一种催化剂窑炉余热回收装置 |
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申请号 | CN201811400168.6 | 申请日 | 2018-11-22 | 公开(公告)号 | CN109443019B | 公开(公告)日 | 2024-02-13 |
申请人 | 浙江德创环保科技股份有限公司; | 发明人 | 赵博; 蔡学军; 宣学伟; 陈小利; 蒋成军; 田伟丰; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种催化剂窑炉余热回收装置,属于 能量 回收领域,其技术方案要点是包括热交换结构、清灰装置以及与窑炉连通排烟管道连通的加热室,所述热交换结构包括固定连接于加热室内的第一热交换管、固定连接于 隧道窑 中的第二热交换管和循环结构,所述循环结构将第一热交换管和第二热交换管连通,所述清灰装置设置于第一热交换管,本发明具有节约 能源 的效果。 | ||||||
权利要求 | 1.一种催化剂窑炉余热回收装置,其特征在于:包括热交换结构(1)、清灰装置(4)以及与窑炉(3)连通排烟管道连通的加热室(2),所述热交换结构(1)包括固定连接于加热室(2)内的第一热交换管(11)、固定连接于隧道窑(9)中的第二热交换管(12)和循环结构(13),所述循环结构(13)将第一热交换管(11)和第二热交换管(12)连通,所述清灰装置(4)设置于第一热交换管(11); |
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说明书全文 | 一种催化剂窑炉余热回收装置技术领域背景技术[0002] 实现节能减排、提高能源利用率的目标主要依靠工业领域。处在工业化中后期阶段的中国,工业是主要的耗能领域,也是污染物的主要排放源。因此从另一角度看,我国工业余热资源丰富,广泛存在于工业各行业生产过程中,余热资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,其中可回收率达60%,余热利用率提升空间大,节能潜力巨大,工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”,近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。 发明内容[0005] 本发明目的在于提供一种节约能源的催化剂窑炉余热回收装置。 [0006] 本发明为了实现上述目的,提供了如下技术方案:一种催化剂窑炉余热回收装置,包括热交换结构、清灰装置以及与窑炉连通排烟管道连通的加热室,所述热交换结构包括固定连接于加热室内的第一热交换管、固定连接于隧道窑中的第二热交换管和循环结构,所述循环结构将第一热交换管和第二热交换管连通,所述清灰装置设置于第一热交换管。 [0007] 通过采用上述技术方案,催化剂窑炉内燃烧产生的烟气通过排烟管道输送加热室内,在加热室内,带有余热的烟气与第一热交换管充分接触,从而烟气中的余热传递至第一热交换管内的空气中,进而使第一热交换管内的空气温度升高;在循环结构的作用下,加热后的空气输送至第二热交换管中,第二热交换管中的空气将热量传递至隧道窑中,从而达到了利用烟气余热加热隧道窑的目的,进而减少烘干催化剂的能耗,节约了能源。 [0008] 本发明进一步设置为:所述加热室有多个,每个所述加热室内均设有第一热交换管,所有的所述第一热交换管均并联于循环结构。 [0009] 通过采用上述技术方案,可以同时回收多个窑炉产生的烟气,从而增加收集的余热,进一步减少烘干催化剂的能耗。 [0010] 本发明进一步设置为:所述循环结构包括热风管、循环管、第一风机和第二风机,所述热风管一端与第一热交换管连通,其另一端与第二热交换管连通,所述第一风机安装于第一热风管并且第一风机送风方向为第一热交换管至第二热交换管,所述第一热交换管远离热风管的一端与循环管连通,所述循环管远离第一热交换管的一端与第二热交换管远离热风管的一端连通,所述第二风机安装于循环管并且第二风机的送风方向为第二热交换管至第一热交换管。 [0011] 通过采用上述技术方案,利用第一风机和第二风机使热交换结构内的空气快速的循环流动,使热交换结构更快将烟气中的余热输送至干燥隧道窑中,使烟气中跟多的余热被收集。 [0012] 本发明进一步设置为:所述清灰装置包括套设于第一热交换管的安装座、转动连接于安装座的毛刷、驱动安装座沿第一热交换管轴向滑移的第一驱动装置和驱动毛刷转动的第二驱动装置,所述毛刷套设于第一热交换管上,所述毛刷的刷毛抵触于第一热交换管,所述毛刷以第一热交换管的轴线为转动中心转动。 [0013] 当烟气与第一热交换器接触时,烟气中含有大量的烟尘会堆积于第一热交换管上,从而阻碍烟气中热量的传递第一热交换管中,进而导致余热回收效率变低,通过采用上述技术方案,利用第一驱动装置驱动清灰装置沿着第一热交换管轴向移动,然后利用第二驱动装置驱动毛刷转动,利用毛刷清除第一热交换管上堆积的烟尘,从而避免烟尘阻碍烟气中热量的传递第一热交换管中,进而防止烟尘余热回收效率变低。 [0014] 本发明进一步设置为:所述安装座呈环形,所述第一驱动装置包括驱动电机(以及设置于安装座靠近第一热交换管的一侧的两组滚轮组,每组所述滚轮组包括一个主动轮和一个从动轮,所述主动轮和从动轮均转动连接于安装座,同一组的所述主动轮和从动轮抵触于第一热交换管相背的两侧,两个所述主动轮的转动轴线垂直,所述主动轮均同轴固定连接有转动轴,所述转动轴一端同轴固定连接有锥齿轮,两个所述锥齿轮啮合,其中一个所述转动轴同轴固定连接有第一驱动齿轮,所述驱动电机的主轴同轴固定连接有与第一驱动齿轮啮合的第一主动齿轮,所述安装座固定连接有蓄电池,所述蓄电池与驱动电机电连接。 [0015] 通过采用上述技术方案,驱动电机同时驱动两个主动轮转动,从而驱动安装座在第一热交换管上轴向移动,并且同一组的主动轮和从动路抵触于第一热交换管相背的两侧,在从动轮的抵触下使主动轮始终抵触于第一热交换管上,增加第一热交换管与主动轮之间的摩擦力。 [0016] 本发明进一步设置为:所述毛刷轴向侧壁同轴固定连接环形的安装环,所述安装座靠近安装环的一端开设有与安装环适配的安装槽,所述安装环内壁同轴开设有第一滚珠槽,所述安装槽内壁同轴开设有第二滚珠槽,所述第一滚珠槽内设有多个滚珠,所述滚珠远离第一滚珠槽的一端抵触于第二滚珠槽底壁。 [0017] 通过采用上述技术方案,利用滚珠减小毛刷与安装座之间的摩擦力,使毛刷转动更加顺畅。 [0018] 本发明进一步设置为:所述第二驱动装置包括同轴固定连接于安装环外壁的外齿圈和转动连接于安装座的传动齿轮,传动齿轮与外齿圈啮合,所述驱动电机驱动传动齿轮转动。 [0019] 通过采用上述技术方案,利用一个驱动电机同时驱动安装座轴向移动和毛刷转动,从而节省了成本。 [0020] 本发明进一步设置为:所述第二驱动装置还包括换向结构,所述换向结构包括与传动齿轮同轴固定连接的传动轴、同轴轴向滑动连接于驱动电机主轴的第二主动齿轮和驱动第二主动齿轮轴向滑移的调节装置,所述传动轴同轴固定连接有正向齿轮和反向齿轮,所述驱动电机的主轴通过连接键驱动第二主动齿轮转动,所述安装座转动连接有与反向齿轮啮合的换向齿轮;当所述第二主动齿轮滑动至靠近正向齿轮一端,所述第二主动齿轮与正向齿轮啮合;当所述第二主动齿轮滑动至靠近反向齿轮一端,所述第二主动齿轮与换向齿轮啮合。 [0021] 毛刷长时间转动时,毛刷在摩擦力的作用下向另一侧倾斜,清灰装置长时间工作后毛刷会定型,从而导致毛刷与第一热交换管的压力减少,进而导致毛刷与第一热交换管摩擦力减小,最后导致清灰装置清灰效果变差,通过采用上述技术方案,使用过程中定期滑动第二主动齿轮,使第二主动齿轮分别与正向齿轮和换向齿轮啮合,使毛刷定期变换转动方向,防止长时间使用过程中毛刷向一侧倾斜而导致清灰效果减弱。 [0022] 本发明进一步设置为:所述调节装置包括同轴转动连接于第二主动齿轮的环形永磁铁、固定连接于安装座的电磁铁以及控制电磁铁内电流的方向的控制装置,所述控制装置与蓄电池电连接,所述永磁铁与电磁铁的线圈呈同轴设置并且永磁铁磁极位于其轴向的两端。 [0023] 通过采用上述技术方案,利用调节装置控制电磁铁线圈内电流方向,从而控制电磁铁的磁场方向,当电磁铁与永磁铁相互靠近的磁极相反时,两者受到相斥的磁力,从而使第二主动齿轮轴向移动;当电磁铁与永磁铁相互靠近的磁极相同时,两者受到相互靠近的磁力,从而使第二主动齿轮轴向移动。 [0024] 本发明进一步设置为:所述控制装置包括单刀双掷开关、第一二极管、第二二极管以及输入端与蓄电池电连接的逆变器,所述单刀双掷开关的一个不动端与第一二极管的正极电连接,所述单刀双掷开关的另一个不动端与第二二极管的负极电连接,所述单刀双掷开关的动端与逆变器输出端的电连接,所述第一二极管的负极和第二二极管的正极均与电磁铁的线圈电连接,所述电磁铁的线圈另一端接地。 [0025] 通过采用上述技术方案,利用逆变器将蓄电池产生的直流电转变呈交流电,利用第一二极管、第二二极管的单向导通性,产生两种不同方向的直流电,进而达到控制电磁铁线圈内电流方向的目的。 [0026] 综上所述,本发明具有以下有益效果: [0027] 其一,利用热交换结构吸收催化剂窑炉内燃烧产生的烟气的余热,然后将热量输送至隧道窑中,从而达到利用烟气余热加热隧道窑的目的,进而减少烘干催化剂的能耗,节约了能源; [0028] 其二,利用清灰装置去除堆积于第一热交换器的烟灰,从而避免烟尘阻碍烟气中热量的传递第一热交换管中,进而防止烟尘余热回收效率变低; [0030] 图1为本实施例的整体结构示意图; [0031] 图2为本实施例用于展示加热室的剖面图; [0032] 图3为本实施例用于展示隧道窑的剖面图; [0033] 图4为本实施例用于展示清灰装置的立体图; [0034] 图5为本实施例用于展示第一驱动装置的剖面图; [0035] 图6为本实施例用于展示第二驱动装置的剖面图; [0036] 图7为本实施例用于展示滚珠的剖面图; [0037] 图8为本实施例用于展示换向结构的结构示意图; [0038] 图9为本实施例用于展示控制装置的电路图。 [0039] 附图标记:1、热交换结构;11、第一热交换管;12、第二热交换管;13、循环结构;131、热风管;132、循环管;133、第一风机;134、第二风机;2、加热室;21、排气管;3、窑炉;4、清灰装置;41、安装座;412、滑槽;413、安装槽;414、第二滚珠槽;415、滚珠;42、毛刷;421、安装环;422、第一滚珠槽;5、第一驱动装置;51、滚轮组;511、主动轮;512、从动轮;513、转动轴;514、锥齿轮;515、第一驱动齿轮;516、滑块;517、弹簧;52、驱动电机;521、第一主动齿轮;53、蓄电池;6、第二驱动装置;61、外齿圈;62、传动齿轮;7、换向结构;71、传动轴;711、正向齿轮;712、反向齿轮;72、第二主动齿轮;73、换向齿轮;8、调节装置;81、永磁铁;82、电磁铁;83、控制装置;831、单刀双掷开关;832、第一二极管;833、第二二极管;834、逆变器;9、隧道窑。 实施方式 [0040] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。 [0041] 一种催化剂窑炉3余热回收装置,如图1所示,包括热交换结构1和加热室2。加热室2有四个并且呈圆筒形,四个加热室2轴线呈水平设置,每个加热室2的一端均与一窑炉3连通排烟管道连通,每个加热室2的另一端固定连接有排气管21。热交换结构1包括第一热交换管11(参见图2)、第二热交换管12(参见图3)和循环结构13。其中第一热交换管11有四个分别固定连接于四个加热室2内,第一热交换管11呈螺旋形并且与加热室2同轴设置。第二热交换管12也呈螺旋形并且同轴固定连接于隧道窑9中。循环结构13将第一热交换管11和第二热交换管12连通,四个第一热交换管11并联于循环结构13上。