多用消烟坩埚窑炉及砌筑方法

本发明涉及燃煤式坩埚窑炉及制造方法，特别是多风道自然引风消烟的坩埚窑炉 及砌筑方法。

常规的燃煤式工业炉窑，由于不能使煤充分的燃尽，而产生了大量的黑烟污染 环境。目前，随着各种环保技术的产生和发展，解决了一些炉窑的烟尘污染，特别是 坩埚窑炉，它不再仅仅依靠附设的环保设施来进行动力消烟，而是已发明了一种多风 道无动力消烟除尘的新方法，例如《高效消烟坩埚窑炉》(申请号：00110221.4)、 《消烟坩埚窑炉》(专利号：ZL00248023.9)，它通过改造常规窑炉内部的结构，增 设辅风道用自然引风予热，多处混燃烟尘的方法实现了坩埚窑炉的消烟除尘。目前， 仍有一些炉窑由于本身的结构特点、作业性质所限，如工作温度低、间歇式作业等， 使烟尘的治理比较困难，或者是治理成本高使一些环保技术得不到积极地应用，如砖 窑、坩埚予烧窑等等。

本发明的目的是：提供多用消烟坩埚窑炉及砌筑方法，它对已应用环保技术的 坩埚窑炉，采取增设输烟道，将其它工业炉窑的外源烟气引进坩埚窑炉体内混燃的措 施，以解决其它工业炉窑的消烟除尘，本发明的目的还要提供这种窑炉的砌筑方法。

上述的环保技术，可以是窑体内结构改造而实现消烟的发明，例如已述的多风 道坩埚窑炉，上述的环保技术也可以是窑体外附设的环保设施，例如加煤机、各种除 尘器(如布袋、水滤、静电除尘器)等，本发明的实现依附于成熟的环保技术，所以 不对这类技术作深入地探讨，而是研究解决如何使用这些技术实施对其它炉窑的烟尘 治理。为此我们将本发明所依据的窑炉基本上分为两类：①本身具有消烟功能的多 风道坩埚窑炉，②各种常规的坩埚窑炉。

依据上述窑炉本发明是这样实现的，方案①：多用消烟坩埚窑炉，包括主燃烧 系统的火池、喷火筒、炉膛，辅燃烧系统的吸火孔道、圈火道、火道，窑炉体外废气 排出系统的废气道、烟囱，改进风道系统的二次风道和已发明的辅风道，对于二次风 道可由进风口、引风道、换热室和出风口依次相接构成，对于辅风道可设为一条或多 条，它包括进风口、引风道、和出风口，当出风口接入窑炉部位不同时，辅风道还可 以在引风道之后衍生出主予热道、辅予热道或衍生出分风道等，当辅风道为一条时， 其出风口可引入炉膛或圈火道或顶层火道，当辅风道设为多条时，其出风口可以分别 引入炉膛、圈火道、火道，各风道的进风口可设在窑体下部，各风道的引风道与火道 夹筑，二次风道的换热室位于圈火道的内侧，其出风口位于喷火筒内的中部，辅风道 中衍生的主予热道位于圈火道的外侧，并围绕着圈火道，辅予热道夹筑于圈火道盖板 与炉盘之间引进炉膛，辅风道中衍生的分风道亦经圈火道的外侧，夹筑于圈火道盖板 与炉盘之间引进炉膛，本发明窑炉的特征在于：增设与其它工业炉窑排烟道相接的输 烟道，输烟道引入外源烟气的混燃点设于窑炉的主燃烧系统或辅燃烧系统。

本发明还可以这样来实现，方案②：多用消烟坩埚窑炉，由主体的常规坩埚窑炉 和附属的环保设施组成，常规的坩埚窑炉包括主燃烧系统的火池、喷火筒、炉膛，辅 燃烧系统的吸火孔道、圈火道、火道，窑炉体外废气排出系统的废气道、烟囱，风道 系统的二次风道，环保设施可以是各类除尘器或促燃设施，本发明窑炉的特征在于： 增设与其它工业炉窑排烟道相接的输烟道，输烟道引入外源烟气的混燃点设于窑炉的 主燃烧系统或辅燃烧系统。

