热管式工业回转窑筒体余热回收装置及热电系统的制作方法

1.本发明涉及余热回收技术，尤其涉及一种热管式工业回转窑筒体余热回收装置及热电系统。


背景技术：

2.工业回转窑属于大型设备，焙烧时筒体热量损失很重，回转窑筒体的热量损失占总热量损失的50％以上。目前回转窑的余热回收基本都是烟气的余热回收，烟气余热回收技术相对比较成熟，而对于回转窑筒体的余热回收很少。
3.回转窑筒体表面温度有350℃左右，并且直径有3-4米，生产过程中还缓慢旋转，余热利用难度较大。
4.现有的回转窑筒体余热回收装置都是在回转窑筒体表面覆盖水管网，水管网并没有覆盖整个筒体的圆周，一般只是上半圆周。水管网与筒体有一定间隙，罩住回转窑筒体，利用回转窑筒体的表面辐射热将水管网内的水加热，热水可作为水泥厂职工的生活热水，楼宇供暖等用处。
5.在回转窑筒体表面覆盖水管网，不会影响回转窑筒体的旋转，但是普通的水管对辐射热回收的热量很少，余热利用率低，且回收的余热只能用作生活热水。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，针对目前回转窑余热回收困难，余热利用率低的问题，提出一种热管式工业回转窑筒体余热回收装置，该装置利用高效热管回收筒体表面辐射热，余热利用率高。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热管式工业回转窑筒体余热回收装置，包括两个余热回收单元，所述两个余热回收单元扣合后能包覆在回转窑筒体外壁上，所述余热回收单元包括外壳、热管和隔层板；
8.所述热管为平板热管，所述平板热管下端呈圆弧形，所述圆弧形设置在回转窑筒体外壁旁，且与回转窑筒体外轮廓相配合；所述外壳包覆在平板热管背离回转窑筒体的一侧及四周，所述外壳下端(与回转窑筒体外轮廓相配合处)为夹层结构，所述夹层结构上设置有夹层入口和夹层出口；
9.所述余热回收单元被横向设置的隔层板分成上腔体(放热腔)和下腔体(吸热腔)，所述上腔体由外壳和隔层板围绕而成，用于承装气体或液体；所述下腔体由外壳、回转窑筒体外壁和隔层板围绕而成；所述热管贯穿隔层板；所述上腔体上设置有流体的入口和出口。
10.进一步地，所述两个余热回收单元扣合后通过螺钉固定。
11.进一步地，所述圆弧形的圆心角大于等于90
°
，小于等于180
°
。
12.进一步地，所述圆弧形与回转窑筒体外壁间距为大于1毫米。
13.进一步地，所述隔层板上面的上腔体是方箱，也可以是半圆筒。
14.进一步地，所述隔层板包括第一隔层板和第二隔层板，所述第一隔层板和第二隔
层板接缝处设置有与热管相配合的凹槽，所述热管夹在凹槽内。所述凹槽与热管间设置有密封胶垫。所述第一隔层板与第二隔层板用螺栓连接，所述螺栓直接穿出外壳，同时夹紧热管和外壳，所述螺栓需避让热管。螺栓头沉在沉孔内。所述隔层板与外壳的三个结合面均有密封胶垫，螺栓紧定后可使下腔体(吸热腔)和上腔体(放热腔)间实现密封。
15.进一步地，所述上腔体上设置有流体的入口和出口。入口和出口在上腔体两端，入口偏下，出口偏上，即呈对角布置。
16.进一步地，所述夹层结构上设置有夹层入口和夹层出口。夹层入口与上腔体出口在同侧，且偏下；夹层出口与上腔体入口同侧，且偏上。夹层入口和夹层出口呈对角布置，且夹层出口和上腔体入口距离较近，连接管路可以很短。
17.进一步地，所述夹层结构内靠近热管的侧壁上设置有翅片以增加换热面积。
18.进一步地，所述热管为内部抽真空后罐装传热介质的管体，位于下腔体内的热管(与回转窑筒体配合部分)为蒸发段，位于上腔体内的热管(位于回转窑筒体上方部分)为冷凝段。热管蒸发段吸收热量，内部介质会蒸发，热管的冷凝段放热，内部介质会冷凝。传热介质在蒸发段吸热沸腾蒸发后上升到热管上端，即冷凝段，在冷凝段又放热冷凝，回流到下端继续吸热沸腾蒸发。热管是无温差高效传热的器件，具有传热快，效率高特点。
