申请/专利权人：株洲火炬工业炉有限责任公司

申请日：2018-10-24

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109099718B

主分类号：F27D17/00

分类号：F27D17/00;F27B7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.01.14#专利申请权的转移;2019.01.22#实质审查的生效;2018.12.28#公开

摘要：本发明提供了一种回转窑余热回收系统，包括回转窑、换热器和换热管；其中，回转窑具有窑头和窑尾，窑尾设有用于排出废气的出气口，窑头设有熟料出口和助燃气体进口；换热器的热流体通道与窑尾的出气口连通，换热器的冷流体出口设有用于与干燥窑进气口连接的干燥风管道。换热管设有进料口、进气口和排气口，换热管的进料口与熟料出口连接，换热管的出气口通过热风管道与助燃气体进口连通。本发明公开的回转窑余热回收系统利用换热管回收窑头高温熟料的显热，降低了回转窑的工作能耗；同时利用换热器回收窑尾高温废气的余热，降低了干燥窑的能耗，实现了回收热能、节能环保的效果。

主权项：1.一种回转窑余热回收系统，其特征在于，包括：具有窑头和窑尾的回转窑3，所述窑尾设有用于排出废气的出气口，所述窑头设有熟料出口和助燃气体进口；换热器8，所述换热器8的热流体通道与所述窑尾的出气口连通，所述换热器8的冷流体出口设有用于与干燥窑进气口连接的干燥风管道7；换热管，所述换热管设有进料口、进气口和排气口，所述换热管的进料口通过下料管与所述熟料出口密封连接，所述换热管的出气口通过热风管道17与所述助燃气体进口连通；所述回转窑3外部设有包裹所述窑头的热辐射收集箱1，所述热辐射收集箱1设有出气口；所述换热器8的冷流体进口通过引风管道4与所述热辐射收集箱1的出气口连接。

