一种用于玻璃热工设备的动热能回收装置

技术领域

本发明涉及玻璃热工设备技术领域，尤其涉及一种用于玻璃热工设备的动热能回收装置。

背景技术

玻璃热工设备包括玻璃熔窑和浮法锡槽等，其为对玻璃进行熔化、成形加工的大型高温设备，工作状态具有高能耗、高温度等特点。为了降低能耗水平，现阶段的大吨位熔窑都在不断加强保温，几乎整个窑体均由保温材料所覆盖；同时，为了缓解熔窑池壁在玻璃液面处的侵蚀，延长这个三相点交界面处的耐火材料使用寿命，需要对此处的池壁砖、池壁砖缝进行强制通风冷却。而为了保证吹风强度，通常需要30m/s-40m/s的高速风来进行强制通风冷却，以使池壁砖有更长的使用年限。

但由于这些冷却风在吹到池壁上反弹后，仍具有极大的动能，同时还因为对池壁的冷却而带出了大量的热，这部分风反弹散逸在车间环境中，使得小炉下空间以及窑炉的周围均因散乱气流而处在高温环境中，不利于车间人员的生产操作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够对冷却后的池壁反弹热风进行能量的回收利用的用于玻璃热工设备的动热能回收装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种用于玻璃热工设备的动热能回收装置，包括动能回收模块和余热回收模块；

动能回收模块包括导流组件、固定支撑件、涡轮机组和发电机，导流组件设置在涡轮机组的进风口位置并能够向进风口方向进行导流，固定支撑件设置在涡轮机组的外壳上，涡轮机组与发电机传动连接；

余热回收模块包括导出风管和热交换器，热交换器接入车间供暖水网，导出风管的出风口与热交换器的换热介质进口连通；

涡轮机组的出风口通过渐扩管与导出风管的进风口连通，且渐扩管的管径沿靠近导出风管方向逐渐增大。

优选地，涡轮机组包括涡轮叶片、涡轮轴和柱状壳体，涡轮叶片与涡轮轴的一端轴向可拆卸连接，涡轮轴的另一端与发电机传动连接，涡轮叶片和涡轮轴均容置在柱状壳体内。

优选地，导流组件包括两块导流板，涡轮机组的进风口设置在涡轮叶片的侧面，且涡轮机组的进风口沿柱状壳体的外周面轴向延伸为长方形开口，涡轮机组的进风口两侧分别通过锁定铰链铰接有一块导流板，且每块导流板的铰接轴线均与涡轮机组的涡轮轴平行。

优选地，导流板的表面涂敷有隔热涂层，柱状壳体和导出风管的外表面均包覆有保温层。

优选地，柱状壳体包括多个柱状壳段，多个柱状壳段沿轴向依次可拆卸连接。

优选地，动能回收模块还包括联轴器和齿轮传动组件，涡轮机组与联轴器的一端轴向连接，联轴器的另一端与齿轮传动组件的输入端轴向连接，齿轮传动组件的输出端与发电机轴向连接。

优选地，联轴器和齿轮传动组件均位于金属框架内。

优选地，联轴器采用耐热橡胶制成。

优选地，热交换器为金属材质的管壳式热交换器。

优选地，动能回收模块设置有多个，前一级动能回收模块的涡轮机组出风口通过渐扩管与下一级动能回收模块的涡轮机组进风口连通，且每个渐扩管的管径均向下一级方向逐渐增大，末级动能回收模块的涡轮机组出风口通过渐扩管与导出风管的进风口连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的用于玻璃热工设备的动热能回收装置在使用时，通过固定支撑件固定在玻璃热工设备的周围位置上，冷却后的池壁反弹热风绝大部分通过导流组件导流进入涡轮机组，涡轮机组通过消耗热风的动能，带动发电机发电，而从涡轮机组排出的热风又通过渐扩管进行风速放缓，并在之后通过导出风管进入热交换器，从而消耗热风的热能，对车间供暖水网进行加热，并最终从热交换器的换热介质出口排出。

