CN104949537A - 一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法 - Google Patents

一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法，属于回转窑产品余热回收技术领域。本发明的回收系统，包括直吸式余热回收机构，引风管的进口端伸入冷却筒内部，引风管的出口端与风机的进风口相连通，风机的出风口与除尘装置的进口相连通，除尘装置的出口与烧嘴的空气入口相连通。本发明的回收方法，通过风机抽吸从冷却筒两端进入的空气，空气在冷却筒内部与高温粒料表面进行对流换热被加热，热空气再被风机鼓入旋风除尘器进行除尘净化，除尘净化后的热空气进入烧嘴的空气入口作为预热空气。本发明实现了提高粒料煅烧回转窑余热利用效率、提升粒料冷却效果、节约水资源、保护冷却设备、改善操作环境及空气质量的功能。

Description

一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法
技术领域
本发明涉及回转窑产品余热回收技术领域，更具体地说，涉及一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法。
背景技术
回转窑煅烧是生产生物陶瓷滤料的主要工艺，其作用是对滤料生产的原料(即粘土和粉煤灰制成的球状颗粒)进行烘干及烧结处理，其中，烘干段用以排除陶瓷滤料所含的水分，烧结段通过煅烧使滤料小球达到工业应用所需的强度和硬度要求。
现有的生物陶瓷滤料生产工艺中，均采用回转窑作为其主要的煅烧设备。燃烧系统将热量以高温烟气的形式供入回转窑内，对逆向流动的陶瓷滤料进行加热煅烧。完成煅烧过程的陶瓷滤料在高温状态下从窑头流槽排出，进入冷却筒冷却。为了强化冷却效果，通常在冷却筒外壁进行冷却水喷淋，以带走高温煅后陶瓷滤料中贮存的热量，达到降低陶瓷滤料温度的目的。喷淋后被加热的冷却水流入贮水池中循环使用。但是，上述生物陶瓷滤料生产工艺具有以下几方面的缺点：(1)、高温煅烧后的粒料(即陶瓷滤料)携带的余热资源被完全浪费，有悖于节能减排的循环经济原则；且喷淋冷却方式是对高温煅烧产品进行间接冷却，冷却效率低、冷却效果差；(2)、在冷却水喷淋过程中，大量冷却水变为蒸汽散失掉，冷却水消耗量大，不利于水资源的节约；且冷却水循环喷淋过程中消耗了大量电力；(3)、长期冷却水的喷淋，严重氧化腐蚀了冷却设备，增加了设备检修和维护的成本；(4)、长期喷淋冷却过程在周围环境产生了大量热蒸汽，恶化了操作环境；(5)、大量带固体粉尘颗粒的空气随着粒料从冷却筒出料口排出，污染了周围空气，降低了空气质量。
对于回收粒料生产过程中散失的热量，现有技术中已有相关的技术方案公开，如专利公开号：CN 203824299 U，公开日：2014年09月10日，发明创造名称为：回转窑余热利用结构及回转窑生产系统，该申请案公开了一种回转窑余热利用结构及回转窑生产系统，回转窑余热利用结构包括连接回转窑与冷却窑的回转窑出料管路、助燃气体管路以及与回转窑连接的燃气管路，助燃气体管路延伸经过回转窑出料管路内而连接于回转窑，以能够将助燃气体供应到回转窑内。助燃气体在回转窑出料管路内利用回转窑的余热进行加热后，再通入回转窑，从而减少燃气的消耗量。同时，助燃气体在回转窑出料管路内与回转窑的余热进行热交换，从而能够降低后续冷却工艺的冷却负荷。但是该申请案还存在以下不足之处：(1)、粒料在回转窑出料管路内停留的时间较短，粒料上所携带的热量难以被充分利用，回转窑余热利用效率低下；(2)、冷却窑仍旧需要通过喷淋的方式冷却其内具有一定温度的粒料，这样做浪费了大量的余热资源，冷却水消耗量大，增加了设备检修和维护的成本，恶化了操作环境。
综上所述，如何克服现有技术中粒料煅烧回转窑余热利用效率低下、喷淋冷却方式冷却效果差、大量水资源浪费、冷却设备易被腐蚀、操作环境恶劣和污染空气的不足，是当前亟需解决的技术难题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明克服了现有技术中粒料煅烧回转窑余热利用效率低下、喷淋冷却方式冷却效果差、大量水资源浪费、冷却设备易被腐蚀、操作环境恶劣和污染空气的不足，提供了一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法，实现了提高粒料煅烧回转窑余热利用效率、提升粒料冷却效果、节约水资源、保护冷却设备、改善操作环境及空气质量的功能。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，包括烧嘴、燃烧室、回转窑、下料流槽、冷却筒轴承座、冷却筒驱动轮和冷却筒；还包括直吸式余热回收机构；