全文数据：一种回转窑余热回收系统技术领域本发明涉及矿物冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种回转窑余热回收系统。背景技术回转窑能够对活性石灰等物料进行煅烧，在水泥、冶金等行业具有广泛的应用。回转窑通常具有筒状的窑身，窑身两端分别为窑头和窑尾，且窑尾的高度高于窑头的高度。在工作过程中，生料从窑尾进入窑身，物料在窑身内部向窑头移动，同时助燃气体连续从窑头进入窑身，为物料的燃烧提供氧气。煅烧完成后，熟料从窑头排出，而助燃气体在燃烧后转变为高温废气，从窑尾排出。回转窑对物料进行煅烧过程中，窑头会向外部散发大量辐射热，同时窑尾也会向外部排放高温废气，不仅加剧了温室效应，还造成了能源的浪费。综上所述，如何回收回转窑运行产生的热量，从而节约能源，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种回转窑余热回收系统，能够对回转窑工作时产生的热量进行回收利用，减少能源的消耗。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种回转窑余热回收系统，包括：具有窑头和窑尾的回转窑，所述窑尾设有用于排出废气的出气口，所述窑头设有熟料出口和助燃气体进口；换热器，所述换热器的热流体通道与所述窑尾的出气口连通，所述换热器的冷流体出口设有用于与干燥窑进气口连接的干燥风管道。换热管，所述换热管设有进料口、进气口和排气口，所述换热管的进料口与所述熟料出口连接，所述换热管的出气口通过热风管道与所述助燃气体进口连通。优选的，所述窑尾的出气口和所述换热器的热流体进口之间设有高温除尘器。优选的，所述高温除尘器为金属膜高温除尘器；和或，所述换热器为板式空预器。优选的，所述回转窑外部设有包裹所述窑头的热辐射收集箱，所述热辐射收集箱设有出气口；所述换热器的冷流体进口通过引风管道与所述热辐射收集箱的出气口连接。优选的，所述引风管道的气体通道设有第一引风机；和或，所述换热器的热流体出口的气体通道依次设有第二引风机和用于排放气体的烟囱。优选的，所述换热管包括水平段换热器和垂直段换热器，所述垂直段换热器一端与所述窑头连接、另一端与所述水平段换热器的端部连接，所述水平段换热器远离所述垂直段换热器的一端设有鼓风机。优选的，所述水平段换热器为可转动的筒状结构，且所述筒状结构的内侧壁设有用于使物料均匀翻转的螺旋叶片。优选的，所述换热管的进料口和出气口均设于所述垂直段换热器的同一端，所述换热管的出料口和进气口均设于所述水平段换热器的同一端。优选的，所述热风管道的气体通道中设有高温引风机。优选的，所述换热管和所述高温引风机之间设有旋风除尘器。本发明提供的回转窑余热回收系统包括回转窑、换热器和换热管；其中，回转窑具有窑头和窑尾；换热器的热流体通道与窑尾的出气口连通、且冷流体出口设有干燥风管道；换热管的进料口与窑头的熟料出口连接，换热管的出气口与助燃气体进口连通。在工作过程中，窑尾排出的废气温度较高，废气作为换热器的热流体在换热器中进行换热，气体介质吸热后能够通过干燥风管道进入干燥窑，减少了干燥窑的能耗，实现了对废气热量的回收。同时，空气和窑尾的高温熟料在换热管中进行热交换，空气吸热后能够作为回转窑的助燃气体使用，降低了回转窑加热物料所需的能源。本申请提供的回转窑余热回收系统对窑头熟料显热和窑尾废气余热的热能进行回收，降低了回转窑和干燥窑的能耗，实现了回收余热、节能环保的效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明所提供的回转窑余热回收系统的结构示意图。图1中的附图标记为：热辐射收集箱1、第一引风机2、回转窑3、引风管道4、烟管5、高温除尘器6、干燥风管道7、换热器8、第二引风机9、烟囱10、下料管11、鼓风机12、水平段换热器13、垂直段换热器14、旋风除尘器15、高温引风机16、热风管道17。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的核心是提供一种回转窑余热回收系统，能够对回转窑工作时产生的热量进行回收利用，有效地解决回转窑余热回收利用效果差的问题。请参考图1，图1为本发明所提供的回转窑余热回收系统的结构示意图，其中，图中的箭头表示介质的流动方向。本发明提供了一种回转窑余热回收系统，包括回转窑3、换热器8和换热管；其中，回转窑3具有窑头和窑尾，窑尾设有用于排出废气的出气口，窑头设有熟料出口和助燃气体进口；换热器8的热流体通道与窑尾的出气口连通，换热器8的冷流体出口设有用于与干燥窑进气口连接的干燥风管道7。换热管设有进料口、出料口、进气口和排气口，换热管的进料口与熟料出口连接，换热管的出气口通过热风管道17与助燃气体进口连通。