǎn)步驟。碳素焙燒過程要求火道內(nèi)溫度場均勻，從而實(shí)現(xiàn)焙燒產(chǎn)品沿各個方向升溫相同，而現(xiàn)有技術(shù)中大多關(guān)注火道中出現(xiàn)的死區(qū)和回流區(qū)對流體溫度場的影響，而忽視了火道結(jié)構(gòu)對焙燒產(chǎn)品溫度場的直接影響，焙燒產(chǎn)品各部分升溫不均勻，易導(dǎo)致產(chǎn)品局部溫度過高，而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0003]焙燒過程是一個熱量經(jīng)爐墻、填充料直到焙燒產(chǎn)品的均熱過程，產(chǎn)品的溫度來源主要依靠導(dǎo)熱方式。連續(xù)燃燒加熱方式在不能持續(xù)提高爐內(nèi)流體整體溫度的情況下，熱效率較低，燃料消耗大。
[0004]碳素焙燒爐能耗的主要部分在于排煙熱損失，所以利用高溫?zé)煔忸A(yù)熱助燃空氣成為余熱回收的有效途徑。相變蓄熱技術(shù)具有相變過程溫度變化小、蓄能密度大等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞?！豆?jié)能》2014年第6期“梯級相變蓄熱技術(shù)的研宄現(xiàn)狀及展望”一文中介紹了相變蓄熱技術(shù)的工作原理和國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀，提出了相變蓄熱裝置的問題，其中包括:目前的研宄大都是低溫的(一般溫度不超過120K)、單一的、評價指標(biāo)單一，研宄結(jié)果缺乏系統(tǒng)性和普適性等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種火道內(nèi)溫度場均勻、燃燒熱效率高且節(jié)約能源的碳素焙燒裝置。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括爐體，所述的爐體內(nèi)兩側(cè)對稱設(shè)有兩排主火道和兩排主出火道，每個主火道均連接有一燃燒室；兩排主火道中相對應(yīng)的主火道之間通過支火道連通；兩排主出火道中相對應(yīng)的主出火道之間通過支火道連通；爐體內(nèi)中部設(shè)有兩排側(cè)出火道；所述的燃燒室和對應(yīng)的側(cè)出火道分別與煙氣余熱回收裝置連接。
[0007]上述的碳素焙燒裝置中，所述的煙氣余熱回收裝置包括翅片管式換熱器、相變蓄熱體、助燃?xì)庀浼盁煔馕矚饣厥障?；所述的翅片管式換熱器通過管道與助燃?xì)庀溥B通，助燃?xì)庀渑c對應(yīng)的燃燒器連通；翅片管式換熱器通過管道與煙氣尾氣回收箱連通；煙氣尾氣回收箱與對應(yīng)的側(cè)出火道連通；助燃?xì)庀渑c煙氣尾氣回收箱之間設(shè)有相變蓄熱體；所述的翅片管式換熱器上設(shè)有煙氣出口和空氣入口。
[0008]上述的碳素焙燒裝置中，所述的助燃?xì)庀鋬?nèi)頂板和底板上設(shè)有折流擋板，相鄰的兩折流擋板分別安裝在助燃?xì)庀涞捻敯搴偷装迳稀?br>[0009]上述的碳素焙燒裝置中，所述支火道橫截面為方形，橫截面積與主火道橫截面積比為0.01-0.1，中心高度均位于物料高度1/3左右處。
[0010]上述的碳素焙燒裝置中，所述的助燃?xì)庀渑c相變蓄熱體之間設(shè)有多個換熱管；相變蓄熱體與煙氣尾氣回收箱之間設(shè)有多個換熱管。
[0011]上述的碳素焙燒裝置中，所述的相變蓄熱體內(nèi)設(shè)有多個隔板，將相變蓄熱體沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖啥鄠€區(qū)域。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的爐體內(nèi)兩側(cè)對稱設(shè)有兩排主火道和兩排主出火道，兩排主火道中相對應(yīng)的主火道之間通過支火道連通；兩排主出火道中相對應(yīng)的主出火道之間通過支火道連通，使得本發(fā)明的火道內(nèi)溫度場均勻；本發(fā)明的變蓄熱體內(nèi)設(shè)有多個隔板，將相變蓄熱體沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖啥鄠€區(qū)域，使煙氣尾氣與相變蓄熱體間的傳熱溫差盡可能保持不變，有效地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，然后經(jīng)過翅片管式換熱器進(jìn)一步降