上述窑炉的输烟道须设置窑体外输烟道，用以连接一个或多个作为外源烟气炉窑 的排烟道，其方案有两种：①窑体外的输烟道是独立设置的，它可以用砖砌筑，亦 可由金属材料制成，其功能是引入外源烟气，②窑体外的输烟道与废气道夹筑引入 窑体内，其功能是引入并能够使外源烟气得到预热以利燃烧，它的夹筑形式有多种： 如上、下、左、右夹筑或夹芯式夹筑。

上述窑炉的输烟道在形式上可设或不设窑体内的输烟道，其方案如下：

1、形式上无窑体内的输烟道：①窑体外的输烟道直接接入窑炉主燃烧系统或辅 燃烧系统，其外源烟气理论上的混燃点滞后于接入点，②窑体外的输烟道与窑体内 的风道系统相接，其外源烟气理论上的混燃点在接入风道的出风口附近，其实质是窑 体内的输烟道借用了风道，为隐形输烟道。

2、形式上有窑体内的输烟道：①简式窑体内输烟道：不与窑炉其它结构之间存 在着必然的依赖关系，在窑体内直接作道引入混燃点，②复合式窑体内输烟道：与 窑炉其它结构存在依赖关系，其目的是借助窑炉体内的热量进一步予热外源烟气以利 燃烧，它的形式有多种：a.窑体内的输烟道与火道夹筑返转攀升，b.窑体内的输烟道 依附于火池砖壁的外侧或依附于漏料坑砖壁的内侧、外侧或夹筑在漏料坑的砖体内。

上述窑炉外源烟气混燃点可有不同的选择，其消烟的效果也是有差异的：①选择 窑炉主燃烧系统，不但消烟效果好，同时还节能，②选择窑炉辅燃烧系统，主要功 能是消烟。

本发明窑炉可以依据上述结构组合出各种方案，但其特征结构的最佳选择方案 是：输烟道分两段组成：窑体外的输烟道与废气道夹筑，窑体内的输烟道与火道夹筑， 输烟道的出烟口设于窑炉主燃烧系统的喷火筒内，位于二次风道出风口的下面。对于 窑炉的喷火筒分三部分，下部由矩形基础缩口变正方形、变“地方天圆”，中部是 风道出风口，上部是炉盘喷火口。

本发明依据方案①的多风道多用消烟坩埚窑炉砌筑方法的工艺步骤如下：A.砌 筑窑体外的输烟道，B.砌筑窑炉下部常规的中心结构，包括炉渣坑、挡火墙、漏料 坑(有的窑炉此结构与炉渣坑在一起)和火池，相继砌筑中心两侧对称分布的火道、 风道系统的引风道，引风道与火道夹筑，在窑体内引风道横向、火道纵向十字错流返 转攀升，C.砌筑火池与漏料坑拱璇相向的端部及两侧壁，围成“井”状喷火筒下部 的矩形基础，再砌筑喷火筒下部的缩口、“地方天圆”，围绕着喷火筒下部砌筑圈火 道、换热室，然后根据辅风道设计的条数和出风口部位，选择砌筑围绕着圈火道外侧 的主予热道或分风道，和选择砌筑接入圈火道或顶层火道的出风口，D.砌筑喷火筒 中部的二次风出口风道及出风口，然后，对于辅风(三次风)引入炉膛的技术方案， 则先在圈火道盖板的吸火孔上向上围筑吸火孔道，然后连通主予热道砌筑辅予热道或 连通引风道砌筑分风道，使其越过圈火道的盖板，错过吸火孔道进入圈火道盖板的内 侧，再上引砌筑通向炉盘的出风口，其出风口接入炉膛，E.拼合炉盘，形成炉盘喷 火口，最后砌筑炉膛，它包括炉腿、炉盖梁和炉盖，对于辅风引入炉膛的技术方案， 其出风口可在炉盘上直接通入炉膛，或采用《引风式坩埚窑炉腿》，使炉腿上的引风 对接口与炉盘上辅风道的出风口对接，并使炉腿上辅风道的出风口通入炉膛，本发明 的特征在于窑体外的输烟道的砌筑是按造下述工艺步骤完成的：先截取砌筑其它工业 炉窑的排烟道，取捷径引向本窑炉的废气道，然后在废气道处将排烟道与输烟道相接， 相接后的输烟道与废气道夹筑引向窑炉，再将输烟道接入窑炉体内。

