CN204757719U - 一种粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，属于回转窑产品余热回收技术领域。本实用新型的回收系统，包括环形间壁换热机构和送风管换热机构。高温段罩体和中温段罩体均为两端开口的圆筒，高温段罩体和中温段罩体的内径均大于冷却筒的外径，高温段罩体套在所述高温段上，中温段罩体套在所述中温段上。送风管换热机构包括送风管，送风管包括送风管保温段和送风管加热段，送风管加热段设于冷却筒的内部，送风管加热段的出口端伸出冷却筒的进料口，送风管加热段的出口端通过管道与烧嘴的空气进口相连通。本实用新型实现了提高回转窑余热利用效率、减少冷却水消耗量、减少冷却设备被腐蚀的几率和改善操作环境的目标。

Description

一种粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统

技术领域

本实用新型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环形间壁式回收系统。

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；(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。

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：CN203824299U，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、大量冷却水浪费、冷却设备易被腐蚀和操作环境恶劣的不足，是当前亟需解决的技术难题。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的是克服现有技术中粒料煅烧回转窑余热利用效率低下、大量冷却水浪费、冷却设备易被腐蚀和操作环境恶劣的不足，提供了一种粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，实现了提高回转窑余热利用效率、减少冷却水消耗量、减少冷却设备被腐蚀的几率和改善操作环境的目标。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，包括烧嘴、燃烧室、回转窑、出料口、冷却筒轴承座、冷却筒驱动轮和冷却筒，所述烧嘴在燃烧室内产生燃烧火焰，煅烧回转窑内的粒料；煅烧后的粒料从出料口流出到达冷却筒的进料口；所述冷却筒轴承座有两个，冷却筒倾斜地安装于两个不同高度的冷却筒轴承座上，使得冷却筒进料口处的高度高于冷却筒出料口处的高度；冷却筒驱动轮驱动冷却筒旋转；

还包括环形间壁换热机构和送风管换热机构；所述冷却筒沿冷却筒进料口到冷却筒出料口的方向依次分为三段，分别称为高温段、中温段和低温段；

所述环形间壁换热机构包括风机、引风总管、高温段引风管、高温段罩体和中温段罩体；所述高温段罩体和中温段罩体均为两端开口的圆筒；高温段罩体和中温段罩体的内径均大于冷却筒的外径；高温段罩体套在所述高温段上，中温段罩体套在所述中温段上；高温段引风管的进口端与高温段罩体侧面的中间位置相连通，高温段引风管的出口端与引风总管的侧面相连通；引风总管的进口端与中温段罩体侧面的中间位置相连通，引风总管的出口端与风机的吸风口相连通；

所述送风管换热机构包括送风管，送风管包括送风管保温段和送风管加热段；所述送风管保温段的进口端与风机的出风口相连通，送风管保温段的出口端与送风管加热段的进口端相连通，送风管保温段的外表面使用保温材料包裹；送风管加热段设于冷却筒的内部，送风管加热段的出口端伸出冷却筒的进料口，送风管加热段的出口端通过管道与烧嘴的空气进口相连通。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

还包括设于出料口和冷却筒进料口之间的下料机构，所述下料机构包括流槽、固定颚、动颚和凸轮，固定颚呈L形，固定颚固定在流槽上部的侧面，动颚的上端通过一根旋转轴固定在流槽上部的侧面且动颚的内侧面与固定颚相对；所述凸轮设于动颚的下方且凸轮与动颚的外侧面相接触；凸轮的旋转中心上固定有转轴，该转轴与变频电机的输出轴相连，动颚通过凸轮的转动而进行摆动。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，所述中温段罩体包括中温段上罩体和中温段下罩体，中温段上罩体和中温段下罩体均为半圆筒形，中温段上罩体的侧端面上和中温段下罩体的侧端面上均固连有连接板，中温段上罩体侧端面上的连接板与中温段下罩体侧端面上的连接板相互配合且通过连接螺栓固定在一起；

所述高温段罩体的结构与中温段罩体的结构相同。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

所述中温段罩体上中间位置处称为罩体扩大段，该罩体扩大段的内径大于中温段罩体上中间位置两侧处的内径；

所述高温段罩体上中间位置处称为高温段罩体扩大段，该高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体上中间位置两侧处的内径。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

