專利名稱：一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃熔窯中高溫煙氣潛能回收方法及潛能回收裝置，特別涉及玻璃全氧燃燒熔化工藝中的煙氣潛能的回收方法及潛能回收裝置。
背景技術：
在玻璃工業采用全氧燃燒工藝，已被確認為玻璃熔化工藝的最佳低碳工藝可選方案，如何在實施全氧燃燒工藝之后，平衡減(燃料消耗)、增(制氧耗能)進一步降低運營成本，實現再節能、減排——已成當務之急。全氧燃燒工藝成功替代傳統的玻璃熔化工藝之后，回收全氧燃燒高溫煙氣的潛能成為推廣新工藝研究的重點課題。自上世紀八十年代前后，美、英、德發表的專利文獻；在這個領域形式多樣的方法設想，大都存在類似的問題；一，換熱方式類同；常溫原料自上而下、高溫煙氣自下而上；二，換熱裝置的換熱面積為；Ix (單面)或2χ+Δχ (雙面)受到限制；三，煙氣和配合料直接換熱，配合料容易被污染。
發明內容
本發明的目的就是為了克服現有技術中存在的綜合利用率低、配合料容易被污染的缺陷，提出的全氧玻璃熔窯煙氣潛能回收方法及潛能回收裝置。本發明采用的技術方案是
一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，其特征在于包括三個階段 第一階段將玻璃熔窯中弓丨出的高溫煙氣調節到800°C 1，000°C，輸送進入配合料預熱分解裝置中對配合料進行窯外預熱分解，將配合料從室溫加熱升溫到280 608°C，煙氣從預熱分解裝置流出時溫度< 608°C ；
第二階段將通過配合料預熱分解裝置后< 608°C的煙氣，通過管道引入余熱鍋爐； 第三階段將經過余熱鍋爐后< 300°C的煙氣，通過管道引入氣體換熱器中，對通入玻璃熔窯的助燃氣體進行加熱。上述技術方案中所述的配合料預熱分解裝置可以為以下兩種裝置 一、柵型熱管流動床，它包括
a、一個可在0-25度之間調整的傾斜設置的外筒，外筒上下部分別設有進料口，排氣口及出料口，外筒內套設一個轉動配合的內筒，外筒與內筒之間形成密閉的配合料通道，內筒兩端分別設有熱氣流進出口，內筒兩端部內腔分別設有一個孔盤，每個孔盤上分別設有一組對應的連接孔，每個連接孔中分別對應連接一根熱管，內筒前端設有齒輪圈與驅動機構中的主動齒輪傳動配合，內筒尾端的熱氣流進口，通過高溫引風機引入熱源，熱源通過孔盤進入熱管，和配料形成逆向不接觸流動換熱；
b、內筒的外壁上設有抄板與配合料通道配合，在預熱玻璃配合料的過程中不斷抄起配合料并推動配合料均勻輸送；
c、設置一個蒸汽吹掃管對轉筒內壁進行清掃，以保持煙氣通道清潔通暢。
二、熱管流化床裝置，它包括
a、一個熱管換熱器，它包括外層保溫殼體，殼體中設置一組高溫熱管，殼體中設置一隔板將殼體內腔分隔成采熱區和放熱區，設置一鼓風機通過空氣進氣管與放熱區一側相連， 放熱區另一側連接有空氣出氣管，將高溫煙氣進氣管與殼體中采熱區一側相連，采熱區另一側連接的高溫煙氣出氣管；
b、一個玻璃原料預熱流化床，它包括一個底部傾斜設置的充氣室，碎玻璃料斗和玻璃配合料料斗分別通過管道連接于充氣室一側的側壁上，充氣室內上層設置一個傾斜的粗格柵流化床、下層設置一個傾斜的細格柵流化床，粗格柵流化床及細格柵流化床的高端分別與碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所連接的管道對應連接，粗格柵流化床、細格柵流化床的低端分別通過充氣室另一側的側壁外面，充氣室上下面分別通過熱風進氣管、熱風出氣管與放熱區出氣管道及引風機相連；
C、充氣室底部較低的一端連接一個落料回收管道；
d、充氣室上面設置一個旋風分離器，其一端與充氣室相連，另一端與引風機相連。另外，依據玻璃熔窯處理熔化量的需要，采用兩臺或兩臺以上的柵型熱管流動床或熱管流化床同時運行。