本发明依据方案②的多用消烟坩埚窑炉砌筑方法的工艺步骤如下：A.砌筑窑体 外的输烟道，B.砌筑窑炉下部常规的中心结构，包括炉渣坑、挡火墙、漏料坑(有 的窑炉此结构与炉渣坑在一起)和火池，相继砌筑中心两侧对称分布的火道、风道系 统的引风道，引风道与火道夹筑，在窑体内引风道横向、火道纵向十字错流返转攀升， C.砌筑火池与漏料坑拱璇相向的端部及两侧壁，围成“井”状喷火筒下部的矩形基 础，再砌筑喷火筒下部的缩口、“地方天圆”，围绕着喷火筒下部砌筑圈火道、换热 室，然后砌筑喷火筒中部的二次风出口风道及出风口，D.拼合炉盘，形成炉盘喷火 口，最后砌筑炉膛，它包括炉腿、炉盖梁和炉盖，本发明的特征在于窑体外输烟道的 砌筑是按造下述工艺步骤完成的：先截取砌筑其它工业炉窑的排烟道，取捷径引向本 窑炉的废气道，然后在废气道处将排烟道与输烟道相接，相接后的输烟道与废气道夹 筑引向窑炉，再将输烟道接入窑炉体内。

本发明窑炉在上述砌筑方法的基础上，当选择最佳方案再增设窑体内的输烟道 时，其砌筑方法进一步的特征是：①在上述工艺步骤B中，由窑体下部将窑体内的输 烟道与窑体外的输烟道相接后，与火道以十字错流的方式夹筑，向上返转攀升，并随 风道系统的引风道同时砌筑，②在上述工艺步骤C中，砌筑顶层窑体内的输烟道引 入喷火筒内，并将出烟口砌筑于二次风道出风口的下面。

本发明的优点是：利用多用消烟坩埚窑炉，系统地解决了其它炉窑的烟尘污染， 对于使用坩埚窑炉的玻璃工厂，能使一窑多用，变害为宝，减少了其它窑炉环保改造 的投资与运行成本，对于使用其它炉窑的工厂，本发明的方案①，提供了一种利用 无动力消烟除尘环保技术的有效途径，它不但效果好，同时也避免了二次污染物的产 生，对于一些大型工业炉窑的烟尘治理，也具有使用的价值。对于新结构的输烟道， 其砌筑方法简捷实用，它与常规的筑窑工艺有机地溶合在一起，使窑炉总体的砌筑工 艺连贯有序、示范性强，规避操作失误，便于实施。

下面结合附图对本发明具体的实施方式作进一步详细的描述：

图1是多用消烟坩埚窑炉结构示意图，本示意图以窑炉的后部为正视方向。

图2是方案①多风道的窑炉与其它外源烟气的炉窑连结成一个无动力消烟除尘 系统的示意简图。

图3是方案②附设环保设施的窑炉与其它外源烟气的炉窑连结成另一个消烟除 尘系统的示意简图。

图1实施方式的坩埚窑炉依据于《高效消烟坩埚窑炉》，它是在常规坩埚窑炉的 基础上改进的，所以它能够同时显示方案①和方案②窑炉的主体结构，说明如下：

方案①的多风道坩埚窑炉(38)结构常规的部分；包括主燃烧系统的火池4、喷 火筒、炉膛26，辅燃烧系统的吸火孔道30、圈火道20、火道5，窑炉体外废气排出 系统的废气道33、烟囱35，和已改进的风道系统，该系统共设置了三条风道，其主 风道乃是二次风道，由进风口12、引风道16、换热室9、出风口10依次相接构成。 其辅风道设为两条——既三次风道、四次风道，其四次风道由进风口14、引风道15、 主予热道18、出风口依次相接构成，其三次风道由进风口13、引风道17、主予热道 19、辅予热道22、《引风式坩埚窑炉腿》29(专利号：ZL99242319.8)依次相接构成。