所述送风管加热段的内表面沿周向等间距地焊接有筋板；所述冷却筒的内表面沿周向等间距地焊接有分散杆；所述分散杆为L形，分散杆的一端焊接于冷却筒的内表面。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

所述流槽、固定颚、动颚和凸轮均采用耐热钢制作；

动颚摆动过程中动颚与固定颚之间的距离控制在20～50mm；

送风管保温段的外表面使用保温棉包裹。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

所述高温段罩体的中轴线与高温段的中轴线重合，中温段罩体的中轴线与中温段的中轴线重合；高温段罩体的长度为1500～2000mm，中温段罩体的长度为3000～4500mm；高温段罩体上高温段罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒的外径20～100mm，中温段罩体上罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒的外径20～100mm；罩体扩大段的内径大于中温段罩体上罩体扩大段两侧处的内径20～200mm，高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体上高温段罩体扩大段两侧处的内径20～200mm；罩体扩大段的长度为200～1500mm，高温段罩体扩大段的长度为200～1500mm；引风总管和高温段引风管的内径为200～500mm；送风管保温段和送风管加热段的内径为150～500mm，送风管加热段出口端的内径缩小为50～100mm。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，

所述筋板的数量为10～20块，每块筋板的高度为30～80mm。

作为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统更进一步的改进，所述低温段的上方设有喷淋装置。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)、现有通过回转窑煅烧生产粒料的过程，煅烧后粒料本身携带的余热占到输入总热量的50％，因此对回转窑产品余热进行回收是提高回转窑余热利用效率的关键所在，本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，正是基于对高温煅烧后粒料携带的余热资源进行充分回收，同时考虑粒料余热回收过程中遇到的具体问题而设计的。本实用新型中，首先，空气分成两路，一路空气在高温段的壁面进行对流换热，另一路空气在中温段的壁面进行对流换热，两路空气吸收热量后温度第一次升高，并在风机内混合；其中，空气分成两路分别在高温段的壁面和中温段的壁面进行对流换热，有利于提高空气换热的效率和可靠性。风机内混合的热空气被送入送风管加热段，并在送风管加热段内被二次加热，二次加热后的热空气送入烧嘴的空气进口，为燃烧室内的火焰燃烧供应预热空气，提高了燃料的燃烧效率和燃烧温度(燃烧温度提高100℃以上)；本实用新型中，通过环形间壁换热机构和送风管换热机构分两次加热空气，增加了回转窑产品的余热回收量，大大提高了回转窑余热利用效率。

(2)、本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，通过空气两次被加热的过程，充分吸收了煅烧后粒料本身所携带的余热，粒料从冷却筒的出料口排出后温度大大下降，无需使用或仅需少量使用冷却水对冷却筒进行喷淋冷却，减少了冷却水的消耗量，有利于水资源的节约，减少了冷却设备被腐蚀的几率，避免了大量热蒸汽出现恶化操作环境现象的发生，改善了操作环境。

(3)、本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，在下料机构中增加一套简易的颚式破碎装置，能够减少粒料中结块的存在，避免结块的粒料对送风管加热段的冲击破坏和对生产设备的磨损；且鄂式破碎装置将粒料全部破碎为小颗粒的粒料，保证了粒料在下料机构中的顺利流下，增加了产品的合格率，有利于粒料在送风管加热段内均匀充分散热，提高了粒料余热回收的效率。

(4)、本实用新型中，冷却筒内部底端的粒料随着冷却筒的旋转，被冷却筒内部底端的分散杆聚拢，聚拢的粒料在旋转至冷却筒内部顶端时自由下落，粒料自由下落后又再次被分散杆聚拢然后自由下落，以此往复，直至粒料从冷却筒出料口排出；粒料被分散杆抄起至最高处然后下落的过程，有利于粒料的均匀充分散热，同时延长了粒料在冷却筒内停留的时间，提高了粒料余热回收的效率。

(5)、本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，送风管加热段的内表面沿周向等间距地焊接有筋板，筋板的设置一方面用于增加空气与送风管加热段的换热面积，提高粒料余热回收的效率；另一方面能够减少送风管加热段的弯曲变形，提高送风管加热段的强度。