本发明的用于玻璃热工设备的动热能回收装置将本该散逸在车间环境中的冷却后的池壁反弹热风进行回收，不仅减少了对车间内气流的影响，使车间工作环境更安全宜人，保障了车间人员的正常生产操作，还对冷却后的池壁反弹热风所携带的动热能进行了回收利用，节能环保。

附图说明

图1是本发明实施例中，用于玻璃热工设备的动热能回收装置的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中，用于玻璃热工设备的动热能回收装置上动能回收模块的结构示意图。

图3是本发明实施例中，用于玻璃热工设备的动热能回收装置在澄清带池壁的外侧使用时的状态示意图。

图4是本发明实施例中，用于玻璃热工设备的动热能回收装置在小炉火道内使用时的状态示意图。

图5是本发明实施例中，用于玻璃热工设备的动热能回收装置在锡槽的底部使用时的状态示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、动能回收模块133、柱状壳体

11、导流组件 14、发电机

111、导流板15、金属框架

12、固定支撑件 2、余热回收模块

13、涡轮机组 21、导出风管

131、涡轮叶片22、热交换器

132、涡轮轴3、渐扩管

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1和图2，本实施例提供一种用于玻璃热工设备的动热能回收装置，包括动能回收模块1和余热回收模块2；

动能回收模块1包括导流组件11、固定支撑件12、涡轮机组13和发电机14，导流组件11设置在涡轮机组13的进风口位置并能够向进风口方向进行导流，固定支撑件12设置在涡轮机组13的外壳上，涡轮机组13与发电机14传动连接；

余热回收模块2包括导出风管21和热交换器22，热交换器22接入车间供暖水网，导出风管21的出风口与热交换器22的换热介质进口连通；

涡轮机组13的出风口通过渐扩管3与导出风管21的进风口连通，且渐扩管3的管径沿靠近导出风管21方向逐渐增大。

本实施例的用于玻璃热工设备的动热能回收装置在使用时，通过固定支撑件12固定在玻璃热工设备的周围位置上，冷却后的池壁反弹热风绝大部分通过导流组件11导流进入涡轮机组13，涡轮机组13通过消耗热风的动能，带动发电机14发电，而从涡轮机组13排出的热风又通过渐扩管3进行风速放缓，并在之后通过导出风管21进入热交换器22，从而消耗热风的热能，对车间供暖水网进行加热，并最终从热交换器22的换热介质出口排出。

本实施例的用于玻璃热工设备的动热能回收装置将本该散逸在车间环境中的冷却后的池壁反弹热风进行回收，不仅减少了对车间内气流的影响，使车间工作环境更安全宜人，保障了车间人员的正常生产操作，还对冷却后的池壁反弹热风所携带的动热能进行了回收利用，节能环保。

需要说明的是，为了适应高温环境，在本实施例中，发电机14选用特种高温型号；导出风管21为金属材质，且优选为钢材质。

优选地，参见图2，涡轮机组13包括涡轮叶片131、涡轮轴132和柱状壳体133，涡轮叶片131与涡轮轴132的一端轴向可拆卸连接，涡轮轴132的另一端与发电机14传动连接，涡轮叶片131和涡轮轴132均容置在柱状壳体133内。

需要说明的是，为了适应恶劣工作环境，在本实施例中，涡轮叶片131和其他主要架构选用耐高温材料制作，如陶瓷、耐高温的高硅氧玻璃布或耐热钢等，从而使涡轮叶片131和其他主要架构具有耐热、耐腐蚀等特性。

优选地，参见图2，导流组件11包括两块导流板111，涡轮机组13的进风口设置在涡轮叶片131的侧面，且涡轮机组13的进风口沿柱状壳体133的外周面轴向延伸为长方形开口，涡轮机组13的进风口两侧分别通过锁定铰链铰接有一块导流板111，且每块导流板111的铰接轴线均与涡轮机组13的涡轮轴132平行。锁定铰链的设置使得涡轮机组13进风口两侧的两个导流板111均可独立调节导流角度，从而有助于实现最佳导流效果。