方案②常规坩埚窑炉(39)的结构部分；包括主燃烧系统的火池4、喷火筒、炉 膛26，辅燃烧系统的吸火孔道30、圈火道20、火道5，窑炉体外废气排出系统的废 气道33、烟囱35，和风道系统的二次风道，在图1中，将引风道15、16、17合三为 一既是常规的二次风道。

对于本发明增设的输烟道，在图1的实施方式中，由窑体内的输烟道32和窑体 外的输烟道34两部分组成，其出烟口6设于二次风道出风口10下面，并用局剖轴测 图显示了内、外输烟道连接的部位，和废气道、底层火道连接的部位，以及它们之间 的相对位置，这样便于砌筑时掌握此处的结构。

在图1中，有几处窑炉结构的投影是重合的；①二次风道的进风口12在底层火 道窑后的左、右两端，三次风道的进风口13在底层火道窑前的左、右两端，所以它 们在图上的投影是重合的，②在视图的左侧，由前向后依次排列着四次风道15、二 次风道16、和三次风道17的引风道，它们在图上的投影大部分是重合的，③在视图 的右侧，由前向后依次排列着输烟道32、四次风道15、二次风道16、和三次风道17 的引风道，它们在图上的投影大部分也是重合的。

图2显示了本发明方案①的主体窑炉38、窑体外的输烟道34、废气道33、烟囱 35，和其它炉窑37、炉窑的排烟道36，以及它们之间的连接情况，作为产生外源烟 气的炉窑37，可以是一座或多座燃煤式的工业炉窑。

图3显示了本发明方案②的主体窑炉39、附属的环保设施、窑体外的输烟道34、 废气道33、烟囱35，和其它炉窑37、炉窑的排烟道36，以及它们之间的连接情况， 作为产生外源烟气的炉窑37，可以是一座或多座燃煤式的工业炉窑。作为附属的环 保设施可以是尾端治理的各种除尘器40等，也可以是在窑炉主燃烧系统采取的促燃 措施，如装置在加煤口的加煤机41(用虚线框示)、设置在火池内的化学促燃介质 等，以及其它不改变窑炉结构的实用环保技术。

图1、图2所示方案①实施方式窑炉详细的砌筑工艺步骤如下：

1.截筑其它炉窑37的排烟道36，取捷径引向坩埚窑炉的废气道33，在废气道 处将排烟道36与坩埚窑体外的输烟道34相接，

2.相接后的窑体外的输烟道34与废气道33左、右并排夹筑，在地面下的基础 内引入窑炉38，并在窑炉后部右侧的基础内上引，以便经底层火道的右侧与窑体内 的输烟道32连通，

3.砌筑坩埚窑下部常规的中心结构，包括窑前的炉渣坑1、火池4、窑后的漏料 坑2，中间由挡火墙3分隔，它们连在一起呈“H”形，

4.相继砌筑相应高度的上述中心两侧对称分布的火道5、各风道的引风道15、16、 17和输烟道32，它们各为三层，其中火道纵向、引风道和内输烟道横向，以十字错 流的夹筑方式在窑体内返转攀升，从窑基面起第一层是底层火道，它在窑炉后部与窑 基下的废气道入口31相通。底层火道的上面是各风道的引风道(对于窑后右侧尚有 内输烟道)的第一层，各风道的进风口是互相独立的，位于窑炉的下部，其中二次风 道进风口12位于窑后两端，三次风道进风口13位于窑前两端，四次风道进风口14 位于窑后两侧。