本發明涉及一種配合料在玻璃窯外預熱分解的方法，采用柵型熱管流動床或熱管流化床作為對高溫煙氣潛能系統回收的第一階段。確保配合料的各種原料組分穩定不分層的前提下，利用高溫煙氣將配合料預熱到 300- 608°C進入窯內，從而達到再節能、減排降低運營成本的目的。潛能回收法所用的能源，可采用任何中、高溫熱能，其中包括熔爐本身產生的煙氣熱量。高溫煙氣的潛能是指；玻璃窯所有氣體燃料；天然氣、焦爐煤氣、發生爐煤氣、 城市煤氣、煤層氣。液體燃料；重油、煤焦油、調和油。固體燃料；石油焦、煤粉等燃料采用全氧助燃生產的高溫煙氣物理熱。潛能回收法的煙氣物理熱還包含采用；空氣、富氧助燃窯的煙氣余熱。潛能回收法采用的《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》設計可調節獨特的物料輸送裝置，確保配合料穩定輸送防止分層。潛能回收法采用的《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》設有專門的調節傾斜度機構，作為配合料輸送量的調節手段。配合料在《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》中，傾斜、向下運動之過程中接受熱交換，傾斜角可在^ δ ^ 0-25度無級調節；《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》具備前端投料功能；高溫煙氣設有專門的煙道系統和控制器調節它的流量及溫度；
高溫煙氣在潛能回收系統中，自下而上靠溫差產生的抽力及必要的專門引風設備調節煙氣上升，在流動過程中完成潛能交換；
《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》中，設計有專門的煙氣通道蒸氣吹掃系統定時吹掃，以保持煙氣通道清潔通暢；
《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》的內襯部件可以進行順、逆時針運轉，在全過程之中均衡順暢運動不受阻擋，以確保配合料在窯外升溫分解；
《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》可單獨(單臺)運行，也可依據處理熔化量的需要采用兩臺或多臺《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》同時運行；兩臺及兩臺以上的運行方式包含了《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》的備份檢修的
需要；
潛能回收法的全系統(自煙氣出口到回收系統尾端煙氣進入煙筒采用密閉連接；潛能回收法的全系統采用保溫封閉結構，最大限度的確保煙氣物理熱的散失降到最低值。潛能回收法在《柵型熱管流動床》及《熱管流化床》之后也可采用通用的投料裝置；
采用以上技術方案具有下列優勢
(I)《潛能回收法》將傳統玻璃窯爐熔化工藝，改變成《兩段分解熔化工藝》。顯著提升了熔窯的功能。(2)采用《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》+全氧燃燒工藝綜合節能(燃料、助燃氧氣)耗量效果顯著，可降低玻璃熔化能耗達到1000 kcal/kg glass。節約能源、 減少煙塵排放；
(3)采用《潛能回收法》在熟料的比例彡55%，玻璃熔化能耗860kcal/kg glass ； 可在馬踢焰窯及器皿玻璃生產中應用；
(4)采用潛能回收法《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》可再節約燃料、助燃氧氣》
20% ；
(5)采用《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》可充分回收煙氣熱能。它的回收熱效率> 高溫余熱發電，資本投入 < 余熱發電；
(6)《潛能回收法》，是一種有效的再節能、減排技術；
(7)采用玻璃窯爐全氧燃燒工藝+《潛能回收法》，可大幅度降低工廠生產成本，提高經濟效益；
(8)采用《潛能回收法》顯著提升了窯爐熔化、澄清功能，縮短了配合料在熔爐中的時間跨度(窯爐預熔縮短)為熔窯再節能提供了可能；
(9)采用潛能回收《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》可以縮短熔爐的預熔段，減少窯爐投資；
(10)采用《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》，配合料投入熔爐被火焰吹失的配合料顆粒(尤其是堿)將大幅度減少；
(II)采用潛能回收《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》堿蒸汽相對下降，在全氧窯中， 減低了對磚材的侵蝕；