附图说明

图1为本实用新型的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统的结构示意图；

图2为本实用新型中中温段罩体沿径向的剖面结构示意图；

图3为本实用新型中中温段罩体的俯视结构示意图；

图4为本实用新型中下料机构的结构示意图；

图5为本实用新型中送风管加热段沿径向的剖面结构示意图。

示意图中的标号说明：1、烧嘴；2、燃烧室；3、回转窑；4、风机；501、引风总管；502、高温段引风管；601、送风管保温段；602、送风管加热段；6021、筋板；7、喷淋装置；8、出料口；9、下料机构；901、流槽；902、固定颚；903、动颚；904、凸轮；10、高温段罩体；11、冷却筒轴承座；12、连接螺栓；13、连接板；14、中温段罩体；1401、罩体扩大段；15、冷却筒驱动轮；16、冷却筒；1601、分散杆。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，包括烧嘴1、燃烧室2、回转窑3、出料口8、冷却筒轴承座11、冷却筒驱动轮15和冷却筒16。烧嘴1在燃烧室2内产生燃烧火焰，燃烧火焰产生的高温烟气进入回转窑3并煅烧回转窑3内的粒料，煅烧后的粒料从出料口8流出到达冷却筒16的进料口。所述冷却筒轴承座11有两个，冷却筒16倾斜地安装于两个不同高度的冷却筒轴承座11上，靠近冷却筒16进料口的冷却筒轴承座11其高度高于靠近冷却筒16出料口的冷却筒轴承座11，从而使得冷却筒16进料口处的高度高于冷却筒16出料口处的高度。冷却筒驱动轮15与冷却筒16齿轮传动，冷却筒驱动轮15驱动冷却筒16旋转，冷却筒16内的粒料随着冷却筒16的旋转向冷却筒16的出料口移动。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，还包括环形间壁换热机构、送风管换热机构和下料机构9。冷却筒16沿冷却筒16进料口到冷却筒16出料口的方向依次分为三段，分别称为高温段、中温段和低温段。环形间壁换热机构包括风机4、引风总管501、高温段引风管502、高温段罩体10和中温段罩体14。风机4为负压风机，风机4的吸风口用于吸取外界的空气，风机4的出风口用于将吸取的空气排出。高温段罩体10和中温段罩体14均为两端开口的圆筒。高温段罩体10和中温段罩体14的内径均大于冷却筒16的外径，高温段罩体10套在所述高温段上，中温段罩体14套在所述中温段上。高温段引风管502的进口端与高温段罩体10侧面的中间位置相连通，高温段引风管502的出口端与引风总管501的侧面相连通。引风总管501的进口端与中温段罩体14侧面的中间位置相连通，引风总管501的出口端与风机4的吸风口相连通。中温段罩体14包括中温段上罩体和中温段下罩体，中温段上罩体和中温段下罩体均为半圆筒形，中温段上罩体的侧端面上和中温段下罩体的侧端面上均固连有连接板13，中温段上罩体侧端面上的连接板13与中温段下罩体侧端面上的连接板13相互配合且通过连接螺栓12固定密封在一起。高温段罩体10的结构与中温段罩体14的结构相同。

本实施例中，若中温段罩体14为直圆筒状，则当风机4抽吸中温段罩体14与中温段之间环缝内的空气时，环缝两端的两股气流在引风总管501进口端汇聚，引风总管501进口端正对的环缝处会形成短路区域，该短路区域的空气几乎处于静止状态，大大降低了空气与中温段壁面的换热效果，难以实现空气与中温段壁面的有效换热；若将与引风总管501进口端连接处的中温段罩体14内径扩大，此时，环缝两端的气体到达引风总管501进口端正对的环缝处时会出现一定程度的气流扰动，使空气沿着中温段壁面流入引风总管501，大大增强了空气与中温段壁面的换热效果，提高了热量回收的效率。若高温段罩体10为直圆筒状，则同理。因此，如图3所示，中温段罩体14上中间位置处称为罩体扩大段1401，该罩体扩大段1401的内径大于中温段罩体14上中间位置两侧处的内径。高温段罩体10上中间位置处称为高温段罩体扩大段，该高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体10上中间位置两侧处的内径(高温段罩体扩大段在图1中省略，未图示)。