上述直吸式余热回收机构包括引风管、风机和除尘装置，引风管的进口端伸入冷却筒内部，引风管的出口端与风机的进风口相连通，风机的出风口与除尘装置的进口相连通，除尘装置的出口与烧嘴的空气入口相连通；所述冷却筒的进料口和出料口均开口设置。
作为本发明更进一步的改进，所述引风管包括引风管进风段和引风管保温段，引风管保温段位于冷却筒和风机之间，引风管保温段的外侧包裹保温材料；所述除尘装置为旋风除尘器，除尘器进风口上设有除尘器进风管，除尘器出风口上设有除尘器出风管；引风管进风段的进口端伸入冷却筒内部，引风管进风段的出口端与引风管保温段的进口端相连通，引风管保温段的出口端与风机的进风口相连通，风机的出风口与除尘器进风管相连通；除尘器出风管与烧嘴的空气入口相连通。
作为本发明更进一步的改进，还包括进风段固定装置，上述进风段固定装置包括横杆、吊杆和支杆，吊杆固定在燃烧室的外部支架上，支杆固定在地面上；所述横杆贯穿冷却筒的内部，横杆的一端与吊杆相固定，横杆的另一端与支杆相固定；所述引风管进风段固定在横杆上；所述旋风除尘器设于旋风除尘器底座上。
作为本发明更进一步的改进，所述引风管进风段的进口端称为水平进风口，该水平进风口所在面与引风管进风段的长度方向呈30°～60°的夹角，且水平进风口的开口倾斜向下。
作为本发明更进一步的改进，所述引风管进风段的下侧面上设有下进风口，下进风口靠近引风管进风段的进口端。
作为本发明更进一步的改进，所述横杆为型钢；引风管保温段外侧包裹的保温材料为保温棉。
作为本发明更进一步的改进，所述下进风口为3～8个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为10～100mm，相邻圆形通孔的间距为20～150mm。
作为本发明更进一步的改进，引风管进风段的进口端位于冷却筒中点向两侧偏移0～500mm的范围内；引风管进风段、引风管保温段、除尘器进风管和除尘器出风管的管径均为150～500mm。
本发明的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，包括以下步骤，
步骤一、开启粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统中的风机和旋风除尘器，空气分别从冷却筒两端的进料口和出料口被吸入冷却筒内部，进入冷却筒内部的空气与粒料表面进行对流换热被加热后，再通过水平进风口和下进风口进入引风管进风段；
步骤二、进入引风管进风段的热空气经过引风管保温段被吸入风机，并通过风机被鼓入旋风除尘器进行除尘净化；
步骤三、除尘净化后的热空气通过除尘器出风管进入烧嘴的空气入口，为烧嘴的火焰燃烧提供预热空气，实现对粒料煅烧回转窑产品余热的回收。
作为本发明更进一步的改进，所述风机的风量为1000～3000m3/h。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)、本发明的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法，采用直吸式余热回收机构，通过风机抽吸从冷却筒两端的进料口和出料口进入的空气，空气在冷却筒内部与高温粒料表面进行对流换热被加热，热空气再被风机鼓入旋风除尘器进行除尘净化，除尘净化后的热空气通过除尘器出风管进入烧嘴的空气入口，为烧嘴的火焰燃烧提供预热空气，实现对粒料煅烧回转窑产品余热的回收，以产量为80t/天的生物陶瓷滤料回转窑为例，产品进入冷却筒内的温度约为900℃，经计算，通过直吸式余热回收机构回收产品余热后，能将预热空气的温度提升至400℃左右，该过程能回收产品余热的35.3％左右，节能效果十分显著。
(2)、本发明中，高温煅烧后的粒料携带的余热资源在与空气的对流换热过程中被充分吸收利用，形成的热空气作为烧嘴的助燃风助燃，提高了烧嘴的燃烧效率和燃烧效果，符合节能减排的循环经济原则；且空气直接与高温粒料表面进行对流换热，空气流量和流速都较大，这种粒料直接被空气冷却的方式相比于传统的间接冷却方式冷却效果更好，且能回收余热资源，节省成本，一举两得。
(3)、本发明中，采用直吸式余热回收机构后，冷却筒内高温煅烧后的粒料迅速降温，无需继续采用传统的冷却水喷淋方式对粒料进行降温，节约了水资源和冷却水循环喷淋过程中消耗的大量电力；且避免了因长期冷却水喷淋，严重氧化腐蚀冷却设备，增加设备检修和维护成本的现象，也避免冷却筒周围产生大量热蒸汽，改善了操作环境。
(4)、本发明中，采用旋风除尘器将含有固体粉尘颗粒的热空气进行除尘净化，以免含尘热空气堵塞烧嘴；且避免了采用传统生产工艺时大量带固体粉尘颗粒的空气随着粒料从冷却筒出料口排出，污染周围空气，降低空气质量的现象。