(12)采用本發明潛能回收法《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》配合料和熱源的熱交換時間，可以依據熔化能力調控，熱交換效率高；
(13)采用本發明《潛能回收法》可以采取多臺《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》組合的方式解決不同噸位的大、中、小型熔爐的窯外分解；
(14)采取多臺《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》組合的方式可以解決《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》的運行檢修，確保系統正常常期連續運轉；
(16)采用潛能回收法為玻璃溶化工藝創建新的熔化工藝理論提出了新思路； 本發明專利潛能回收的工藝流程
(17)采用系統潛能回收法將有效實施從煙氣的高溫段、中溫到底溫段充分回收煙氣的物理熱，系統回收高溫煙氣潛能。
圖1是本發明的系統結構圖2是本發明提供的柵型熱管流動床應用于熔窯的結構示意圖； 圖3是本發明提供的柵型熱管流動床結構剖視圖； 圖4是圖3的A-A剖視圖5是柵型熱管流動床中設置的蒸汽吹掃管進行蒸汽吹掃的結構示意圖； 圖6是本發明提供的熱管流化床的結構示意圖。
具體實施例方式實施例一
如圖1所示，本發明提供的一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法所采用的系統組成如下 將玻璃熔窯高溫煙氣及其它熱源通過管道引入配合料預熱分解裝置的進口端，配合料預熱分解裝置的出口端通過管道連接余熱鍋爐，余熱鍋爐出口端通過管道連接氣體換熱器，氣體換熱器出口端通過管道連接至煙囪。另外設置一鼓風機，將低溫空氣通過管道分別引到配合料預熱分解裝置的進口端和出口端，以調節進入配合料預熱分解裝置的溫度。本發明提供的一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，包括三個階段
第一階段通過鼓風機，將低溫空氣通過管道分別引到配合料預熱分解裝置的進口端和出口端，將玻璃熔窯中引出的高溫煙氣調節到800°C 1，0000C，通過管道輸送進入配合料預熱分解裝置中對配合料進行窯外預熱分解，將配合料從室溫加熱升溫到280 608°C， 煙氣從預熱分解裝置流出時溫度< 608°C ；
第二階段將通過窯外分解后< 608°C的煙氣，通過管道引入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的部分蒸汽用于保溫加熱；
第三階段將經過余熱鍋爐后< 300°C的煙氣，通過管道引入氣體換熱器中，對通入熔窯的助燃氣體進行加熱。經過氣體換熱器的煙氣通過管道排放到煙囪。以200t/d級《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》為例，每小時處理8. 333t/h,每分鐘處理0. 139t/min，將各種原料成分按照潛能回收法重新配料計算(對于鈉鈣玻璃， 推測其中三種成份Ca02、Mg02 +0. 5%, Na02 2. 5%:將會在窯外開始分解)，經過電子秤的精確稱量，通過皮帶輸送到混合機混合。混合均勻的配合料輸送到中間料倉存放。待需要使用時，使用一級或多級皮帶機將配合料輸送到原料窯外分解《柵型熱管流動床》或 《熱管流化床》裝置的上方，進入原料分解通道，連續均衡的采用連續螺旋推、送機構及重力作用下，保持配合料的均衡穩定傾斜向下運動，配合料不分層保持混合均勻度下落到窯頭保溫料倉。在此之前，可利用熱能如(天然氣、焦爐煤氣、工業爐煙氣等)或熔窯(空氣、富氧助燃窯或全氧助燃玻璃窯)產生的高溫煙氣的熱量；在《柵型熱管流動床》或《熱管流化床》裝置煙氣通道中，從下邊進入，靠專門引流進氣口，在自然抽力作用下，向上流動加熱配合料，熱源的溫度可通過引人閥門，引入適當空氣調控進入熱源的溫度。兩者在其中通過輻射、傳導換熱，達到預熱配合料產生分解的效果。配合料和煙氣不直接接觸，以確保配合料不受污染。配合料出《柵型熱管流動床》裝置之后，溫度可以達到300°C飛00°C。預熱好的配合料，通過保溫料倉進入高溫耐熱密封推壓式投料機進入熔窯。
實施例二