送风管换热机构包括送风管，送风管包括送风管保温段601和送风管加热段602。送风管保温段601的进口端与风机4的出风口相连通，送风管保温段601的出口端与送风管加热段602的进口端相连通，送风管保温段601的外表面使用保温材料包裹，本实施例中的保温材料为保温棉，用以对送风管保温段601进行保温，减少热量的损失。送风管加热段602设于冷却筒16的内部，送风管加热段602的出口端伸出冷却筒16的进料口，送风管加热段602的出口端通过管道与烧嘴1的空气进口相连通。如图5所示，送风管加热段602的内表面沿周向等间距地焊接有筋板6021，筋板6021的数量为10～20块，具体本实施例中筋板6021的数量为10块；每块筋板6021的高度为30～80mm，具体本实施例中每块筋板6021的高度为30mm，筋板6021一方面用于增加换热面积，另一方面能够减少送风管加热段602的弯曲变形；送风管加热段602的制作方法是先在一块矩形板上焊接相应的筋板6021，然后卷制成管。如图2所示，冷却筒16的内表面沿周向等间距地焊接有分散杆1601，分散杆1601为L形，分散杆1601的一端焊接于冷却筒16的内表面；所有分散杆1601的另一端开口方向的连线与冷却筒16的旋转方向相同，这样设计便于分散杆1601在冷却筒16的旋转过程中抄起冷却筒16内的粒料。

如图4所示，下料机构9设于出料口8和冷却筒16进料口之间，下料机构9包括流槽901、固定颚902、动颚903和凸轮904，固定颚902呈L形，固定颚902固定在流槽901上部的侧面，动颚903的上端通过一根旋转轴固定在流槽901上部的侧面且动颚903的内侧面与固定颚902相对。凸轮904设于动颚903的下方且凸轮904与动颚903的外侧面相接触。凸轮904的旋转中心上固定有转轴，该转轴与变频电机的输出轴相连，动颚903通过凸轮904的转动而进行摆动。固定颚902、动颚903和凸轮904共同构成简易的颚式破碎装置。流槽901、固定颚902、动颚903和凸轮904均采用最高工作温度大于900℃的耐热钢制作，本实施例中的耐热钢为能够承受1000℃以下反复加热的抗氧化钢0Cr25Ni20。动颚903的摆动频率为2～5次/秒，具体本实施例中动颚903的摆动频率为2次/秒，摆动频率由与凸轮904连接的变频电机控制；通过控制凸轮904的曲率及其安装位置，使动颚903摆动过程中动颚903与固定颚902之间的距离控制在20～50mm，具体本实施例中动颚903与固定颚902之间的距离控制在20mm，这样设置能够在破碎结块粒料的同时保证小颗粒粒料顺利流下。

高温段罩体10的中轴线与高温段的中轴线重合，中温段罩体14的中轴线与中温段的中轴线重合。高温段罩体10的长度为1500～2000mm，本实施例中取2000mm；中温段罩体14的长度为3000～4500mm，本实施例中取4400mm；高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒16的外径20～100mm，本实施例中取20mm；中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径大于冷却筒16的外径20～100mm，本实施例中取20mm；罩体扩大段1401的内径大于中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径20～200mm，本实施例中取20mm；高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径20～200mm，本实施例中取20mm；罩体扩大段1401的长度为200～1500mm，本实施例中取200mm；高温段罩体扩大段的长度为200～1500mm，本实施例中取200mm；引风总管501和高温段引风管502的内径为200～500mm，本实施中引风总管501的内径为300mm，高温段引风管502的内径为200mm；送风管保温段601和送风管加热段602的内径为150～500mm，本实施例中送风管保温段601和送风管加热段602的内径均为300mm；考虑到下料机构9的布置，送风管加热段602出口端的内径缩小为50～100mm，本实施例中送风管加热段602出口端的内径缩小为50mm。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收方法，通过预热燃烧所需空气对煅烧产品进行热量回收，主要包括以下步骤，

步骤A：在回转窑3内煅烧后温度为800～900℃的高温粒料，从出料口8流出，经过下料机构9进入冷却筒16的进料口。其中，在下料机构9中通过颚式破碎装置对结块的粒料进行破碎，动颚903的摆动频率为2次/秒，动颚903摆动过程中动颚903与固定颚902之间的距离控制在20mm；

