用于回收内部隔热反应器中产生的废热的系统和方法
【专利说明】用于回收内部隔热反应器中产生的废热的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]这个完整的专利申请要求于2013年7月26日提交的印度临时专利申请3349/CHE/2013和2013年10月02日提交的印度临时专利申请4474/CHE/2013的优先权，这些申请以引用的方式整体并入本文。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]公开的主题涉及废热管理领域，并且更具体地但非排他地涉及回收内部隔热反应器(诸如回转窑)中产生的废热。
[0006]相关领域的讨论
[0007]通常，回转窑用于生产水泥、石灰和海绵铁以及其他应用。窑内的温度可为1000°C或更高。因此，窑通过提供内部耐火炉衬来隔热以避免窑的壳体过热。
[0008]已观察到，呈补料形式的耐火炉衬有时会从炉衬中脱离。此类补料的形成导致壳体的对应部分的直接加热，从而导致热点。如果早期未检测到此类热点，那么部分壳体会得到直接加热，从而导致壳体变形，并且可能会使窑不起作用。即使在耐火炉衬存在的情况下，也已观察到，窑的壳体的温度处于200 °C至300 °C或更高的水平，这会导致相对较高的热量因辐射和对流损失而损失到周围环境。
[0009]在一段时间内，已经做出努力以避免热量损失到周围环境。所提出的理论技术中的一些包括增加内部隔热体的厚度或质量，利用轻质材料包封壳体并且外壳体提供包围窑的壳体的外部隔热体，而使外壳体与窖壳体之间存在小的空间。
[0010]增加内部隔热体的厚度或质量增加了隔热体的成本和/或重量和体积，从而使其难以实施。
[0011]利用轻质隔热材料(诸如，矿物棉)包封壳体的方法解决一些上述问题。然而，此类包封体限制了确定热点的可能性，并且在热点发生时会增加损坏，因为输入到壳体的附加的热输入因附加的隔热体而无法散发出来。如前所述，在早期无法确定热点具有严重后果Ο
[0012]相似地，提供在包围但不接触窑的壳体的外侧上隔热的外壳体可减少热量损失到周围环境。然而，这种系统也限制热点的确定，并且大大地增加了热点形成的速度。
[0013]前述技术具有如所强调的缺点，因此尚未被广泛采用。
[0014]此外，已经做出尝试来利用由窑的壳体排放的热量。已在编号为PCT/US2010/020116的PCT申请和美国专利4238187中公开了尝试利用由窑的壳体排放的热量的几项技术。
[0015]PCT/US2010/020116公开了用于通过在窑的壳体上方提供包封体来从窑的壳体回收热量的技术。在本技术中，窑的燃烧空气穿过包封体，从而降低燃料的特定消耗。此项技术的一个严重缺点是，其通过与正加热的空气进行热交换而不可避免地冷却了包封体，并且因此增加正通过壳体传递出去的热量。因此，只要所有空气可被用作燃烧空气，就将对热损失具有积极效果。此外，在石灰厂和水泥厂两者中，在此项技术可使用的情况下，已存在大量的低温热量，可以比建立如所建议的结构低得多的成本将低温热量用于简单的燃烧空气预热器中。因此，所建议的技术可能在经济上不可行。
[0016]美国4238187公开了用于回收材料在回转窑中锻烧时产生的废热的技术。在前述技术中，通过预热穿过多个模块元件的冷却剂来回收热量，模块元件遵循壳体的外部形式。虽然这种方法解决了利用废热并观察窑表面的可能的热点的问题，但是它具有缺点。已观察到，如果人们仍希望能够检查窑，前述方法只从窑回收部分热量。此外，一般来说不可能将回收的废热用于除了区域供热之外的任何有用目的，如果窑位于使用区域供热的城市附近的话。然而，此项技术尚未被视为是有意思的还可能归因于另一个主要缺点，即与可被回收的热量的价值相比，系统成本昂贵。
[0017]根据前述讨论，需要用于能够成本有效地利用来自内部隔热的高温反应器(诸如回转窑)的废热的技术。此外，该技术应允许早期检测反应器的壳体中的热点。
[0018]另外，应当注意到，此类内部隔热反应器的壳体温度是其寿命和维护需求的决定因素。非常高的壳体温度会不利地影响反应器的机械强度并且可能会导致完全崩溃。因此，在有能力控制和调节反应器壳体的温度的情况下，实施废热回收措施是非常重要的。