(5)、本发明的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，仅在原有设备基础上做较少的改动即可实现，改造成本较低，且操作和维修方便，综合经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统的结构示意图；
图2为本发明中引风管进风段的局部结构示意图。
示意图中的标号说明：1、烧嘴；2、燃烧室；3、回转窑；4、下料流槽；5、冷却筒；601、引风管进风段；602、引风管保温段；7、风机；801、除尘器进风管；802、除尘器出风管；901、旋风除尘器；902、除尘器进风口；903、除尘器出风口；10、横杆；11、吊杆；12、支杆；13、旋风除尘器底座；1401、水平进风口；1402、下进风口。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，包括烧嘴1、燃烧室2、回转窑3、下料流槽4、冷却筒轴承座、冷却筒驱动轮和冷却筒5。烧嘴1在燃烧室2内产生燃烧火焰，煅烧回转窑3内的粒料；煅烧后的粒料从下料流槽4流出到达冷却筒5的进料口；冷却筒轴承座有两个，冷却筒5倾斜地安装于两个不同高度的冷却筒轴承座上，使得冷却筒5进料口处的高度高于冷却筒5出料口处的高度；冷却筒驱动轮驱动冷却筒5旋转，冷却筒5内的粒料随着冷却筒5的旋转向冷却筒5的出料口移动。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，还包括直吸式余热回收机构，上述直吸式余热回收机构包括引风管、风机7和除尘装置，引风管的进口端伸入冷却筒5内部，引风管的出口端与风机7的进风口相连通，风机7的出风口与除尘装置的进口相连通，除尘装置的出口与烧嘴1的空气入口相连通。风机7用于抽吸冷却筒5内的气体，并将气体鼓至旋风除尘器901内；考虑到热空气的温度较高，风机7采用高温风机，以提高风机7的使用寿命。冷却筒5的进料口和出料口均开口设置，从而使得冷却筒5内部与周围环境的大气相连通，方便空气分别从冷却筒5的进料口和出料口进入冷却筒5内部并与冷却筒5内部的粒料表面进行对流换热。
具体的，引风管包括引风管进风段601和引风管保温段602，引风管保温段602位于冷却筒5和风机7之间，引风管保温段602的外侧包裹保温材料，本实施例中引风管保温段602外侧包裹的保温材料为保温棉，减少了引风管保温段602的热量损失。除尘装置为旋风除尘器901，旋风除尘器901用于除去热空气中夹带的固体粉尘颗粒，对热空气进行净化，以免含尘热空气堵塞烧嘴1；旋风除尘器901设于旋风除尘器底座13上，除尘器进风口902上设有除尘器进风管801，除尘器出风口903上设有除尘器出风管802。引风管进风段601的进口端伸入冷却筒5内部，引风管进风段601的出口端与引风管保温段602的进口端相连通，引风管保温段602的出口端与风机7的进风口相连通，风机7的出风口与除尘器进风管801相连通；除尘器出风管802与烧嘴1的空气入口相连通。引风管进风段601通过进风段固定装置固定在冷却筒5内部，具体的，上述进风段固定装置包括横杆10、吊杆11和支杆12，吊杆11固定在燃烧室2的外部支架上，支杆12固定在地面上；横杆10贯穿冷却筒5的内部，横杆10的一端与吊杆11相固定，横杆10的另一端与支杆12相固定；引风管进风段601固定在横杆10上，为了增加固定强度，横杆10为角钢。引风管进风段601的进口端称为水平进风口1401，为了防止粒料在冷却筒5内上方落下时进入引风管进风段601，该水平进风口1401所在面与引风管进风段601的长度方向呈30°～60°的夹角，且水平进风口1401的开口倾斜向下，具体的，本实施例中水平进风口1401所在面与引风管进风段601的长度方向呈45°的夹角。为了扩大空气进入引风管进风段601的入口，增加空气流量，引风管进风段601的下侧面上设有下进风口1402，下进风口1402靠近引风管进风段601的进口端。下进风口1402为3～8个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为10～100mm，相邻圆形通孔的间距为20～150mm，具体的，本实施例中下进风口1402为5个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为50mm，相邻圆形通孔的间距为100mm。为了保证水平进风口1401和下进风口1402从冷却筒5两端抽吸到温度均匀的热空气，引风管进风段601的进口端位于冷却筒5中点向两侧偏移0～500mm的范围内；引风管进风段601、引风管保温段602、除尘器进风管801和除尘器出风管802的管径均为150～500mm，具体的，本实施例中引风管进风段601的进口端位于冷却筒5中点向左侧偏移500mm处，引风管进风段601、引风管保温段602、除尘器进风管801和除尘器出风管802的管径均为300mm。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，包括以下步骤，