步骤B：冷却筒驱动轮15驱动冷却筒16旋转，使冷却筒16进料口处的粒料被运送至冷却筒16出料口。粒料在冷却筒16内通过辐射和导热的方式加热冷却筒16的壁面以及送风管加热段602的壁面。冷却筒16上高温段的壁面平均温度为550℃，中温段的壁面平均温度为400℃，低温段的壁面平均温度为150℃。其中，如图2所示，冷却筒16内部底端的粒料随着冷却筒16的旋转，被冷却筒16内部底端的分散杆1601聚拢，聚拢的粒料在旋转至冷却筒16内部顶端时自由下落，粒料自由下落后又再次被分散杆1601聚拢然后自由下落，以此往复，直至粒料从冷却筒16出料口排出。粒料被分散杆1601抄起至最高处然后下落的过程，有利于粒料的均匀充分散热，同时延长了粒料在冷却筒16内停留的时间，提高了粒料余热回收的效率；但是，粒料下落过程中会冲击送风管加热段602，小颗粒的粒料产生的冲击影响较小，而如果粒料中存在大的结块，那么结块对送风管加热段602的冲击将大大减少其使用寿命。本实施例中为解决该问题，在下料机构9中设计了一套简单的鄂式破碎装置，其目的是为了减少粒料中结块的存在，避免结块的粒料对送风管加热段602的冲击破坏；且鄂式破碎装置将粒料全部破碎为小颗粒的粒料，有利于粒料在送风管加热段602均匀充分散热，提高了粒料余热回收的效率。

步骤C：开启风机4，风机4通过高温段引风管502抽取高温段罩体10与高温段之间环缝内的空气，周围环境中的空气不断补充进入高温段罩体10与高温段之间的环缝内，并且高温段罩体10与高温段之间环缝内的空气在抽取过程中与高温段的壁面进行对流换热，带走一部分热量，此时空气温度升高。风机4通过引风总管501抽取中温段罩体14与中温段之间环缝内的空气，周围环境中的空气不断补充进入中温段罩体14与中温段之间的环缝内，并且中温段罩体14与中温段之间环缝内的空气在抽取过程中与中温段的壁面进行对流换热，带走一部分热量，此时空气温度升高。

本实施例中，取冷却筒16的内径为800mm，高温段罩体10的内径为820mm，即高温段罩体10与高温段之间环缝的厚度为10mm，高温段罩体10的长度为2000mm；中温段罩体14的内径为820mm，长度为4400mm。当烧嘴1内火焰燃烧需要的空气流量为2500m³/h时，通过调节风机4的功率及流量阀门(引风总管501和高温段引风管502上均设有流量阀门)，控制从高温段罩体10与高温段之间的环缝内吸取的空气量为1000m³/h，从中温段罩体14与中温段之间的环缝内吸取的空气量为1500m³/h。

如下为空气在高温段罩体10内和中温段罩体14内发生的换热计算：

换热量：Q＝k·s·Δt

式中：k--综合换热系数，取k＝20W/m²K；

S--换热面积，m²；

Δt--温差，K。

空气温升： ${\mathrm{\Δt}}^{\′}=\frac{Q}{C_{p}m}=\frac{Q}{C_p\mathrm{\ρ}V}$

式中：Q--换热量，kW；

C_p--空气比容，取C_p＝1.005kJ/kgK；

ρ--空气密度，取ρ＝1.1kg/m³；

V--体积流量，m³/s

①、高温段罩体10内：取空气入口温度为30℃，设空气出口温度为175℃；

Q＝20×π×0.8×1×(550+550-30-175)/2

＝20×2.512×447.5

＝22.48KW

所以在高温段罩体10内空气温度升高146℃，即空气出口温度为176℃，与假设基本一致，满足要求。

②、中温段罩体14内：取空气入口温度为30℃，设空气出口温度为175℃；

Q＝20×π×0.8×2.2×(400+400-30-175)/2

＝20×5.53×297.5

＝32.9KW

所以在中温段罩体14内空气温度升高143℃，即空气出口温度为173℃，与假设基本一致，满足要求。

经过上述计算，空气在高温段罩体10内和中温段罩体14内发生第一次换热后温度均升高至175℃。

步骤D：风机4通过高温段引风管502和引风总管501抽取的热空气混合后被送入送风管加热段602，热空气在送风管加热段602内与送风管加热段602的内壁进行对流和辐射换热，空气被二次加热，空气温度再次升高。如图5所示，送风管加热段602的内表面沿周向等间距的焊接有筋板6021，筋板6021的设置用于增加空气与送风管加热段602的换热面积和提高送风管加热段602的强度，本实施例中，筋板6021的设置使空气与送风管加热段602的换热面积增加一倍。空气在送入送风管加热段602内的流动方向与冷却筒16内粒料的输送方向相反，有利于提高空气在送风管加热段602内的换热效率。