具体的，回转窑3能够容纳物料和燃烧所需的助燃气体，同时回转窑3配备有能够对物料进行煅烧的加热组件。窑头和窑尾位于回转窑3的两端，窑头用于向回转窑3内部输送助燃气体、同时排出煅烧完成的熟料，其设置有助燃气体进口和熟料出口；窑尾用于向回转窑3内部输送待煅烧的生料，同时排出燃烧过程产生的废气，其设置有生料入口和排出废气的出气口。窑头排出的熟料温度较高，换热管通过下料管11与窑头的熟料出口密封连接，进而使熟料进入换热管并与空气进行换热，以回收熟料的热能。在工作过程中，空气与高温的熟料进行换热后通过热风管道17输送至窑头的助燃气体进口，用作回转窑3的助燃气体使用，提高回转窑3的热效率，降低回转窑3的能耗；同时换热管还能够对高温熟料进行降温，进一步节省冷却熟料所需的能源。换热器8为以气体为介质的换热装置，具体的，换热器8以气体介质为冷流体、以窑尾废气为热流体进行换热过程，气体介质吸收废气热能后温度升高，并通过换热器8的热流体出口进入干燥风管道7。换热器8可以具体采用板式空预器或其他种类的换热器，其具体结构可参考现有技术。干燥风管道7与换热器8的冷流体出口密封连接，用于将吸收废气热能的气体作为干燥风通入干燥窑内部使用。本申请提供的回转窑余热回收系统设置有换热管和换热器8，在工作过程中，换热器8利用气体介质回收窑尾废气的热能，并将吸热后的气体介质作为干燥风通入干燥窑使用，减少干燥窑在加热干燥所用气体时耗费的能源；同时换热管能够回收窑头排出的高温熟料的热能，并将吸热后的空气作为助燃气体通入窑头的助燃气体进口，减少了回转窑3加热助燃气体所需的能源。因此，本申请提供的回转窑余热回收系统对窑头高温熟料和窑尾高温废气的热能进行回收，实现了回收余热、节能环保的效果。进一步的，考虑到窑尾的废气中夹杂有大量杂质，可能造成换热器8的磨损，因此本实施例中窑尾的出气口和换热器8的热流体进口之间设有高温除尘器6。高温除尘器6用于对高温废气进行除尘，可以通过烟管5与窑尾的废气出口连接。高温除尘器6能够对废气进行净化，使其达到排放标准；同时也能够延长换热器8的使用寿命。可选的，由于窑尾排出的废气温度较高，且废气中通常含有氯元素，因此本实施例中高温除尘器6优选采用金属膜高温除尘器，一方面保障设备在高温环境中的稳定工作；另一方面能够对废气进行除尘除氯，避免设备的腐蚀，同时降低排放废气造成的环境污染。可以理解的，高温除尘器6也可以采用其他种类的除尘装置，其具体结构可参考现有技术。需要说明的是，现有技术在处理窑尾废气时，废气通常先经过冷却烟道进入旋风除尘装置，而后再经过湿式除尘器的处理后向外排放；而本实施例中，首先在废气流通通道的高温段进行除尘处理，而后利用换热器8回收废气余热，最后进行冷却排放。采用本实施例提供的回转窑余热回收系统能够有效回收废气的余热，并延长设备的使用寿命。进一步的，为了加强余热回收效果，在上述任意一个实施例的基础上，回转窑3外部设有包裹窑头的热辐射收集箱1，热辐射收集箱1设有出气口；换热器8的冷流体进口通过引风管道4与热辐射收集箱1的出气口连接。具体的，热辐射收集箱1为热气聚集装置，设置在窑头和回转窑3的外侧。热辐射收集箱1可以采用碳钢材料制作的方形或其他形状的箱体结构，其侧壁设置有开口结构。在实际安装过程中，热辐射收集箱1的开口结构可以与回转窑3的外侧壁贴合连接、也可以空套在回转窑3的外周。窑头和回转窑3的窑身向外部散发辐射热，热辐射收集箱1内部的空气吸收热辐射并升高一定温度。可以理解的，由于吸收热辐射的气体需要持续进入换热器8中进行换热，因此热辐射收集箱1需要开设有使气体流通的通气孔。在工作过程中，热辐射收集箱1内部的空气吸收辐射热并初次升温，而后作为冷流体进入换热器8吸收高温废气的热能进行二次升温，最终通过干燥风管道7通入干燥窑中。气体介质对窑尾废气的余热和窑头、窑身的热辐射进行回收。可选的，为了方便将热辐射收集箱1内部的空气引入至换热器8，引风管道4的气体通道设有第一引风机2，即在热辐射收集箱1和换热器8的冷流体进口之间设置第一引风机2，以提高换热效率。可选的，为了方便废气的排放，换热器8的热流体出口的气体通道依次设有第二引风机9和烟囱10。即第二引风机9通过对应的管路与换热器8的热流体出口密封连接，并将废气输送至烟囱10进行排放。可选的，本申请提供的一种实施例中，换热管包括水平段换热器13和垂直段换热器14，垂直段换热器14一端与窑头连接、另一端与水平段换热器13的端部连接，水平段换热器13远离垂直段换热器14的一端设有鼓风机12。具体的，水平段换热器13和垂直段换热器14均为使物料和空气直接换热的装置，且二者呈L形分布。在工作过程中，低温空气在鼓风机12的作用下依次通过水平段换热器13、垂直段换热器14进入回转窑3中进行助燃。