CN102636022A - 一种干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置 - Google Patents

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闫常峰
郭常青
罗伟民
李文博
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Abstract

本发明公开了一种干法水泥回转窑筒壁余热回收方法及换热装置，在所述水泥回转窑窑体的外侧套有一段或多段固定外筒壁，外筒壁两端设有工质进口，水泥回转窑窑体与外筒壁间保持有间隔并形成工质流道和换热空间，在外筒壁中部上设有工质出口。冷的换热工质可以从每段外筒壁的两端进入两筒体的间隔，被加热的工质从该段中部固定出口排出，以供给外部热利用系统，完成水泥回转窑表面余热回收。本发明可在不改变现有水泥回转窑本体结构和不影响其运行的基础上，将原来白白浪费的水泥回转窑表面热量回收，不但可降低水泥生产综合能耗，而且有助于保护水泥窑窑体不致超温，延长其寿命。

Description

一种干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置
技术领域
本发明涉及一种干法水泥生产线回转窑筒壁余热回收利用方法及装置，更具体的说，它是一种利用干法水泥回转窑表面余热加热工质的方法和装置，是以工业余热利用为目标的节能方法和装置。
背景技术
世界水泥产量的一半出自中国，水泥制造是一种典型的高能耗、高物耗、高污染的行业。水泥回转窑要同时承受生产物料、耐火砖和窑体自身重量，同时还要承受旋转扭矩，工作条件十分恶劣。干法水泥生产过程中，回转窑的表面有大量余热常年连续向外散发，但受窑体材料限制，通常水泥窑外表面温度不得高于400℃，因此通常在水泥窑外部安装红外摄像仪，实时监测水泥窑外表面温度，当自然冷却满足不了散热要求时，通常还需采用风机冷却的方式对回转窑降温。以某5000t/d干法水泥生产线为例，监测其表面温度介于200℃和400℃之间，水泥回转窑表面散热占水泥熟料总能耗的3.6％以上，按熟料能耗3600kJ/kg-cl、年运行300天计算，则回转窑表面每年散热量为1.944×1011kJ，折合标准煤6632.8吨，因此将水泥回转窑表面余热回收利用，同时降低窑体表面余热温度对水泥生产和行业节能降耗具有重要的意义。
由于水泥窑不断旋转的特性和温度控制要求，引起余热回收密封、品位低等一系列利用难题，因此目前水泥回转窑表面余热尚未得到有效利用，相关工程更是尚未见诸报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干法水泥回转窑筒壁余热回收方法及换热装置，是一种新型的水泥回转窑表面余热利用解决方案，具有实用性强、余热利用品位高等优点。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，根据满足换热参数的选取和安装运行的需要，在所述水泥回转窑窑体的外侧套有一段或多段固定外筒壁，外筒壁两端设有工质进口，水泥回转窑窑体与外筒壁间保持有间隔并形成工质流道和换热空间，在外筒壁中部上设有工质出口。冷的换热工质可以从每段外筒壁的两端进入两筒体的间隔，吸收水泥回转窑表面余热温度后升高，被加热的工质从该段中部固定出口排出，以供给外部热利用系统，完成水泥回转窑表面余热回收。
水泥回转窑窑体外侧套有一段固定外筒壁，即整体布置。
水泥回转窑窑体外侧套有多段固定外筒壁，即分体布置。
所述换热工质为空气或水或氨等低沸点工质。
在所述水泥回转窑窑体外表面设有叶片，叶片平行于水泥回转窑窑体轴线，或与水泥回转窑窑体轴线存在夹角α，α的取值范围：0≤α≤90°。随水泥回转窑一起转动的叶片一方面具有增大换热面积的作用，另一方面起着对气流产生扰动，增大湍流度、强化换热效果的效果。
外筒壁外侧面包覆保温层，提供余热利用品位，以降低热损失，保温层和外筒壁设有条形的测温窗。可使水泥回转窑现有的红外热成像仪透过该套系统感应到水泥回转窑外表面的温度，以满足回转窑温度检测与控制要求。
外筒壁上开有可打开的冷却窗，在局部超温时打开冷却窗盖，以使超温的局部窑体得到快速冷却。
固定的外筒壁直径，或者说外筒壁与水泥回转窑筒体之间的间隔，根据换热装置所处位置的窑体外表面温度、换热需要和水泥窑筒体圆度等进行设计。
根据满足换热参数的选取和安装运行的需要，在固定外筒壁上可以有多个工质固定出口。
根据换热工质的不同，可采用风机或者泵驱动工质流动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)节能。在不影响现有干法水泥回转窑结构的前提下，将原来表面白白浪费的回转窑表面余热利用，回收的热量经二次换热产生蒸汽可作为干法水泥纯低温余热发电系统补充蒸汽，可有效增大余热发电系统发电量，是一种高品位的余热利用方式。