本实施例中，取送风管加热段602的内径为300mm，长度为10000mm；取送风管加热段602进口端的壁面温度为200℃，送风管加热段602出口端的壁面温度为800℃，设空气在送风管加热段602内被二次加热后的出口温度为300℃。

Q＝20×π×0.3×10×2×(200+800-175-300)/2

＝20×18.84×262.5

＝98.91KW

所以在送风管加热段602内空气温度升高128℃，即空气出口温度为303℃，与假设基本一致，满足要求。

步骤E：根据上述计算，送风管加热段602内被二次加热的到300℃的空气通过管道送入烧嘴1的空气进口，为燃烧室2内的火焰燃烧供应预热空气，能够提高燃料的燃烧效率及燃烧温度。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，在下料机构9中增加一套简易的颚式破碎装置，能够减少粒料中结块的存在，避免结块的粒料对送风管加热段602的冲击破坏和对生产设备的磨损；且鄂式破碎装置将粒料全部破碎为小颗粒的粒料，保证了粒料在下料机构9中的顺利流下，增加了产品的合格率，有利于粒料在送风管加热段602内均匀充分散热，提高了粒料余热回收的效率。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，送风管加热段602的内表面沿周向等间距地焊接有筋板6021，筋板6021的设置一方面用于增加空气与送风管加热段602的换热面积，提高粒料余热回收的效率；另一方面能够减少送风管加热段602的弯曲变形，提高送风管加热段602的强度。

现有通过回转窑煅烧生产粒料的过程，煅烧后粒料本身携带的余热占到输入总热量的50％，因此对回转窑产品余热进行回收是提高回转窑余热利用效率的关键所在，本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，正是基于对高温煅烧后粒料携带的余热资源进行充分回收，同时考虑粒料余热回收过程中遇到的具体问题而设计的。本实施例中，首先，空气分成两路，一路空气在高温段的壁面进行对流换热，另一路空气在中温段的壁面进行对流换热，两路空气吸收热量后温度第一次升高，并在风机4内混合；其中，空气分成两路分别在高温段的壁面和中温段的壁面进行对流换热，有利于提高空气换热的效率(因为高温段的壁面温度和中温段的壁面温度不同，空气分成两路分别进行对流换热的换热效果相比于一路空气直接进行对流换热的方式，换热效果更好，换热的效率更高)和可靠性。风机4内混合的热空气被送入送风管加热段602，并在送风管加热段602内被二次加热，二次加热后的热空气送入烧嘴1的空气进口，为燃烧室2内的火焰燃烧供应预热空气，提高了燃料的燃烧效率和燃烧温度(燃烧温度提高100℃以上)；本实施例中，通过环形间壁换热机构和送风管换热机构分两次加热空气，增加了回转窑产品的余热回收量，大大提高了回转窑余热利用效率。

本实施例中，冷却筒16内部底端的粒料随着冷却筒16的旋转，被冷却筒16内部底端的分散杆1601聚拢，聚拢的粒料在旋转至冷却筒16内部顶端时自由下落，粒料自由下落后又再次被分散杆1601聚拢然后自由下落，以此往复，直至粒料从冷却筒16出料口排出。粒料被分散杆1601抄起至最高处然后下落的过程，有利于粒料的均匀充分散热，同时延长了粒料在冷却筒16内停留的时间，提高了粒料余热回收的效率。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，通过空气两次被加热的过程，充分吸收了煅烧后粒料本身所携带的余热，粒料从冷却筒16的出料口排出后温度大大下降，无需使用或仅需少量使用冷却水对冷却筒16进行喷淋冷却，减少了冷却水的消耗量，有利于水资源的节约，减少了冷却设备被腐蚀的几率，避免了大量热蒸汽出现恶化操作环境现象的发生，改善了操作环境。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，在风机4抽吸周围空气时，空气的流动能够对冷却筒16上安装的冷却筒轴承座11和冷却筒驱动轮15进行一定程度的冷却，从而减少冷却筒轴承座11上润滑油的消耗和冷却筒驱动轮15上齿轮润滑油的消耗，进而增加了冷却筒轴承座11和冷却筒驱动轮15的使用寿命；另外，风机4抽吸周围空气能够降低周围环境的温度，改善操作环境。