如圖2所示，是本發明提供的一種的配合料預熱分解裝置——柵型熱管流動床及熔窯系統結構圖，它包括熔窯框架上方的配合料振動給料機1、熔窯框架下方的保溫料倉3及密封投料機4，密封投料機4將配合料投入熔窯6的投料口 5，這些都屬已有技術。在熔窯框架中設置一組柵型熱管流動床2，每個窯外分解流動床2上下部分別設有進料口 2a，排氣口 2b及出料口 2c，它們分別與振動給料機1和密封投料機4配合。柵型熱管流動床2的下部設有鉸接軸2d與熔窯框架配合，柵型熱管流動床2的上部鉸接有舉升液壓缸加，使柵型熱管流動床2在與水平面之間的夾角在0-25度之間調整，以適用于不同流動性配合料。如圖3，4所示，柵型熱管流動床2包括一個傾斜設置的可在0-25度之間調整的帶有保溫層的外筒1，外筒1上下部分別設有進料口加，進氣口 2b及出料口 2c，外筒內套設一個轉動配合的內筒3，外筒1與內筒3之間形成密閉的配合料通道8，內筒3前端設有齒輪圈5，它與框架中的驅動裝置中的主動齒輪6傳動配合，內筒外壁上設有抄板7與配合料通道8配合，內筒尾端設有熱氣流進口 3a，通過高溫弓丨風機引入熱源，熱源通過孔盤11進入熱管，和配料形成逆向不接觸流動換熱。使用一段時間后，某一個柵型熱管流動床內筒中積灰太多需要清掃時，可采用如圖5所示的蒸汽清掃裝置，它由一根細長的金屬管15伸入到轉筒中，金屬管15 —端通過軟管連接高壓蒸汽、另一端設有噴嘴以便對轉筒內的積灰進行清掃。實施例三
如圖6所示，是本發明提供的另一種的配合料預熱分解裝置——熱管流化床裝置的結構示意圖，它包括以下兩部分
a、一個熱管換熱器，它包括外層保溫殼體100，殼體中設置一組高溫熱管200，殼體中設置一隔板300將殼體內腔分隔成采熱區IOOa和放熱區100b。殼體外設置一鼓風機400， 它通過空氣進氣管600a與放熱區IOOb的一側相連，放熱區另一側連接有空氣出氣管600b。 如圖所示，在空氣進氣管600a、空氣出氣管600b中都設有閥門。高溫煙氣進氣管500a與殼體中采熱區IOOa —側相連，采熱區另一側連接的高溫煙氣出氣管500b，它與余熱發電裝置相連。同樣，高溫煙氣進氣管500a、高溫煙氣出氣管500b中也都設有閥門。b、一個玻璃原料預熱流化床裝置，它包括一個底部傾斜設置的充氣室120，碎玻璃料斗700和玻璃配合料料斗800分別通過各自的管道連接于充氣室120的一側側壁上， 充氣室120內上層設置一個傾斜的粗格柵流化床130、下層設置一個傾斜的細格柵流化床 140，粗格柵流化床130和細格柵流化床140高端分別與碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所連接的管道對應連接；粗格柵流化床130、細格柵流化床140較端分別通過充氣室120另一側的側壁外面。充氣室120上下面分別通過熱風進氣管110a、熱風出氣管IlOb與放熱區出氣管道600b及引風機160及相連，引風機160通過管道與余熱鍋爐裝置相連。所述的粗格柵流化床130、細格柵流化床140分別通過固定架130a、140a固定于充氣室120的側壁上。粗格柵流化床、細格柵流化床即是采用不同大小的金屬網柵構成的類似于床型的輸送帶，粗格柵流化床用于輸送碎玻璃原料、細格柵流化床用于輸送玻璃配合料。另外，在充氣室120底部右側較低的一端連接一個落料回收管道170 ；充氣室120上面設置一個旋風分離器150，其一端與充氣室以及熱風出氣管IlOb相連，另一端與引風機160相連。 工作原理如下100(TC 1200°C高溫煙氣進入熱管換熱器內采熱區100a，通過高溫熱管200這個中間媒介，將高溫煙氣潛熱迅速、高效地傳給放熱區中通入的潔凈空氣，潔凈空氣快速升溫至750°C、50°C。在溫差產生的抽力和專門鼓風設備400作用下潔凈熱空氣進入流化床裝置的充氣室120。充氣室內熱空氣上升，與細格柵流化床140上的玻璃配合料和粗格柵流化床130上的碎玻璃直接接觸。在熱氣流的作用下，玻璃配合料和碎玻璃沿著格柵流化床向下翻騰至出口處。在此裝置中，通過調節鼓風機的功率和熱管換熱器中空氣進出氣管道的閥門來增大流化床系統中熱空氣的流量和速度，使得玻璃配合料、碎玻璃向下翻騰時顆粒間空隙增大，進而與熱空氣充分熱交換。當玻璃配合料和碎玻璃出流化床系統時，其溫度可達3(KT55(TC。玻璃配合料預熱至30(T55(rC后再投入窯爐，可實現節約燃料1洲 20%。
權利要求