5.砌筑漏料坑2与火池4的顶璇相向的端部与两侧壁，围成“并”状喷火下部 的矩形基础，在此基础上砌筑喷火筒下部的缩口同时变正方形8、再变“地方天圆” 7，相继砌筑顶层火道，设置接入圈火道的予留口，砌筑顶层二次风引风道，在圈火 道的内侧设置接入换热室的予留口，砌筑顶层三次、四次风引风道，在圈火道的外侧 设置接入其主予热风道的予留口，砌筑顶层输烟道，将其引入喷火筒，在喷火筒内将 输烟道的出烟口6筑于二次风道出风口10的下面，

6.围绕着喷火筒的下部砌筑圈火道20，圈火道的内侧是二次风的换热室9，外 侧是三次、四次风主予热道，它们上下叠置，下层为四次风主予热道18，其出风口 接入圈火道20，上层为三次风主予热道19继续上引，

7.圈火道20和换热室9盖板后，砌筑喷火筒中部二次风出口风道及出风口10， 然后将圈火道盖板上的吸火孔向上围筑吸火孔道30，再连通三次风主予热道19砌筑 辅予热道22，使其越过圈火道盖板，错过吸火孔道30引伸砌筑到圈火道盖板上的内 侧，再将辅予热道向上引筑，设置炉盘上的出风口24，

8.拼合炉盘23，形成炉盘喷火口11，将引风式坩埚窑炉腿29上的引风对接口 与炉盘上的三次风辅予热道出风口24对接砌筑，并使炉腿上三次风道的出风口19通 入炉膛，最后砌筑常规的炉盖梁27和炉盖28。

坩埚窑炉的存在与发展已有很长的历史，新的窑型也不断的出现，但本发明内、 外输烟道所依附的窑炉的相关结构，是坩埚窑炉组成的基本要素不会改变，所以上述 本发明特征部分的砌筑方法适用于任何坩埚窑炉的砌筑，因此，方案②实施方式窑 炉详细的砌筑工艺可参照上述筑窑工艺，只是免除其中关于辅风道方面的砌筑项目即 可。本发明在实施中，如果依据《消烟坩埚窑炉》(专利号：ZL00248023.9)采用方 案①，其窑炉的砌筑方法亦可比照上述筑窑工艺，不再详述。

参照说明书附图，下面详述本发明窑炉对其它燃煤式工业炉窑实施无动力消烟 除尘的应用：

在其它燃煤式工业炉窑37的运行中，由于煤的不充分燃烧使排出的废气中含有 大量的黑烟尘，这种外源烟气通过排烟道36引入多用消烟坩埚窑炉体外的输烟道 34，在通向窑炉的过程中被与其夹筑的废气道33予热，并从窑炉后部上引进入窑体 内的输烟道32，此段的输烟道与火道5夹筑，返转攀升，使外源烟气被进一步予热 后，由设在二次风出风口10下面的出烟口6进入喷火筒内，然后与火池4中的燃煤 产生的半煤气、未燃尽的烟气混合在一起，受烟囱35拉力的作用被向上吸引，在喷 火筒的中部与二次风汇交上升，在喷火口11处产生了第二次爆破性的燃烧，其火焰 喷入炉膛26，由于各种原因不完全燃烧的情况仍然存在，使炉膛燃烧的火焰中含有 黑的烟尘，对于方案①的窑炉，它们先后在炉膛26内与三次风、在圈火道20内 与四次风混燃，产生了依次叠加的消烟效果，并在排放的途中最终使烟尘充分的燃尽， 而燃烧中产生的热量提高了窑炉排气的温度，使外源烟气、二次风、三次风和四次风 都得到了很好的予热，为助燃创造了更好的条件，另外，外源烟气在炉膛内的燃烧， 使能量得到了充分的利用，节约了能源。对于方案②的窑炉，从炉膛中排除的含有 烟尘的废气，在废气道中经尾端治理的环保设施，如除尘器40而消除了黑烟，其无 烟尘的废气最后经烟囱35排放到大气中。