专利名称：用于回转窑筒体余热回收的集热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集热装置，特别地涉及一种用于回转窑筒体余热回收的集热
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背景技术：
现已投产运行的回转窑(水泥窑、冶金化工窑和石灰窑等)几乎都没有进行筒体 表面余热回收，致使大量的热能白白散失。目前，国内只有不到20座回转窑进行了筒体表 面余热回收尝试，所用的方法分别是图1所示的全包围式中空换热夹套制取热水/热空气 系统、图2所示的半包围式管式换热罩制取热水系统以及图3所示的全包围全封闭式加热 罩制取蒸汽系统。这三种系统各有优缺点，具体如下1、全包围式中空换热夹套全包围式中空换热夹套是在回转窑筒体上设有分段全包围回收夹套2’，余热回收 夹套2’与筒体1’为同心圆，夹套2’与筒体1’外表面之间留有空气流动的间隙，水或风管 道连接每一段夹套2’。这种方式的优点在于结构简单、投资小，对筒体1’的全包围会部分约束空气对流 的速度，间隙内对流空气的温度升高，有利于提高间隙内对流空气与换热介质的温差，对提 高换热介质温度有利。缺点在于间隙层的空气是流动的，大部分热量随空气散失，且空气的 换热效率很低。虽然部分红外辐射能也可以吸收，但夹套材料的辐射吸收率低。总体换热 效率低下，受环境温度和回转窑工况影响大。同时，筒体1’表面与夹套2’之间的间隙层空 气温度的升高会导致筒体散热不畅，进而影响回转窑的正常生产。此外，对于目前绝大部分 采用红外扫描温度探测仪的回转窑来说，这种方式使其无法对筒体表面进行扫描探测表面 温度，给生产工艺带来重大负面影响。2、半包围式管式换热罩半包围式管式换热罩使用钢管及管件做成蛇形管，表面涂黑色涂料，将其固定在 弯成一定曲度(与筒体成同心圆弧)的钢板上并敷以保温材料，做成面积不等的换热罩2’， 换热罩2’用钢结构做成支撑罩在窑筒体1’上半圆周上。工作时，软化水进入蛇形管吸收 窑体辐射热和空气对流热变成热水(甚至含有蒸汽)，通过强制循环系统输送至循环水箱， 然后再通过热交换器再次换热成生活用水，或直接输送至吸收式溴化锂制冷机制冷用，以 及其他用途。这种方式的优点如下其一，属于强制循环系统，方便对换热介质的出口温度进 行调节控制；其二，加装二次换热系统可以多用户使用回收余热，系统柔性好；其三，半包 围式结构几乎不影响筒体散热和红外扫描温度探测仪的正常使用，不影响回转窑的正常工 作。缺点在于只有钢管截面积的总和为有效吸热面，换热面积小，回收的热量占筒体总辐 射散热的比例很低，换热介质出口温度一般不高于100°c，会受热量的后续利用用途限制很 大，尤其是低温差二次换热，热损大，系统换热效率低。[0010]3、全包围全封闭式加热罩全包围全封闭式加热罩的换热装置由换热罩2’、换热罩两端密封结构和窑筒体 1’共同组成，形成密封的换热腔。换热罩2’通过滑轮安装在4个导轨上，每个导轨的两端 带有可调整的限位装置。换热罩2’不随窑转动但可通过两端密封装置传递推力后跟随窑 的“上行”或“下行”滑移。设置测温窗，满足对窑筒体1’的红外测温要求。密封结构由“柔 性联接”与窑筒体1’上的动密封环、装设在换热罩2’上的可自动推进的静密封环、静性密 封环和主、副密封用盘根组成。换热罩2’输入水或蒸汽作为介质换热，输出饱和/过热蒸 汽共低温余热发电系统汽轮机补汽和汽包补汽或其它用途。这种方式的优点在于其一，换热罩段的换热效率高；其二，蒸汽用于发电系统补 汽，有利于提高发电系统的稳定性和热循环效率，经济效益明显；其三，筒体表面温度低，避 免筒体温度超高。缺点在于其一，水汽直接与筒体接触，加速筒体氧化，影响回转窑的使 用寿命；其二，筒体温降大，导致筒体内外表面的温差大，加速窑内热量的散失，进而影响到 回转窑内熟料烧成工艺的变化，能耗上升，悖于节能降耗的初衷；其三，密封要求极高，很 难避免泄漏，加上水泥生产波动性大，输出蒸汽参数很不稳定，控制困难，设备维修量大，备 件费用昂贵；其四，尽管设置了滑移系统，但能否及时响应窑体的瞬时震动或形变存疑；其 五，尽管设置了测温窗口，方便红外测温仪的工作，但由于罩内工质的流动变化和测温窗的 敷面材料的影响，必将产生较大的测温误差，必须将红外测温仪的数据进行调整并修正，但 是，这种需要长时间的大量实践经验作为参考才能完成，在完成修正以前，很难通过误差极 大的测温数据推算窑内工况，对烧成工艺的影响也许是很长时间的，这无疑会导致产品质 量的波动甚至产生大量废品，得不偿失。