步骤一、开启粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统中的风机7和旋风除尘器901，空气分别从冷却筒5两端的进料口和出料口被吸入冷却筒5内部，进入冷却筒5内部的空气与高温粒料表面进行对流换热被加热后，再通过水平进风口1401和下进风口1402进入引风管进风段601，其中，空气与高温粒料表面进行对流换热后粒料被冷却降温，且空气流量和流速都较大，粒料冷却的效果较明显；
步骤二、进入引风管进风段601的热空气经过引风管保温段602被吸入风机7，此时热空气中含有较多的固体粉尘颗粒，然后通过风机7将含有固体粉尘颗粒的热空气鼓入旋风除尘器901进行除尘净化；
步骤三、除尘净化后的热空气通过除尘器出风管802进入烧嘴1的空气入口，为烧嘴1的火焰燃烧提供预热空气(即作为助燃风助燃)，实现对粒料煅烧回转窑产品余热的回收。
其中，风机7的风量为1000～3000m3/h，本实施例中风机7的风量具体为2000m3/h。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统及方法，采用直吸式余热回收机构，通过风机7抽吸从冷却筒5两端的进料口和出料口进入的空气，空气在冷却筒5内部与高温粒料表面进行对流换热被加热，热空气再被风机7鼓入旋风除尘器901进行除尘净化，除尘净化后的热空气通过除尘器出风管802进入烧嘴1的空气入口，为烧嘴1的火焰燃烧提供预热空气，实现对粒料煅烧回转窑产品余热的回收，以产量为80t/天的生物陶瓷滤料回转窑为例，产品进入冷却筒5内的温度约为900℃，经计算，通过直吸式余热回收机构回收产品余热后，能将预热空气的温度提升至400℃左右，该过程能回收产品余热的35.3％左右，节能效果十分显著。
本实施例中，高温煅烧后的粒料携带的余热资源在与空气的对流换热过程中被充分吸收利用，形成的热空气作为烧嘴1的助燃风助燃，提高了烧嘴1的燃烧效率和燃烧效果，符合节能减排的循环经济原则；且空气直接与高温粒料表面进行对流换热，空气流量和流速都较大，这种粒料直接被空气冷却的方式相比于传统的间接冷却方式冷却效果更好，且能回收余热资源，节省成本，一举两得。
本实施例中，采用直吸式余热回收机构后，冷却筒5内高温煅烧后的粒料迅速降温，无需继续采用传统的冷却水喷淋方式对粒料进行降温，节约了水资源和冷却水循环喷淋过程中消耗的大量电力；且避免了因长期冷却水喷淋，严重氧化腐蚀冷却设备，增加设备检修和维护成本的现象，也避免冷却筒5周围产生大量热蒸汽，改善了操作环境。
本实施例中，采用旋风除尘器901将含有固体粉尘颗粒的热空气进行除尘净化，以免含尘热空气堵塞烧嘴1；且避免了采用传统生产工艺时大量带固体粉尘颗粒的空气随着粒料从冷却筒5出料口排出，污染周围空气，降低空气质量的现象。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，仅在原有设备基础上做较少的改动即可实现，改造成本较低，且操作和维修方便，综合经济效益显著。
实施例2
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：横杆10为槽钢；水平进风口1401所在面与引风管进风段601的长度方向呈60°的夹角；下进风口1402为3个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为100mm，相邻圆形通孔的间距为150mm；引风管进风段601的进口端位于冷却筒5中点处，引风管进风段601、引风管保温段602、除尘器进风管801和除尘器出风管802的管径均为500mm。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：风机7的风量为3000m3/h。
实施例3
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：横杆10为方钢；水平进风口1401所在面与引风管进风段601的长度方向呈30°的夹角；下进风口1402为8个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为10mm，相邻圆形通孔的间距为20mm；引风管进风段601的进口端位于冷却筒5中点向右侧偏移500mm处，引风管进风段601、引风管保温段602、除尘器进风管801和除尘器出风管802的管径均为150mm。
