CN109141047A - 一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，冷空气经回转窑后换热升温，升温后的冷空气进入燃烧器与可燃气体混合燃烧，燃烧所产生的高温气流送入回转窑内；同时，将单冷机中的热气流抽出并诱导冷空气从单冷机的左、右两端进入并向单冷机内的吸风罩流动，冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却，空气经单冷机换热升温并从单冷机换热器的出口排出，与由吸风罩抽出的热气流混合，混合后的热气流分为多路利用。该发明可将陶瓷颗粒烧结过程中散失的部分热量以及冷却过程中放出的热量加以回收利用，大幅度提高了陶瓷颗粒制备过程的热效率，降低能源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及回转窑的热能综合利用技术领域，特别涉及一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法。
背景技术
石油天然气深井开采时，对于高闭合压力低渗透性矿床，需要将流体注入岩石基层使含油气岩层裂开，形成一个具有高层流能力的通道，油气从形成的裂缝通道中汇集而出。石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，从而使压裂后形成的岩层裂隙不因应力释放而闭合，保持其高的导流能力，从而使油气畅通，增加油气的产量，此即石油压裂技术，用于支撑压裂后岩层缝隙不闭合的材料就是石油支撑剂。
常用石油支撑剂有石英砂、陶粒砂以及树脂包覆的复合颗粒等。由于石英砂成本低，密度较低，易于泵送，被大量使用，但石英砂强底低、球度差，降低裂缝的导流能力，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有所改善，耐腐蚀性比较强，导流能力也较好，但产品保持期短，造价高，不易推广应用。陶粒支撑剂，密度高，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，同时成本可以得到较好的控制，因此陶粒支撑剂在油气开采中得到了越来越广泛的应用。
砂型铸造是铸件生产的主要工艺方法，由砂型铸造工艺生产的铸件占铸件总产量的80％以上。砂子是砂型铸造中形成铸型和芯子的骨料，是重要的砂型铸造用造型材料，它的物理和化学性能决定了其铸造工艺性能，影响着铸件的质量。铸造行业砂型铸造所用的原砂主要是石英砂，但由于其热膨胀性大，在金属氧化物作用下热化学稳定性差，铸件易产生粘砂、脉纹、表面粗糙等铸造缺陷，因此，石英砂不是理想的铸造用造型材料。为了满足生产高端铸件的要求，在铸造生产过程中有时不得不采用锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂等特种砂来代替石英砂进行造型或制芯。特种砂资源短缺，价格昂贵，难以大量采用，并且锆砂存在放射性安全隐患，铬铁矿砂、镁橄榄石砂存在粒形不好，破碎率高等问题。为了破解铸造砂给铸造生产带来的难题，人造陶瓷铸造砂应运而生。
无论是陶粒石油支撑剂还是烧结陶瓷铸造砂以及其他场合应用的球形陶瓷颗粒，其制备过程都要经历配料、破碎、制粉、制球、干燥、烧结、冷却等工艺过程。在制粉过程的喷雾干燥环节、砂坯干燥环节以及烧结环节需要摄入大量的热量，而在冷却环节需将烧结后温度在1400℃以上的陶瓷颗粒冷却至200℃左右，放出了大量的热量，热量均浪费得不到有效的回收利用，造成能源的浪费。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，冷空气经回转窑后换热升温，升温后的冷空气进入燃烧器与可燃气体混合燃烧，燃烧所产生的高温气流送入回转窑内；同时，将单冷机中的热气流抽出并诱导冷空气从单冷机的左、右两端进入并向单冷机内的吸风罩流动，冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却，空气经单冷机换热升温并从单冷机换热器的出口排出，与由吸风罩抽出的热气流混合，混合后的热气流分为多路利用。
进一步地，回转窑外表面装有回转窑中间换热器，风机将冷空气送入中间换热器，冷空气和回转窑的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，空气的温度得以升高，回转窑的出料端窑头罩上设窑头罩换热器，从回转窑中间换热器排出的空气进入窑头罩换热器，空气温度进一步升高，最后由风机送入燃烧器。
进一步地，单冷机内设有吸风罩，风机通过吸风罩将单冷机中的热气流抽出，同时诱导冷空气从单冷机的左、右两端进入并向吸风罩流动，在此过程中冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却，单冷机的外表面装有单冷机中间换热器，风机将冷空气送入单冷机中间换热器，冷空气和单冷机的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，冷空气的温度得以升高并从单冷机换热器的出口排出，经闸门和由吸风罩抽出的热气流混合。
进一步地，混合后的热气流分为独立的三路，一路经阀门至旋风除尘器，经旋风除尘器除去大颗粒粉尘后进入风温调节器，将风温调至喷雾干燥所需的温度后送入喷雾干燥机，对制备陶瓷颗粒所需的湿磨粉料进行喷雾干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现单冷机释放热量在陶瓷颗粒制备所需的湿磨粉料喷雾干燥中的应用；另一路由阀门送入砂坯干燥机，对制备的湿态陶瓷颗粒坯体进行干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现了单冷机释放热量在陶瓷颗粒坯体干燥中的应用；第三路由阀门送入余热锅炉，利用单冷机释放出的热量生产热水或蒸汽，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现了单冷机释放热量在余热锅炉中的回收利用。