低排煙溫度，充分利用高溫廢煙氣中的熱焓，提高爐體進(jìn)氣的溫度，提高了燃燒熱效率，達(dá)到了高效節(jié)能的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的主視圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的俯視圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的煙氣余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0017]如圖1-圖3所示，本發(fā)明包括爐體11和煙氣余熱回收裝置；所述的爐體11內(nèi)兩側(cè)對稱設(shè)有兩排主火道7和兩排主出火道18，每個主火道7均連接有一燃燒室6 ;兩排主火道7中相對應(yīng)的主火道之間通過支火道17連通；兩排主出火道18中相對應(yīng)的主出火道之間通過支火道17連通；爐體11內(nèi)中部設(shè)有兩排側(cè)出火道10 ;所述的燃燒室6和對應(yīng)的側(cè)出火道10分別與煙氣余熱回收裝置連接。
[0018]如圖1所示，所述的煙氣余熱回收裝置包括翅片管式換熱器2、相變蓄熱體3、助燃?xì)庀?及煙氣尾氣回收箱15 ;所述的翅片管式換熱器2的通過管道13與助燃?xì)庀?連通，助燃?xì)庀?通過管道5與對應(yīng)的燃燒器6連通。翅片管式換熱器2通過管道14與煙氣尾氣回收箱15連通；煙氣尾氣回收箱15通過管道16與對應(yīng)的側(cè)出火道10連通。助燃?xì)庀?與煙氣尾氣回收箱15之間設(shè)有相變蓄熱體3 ;所述的翅片管式換熱器2上設(shè)有煙氣出口I和空氣入口 12。
[0019]如圖3所示，所述的空氣進(jìn)口 12通過翅片管式換熱器2的換熱管23與助燃?xì)庀?連通；所述的助燃?xì)庀?內(nèi)頂板和底板上設(shè)有折流擋板20，相鄰的兩折流擋板20分別安裝在助燃?xì)庀?的頂板和底板上。所述的助燃?xì)庀?與相變蓄熱體3之間設(shè)有多個換熱管21 ;相變蓄熱體3與煙氣尾氣回收箱15之間設(shè)有多個換熱管22。所述的相變蓄熱體3內(nèi)設(shè)有兩個隔板19，通過兩個隔板19將相變蓄熱體3沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖葾、B、C三個區(qū)域，其最高相變溫度為800°C左右，最低相變溫度為300°C左右。
[0020]所述的支火道17橫截面為方形，支火道17的橫截面積與主火道7的橫截面積比為:0.01-0.1，中心高度均位于物料9的高度1/3左右處。
[0021]如圖1所示，當(dāng)爐墻表面溫度達(dá)到一定溫度(約1000k)時，每間隔時間tl(約為3-5分鐘)，停止添加燃料時間t2 (約為30s-60s)，稱之為間歇燃燒的一個周期，如此反復(fù)循環(huán)。由于爐墻處于一定較高溫度，可以作為熱源持續(xù)向焙燒產(chǎn)品導(dǎo)熱，而由于熱阻較大，在一個短時間內(nèi)爐墻溫度變化幅度較小，然后，通過間歇燃燒使得爐墻能持續(xù)保持高溫，實(shí)現(xiàn)對焙燒產(chǎn)品的均熱過程。而在間歇燃燒過程中，助燃空氣能繼續(xù)從相變蓄熱體處吸收熱量保持一定高溫使得交替及間歇后燃燒反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定，減少了燃煤消耗，增加助燃空氣的溫度，有利于增加碳素焙燒溫度和降低碳素各部分間的溫差。
[0022]本發(fā)明變蓄熱體內(nèi)設(shè)有多個隔板，將相變蓄熱體沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖啥鄠€區(qū)域，使煙氣尾氣與相變蓄熱體間的傳熱溫差盡可能保持不變，有效地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱。本發(fā)明的翅片管式換熱器進(jìn)一步降低排煙溫度，充分利用高溫廢煙氣中的熱焓，提高爐體的進(jìn)氣溫度，提高了燃燒熱效率，達(dá)到了高效節(jié)能的目的。