一旦水/汽循环系统发生故障，势必将停窑处理， 影响回转窑的运转率，如处置不及时，甚至会发生红窑乃至窑体变形的严重后果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于回转窑筒体余热回收的集热装置，该种集热装 置能够吸取上述技术背景的长处，克服上述技术背景的不足，其利用筒体表面余热的效率 高，被回收的热量占筒体表面散失热量的比重大。本实用新型采用如下技术方案用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于该回转窑筒体的一侧在前后 方向上依次排列至少一组的呈半圆筒形的集热板组，形成一第一集热罩，该回转窑筒体的 另一侧则在前后方向上依次排列相应数量的呈半圆筒形的集热板组，形成一第二集热罩， 该第一集热罩和第二集热罩与该回转窑筒体呈同心圆分布；每相邻两组集热板组之间均设 有一用以形成空气对流供筒体散热的线形空白区域，所述回转窑筒体的冷却风机位于一所 述线形空白区域内，所述回转窑筒体的红外温度探测仪的扫描区域同样位于一所述线形空 白区域内；每一集热板组包括至少两块的集热板，每相邻两块集热板之间均设有一用以形 成空气对流供筒体散热的间隙，每一集热板内均设置有耐高温管，同一集热板组内的集热 板耐高温管相互连通形成一导热通路，该导热通路内充有具导热功能的流动吸热工质；各 个集热板的板芯吸热表面距离回转窑筒体外表面的距离为10 30cm。使用时，利用安装在距回转窑筒体表面一段距离的集热板将高温筒体表面辐射的 红外线转化成热能，加热集热板内强制循环的吸热工质，吸热后的工质经过导热通路输出，高温吸热工质可以直接利用或通过换热器进行二次换热成水蒸汽、水或其它工质供用户如 供暖、制冷、生活用水、参与余热发电系统热力循环等使用。在推荐的实施例中，所述集热板组导热通路的工质进入口设有流量控制阀和流量 检测装置，其工质流出口则设有温度检测装置、压力检测装置、压力泄放装置和工质排空装置。在推荐的实施例中，每两组集热板组两两相对地设置在回转窑筒体的上下两侧， 位于上侧的集热板组由第一钢架固定成一上集热罩，位于下侧的集热板组由第二钢架固定 成一下集热罩。在推荐的实施例中，每两组集热板组两两相对地设置在回转窑筒体的左右两侧， 位于左侧的集热板组由第三钢架固定成一左集热罩，位于右侧的集热板组由第四钢架固定 成一右集热罩。在推荐的实施例中，还包括用以调节第一钢架和第二钢架高度的电动升降/滑动 机构、或液压升降/滑动机构，通过调节升降/滑动机构的高度或距离，适当调节上下集热 罩或左右集热罩的集热板与筒体外表面的距离。在推荐的实施例中，还可以根据需要将各个集热板组设置成串联或并联结构，以 应对环境温度和回转窑烧成工况变化，确保系统安全和控制导热工质出口温度稳定。在推荐的实施例中，第一集热罩或第二集热罩中的各个集热板组的耐高温管进一 步串联和并联成一导热通路，并形成一工质总进入口和一工质总流出口，该工质总进入口 设有流量控制阀和流量检测装置，该工质总流出口设有温度检测装置和压力检测装置。这 其中，温度检测装置、压力检测装置、流量控制阀和流量检测装置用于调节导热工质流量来 精确控制导热工质出口温度，压力泄放装置和工质排空装置则用以确保系统使用安全。在推荐的实施例中，所述工质总进入口和工质总流出口经由一管道连接，该管道 中设有循环泵和用以形成的饱和蒸汽或过热蒸汽或饱和热水的二次换热装置。上述饱和蒸 汽或过热蒸汽或饱和热水可提供给水泥回转窑余热发电系统使用或用于其它用途。在推荐的实施例中，所述的吸热工质可以是导热油或者水。在传导工质为导热油 时，集热装置还需设置装有氮气保护的膨胀罐，防止导热油的氧化。在推荐的实施例中，所述的集热板为其板芯吸热表面为涂有非选择性涂层或红外 光选择性涂层的平板集热板。除非特别指明，这里所使用的所有技术和科学术语的含义与本实用新型所属技术 领域一般技术人员通常所理解的含义相同。同样，所有在此提及的出版物、专利申请、专利 及其他参考资料均可以引入本实用新型作为参考。由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优占.