进一步地，工作过程中可通过调节三路热气流上各自的阀门实现一路或二路或三路同时工作。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该发明可将陶瓷颗粒烧结过程中散失的部分热量以及冷却过程中放出的热量加以回收利用，大幅度提高了陶瓷颗粒制备过程的热效率，降低能源的消耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法如图1所示。回转窑烧结及冷却系统由回转窑和单冷机组成，在回转窑内陶瓷颗粒一边烧结，一边沿回转窑轴向移动，烧结后的高温陶瓷颗粒从回转窑的出料端排出进入单冷机，在单冷机内陶瓷颗粒一边冷却一边沿单冷机轴线移动，最终冷却至200℃左右从单冷机的出料端排出。
回转窑3的出料端窑头罩上设窑头罩换热器6，窑体的外表面装有回转窑中间换热器1。风机30将冷空气送入中间换热器，空气和回转窑的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，空气的温度得以升高，从回转窑中间换热器1排出的空气进入窑头罩换热器6，空气温度进一步升高，最后由风机4送入燃烧器7和可燃气体混合燃烧，燃烧所产生的高温气流送入回转窑内，实现了回转窑工作时窑体散失热量的回收利用。
在单冷机13内设有吸风罩10，风机2通过吸风罩10将单冷机中的热气流抽出，同时诱导冷空气从单冷机13的左、右两端进入并向吸风罩流动，通过调节闸门5可以调节由吸风罩10抽出的热风量，以使单冷机内形成适宜的冷却气流速度。在此过程中冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却。单冷机13的外表面装有单冷机中间换热器11，风机12将冷空气送入单冷机中间换热器11，空气和单冷机的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，空气的温度得以升高并从单冷机换热器的出口排出，经闸门8和由吸风罩10抽出的热气流混合。由风机2抽出的热风分为三路，一路由阀门29至旋风除尘器28，经旋风除尘器除去大颗粒粉尘后进入风温调节器9，将风温调至喷雾干燥所需的温度后送入喷雾干燥机17，对制备陶瓷颗粒所需的湿磨粉料进行喷雾干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器16、布袋除尘器15进行除尘后由风机14排入大气，实现单冷机释放热量在陶瓷颗粒制备所需的湿磨粉料喷雾干燥中的应用。另一路由阀门27送入砂坯干燥机26，对制备的湿态陶瓷颗粒坯体进行干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器25、布袋除尘器19进行除尘后由风机18排入大气，实现了单冷机释放热量在陶瓷颗粒坯体干燥中的应用。第三路由阀门24送入余热锅炉23，利用单冷机释放出的热量生产热水(采用热水锅炉)或蒸汽(采用蒸汽锅炉)，释放热量后的空气经旋风除尘器22、布袋除尘器21进行除尘后由风机20排入大气，实现了单冷机释放热量在余热锅炉中的回收利用。在实际工作过程中可通过调节闸门24、27、29实现一路、二路或三路同时工作。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，其特征在于，冷空气经回转窑后换热升温，升温后的冷空气进入燃烧器与可燃气体混合燃烧，燃烧所产生的高温气流送入回转窑内；同时，将单冷机中的热气流抽出并诱导冷空气从单冷机的左、右两端进入并向单冷机内的吸风罩流动，冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却，空气经单冷机换热升温并从单冷机换热器的出口排出，与由吸风罩抽出的热气流混合，混合后的热气流分为多路利用。
2.根据权利要求1所述的一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，其特征在于，回转窑外表面装有回转窑中间换热器，风机将冷空气送入中间换热器，冷空气和回转窑的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，空气的温度得以升高，回转窑的出料端窑头罩上设窑头罩换热器，从回转窑中间换热器排出的空气进入窑头罩换热器，空气温度进一步升高，最后由风机送入燃烧器。
3.根据权利要求1所述的一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，其特征在于，单冷机内设有吸风罩，风机通过吸风罩将单冷机中的热气流抽出，同时诱导冷空气从单冷机的左、右两端进入并向吸风罩流动，在此过程中冷空气和单冷机以及单冷机中的陶瓷颗粒间进行对流换热及辐射换热，空气被加热，陶瓷颗粒被冷却，单冷机的外表面装有单冷机中间换热器，风机将冷空气送入单冷机中间换热器，冷空气和单冷机的外表面及外表面上的散热片进行对流换热，冷空气的温度得以升高并从单冷机换热器的出口排出，经闸门和由吸风罩抽出的热气流混合。
4.根据权利要求1所述的一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，其特征在于，混合后的热气流分为独立的三路，一路经阀门至旋风除尘器，经旋风除尘器除去大颗粒粉尘后进入风温调节器，将风温调至喷雾干燥所需的温度后送入喷雾干燥机，对制备陶瓷颗粒所需的湿磨粉料进行喷雾干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现单冷机释放热量在陶瓷颗粒制备所需的湿磨粉料喷雾干燥中的应用；另一路由阀门送入砂坯干燥机，对制备的湿态陶瓷颗粒坯体进行干燥，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现了单冷机释放热量在陶瓷颗粒坯体干燥中的应用；第三路由阀门送入余热锅炉，利用单冷机释放出的热量生产热水或蒸汽，释放热量后的空气经旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘后由风机排入大气，实现了单冷机释放热量在余热锅炉中的回收利用。
5.根据权利要求1所述的一种回转窑烧结及冷却系统热能综合利用方法，其特征在于，工作过程中可通过调节三路热气流上各自的阀门实现一路或二路或三路同时工作。
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