需要说明的是，在获得熟料后现有技术中通常采用水冷的方式冷却物料，在作业时会产生大量水雾，影响生产环境、还会造成冷却水的浪费。而本实施例设置了鼓风机12，即通过风冷的方式对熟料进行换热和冷却。经过换热管的空气既能够冷却熟料，也能够减少冷却水的消耗，还能够作为助燃气体降低回转窑能耗。进一步的，为了提高熟料与空气的换热效率，本实施例中，水平段换热器13为可转动的筒状结构，且筒状结构的内侧壁设有用于使物料均匀翻转的螺旋叶片。具体的，水平段换热器13优选采用截面呈圆形的筒状结构，同时配备有能够驱动其转动的传动装置；筒状结构的内侧壁设置螺旋状排布的叶片，使物料均匀翻转，进而使空气与熟料接触的更加充分，提高换热效率，同时加快熟料的冷却速度。需要说明的是，水平段换热器13和或垂直段换热器14可以采用碳钢材料制成的圆筒状结构，也可以采用箱体式结构或其他形态的结构，能够使空气与熟料直接接触进行换热即可。另外，筒状结构和传动装置的连接方式与控制原理可参考现有技术中的冷却圆筒。可选的，换热管的进料口和出气口均设于垂直段换热器14的同一端，换热管的出料口和进气口均设于水平段换热器13的同一端。即，水平段换热器13和垂直段换热器14采用逆流式换热的工作方式，使熟料和空气的换热效率更高。可选的，为了方便控制气体的流量，热风管道17的气体通道中设有高温引风机16。可选的，换热管和高温引风机16之间设有旋风除尘器15。具体的，旋风除尘器15为除尘装置，其能够减少粉尘对下游设备的磨损及对环境的污染，旋风除尘器15的具体结构可参考现有技术。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。以上对本发明所提供的回转窑余热回收系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种回转窑余热回收系统，其特征在于，包括：具有窑头和窑尾的回转窑3，所述窑尾设有用于排出废气的出气口，所述窑头设有熟料出口和助燃气体进口；换热器8，所述换热器8的热流体通道与所述窑尾的出气口连通，所述换热器8的冷流体出口设有用于与干燥窑进气口连接的干燥风管道7；换热管，所述换热管设有进料口、进气口和排气口，所述换热管的进料口与所述熟料出口连接，所述换热管的出气口通过热风管道17与所述助燃气体进口连通。2.根据权利要求1所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述窑尾的出气口和所述换热器8的热流体进口之间设有高温除尘器6。3.根据权利要求2所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述高温除尘器6为金属膜高温除尘器；和或，所述换热器8为板式空预器。4.根据权利要求1所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述回转窑3外部设有包裹所述窑头的热辐射收集箱1，所述热辐射收集箱1设有出气口；所述换热器8的冷流体进口通过引风管道4与所述热辐射收集箱1的出气口连接。5.根据权利要求4所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述引风管道4的气体通道设有第一引风机2；和或，所述换热器8的热流体出口的气体通道依次设有第二引风机9和用于排放气体的烟囱10。6.根据权利要求1～5任意一项所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述换热管包括水平段换热器13和垂直段换热器14，所述垂直段换热器14一端与所述窑头连接、另一端与所述水平段换热器13的端部连接，所述水平段换热器13远离所述垂直段换热器14的一端设有鼓风机12。7.根据权利要求6所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述水平段换热器13为可转动的筒状结构，且所述筒状结构的内侧壁设有用于使物料均匀翻转的螺旋叶片。8.根据权利要求7所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述换热管的进料口和出气口均设于所述垂直段换热器14的同一端，所述换热管的出料口和进气口均设于所述水平段换热器13的同一端。9.根据权利要求6所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述热风管道17的气体通道中设有高温引风机16。10.根据权利要求9所述的回转窑余热回收系统，其特征在于，所述换热管和所述高温引风机16之间设有旋风除尘器15。

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