^ \\\ ·1)本实用新型使用集热板吸收回转窑筒体以辐射形式向外散失的能量(主要为 红外线)，由于其远离回转窑筒体设置，因此，其可以在不影响回转窑现有运行工况的条件 下，最大限度地实现回转窑筒体表面散失热量的回收，回收利用率高；2)在某一段集热板组发生故障时，仅需使用电动升降/滑动机构将该段集热板组 移动至一远离回转窑筒体的位置，再对其进行检修，而无需停窑处理；3)根据用户的使用需求，各个集热板组之间既可以以并联的方式连接，也可以以串联的方式连接；4)安装在筒体外侧的红外测温器可以正常工作，让客户随时监控，掌握窑体的问 题变化；另外，本实用新型采用独特的带缝隙的包围结构，可有效提高冷却风机的冷却效果 (受迫沿筒体表面对流)，使筒体冷却范围扩大，散热更为均勻；5)设置有二次换热装置的系统柔性好，可以根据需要，单独或同时向多用户供给 不同温度、不同工质作为载体的热能如余热发电系统用的饱和/过热蒸汽、饱和热水(软水 水质)、制冷用热水(软水水质)、供暖用热水(普通水质)及生活用水(普通水质)等等， 适应性好，回收热量用途广泛。
图1为本实用新型现有技术中全包围式中空换热夹套制取热水系统的结构示意 图；图2为本实用新型现有技术中半包围式管式换热罩制取热水系统的结构示意图；图3为本实用新型现有技术中全包围全封闭式加热罩制取蒸汽系统的结构示意 图；图4为在上下两侧设置有集热板组的回转窑筒体的立体结构示意图；图5为集热装置的立体结构示意图；图6为集热板的剖视图；图7为集热装置的一种使用状态图；图8为集热装置的另一种使用状态图；图9为集热装置的又一种使用状态图。
具体实施方式
实施例1为进一步说明本实用新型，现结合附图说明较佳实施例的具体实施方式
一种用于回转窑筒体余热回收的集热装置，如图4、图5、图6和图7中所示，该回 转窑筒体2的上侧在前后方向上依次排列3组的呈半圆筒形的集热板组1，并由第一钢架 31固定成一上集热罩20 ；该回转窑筒体2的下侧则在前后方向上依次排列相应数量的呈半 圆筒形的集热板组1，并由第二钢架32固定成一下集热罩30。该上集热罩20和下集热罩 30形成一轮廓呈圆形的集热罩组10，该集热罩组10与该回转窑筒体2呈同心圆分布。每相邻两组集热板组2之间均设有一用以形成空气对流供筒体2散热的线形空白 区域21，回转窑筒体2的冷却风机(图中未示)位于一线形空白区域21内，回转窑筒体2 的红外温度探测仪(图中未示)的扫描区域同样位于一线形空白区域21内。每一集热板组1包括24块均勻排列成半圆筒形的集热板11，集热板11为涂有红 外光选择性涂层111 (板芯吸热表面)的平板集热板。每相邻两块集热板11之间均设有一 用以形成空气对流供筒体2散热的间隙12 ；集热板11内设置有耐高温管110，同一集热板 组1内的集热板11耐高温管相互连通形成一导热通路，该导热通路内充有导热油。集热板 组1通过其板芯吸热表面111吸收回转窑筒体2散发的热量，并通过在集热板11的耐高温 管110中流动的吸热工质将热量传递给换热装置。[0047]各个集热板11的红外光选择性涂层距离回转窑筒体外表面的距离为10 30cm， 红外光选择性涂层面向回转窑筒体2设置。上集热罩20中的各个集热板组1的耐高温管110进一步串联成一导热通路，并形 成一工质总进入口 40和一工质总流出口 50，该工质总进入口 40和工质总流出口 50经由一 管道4连接，该管道中设有循环泵5和用以形成的饱和蒸汽或饱和热水的二次换热装置6。 二次换热装置6产生的饱和蒸汽或饱和热水送入用热机组7中使用，在二次换热装置6冷 却的导热油重新返回上集热罩20继续使用。同样地，下集热罩30中的各个集热板组1的耐高温管110进一步串联成一导热通 路，并形成一工质总进入口 40和一工质总流出口 50，该工质总进入口 40和工质总流出口 50经由一管道4连接，该管道中设有循环泵5和用以形成的饱和蒸汽或饱和热水的二次换 热装置6。二次换热装置6产生的饱和蒸汽或饱和热水送入用热机组7中使用，在二次换热 装置6冷却的导热油重新返回下集热罩30继续使用。使用时，利用安装在距回转窑筒体2表面一段距离的集热板11高效吸收高温筒体 2表面辐射的热能，加热集热板11内强制循环的吸热工质，吸热后的工质经过管道输出，高 温吸热工质可以直接利用或通过换热器进行二次换热成水蒸汽、水或其它工质供用户如供 暖、制冷、生活用水、参与余热发电系统热力循环等使用。