[0023]本發(fā)明的具體換熱過程如下:I)在燃煤過程中，從爐體11的側(cè)出火道10排出的高溫?zé)煔?，先流入煙氣尾氣流通區(qū)域，利用換熱管22將煙氣自身熱量釋放給相變蓄熱體3，相變蓄熱體3內(nèi)蓄熱材料吸熱直至產(chǎn)生相變，再通過換熱管21進(jìn)行熱交換，最終連續(xù)將熱量傳遞給流經(jīng)助燃空氣箱4的助燃空氣。與此同時，流出煙氣尾氣回收箱15的高溫?zé)煔鉁囟戎饾u降低至300°C左右，再經(jīng)連接管道3流入翅片管式換熱器2進(jìn)一步與進(jìn)入換熱管23的空氣進(jìn)行換熱。其中，翅片管外通煙氣，管內(nèi)通空氣，空氣經(jīng)連接管道13進(jìn)入助燃?xì)庀?中吸收熱量，可加熱至900°C左右，然后送入燃燒室6中助燃。
[0024]2)在間歇燃燒過程中，從爐體11的出火道排出的煙氣溫度逐漸下降，煙氣進(jìn)入煙氣余熱回收裝置后，換熱速率降低。此時，中間的相變蓄熱體3保持高溫，將所蓄熱量通過換熱管21持續(xù)傳遞給助燃空氣，使得助燃空氣保持一定高溫。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳素焙燒裝置，其特征是:包括爐體，所述的爐體內(nèi)兩側(cè)對稱設(shè)有一排主火道和一排主出火道，每個主火道均連接有一燃燒室；兩排主火道中相對應(yīng)的主火道之間通過支火道連通；兩排主出火道中相對應(yīng)的主出火道之間通過支火道連通；爐體內(nèi)中部設(shè)有兩排側(cè)出火道；所述的燃燒室和對應(yīng)的側(cè)出火道分別與煙氣余熱回收裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素焙燒裝置，其特征是:所述的煙氣余熱回收裝置包括翅片管式換熱器、相變蓄熱體、助燃?xì)庀浼盁煔馕矚饣厥障?；所述的翅片管式換熱器通過管道與助燃?xì)庀溥B通，助燃?xì)庀渑c對應(yīng)的燃燒器連通；翅片管式換熱器通過管道與煙氣尾氣回收箱連通；煙氣尾氣回收箱與對應(yīng)的側(cè)出火道連通；助燃?xì)庀渑c煙氣尾氣回收箱之間設(shè)有相變蓄熱體；所述的翅片管式換熱器上設(shè)有煙氣出口和空氣入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素焙燒裝置，其特征是:所述支火道橫截面為方形，橫截面積與主火道橫截面積比為0.01-0.1，中心高度均位于物料高度1/3左右處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳素焙燒裝置，其特征是:所述的助燃?xì)庀鋬?nèi)頂板和底板上設(shè)有折流擋板，相鄰的兩折流擋板分別安裝在助燃?xì)庀涞捻敯搴偷装迳稀?br>5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳素焙燒裝置，其特征是:所述的助燃?xì)庀渑c相變蓄熱體之間設(shè)有多個換熱管；相變蓄熱體與煙氣尾氣回收箱之間設(shè)有多個換熱管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳素焙燒裝置，其特征是:所述的相變蓄熱體內(nèi)設(shè)有多個隔板，將相變蓄熱體沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖啥鄠€區(qū)域。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳素焙燒裝置，包括爐體，所述的爐體內(nèi)兩側(cè)對稱設(shè)有一排主火道和一排主出火道，每個主火道均連接有一燃燒室；兩排主火道中相對應(yīng)的主火道之間通過支火道連通；兩排主出火道中相對應(yīng)的主出火道之間通過支火道連通；爐體內(nèi)中部設(shè)有兩排側(cè)出火道；所述的燃燒室和對應(yīng)的側(cè)出火道分別與煙氣余熱回收裝置連接。本發(fā)明的變蓄熱體內(nèi)設(shè)有多個隔板，將相變蓄熱體沿?zé)煔饬魍ǚ较蚍殖啥鄠€區(qū)域，使煙氣尾氣與相變蓄熱體間的傳熱溫差盡可能保持不變，有效地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，然后經(jīng)過翅片管式換熱器進(jìn)一步降低排煙溫度，充分利用高溫廢煙氣中的熱焓，提高爐體進(jìn)氣的溫度，提高了燃燒熱效率，達(dá)到了高效節(jié)能的目的。
【IPC分類】F27B17-00, F27D17-00
【公開號】CN104654788
【申請?zhí)枴緾N201510077481
【發(fā)明人】彭德其, 席景亮, 俞天蘭, 葉為標(biāo), 王志奇
【申請人】湘潭大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月13日