19.进一步地，所述热管上加装有翅片，以增加换热面积，下腔体内的热管，翅片的设置能更好地吸收筒体表面辐射热；在上腔体内的热管，翅片的设置能增加换热面积以便于更好地加热水或气体。
20.进一步地，所述翅片为挤出铝型材翅片或用方铝管作为翅片。
21.进一步地，所述热管为多片，多片热管沿着回转窑筒体轴向排列，热管在隔层板上面部分是冷凝段，隔层板下面部分是蒸发段。所述热管的蒸发段的中部和底部有固定件连接热管和外壳内壁。
22.本发明的另一个目的还公开了一种工业回转窑筒体余热回收热电系统，包括回转窑，余热回收蒸汽锅炉，余热回收热气锅炉，汽轮机发电机组和储水池；所述余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉采用上述热管式工业回转窑筒体余热回收装置；所述余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉分别包覆在回转窑筒体上，所述余热回收蒸汽锅炉的出口与余热回收热气锅炉的入口连通，所述余热回收热气锅炉的出口与汽轮机发电机组连通；所述储水池通过泵分别与所述余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉的夹层入口连通，所述余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉夹层出口与余热回收蒸汽锅炉的入口连通。
23.进一步地，所述余热回收蒸汽锅炉为一个或多个，所述余热回收蒸汽锅炉根据工业回转窑筒体表面其它设备设施的布置情况安装，避开其它设备设施，尽可能多地回收筒体表面辐射热。
24.进一步地，所述余热回收热气锅炉安装在工业回转窑筒体温度最高处，以获得最高温度的过热蒸汽。如将余热回收热气锅炉安装在工业回转窑中部的筒体上。
25.本发明的另一个目的还公开了一种工业回转窑筒体余热回收方法，包括以下步骤：
26.余热回收蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽进入余热回收热气锅炉，在余热回收热气锅炉内饱和蒸汽被加热成过热蒸汽，再进入汽轮机发电机组，汽轮机的乏气经冷凝后收集到储水池，再由泵分别注入余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉的夹层结构内，余热回收蒸
汽锅炉和余热回收热气锅炉夹层结构内的预热水由水泵注入到余热回收蒸汽锅炉的上腔体(放热腔)再加热成饱和蒸汽循环使用。
27.本发明热管式工业回转窑筒体余热回收装置及热电系统，与现有技术相比较具有以下优点：
28.1)本发明采用平板式热管作为传热元件，热管的蒸发段弯曲成圆弧形，靠近在工业回转窑筒体的表面，用热管吸收筒体表面辐射热，回收效率高。
29.2)本发明的余热回收装置有不同用处，一是加热水产生蒸汽则是余热回收蒸汽锅炉；二是加热气体产生热气则是余热回收热气锅炉。
30.3)余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉可以是独立的不同应用场景的设备，也可以组合使用。
31.蒸汽锅炉可供应热水，用于生活热水和冬季采暖；也可以供应蒸汽，结合溴化锂机组用于夏季制冷；
32.热气锅炉可供应热气，热气可以是不同气体，不一定是空气；