催化剂窑炉3内燃烧产生的烟气通过排烟管道输送加热室2内。加热室2内,带有余热的烟气与第一热交换管11充分接触,从而烟气中的余热传递至第一热交换管11内的空气中,进而使第一热交换管11内的空气温度升高;在循环结构13的作用下,加热后的空气输送至第二热交换管12中,第二热交换管12中的空气将热量传递至隧道窑9中,从而达到了利用烟气余热加热隧道窑9的目的,进而减少烘干催化剂的能耗,节约了能源。 [0042] 如图1所示,循环结构13包括热风管131、循环管132、第一风机133和第二风机134。热风管131一端与第一热交换管11一端连通,热风管131的另一端与第二热交换管12连通。 第一热交换管11远离热风管131的一端与循环管132连通,循环管132远离第一热交换管11的一端与第二热交换管12远离热风管131的一端连通。第一风机133安装于第一热风管131并且第一风机133送风方向为第一热交换管11至第二热交换管12。第二风机134安装于循环管132并且第二风机134的送风方向为第二热交换管12至第一热交换管11。利用第一风机 133和第二风机134使热交换结构1内的空气快速的循环流动,使热交换结构1更快将烟气中的余热输送至干燥隧道窑9中,使烟气中跟多的余热被收集。 [0043] 当烟气与第一热交换管11接触时,烟气中含有大量的烟尘会堆积于第一热交换管11上,从而阻碍烟气中热量的传递至第一热交换管11中,进而导致余热回收效率变低,为了解决上述技术问题,在第一热交换管11安装有清灰装置4。如图4所示,清灰装置4包括安装座41、毛刷42、第一驱动装置5(参见图5)和第二驱动装置6(参见图5)。安装座41呈环形并且套置于第一热交换管11。毛刷42同轴转动连接于安装座41,毛刷42的刷毛垂直于第一热交换管11管壁并且抵触于第一热交换管11。第一驱动装置5驱动安装座41沿着第一热交换管 11轴向移动,第二驱动装置6驱动毛刷42以其轴心为圆心转动,从而利用毛刷42清除第一热交换管11上堆积的烟尘。 [0044] 如图5所示,第一驱动装置5包括滚轮组51、驱动电机52和蓄电池53,其中滚轮组51有两组并且设置于安装座41靠近第一热交换管11的一侧。每组滚轮组51包括一个主动轮511和一个从动轮512。主动轮511均同轴固定连接有转动轴513,转动轴513转动连接于安装座41上并且与安装座41的中心轴心垂直。两个转动轴513相互靠近的一端均同轴固定连接有锥齿轮514,两个锥齿轮514啮合。其中一个转动轴513同轴固定连接有第一驱动齿轮515(参见图6),驱动电机52的主轴同轴固定连接有与第一驱动齿轮515啮合的第一主动齿轮 521(参见图6),第一主动齿轮521和第一驱动齿轮515均为锥齿轮514。驱动电机52的主轴与安装座41的中心轴线呈平行设置,蓄电池53与驱动电机52电连接。驱动电机52同时驱动两个主动轮511转动,从而驱动安装座41在第一热交换管11上轴向移动。 [0045] 如图5所示,安装座41靠近从动轮512的位置开设有两个滑槽412,滑槽412的长度方向垂直于安装座41的中心轴线,滑槽412内滑移连接有滑块516,从动轮512两端分别转动连接于两个滑块516。滑槽412内安装有弹簧517,在弹簧517弹力的作用下对滑块516施加压力,使从动轮512抵触于第一热交换管11。并且同一组的主动轮511和从动路抵触于第一热交换管11相背的两侧,两个主动轮511的转动轴线垂直。在从动轮512的抵触下使主动轮511始终抵触于第一热交换管11上,增加第一热交换管11与主动轮511之间的摩擦力。 [0046] 如图7所示,毛刷42呈环形并且其靠近安装座41的一端的轴向侧壁同轴固定连接有环形的安装环421,安装座41靠近安装环421的一端同轴开设有与安装环421适配的安装槽413,为减小两者之间的摩擦力,在安装环421内壁同轴开设有第一滚珠槽422,安装槽413内壁同轴开设有第二滚珠槽414,第一滚珠槽422内设有多个滚珠415,滚珠415远离第一滚珠槽422的一端抵触于第二滚珠槽414底壁,利用滚珠415减小毛刷42与安装座41之间的摩擦力,使毛刷42转动更加顺畅。 [0047] 如图6和图8所示,第二驱动装置6包括外齿圈61、传动齿轮62和换向结构7。外齿圈61同轴固定连接于安装环421外壁,传动齿轮62转动连接于安装座41并且与外齿圈61啮合。 换向结构7将驱动电机52的扭矩传递至传动齿轮62,从而驱动毛刷42转动。 [0048] 如图8所示,毛刷42长时间同向转动时,毛刷42在摩擦力的作用下向另一侧倾斜,清灰装置4长时间工作后毛刷42会定型,从而导致毛刷42与第一热交换管11的压力减少,进而导致毛刷42与第一热交换管11摩擦力减小,最后导致清灰装置4清灰效果变差,为此换向结构7还有具有切换毛刷42转动方向的功能。 [0049] 如图8所示,换向结构7包括传动轴71、第二主动齿轮72和调节装置8。传动轴71与传动齿轮62同轴固定连接,传动轴71同轴固定连接有正向齿轮711和反向齿轮712。第二主动齿轮72同轴轴向滑动连接于驱动电机52的主轴,驱动电机52的主轴通过连接键驱动第二主动齿轮72转动,第二主动齿轮72可以与正向齿轮711啮合。安装座41转动连接有与反向齿轮712啮合的换向齿轮73,换向齿轮73可以与第二主动齿轮72啮合。调节装置8驱动第二主动齿轮72轴向移动。当调节装置8驱动第二主动齿轮72滑动至靠近正向齿轮711一端,第二主动齿轮72与正向齿轮711啮合,此时毛刷42转动方向为顺时针。当调节装置8驱动第二主动齿轮72滑动至靠近反向齿轮712一端,第二主动齿轮72与换向齿轮73啮合,此时毛刷42转动方向为逆时针。 [0050] 调节装置8包括环形永磁铁81、电磁铁82和控制装置83(参见图9)。永磁铁81呈环形并且同轴固定连接于第二主动齿轮72一端端面。电磁铁82固定连接于安装座41上并且同轴套至于驱动电机52的主轴上。永磁铁81与电磁铁82的线圈呈同轴设置并且永磁铁81磁极位于其轴向的两端,控制装置83与蓄电池53电连接并且控制电磁铁82内电流的方向。利用调节装置8控制电磁铁82线圈内电流方向,从而控制电磁铁82的磁场方向,当电磁铁82与永磁铁81相互靠近的磁极相反时,两者受到相斥的磁力,从而使第二主动齿轮72轴向移动;当电磁铁82与永磁铁81相互靠近的磁极相同时,两者受到相互靠近的磁力,从而使第二主动齿轮72轴向移动。 [0051] 如图9所示,控制装置83包括单刀双掷开关831、第一二极管832、第二二极管833以及逆变器834,单刀双掷开关831的一个不动端与第一二极管832的正极电连接,单刀双掷开关831的另一个不动端与第二二极管833的负极电连接,单刀双掷开关831的动端与逆变器834输出端的电连接,第一二极管832的负极和第二二极管833的正极均与电磁铁82的线圈电连接,电磁铁82的线圈另一端接地,逆变器834的输入端的正负极与蓄电池53的正负极电连接。利用第一二极管832、第二二极管833的单向导通性,产生两种不同方向的直流电,然后利用单刀双掷开关831选择不同的方向的电流输入电磁铁82线圈,进而达到控制电磁铁 82线圈内电流方向的目的。 [0052] 本实施例的实施原理为:催化剂窑炉3内燃烧产生的烟气通过排烟管道输送加热室2内。加热室2内,带有余热的烟气与第一热交换管11充分接触,从而烟气中的余热传递至第一热交换管11内的空气中,进而使第一热交换管11内的空气温度升高;在循环结构13的作用下,加热后的空气输送至第二热交换管12中,第二热交换管12中的空气将热量传递至隧道窑9中,从而利用烟气余热加热隧道窑9的目的,进而减少烘干催化剂的能耗,节约了能源。 [0053] 利用第一驱动装置5驱动清灰装置4沿着第一热交换管11轴向移动,然后利用第二驱动装置6驱动毛刷42转动,利用毛刷42清除第一热交换管11上堆积的烟尘,从而避免烟尘阻碍烟气中热量的传递第一热交换管11中,进而防止烟尘余热回收效率变低。 |