1.一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，其特征在于包括三個階段第一階段將玻璃熔窯中引出的高溫煙氣調節到800°C 1，000°C，輸送進入配合料預熱分解裝置中對配合料進行窯外預熱分解，將配合料從室溫加熱升溫到280 608°C，煙氣從預熱分解裝置流出時溫度< 608°C ；第二階段將通過配合料預熱分解裝置后< 608°C的煙氣，通過管道引入余熱鍋爐；第三階段將經過余熱鍋爐后< 300°C的煙氣，通過管道引入氣體換熱器中，對通入玻璃熔窯的助燃氣體進行加熱。
2.根據權利要求1所述的一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，其特征在于所述的配合料預熱分解裝置為柵型熱管流動床，它包括a、一個可在0-25度之間調整的傾斜設置的外筒(1)，外筒上下部分別設有進料口 (2a)，排氣口(2b)及出料口(2c)，外筒內套設一個轉動配合的內筒(3)，外筒(1)與內筒(3) 之間形成密閉的配合料通道(8)，內筒(3)兩端分別設有熱氣流進出口(3a、!3b)，內筒(3)兩端部內腔分別設有一個孔盤(11)，每個孔盤上分別設有一組對應的連接孔，每個連接孔中分別對應連接一根熱管(4)，內筒前端設有齒輪圈(5)與驅動機構中的主動齒輪(6)傳動配合，內筒尾端的熱氣流進口(3a)，通過高溫引風機引入熱源，熱源通過孔盤(11)進入熱管， 和配料形成逆向不接觸流動換熱；b、內筒(3)的外壁上設有抄板(7 )與配合料通道(8 )配合，在預熱玻璃配合料的過程中不斷抄起配合料并推動配合料均勻輸送；c、設置一個蒸汽吹掃管(15)對轉筒內壁進行清掃，以保持煙氣通道清潔通暢。
3.根據權利要求1所述的一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，其特征在于所述的配合料預熱分解裝置為熱管流化床裝置，它包括a、一個熱管換熱器，它包括外層保溫殼體(100)，殼體中設置一組高溫熱管000)， 殼體中設置一隔板(300)將殼體內腔分隔成采熱區(IOOa)和放熱區(100b)，設置一鼓風機(400)通過空氣進氣管(600a)與放熱區一側相連，放熱區另一側連接有空氣出氣管 (600b)，將高溫煙氣進氣管(500a)與殼體中采熱區(IOOa) —側相連，采熱區另一側連接的高溫煙氣出氣管(500b)；b、一個玻璃原料預熱流化床，它包括一個底部傾斜設置的充氣室(120)，碎玻璃料斗 (700)和玻璃配合料料斗(800)分別通過管道連接于充氣室(120) —側的側壁上，充氣室(120)內上層設置一個傾斜的粗格柵流化床(130)、下層設置一個傾斜的細格柵流化床 (140)，粗格柵流化床(130)及細格柵流化床(140)的高端分別與碎玻璃料斗及玻璃配合料料斗所連接的管道對應連接，粗格柵流化床(130)、細格柵流化床(140)的低端分別通過充氣室(120)另一側的側壁外面，充氣室(120)上下面分別通過熱風進氣管(110a)、熱風出氣管(IlOb)與放熱區出氣管道(600b)及引風機(160)相連；c、充氣室(120)底部較低的一端連接一個落料回收管道(170)；d、充氣室(120)上面設置一個旋風分離器(150)，其一端與充氣室相連，另一端與引風機(160)相連。
4.根據權利要求2或3所述的一種玻璃熔窯煙氣潛能回收方法，其特征在于依據玻璃熔窯處理熔化量的需要，采用兩臺或兩臺以上的柵型熱管流動床或熱管流化床同時運行。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃熔窯中高溫煙氣潛能回收方法，它包括三個階段一將玻璃熔窯中引出的高溫煙氣調節到800℃～1，000℃，輸送進入配合料預熱分解裝置中對配合料進行窯外預熱分解，將配合料從室溫加熱升溫到280～608℃；二將通過配合料預熱分解裝置后≤608℃的煙氣，引入余熱鍋爐；三將經過余熱鍋爐后≤300℃的煙氣，引入氣體換熱器中，對助燃氣體進行加熱。本發明可以降低玻璃熔化能耗，節約能源、減少煙塵排放；可再節約燃料、助燃氧氣≥20%；可充分回收煙氣熱能；采用配合料預熱分解裝置可以縮短熔爐的預熔段，減少窯爐投資。
文檔編號C03B5/237GK102336510SQ20111018055
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者張仰平, 彭壽, 彭程, 徐嘉麟, 方亮, 曹艷平, 楊培廣, 楊揚, 王友樂, 王蕓, 葛瑩瑩, 錢學君 申請人:中國建材國際工程集團有限公司, 蚌埠玻璃工業設計研究院