33.余热回收蒸汽锅炉和余热回收热气锅炉也可以组合使用，用于热电系统，即余热回收蒸汽锅炉产生饱和蒸汽，再经余热回收热气锅炉产生过热蒸汽，再进入汽轮机组发电。
34.4)工业回转窑筒体余热回收热电系统中，余热回收蒸汽锅炉可以根据回转窑筒体表面其它设备设施布置情况安装多个，尽可能多地回收筒体表面辐射热，可以产生更多的饱和蒸汽，在回转窑筒体表面温度最高的地方安装余热回收热气锅炉，以获得最高温度的过热蒸汽。
附图说明
35.图1为热管结构示意图；
36.图2为热管式工业回转窑筒体余热回收装置总体剖面图；
37.图3为热管式工业回转窑筒体余热回收装置半体侧视图；
38.图4为热管式工业回转窑筒体余热回收装置半体轴测图；
39.图5为热管式工业回转窑筒体余热回收装置半体剖面图；
40.图6为图5局部放大图，即热管式工业回转窑筒体余热回收装置隔层板连接图；
41.图7为热管式工业回转窑筒体余热回收热电系统原理图；
42.图8为热管式工业回转窑筒体余热回收热电系统总图。
具体实施方式
43.以下结合实施例对本发明进一步说明：
44.实施例1
45.本实施例公开了一种热管式工业回转窑筒体余热回收装置，如图1-6所示，包括两个余热回收单元，所述两个余热回收单元扣合后能包覆在回转窑筒体外壁上，即两个余热回收单元合拢在回转窑筒体上，能将回转窑整个圆周包围起来，形成合体的余热回收装置。所述两个余热回收单元扣合后通过螺钉固定。
46.所述余热回收单元包括外壳20、热管21和隔层板22；
47.所述热管21为平板热管，所述平板热管下端呈圆弧形，所述圆弧形的圆心角大于
等于90
°
，小于等于180
°
。所述圆弧形设置在回转窑筒体外壁旁，且与回转窑筒体外轮廓相配合；所述圆弧形与回转窑筒体外壁间距大于1毫米。用热管21的蒸发段211吸收筒体表面辐射热，在热管21的冷凝段212释放热量，加热水或者气体。加热水可以产生蒸汽则是余热回收蒸汽锅炉；还可以加热气体产生热气则是余热回收热气锅炉。
48.所述外壳20上端包覆平板热管背离回转窑筒体的一侧及四周，所述外壳20下端(与回转窑筒体外轮廓相配合处)为夹层结构23，所述夹层结构23上设置有夹层入口和夹层出口；所述夹层结构23内靠近热管的侧壁上设置有翅片以增加换热面积。
49.所述余热回收单元被横向设置的隔层板22分成上腔体24(放热腔)和下腔体25(吸热腔)，所述隔层板上面的上腔体2是方箱，也可以是半圆筒。所述上腔体24与下腔体25不连通，所述上腔体24四周有胶垫，用螺栓紧定后可实现上腔体24的密封，所述上腔体24由外壳和隔层板围绕而成，用于承装气体或液体；所述下腔体由外壳、回转窑筒体外壁和隔层板围绕而成；所述热管21贯穿隔层板22；所述上腔体24上设置有流体的入口26和出口27。所述夹层结构23上设置有夹层入口28和夹层出口29。
50.上腔体24(放热腔)内装水，加热水产生水蒸汽则余热回收装置成为蒸汽锅炉；上腔体24内通气体，加热气体产生热气则余热回收装置成为热气锅炉。
51.对于蒸汽锅炉，上腔体24内水位刚好到热管顶端，上腔体24在热管上面有一定空间容纳饱和蒸汽。
52.对于蒸汽锅炉，下腔体25的外壳是夹层结构23，由水泵从储水池内注水到夹层结构23内，用于吸收热管没有回收的热量。也是对水进行预热。吸热腔夹层结构23内的预热水再由水泵注入上腔体24继续加热成饱和蒸汽。
53.对于热气锅炉，上腔体24内流通的是气体，气体在这里被加热。
54.对于热气锅炉，下腔体25的外壳是夹层结构23，由水泵从储水池内注水到夹层结构23内，用于吸收热管没有回收的热量。吸热腔夹层结构23内的预热水再由水泵注入到其它蒸汽锅炉的上腔体24内继续加热成饱和蒸汽或者用于其它方面。