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，在原有设备基础上仅仅做了较少的改动，改造成本较低，且操作和维修方便；通过吸收煅烧后粒料本身的余热生产预热空气，能够减少燃料的使用量，每年能为一条生产线节约成本数十万至上百万元。

实施例2

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统与实施例1基本相同，其不同之处在于：为了保证粒料被充分冷却到规定温度以下，在低温段的上方设有喷淋装置7，该喷淋装置7为冷却水喷淋装置，喷淋装置7包括一排侧面上均匀开圆孔的冷却水管，冷却水从冷却水管侧面的圆孔上流下，喷洒在低温段的表面，对低温段进行降温，使粒料被进一步冷却。

实施例3

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统与实施例1基本相同，其不同之处在于：送风管加热段602的内表面沿周向等间距地焊接有筋板6021，具体本实施例中筋板6021的数量为15块，每块筋板6021的高度为55mm；本实施例中动颚903的摆动频率为3次/秒，动颚903摆动过程中动颚903与固定颚902之间的距离控制在35mm；高温段罩体10的长度为1500mm，中温段罩体14的长度为3000mm；高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒16的外径60mm，中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径大于冷却筒16的外径60mm；罩体扩大段1401的内径大于中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径110mm；高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径110mm；罩体扩大段1401的长度为850mm；高温段罩体扩大段的长度为850mm；本实施中引风总管501的内径为400mm，高温段引风管502的内径为300mm；送风管保温段601和送风管加热段602的内径均为150mm；本实施例中送风管加热段602出口端的内径缩小为75mm。

实施例4

本实施例的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统与实施例1基本相同，其不同之处在于：送风管加热段602的内表面沿周向等间距地焊接有筋板6021，具体本实施例中筋板6021的数量为20块，每块筋板6021的高度为80mm；本实施例中动颚903的摆动频率为5次/秒，动颚903摆动过程中动颚903与固定颚902之间的距离控制在50mm；高温段罩体10的长度为1750mm，中温段罩体14的长度为3800mm；高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒16的外径100mm，中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径大于冷却筒16的外径100mm；罩体扩大段1401的内径大于中温段罩体14上罩体扩大段1401两侧处的内径200mm；高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体10上高温段罩体扩大段两侧处的内径200mm；罩体扩大段1401的长度为1500mm；高温段罩体扩大段的长度为1500mm；本实施中引风总管501的内径为500mm，高温段引风管502的内径为400mm；送风管保温段601和送风管加热段602的内径均为500mm；本实施例中送风管加热段602出口端的内径缩小为100mm。

以上示意性的对本实用新型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实用新型的实施方式之一，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，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，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，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，包括烧嘴(1)、燃烧室(2)、回转窑(3)、出料口(8)、冷却筒轴承座(11)、冷却筒驱动轮(15)和冷却筒(16)，所述烧嘴(1)在燃烧室(2)内产生燃烧火焰，煅烧回转窑(3)内的粒料；煅烧后的粒料从出料口(8)流出到达冷却筒(16)的进料口；所述冷却筒轴承座(11)有两个，冷却筒(16)倾斜地安装于两个不同高度的冷却筒轴承座(11)上，使得冷却筒(16)进料口处的高度高于冷却筒(16)出料口处的高度；冷却筒驱动轮(15)驱动冷却筒(16)旋转；其特征在于：

还包括环形间壁换热机构和送风管换热机构；所述冷却筒(16)沿冷却筒(16)进料口到冷却筒(16)出料口的方向依次分为三段，分别称为高温段、中温段和低温段；

所述环形间壁换热机构包括风机(4)、引风总管(501)、高温段引风管(502)、高温段罩体(10)和中温段罩体(14)；所述高温段罩体(10)和中温段罩体(14)均为两端开口的圆筒；高温段罩体(10)和中温段罩体(14)的内径均大于冷却筒(16)的外径；高温段罩体(10)套在所述高温段上，中温段罩体(14)套在所述中温段上；高温段引风管(502)的进口端与高温段罩体(10)侧面的中间位置相连通，高温段引风管(502)的出口端与引风总管(501)的侧面相连通；引风总管(501)的进口端与中温段罩体(14)侧面的中间位置相连通，引风总管(501)的出口端与风机(4)的吸风口相连通；