[0019]已观察到，提供在包围但不接触回转窑的壳体的外侧上隔热的包封体，同时在某种程度上成功减少由反应器排放到周围环境的热量，可不利地影响反应器的壳体的温度。不利影响可归因于以下各项:(a)当壳体由具有高于周围环境的温度的包封体围绕时，借助于辐射而从壳体带走的热量减少，以及(b)包封体限制了绕过壳体的空气的量和速度，从而减少了借助于对流(即，与周围空气进行热交换)而从壳体带走的热量。这两个因素的总体影响是壳体的温度将增加。
[0020]因此，需要不仅能够成本有效地利用来自内部隔热的高温反应器的废热，而且提供控制此类反应器的壳体温度的可能性的技术。
[0021]概述
[0022]在一个实施方案中，提供了一种用于回收由内部隔热式回转窑排放的热量的系统。系统可包括包封窑的外壳体的一部分的一个或多个模块。每个模块可包括限定模块内的空间的内壳体和外壳体。可提供用于将水接收到模块中的入口。通过入口接收的水使用布水器在面向模块的外壳体的内壳体的表面上方以膜的形式散开。每个模块还可包括压力调节装置，其被配置来调节模块内的压力，以使得确保模块内的压力接近于周围压力。出口可被配置来允许热水离开模块。
[0023]在另一个实施方案中，提供了一种用于检测回转窑上的热点形成的系统。系统可包括沿着窑的长度包封窑的外壳体的一个或多个模块。每个模块可包括被配置来将水接收到模块中的入口。通过入口接收的水使用布水器在面向模块的外壳体的内壳体的表面上方以膜的形式散开。至少一个孔或压力释放装置可被配置来允许模块中产生的蒸汽离开。出口可被配置来允许热水从模块离开。根据离开压力释放装置的蒸汽的一个或多个特征，可确定热点的形成。
[0024]在又另一个实施方案中，提供了一种用于回收由回转窑排放的热量的方法。该方法包括提供被配置来包封外壳体的至少一部分的一个或多个模块。可将水接收到模块中，并且可允许热水离开模块。可至少基于离开模块的水的温度来调节进入模块的水流。可调节模块与窑的接近性以调节窑的外壳体的温度或正离开模块的水的温度。
【附图说明】
[0025]在附图的图示中以举例而非限制的方式示出了各个实施方案，其中相同附图标记指示相同元件，并且其中:
[0026]图1示出根据一个实施方案的回转窑100的简化截面图；
[0027]图1A示出图1的回转窑100的简化透视图；
[0028]图2A提供根据一个实施方案的包封外壳体102的一部分的一对模块202的剖视图；
[0029]图2B是根据实施方案的沿着回转窑100的长度提供的多个模块202的简化侧视图；
[0030]图2C是沿着回转窑100的长度提供的多个模块202的透视图；
[0031]图3是根据一个实施方案的示例性模块202的截面透视图；
[0032]图3A是图3的示例性模块202的透视图；
[0033]图4是根据一个实施方案的包括温度传感器402的示例性模块202的截面透视图；
[0034]图5是根据一个实施方案的示例性模块202的截面透视图，该示例性模块202包括配备成将模块202内的压力维持在所需范围内的第一翼片502和第二翼片504 ;
[0035]图5A是图5的示例性模块202的透视图；
[0036]图6是根据一个实施方案的用于利用从模块202收集的热水来产生电力的系统600的框图；
[0037]图7A是根据一个实施方案的用于控制模块202与外壳体102之间的距离的系统700的透视图；
[0038]图7B是根据一个实施方案的系统700的透视图，其中模块202与外壳体102之间的距离已增加；
[0039]图7C是根据一个实施方案的用于使用可选布置控制模块202与外壳体102之间的距离的系统700的透视图；
[0040]图7D是系统700的透视图，其中已使用图7C的布置来使模块202与外壳体102之间的距离增加；
[0041]图8是根据一个实施方案的内置于模块202的窗口或狭缝802的透视图；
[0042]图9是根据实施方案的适于与盖板902 —起限定隔室的多个模块202的透视图，其中多个模块202沿着回转窑100的长度提供；
[0043]图10