一種低能耗蓄熱式熔融裝置及方法與流程

本發明涉及熱工設備領域，具體涉及一種低能耗蓄熱式熔融裝置及方法。

背景技術：

在制作玻璃及玻璃絲綿的過程中，熔融是必不可少的一環。而目前國內熔融爐普遍存在著單位能耗高，成品質量低等問題。因此如何進行節能高溫熔融是一個迫在眉睫的問題。

目前，由于設計的缺陷，導致目前采用蓄熱式加熱及燃燒方式的熱工設備普遍存在著排煙不暢，裝置內壓力過高，氣氛不易控制，排煙溫度高，供熱不穩定等問題。

技術實現要素：

為克服現有生產工藝的不足，本發明提供一種低能耗蓄熱式熔融裝置及方法，通過改進蓄熱式熔融裝置的整體結構，保證換熱充分，提高裝置熱效率，通過低氧超絕熱燃燒，提高熔融背景溫度，實現NO_x的低排放的，節能減排，運行安全穩定。

本發明的技術方案：

一種低能耗蓄熱式熔融裝置，該低能耗蓄熱式熔融裝置包括蓄熱式換熱裝置、整流裝置和熔融爐體；

蓄熱式換熱裝置包含蓄熱式燃氣換熱裝置和蓄熱式空氣換熱裝置，蓄熱式燃氣換熱裝置進一步包括含蓄熱式燃氣換熱裝置A和蓄熱式燃氣換熱裝置B，蓄熱式空氣換熱裝置進一步包括蓄熱式空氣換熱裝置A和蓄熱式空氣換熱裝置B；蓄熱式燃氣換熱裝置A與蓄熱式空氣換熱裝置A之間采用保溫板分隔開，為一體式結構設置于熔融爐體左端；蓄熱式燃氣換熱裝置B與蓄熱式空氣換熱裝置B之間采用保溫板分隔開，為一體式結構設置于熔融爐體右端；蓄熱式換熱裝置內設置多個蓄熱體，相鄰蓄熱體間的縱向間距大于10mm；蓄熱式燃氣換熱裝置A和蓄熱式燃氣換熱裝置B中相鄰蓄熱體間填充的介質為燃氣，且二者的入口端與燃氣管道相連，出口端與整流裝置相連；蓄熱式空氣換熱裝置A和蓄熱式空氣換熱裝置B中相鄰蓄熱體間填充的介質為空氣，且二者的入口端與空氣管道相連，出口端與整流裝置相連；

整流裝置包括整流裝置A和整流裝置B，整流裝置內部采用燃氣整流腔與空氣整流腔結合的形式或交叉式整流片的形式；當整流裝置內部采用燃氣整流腔與空氣整流腔結合的形式時，每個整流裝置內部設置一個燃氣整流腔和一個空氣整流腔，燃氣整流腔與蓄熱式燃氣換熱裝置的出口端相連，空氣整流腔與蓄熱式空氣換熱裝置的出口端相連，燃氣整流腔的出口設有多個燃氣噴嘴，空氣整流腔的出口設有多個空氣噴嘴，燃氣噴嘴與空氣噴嘴均采用套管的形式，套管內燃氣與空氣并不混合，換熱后的高溫空氣與高溫燃氣分別送入空氣整流腔和燃氣整流腔，經整流后通過噴嘴噴入熔融爐體中；當整流裝置內部采用交叉整流片的形式時，交叉整流片直接與蓄熱式換熱裝置出口連接，換熱后的高溫空氣與高溫燃氣在交叉整流片內實現充分混合；

熔融爐體內設置多個隔層，燃燒后的煙氣通過隔層預留的煙氣通道流動。

所述的氣體流通管道上的閥門采用三通閥，三通閥按照設定的時間周期性改變方向，實現進入氣體與排出煙氣的快速轉換，經三通閥后的煙氣支管匯成一根煙氣母管，左右兩根煙氣母管與煙氣出口相連，使煙氣經過煙氣支管匯總進入煙氣母管，并經過煙氣出口排出。

所述的蓄熱體間的縱向間距為20-200mm。

一種低能耗蓄熱式熔融方法，步驟如下：

(Ⅰ)預熱階段：定量的燃氣送入已蓄好熱量的蓄熱式燃氣換熱裝置A，同時，定量的空氣送入已蓄好熱量的蓄熱式空氣換熱裝置A，蓄熱式燃氣換熱裝置A和蓄熱式空氣換熱裝置A內的蓄熱體分別對燃氣和空氣進行加熱，換熱后的高溫燃氣與高溫空氣經整流裝置A整流后送入熔融爐體內，此時，換熱后的蓄熱式燃氣換熱裝置A和蓄熱式空氣換熱裝置A內的蓄熱體溫度降低，等待再次蓄熱；