所述送风管换热机构包括送风管，送风管包括送风管保温段(601)和送风管加热段(602)；所述送风管保温段(601)的进口端与风机(4)的出风口相连通，送风管保温段(601)的出口端与送风管加热段(602)的进口端相连通，送风管保温段(601)的外表面使用保温材料包裹；送风管加热段(602)设于冷却筒(16)的内部，送风管加热段(602)的出口端伸出冷却筒(16)的进料口，送风管加热段(602)的出口端通过管道与烧嘴(1)的空气进口相连通。

2.根据权利要求1所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

还包括设于出料口(8)和冷却筒(16)进料口之间的下料机构(9)，所述下料机构(9)包括流槽(901)、固定颚(902)、动颚(903)和凸轮(904)，固定颚(902)呈L形，固定颚(902)固定在流槽(901)上部的侧面，动颚(903)的上端通过一根旋转轴固定在流槽(901)上部的侧面且动颚(903)的内侧面与固定颚(902)相对；所述凸轮(904)设于动颚(903)的下方且凸轮(904)与动颚(903)的外侧面相接触；凸轮(904)的旋转中心上固定有转轴，该转轴与变频电机的输出轴相连，动颚(903)通过凸轮(904)的转动而进行摆动。

3.根据权利要求1所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：所述中温段罩体(14)包括中温段上罩体和中温段下罩体，中温段上罩体和中温段下罩体均为半圆筒形，中温段上罩体的侧端面上和中温段下罩体的侧端面上均固连有连接板(13)，中温段上罩体侧端面上的连接板(13)与中温段下罩体侧端面上的连接板(13)相互配合且通过连接螺栓(12)固定在一起；

所述高温段罩体(10)的结构与中温段罩体(14)的结构相同。

4.根据权利要求1所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

所述中温段罩体(14)上中间位置处称为罩体扩大段(1401)，该罩体扩大段(1401)的内径大于中温段罩体(14)上中间位置两侧处的内径；

所述高温段罩体(10)上中间位置处称为高温段罩体扩大段，该高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体(10)上中间位置两侧处的内径。

5.根据权利要求1所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

所述送风管加热段(602)的内表面沿周向等间距地焊接有筋板(6021)；所述冷却筒(16)的内表面沿周向等间距地焊接有分散杆(1601)；所述分散杆(1601)为L形，分散杆(1601)的一端焊接于冷却筒(16)的内表面。

6.根据权利要求2所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

所述流槽(901)、固定颚(902)、动颚(903)和凸轮(904)均采用耐热钢制作；

动颚(903)摆动过程中动颚(903)与固定颚(902)之间的距离控制在20～50mm；

送风管保温段(601)的外表面使用保温棉包裹。

7.根据权利要求4所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

所述高温段罩体(10)的中轴线与高温段的中轴线重合，中温段罩体(14)的中轴线与中温段的中轴线重合；高温段罩体(10)的长度为1500～2000mm，中温段罩体(14)的长度为3000～4500mm；高温段罩体(10)上高温段罩体扩大段两侧处的内径大于冷却筒(16)的外径20～100mm，中温段罩体(14)上罩体扩大段(1401)两侧处的内径大于冷却筒(16)的外径20～100mm；罩体扩大段(1401)的内径大于中温段罩体(14)上罩体扩大段(1401)两侧处的内径20～200mm，高温段罩体扩大段的内径大于高温段罩体(10)上高温段罩体扩大段两侧处的内径20～200mm；罩体扩大段(1401)的长度为200～1500mm，高温段罩体扩大段的长度为200～1500mm；引风总管(501)和高温段引风管(502)的内径为200～500mm；送风管保温段(601)和送风管加热段(602)的内径为150～500mm，送风管加热段(602)出口端的内径缩小为50～100mm。

8.根据权利要求5所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：

所述筋板(6021)的数量为10～20块，每块筋板(6021)的高度为30～80mm。

9.根据权利要求1或2所述的粒料煅烧回转窑产品余热环形间壁式回收系统，其特征在于：所述低温段的上方设有喷淋装置(7)。