55.所述隔层板包括第一隔层板221和第二隔层板222，所述第一隔层板221和第二隔层板222接缝处设置有与热管相配合的凹槽，所述热管21夹在凹槽内。所述凹槽与热管21间设置有密封胶垫。所述第一隔层板221与第二隔层板222用螺栓连接，所述螺栓直接穿出外壳20，同时夹紧热管21和外壳20，所述螺栓需避让热管21。螺栓头沉在沉孔内。所述隔层板与外壳20的三个结合面均有密封胶垫，螺栓紧定后可使下腔体24(吸热腔)和上腔体25(放热腔)间实现密封。
56.所述热管为内部抽真空后罐装传热介质的管体，位于下腔体25内的热管(与回转窑筒体配合部分)为蒸发段211，位于上腔体24内的热管(位于回转窑筒体上方部分)为冷凝段212。所述蒸发段211的长度大于热管总长度的二分之一。热管蒸发段211吸收热量，内部介质会蒸发，热管的冷凝段212放热，内部介质会冷凝。传热介质在蒸发段吸热沸腾蒸发后上升到热管上端，即冷凝段，在冷凝段又放热冷凝，回流到下端继续吸热沸腾蒸发。热管是无温差高效传热的器件，具有传热快，效率高特点。
57.所述热管21上加装有翅片，以增加换热面积，下腔体25内的热管，翅片的设置能更好地吸收筒体表面辐射热；在上腔体24内的热管，翅片的设置能增加换热面积以便于更好地加热水或气体。所述翅片为挤出铝型材翅片或用方铝管作为翅片。
58.所述热管为多片，多片热管沿着回转窑筒体轴向排列，热管在隔层板上面部分是冷凝段212，隔层板下面部分是蒸发段211。所述热管21的蒸发段211的中部和底部有固定件连接热管和外壳20内壁。
59.实施例2
60.本实施例公开了一种工业回转窑筒体余热回收热电系统，如图7-8所示，包括回转窑1，余热回收蒸汽锅炉2，余热回收热气锅炉3，汽轮机发电机组4和储水池5；所述余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3采用上述热管式工业回转窑筒体余热回收装置；所述余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3分别包覆在回转窑1筒体上，所述余热回收蒸汽锅炉2的出口27与余热回收热气锅炉3的入口26连通，所述余热回收热气锅炉3的出口27与汽轮机发电机组4连通；所述储水池5通过泵分别与所述余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3的夹层入口连通，所述余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3夹层出口与余热回收蒸汽锅炉2的入口26连通。
61.所述余热回收蒸汽锅炉2为一个或多个，所述余热回收蒸汽锅炉2根据工业回转窑筒体表面其它设备设施的布置情况安装，避开其它设备设施，尽可能多地回收筒体表面辐射热。
62.所述余热回收热气锅炉3安装在工业回转窑筒体温度最高处，以获得最高温度的过热蒸汽。如将余热回收热气锅炉3安装在工业回转窑中部的筒体上。
63.上述采用上述系统的余热回收方法，包括以下步骤：
64.余热回收蒸汽锅炉2产生的饱和蒸汽进入余热回收热气锅炉3，在余热回收热气锅炉3内饱和蒸汽被加热成过热蒸汽，再进入汽轮机发电机组4，汽轮机的乏气经冷凝后收集到储水池5，再由泵分别注入余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3的夹层结构内，余热回收蒸汽锅炉2和余热回收热气锅炉3夹层结构内的预热水由水泵注入到余热回收蒸汽锅炉2的上腔体24(放热腔)再加热成饱和蒸汽循环使用。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。