(Ⅱ)燃燒及固體熔融階段：定量的高溫燃氣與高溫空氣在熔融爐體內進行低氧超絕熱燃燒，燃燒產生的高溫煙氣順著熔融爐體內隔層預留的煙氣通道流動；

(Ⅲ)能量回收階段：對固體進行加熱后的煙氣經過整流裝置B分別進入蓄熱式燃氣換熱裝置B和蓄熱式空氣換熱裝置B，煙氣與蓄熱式燃氣換熱裝置B和蓄熱式空氣換熱裝置B內的蓄熱體進行高效換熱，換熱后的低溫煙氣經煙氣母管排出，此時蓄熱式燃氣換熱裝置B和蓄熱式空氣換熱裝置B已蓄好熱量供下次換熱利用；

(Ⅳ)交替運行階段：定量的燃氣與空氣分別送入已蓄好熱量的蓄熱式燃氣換熱裝置B和蓄熱式空氣換熱裝置B，再次重復預熱階段、燃燒及固體熔融階段和能量回收階段，以此循環。

所述的燃燒及固體熔融階段中，通入的空氣的過量空氣系數為1.01-1.07，整體煙氣停留時間大于2s。

所述的能量回收階段中，煙氣依次進入各個蓄熱體，煙氣溫度低于150℃后排出。

本發明的有益效果：

(1)利用空氣/燃氣的低傳熱系數并作為分層填充介質，實現蓄熱加熱裝置內各個蓄熱體的溫度呈梯度分布，實現煙氣的高效放熱及空氣/燃氣的高效加熱。

(2)通過采用整流裝置，將換熱后的高溫燃氣與高溫空氣整流后充分混合，實現燃氣與空氣低氧超絕熱快速充分燃燒，為熔融提供極高的背景溫度。

(3)通過將熔融爐體分段，可提高煙氣整體停留時間，換熱更加充分，熔融爐體內部溫度更加均衡。

附圖說明

圖1為本發明的一種低能耗蓄熱式熔融爐的俯視圖。

圖2為本發明整流裝置內部采用燃氣整流腔與空氣整流腔結合時的結構示意圖。

圖3為本發明整流裝置內部采用交叉整流片的結構示意圖。

圖中：1燃氣管道；2空氣管道；3蓄熱式燃氣換熱裝置A；

4蓄熱式空氣換熱裝置A；5蓄熱式燃氣換熱裝置B；

6蓄熱式空氣換熱裝置B；7整流裝置A；8整流裝置B；9熔融爐體；

10隔層；11蓄熱體；12三通閥A；13三通閥B；14煙氣母管；

15煙氣出口；16空氣整流腔；17燃氣整流腔；18交叉式整流片。

具體實施方式

以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發明的具體實施方式。

實施例

如圖1-圖2所示，裝置開始工作之前，蓄熱式空氣換熱裝置A 3與蓄熱式燃氣換熱裝置A 4前端的三通閥A 12分別轉向燃氣管道1及空氣管道2，此時蓄熱式空氣換熱裝置B 5與蓄熱式燃氣換熱裝置B 6前端的三通閥B 13均關閉，定量的燃氣送入處于高溫狀態的蓄熱式燃氣換熱裝置A 3，同時，過量空氣系數為1.03的空氣送入處于高溫狀態的蓄熱式空氣換熱裝置A 4，燃氣與空氣經整流裝置A 7整流后送入熔融爐體9中，高溫燃氣與高溫空氣在熔融爐體9內進行低氧超絕熱燃燒，燃燒產生的高溫煙氣順著熔融爐體9內隔層10預留的煙氣通道流動，對途經所需熔融的固體充分加熱，熔化后的液體順著熔融爐體9底部的漏板漏出，加熱完固體后的煙氣順著整流裝置B 8分別送入蓄熱式燃氣換熱裝置B 5及蓄熱式空氣換熱裝置B 6，煙氣與蓄熱式燃氣換熱裝置B 5及蓄熱式空氣換熱裝置B 6內的蓄熱體11進行高效換熱，換熱后的煙氣溫度降至150℃以下，三通閥B 13開啟，煙氣經煙氣出口15排出大氣，此時蓄熱式燃氣換熱裝置B 5及蓄熱式空氣換熱裝置B 6內蓄熱體11已蓄好熱量，供下批次定量的燃氣與空氣再次重復預熱階段、燃燒及固體熔融階段及能量回收階段，以此循環。