优选地，导流板111的表面涂敷有隔热涂层，柱状壳体133和导出风管21的外表面均包覆有保温层。

隔热涂层和保温层的设置可以减少冷却后的池壁反弹热风在传输和排放过程中的热量损失。且与没有保温措施的情况相比，设置隔热涂层和保温层可以使进入热交换器22的热风温度更高，从而可以进一步提高换热回收效率。同时，保温层也可以减少柱状壳体133和导出风管21对周围车间环境的热辐射，这对维持良好的车间工作环境也有帮助。

优选地，柱状壳体133包括多个柱状壳段，多个柱状壳段沿轴向依次可拆卸连接。柱状壳体133采用分段设计，便于对柱状壳体133进行拆卸和维护。

较佳地，在本实施例中，涡轮叶片131为分段拼接结构。柱状壳体133与涡轮叶片131均采用分段设计，从而使柱状壳体133和涡轮叶片131均具有可移动和拆卸的特性，非常适应玻璃热工设备的高温以及定期维护的工况。

优选地，动能回收模块1还包括联轴器和齿轮传动组件，涡轮机组13与联轴器的一端轴向连接，联轴器的另一端与齿轮传动组件的输入端轴向连接，齿轮传动组件的输出端与发电机14轴向连接。

优选地，参见图2，联轴器和齿轮传动组件均位于金属框架15内。金属框架15的设置能够对联轴器和齿轮传动组件提供保护，确保联轴器和齿轮传动组件的强度和使用寿命。

优选地，联轴器采用耐热橡胶制成，从而有效补偿轴向和径向偏差。

优选地，热交换器22为金属材质的管壳式热交换器。

进一步地，在本实施例中，热交换器22优选采用螺旋翅片管热交换器。

优选地，参见图1和图2，动能回收模块1设置有多个，前一级动能回收模块1的涡轮机组13出风口通过渐扩管3与下一级动能回收模块1的涡轮机组13进风口连通，且每个渐扩管3的管径均向下一级方向逐渐增大，末级动能回收模块1的涡轮机组13出风口通过渐扩管3与导出风管21的进风口连通。

多级动能回收模块1的设置使冷却后的池壁反弹热风的动能被充分利用，同时，进入热交换器22内的热风又以一个较为缓慢的速度与车间供暖水网进行充分换热，不仅提供了冷却后的池壁反弹热风动能的螺旋增效率，还使得热风以更优的流场条件进入热交换器22，从而提高换热效果。

以下为两个具体的实施例：

实施例一玻璃熔窑池壁冷却风系统的动热能回收

为避免玻璃液面处池壁砖侵蚀，需要对熔窑池壁进行强制风冷，这些高速冷却风具有很高的动能，反弹后会流散在车间中形成不稳定热流。

而本实施例一是将上述的用于玻璃热工设备的动热能回收装置应用于玻璃熔窑的池壁冷却风系统，通过固定支撑件12将涡轮机组13安装在玻璃熔窑的小炉火道内或澄清带池壁的外侧，导流组件11的导流板111按最佳导流角度布置，用于捕捉反弹的冷却风并引导进入涡轮机组13。

此外，参见图3，由于澄清带池壁的外侧具有足够的安装空间，动热能回收装置可以选择采用完整配置；而小炉火道内空间狭小，在近池壁处有底插熔窑燃烧器，需要定时维护清理，参见图4，在此处设置动热能回收装置时，需要保证能够灵活地拆卸。因此，小炉火道内的动热能回收装置不考虑对反弹的冷却风余热进行回收，且取消涡轮机组13的柱状壳体133的外壳及其外部的保温层，涡轮机组13的柱状壳体133仅保留为涡轮叶片131、涡轮轴132和固定支撑件12提供固定的柱状框架，来减轻动热能回收装置的重量，方便拆卸。

实施例二浮法锡槽槽底冷却风系统的动热能回收

为保证浮法成形的质量，需要对锡槽底板进行强制冷却，这些高速冷却风在吹打锡槽槽底钢结构后会造成大量动能损失以及热量流失。

参见图5，本实施例二是将上述的用于玻璃热工设备的动热能回收装置应用于浮法玻璃成型锡槽的底部冷却风系统，通过固定支撑件12将涡轮机组13安装在锡槽的底部，导流组件11通过调节导流板111的角度可以捕捉反弹的冷却风并引入涡轮机组13。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。