(2)余热利用率和可靠性高。目前已有部分水泥回转窑通过安装集热器加热热水或空气，但存在安装、维护不方便、余热利用率低等缺点，本发明的结构简单，并通过叶片、保温层等措施提高了余热回收率，同时安装条形侧温窗、冷却窗等避免了装置对水泥回转窑安全生产、监控运行等方面的不良影响，提高了可靠性。
本发明将进一步提高水泥余热利用水平，推进我国水泥行业的节能减排，符合国家相关产业和节能减排政策，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的系统图(实施例一)；
图2是本发明的系统图(实施例二)；
图3是图1中A-A截面示意图；
图中：1-水泥回转窑窑体；2-工质进口；3-外筒壁；4-工质出口；5-换热工质；6-叶片；7-保温层；8-测温窗；9-冷却窗；10-冷却窗盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例一：
请参阅图1和图3所示，一种干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，包括水泥回转窑窑体1，在水泥回转窑窑体1的外侧套有一段或多段固定外筒壁3，外筒壁3两端设有工质进口2，水泥回转窑窑体1外表面与外筒壁3内表面之间保持有间隔并形成工质流道与换热空间，在外筒壁3中部上设有工质出口4。
在水泥回转窑窑体1表面设有叶片6，叶片6一方面可增大散热面积和强化换热，另一方面使工质5沿水泥回转窑1轴向方向流动的同时沿水泥回转窑1周向流动，延长换热工质5与水泥回转窑1的接触和换热时间，从而强化换热工质5与水泥回转窑1表面的换热效果。叶片6平行于水泥回转窑窑体1轴线。
本实施例的水泥回转窑窑体1外侧套有多段固定外筒壁3，即分体布置。
换热工质5为空气或水或氨等低沸点工质。
外筒壁3外侧面包覆保温层7，降低系统向外界环境的散热损失，保温层7和外筒壁3上分别设有条形的测温窗8，测温窗8可以是与外筒壁2一样长，也可以为间断的。水泥企业现有的红外热成像仪可透过条形测温窗8感应到水泥回转窑窑体1外表面的温度。也可通过其他测温设备透过测温窗8测量该温度。
外筒壁3上开有可打开的冷却窗9，冷却窗9在水泥回转窑1局部超温时打开冷却窗盖10，从而使得超温的局部能快速冷却。
冷的换热工质5可以从位于每段外筒壁3两端的工质进口2进入该区域，工质5一方面沿轴向流动，另一方面在叶片的带动下沿回转窑周向流动，工质5流动的过程中吸收回转窑1散发的热量后温度升高，然后从该段中部固定出口4排出，以供给外部热利用系统，完成水泥回转窑表面余热回收。高温换热工质5可引入余热锅炉或其他换热器，产生蒸汽可作为干法水泥纯低温余热发电系统的补充蒸汽，可有效增大余热发电系统的发电量，也可用于其他用途。
实施例二：
请参阅图2所示，其与实施例一不同在于：水泥回转窑窑体1外侧套有一段固定外筒壁3，即为整体布置。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：在所述水泥回转窑窑体(1)的外侧套有一段或多段固定外筒壁(3)，外筒壁(3)两端设有工质进口(2)，同时水泥回转窑窑体(1)外表面与外筒壁(3)内表面之间保持有间隔并形成工质流道与换热空间，在外筒壁(3)中部设有工质出口(4)，冷的换热工质(5)从工质进口(2)进入水泥回转窑窑体(1)与外筒壁(3)间的通道，被加热的工质从该段中部固定工质出口(4)排出，以供给外部热利用系统，完成水泥回转窑表面余热回收。
2.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：所述水泥回转窑窑体(1)外侧套有一段固定外筒壁(3)，即整体布置。
3.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：所述水泥回转窑窑体(1)外侧套有多段固定外筒壁(3)，即分体布置。
4.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：所述换热工质(5)为空气或水或氨。
5.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：在所述水泥回转窑窑体(1)外表面或者外筒壁(3)内表面设有叶片(6)，叶片(6)平行于水泥回转窑窑体(1)轴线，或与水泥回转窑窑体(1)轴线存在夹角α，α的取值范围：0≤α≤90°。
6.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：外筒壁(3)外侧包覆保温层(7)。
7.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：外筒壁(3)和保温层(7)上设有条形的测温窗(8)，测温窗(8)可以是与外筒壁(2)一样长，也可以为间断的。
8.根据权利要求1所述的干法水泥回转窑筒壁余热回收换热装置，其特征在于：外筒壁(3)上开有可打开的冷却窗(9)，在局部超温时打开冷却窗盖(10)，以使超温的局部窑体得到快速冷却。
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