本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：风机7的风量为1000m3/h。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，包括烧嘴(1)、燃烧室(2)、回转窑(3)、下料流槽(4)、冷却筒轴承座、冷却筒驱动轮和冷却筒(5)；其特征在于：还包括直吸式余热回收机构；
上述直吸式余热回收机构包括引风管、风机(7)和除尘装置，引风管的进口端伸入冷却筒(5)内部，引风管的出口端与风机(7)的进风口相连通，风机(7)的出风口与除尘装置的进口相连通，除尘装置的出口与烧嘴(1)的空气入口相连通；所述冷却筒(5)的进料口和出料口均开口设置。
2.根据权利要求1所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：所述引风管包括引风管进风段(601)和引风管保温段(602)，引风管保温段(602)位于冷却筒(5)和风机(7)之间，引风管保温段(602)的外侧包裹保温材料；所述除尘装置为旋风除尘器(901)，除尘器进风口(902)上设有除尘器进风管(801)，除尘器出风口(903)上设有除尘器出风管(802)；引风管进风段(601)的进口端伸入冷却筒(5)内部，引风管进风段(601)的出口端与引风管保温段(602)的进口端相连通，引风管保温段(602)的出口端与风机(7)的进风口相连通，风机(7)的出风口与除尘器进风管(801)相连通；除尘器出风管(802)与烧嘴(1)的空气入口相连通。
3.根据权利要求2所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：还包括进风段固定装置，上述进风段固定装置包括横杆(10)、吊杆(11)和支杆(12)，吊杆(11)固定在燃烧室(2)的外部支架上，支杆(12)固定在地面上；所述横杆(10)贯穿冷却筒(5)的内部，横杆(10)的一端与吊杆(11)相固定，横杆(10)的另一端与支杆(12)相固定；所述引风管进风段(601)固定在横杆(10)上；所述旋风除尘器(901)设于旋风除尘器底座(13)上。
4.根据权利要求2所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：所述引风管进风段(601)的进口端称为水平进风口(1401)，该水平进风口(1401)所在面与引风管进风段(601)的长度方向呈30°～60°的夹角，且水平进风口(1401)的开口倾斜向下。
5.根据权利要求2所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：所述引风管进风段(601)的下侧面上设有下进风口(1402)，下进风口(1402)靠近引风管进风段(601)的进口端。
6.根据权利要求3所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：所述横杆(10)为型钢；引风管保温段(602)外侧包裹的保温材料为保温棉。
7.根据权利要求5所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：所述下进风口(1402)为3～8个圆形通孔，每个圆形通孔的直径为10～100mm，相邻圆形通孔的间距为20～150mm。
8.根据权利要求2～7任意一项所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统，其特征在于：引风管进风段(601)的进口端位于冷却筒(5)中点向两侧偏移0～500mm的范围内；引风管进风段(601)、引风管保温段(602)、除尘器进风管(801)和除尘器出风管(802)的管径均为150～500mm。
9.一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、开启粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收系统中的风机(7)和旋风除尘器(901)，空气分别从冷却筒(5)两端的进料口和出料口被吸入冷却筒(5)内部，进入冷却筒(5)内部的空气与粒料表面进行对流换热被加热后，再通过水平进风口(1401)和下进风口(1402)进入引风管进风段(601)；
步骤二、进入引风管进风段(601)的热空气经过引风管保温段(602)被吸入风机(7)，并通过风机(7)被鼓入旋风除尘器(901)进行除尘净化；
步骤三、除尘净化后的热空气通过除尘器出风管(802)进入烧嘴(1)的空气入口，为烧嘴(1)的火焰燃烧提供预热空气，实现对粒料煅烧回转窑产品余热的回收。
10.根据权利要求9所述的一种粒料煅烧回转窑产品余热直吸式回收方法，其特征在于：所述风机(7)的风量为1000～3000m3/h。
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