在本实施例的变化实施例中，还包括用以调节第一钢架31和第二钢架32高度的 电动升降机构(图中未示)，通过调节升降机构的高度，适当调节上下集热罩20、30的集热 板组1与筒体2外表面的距离。实施例2如图8中所示，实施例2与实施例1不同的是，实施例2使用的导热工质为软化水， 并直接送入用热机组7中使用。实施例3如图9中所示，实施例3与实施例1不同的是，实施例3将二次换热装置6产生的 饱和蒸汽以及饱和热水分别经由一管道61和62送入低温余热发电系统8中发电使用，低 温余热发电系统8产生的冷凝水通过一管道81重又送入二次加热装置6中再次加热，制程 中损耗的冷凝水则通过一管道82补足。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于该回转窑筒体的一侧在前后方向上依次排列至少一组的呈半圆筒形的集热板组，形成一第一集热罩，该回转窑筒体的另一侧则在前后方向上依次排列相应数量的呈半圆筒形的集热板组，形成一第二集热罩，该第一集热罩和第二集热罩与该回转窑筒体呈同心圆分布；每相邻两组集热板组之间均设有一用以形成空气对流供筒体散热的线形空白区域，所述回转窑筒体的冷却风机位于一所述线形空白区域内，所述回转窑筒体的红外温度探测仪的扫描区域同样位于一所述线形空白区域内；每一集热板组包括至少两块的集热板，每相邻两块集热板之间均设有一用以形成空气对流供筒体散热的间隙，每一集热板内均设置有耐高温管，同一集热板组内的集热板耐高温管相互连通形成一导热通路，该导热通路内充有具导热功能的流动吸热工质；各个集热板的板芯吸热表面距离回转窑筒体外表面的距离为10～30cm。
2.根据权利要求1中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于所述 集热板组导热通路的工质进入口设有流量控制阀和流量检测装置，其工质流出口则设有温 度检测装置、压力检测装置、压力泄放装置和工质排空装置。
3.根据权利要求2中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于每两 组集热板组两两相对地设置在回转窑筒体的上下两侧，位于上侧的集热板组由第一钢架固 定成一上集热罩，位于下侧的集热板组由第二钢架固定成一下集热罩。
4.根据权利要求2中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于每两 组集热板组两两相对地设置在回转窑筒体的左右两侧，位于左侧的集热板组由第三钢架固 定成一左集热罩，位于右侧的集热板组由第四钢架固定成一右集热罩。
5.根据权利要求3或4中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于 还包括用以调节第一钢架和第二钢架高度的电动升降/滑动机构、或液压升降/滑动机构。
6.根据权利要求3或4中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于 第一集热罩或第二集热罩中的各个集热板组的耐高温管进一步串联或并联成一导热通路， 并形成一工质总进入口和一工质总流出口，该工质总进入口设有流量控制阀和流量检测装 置，该工质总流出口设有温度检测装置和压力检测装置。
7.根据权利要求6中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于所述 工质总进入口和工质总流出口经由一管道连接，该管道中设有循环泵和用以形成的饱和蒸 汽或过热蒸汽或饱和热水的二次换热装置。
8.
9.根据权利要求1中所述的用于回转窑筒体余热回收的集热装置，其特征在于所述 的集热板为其板芯吸热表面为涂有非选择性涂层或红外光选择性涂层的平板集热板。
专利摘要本实用新型公开了一种用于回转窑筒体余热回收的集热装置，该回转窑筒体的一侧在前后方向上依次排列至少一组的呈半圆筒形的集热板组，形成一第一集热罩，该回转窑筒体的另一侧则在前后方向上依次排列相应数量的呈半圆筒形的集热板组，形成一第二集热罩，该第一集热罩和第二集热罩与该回转窑筒体呈同心圆分布；每相邻两组集热板组之间均设有一用以形成空气对流供筒体散热的线形空白区域，所述回转窑筒体的冷却风机位于一所述线形空白区域内，所述回转窑筒体的红外温度探测仪的扫描区域同样位于一所述线形空白区域内。该种集热装置利用筒体表面余热的效率高，被回收的热量占筒体表面散失热量的比重大。
文档编号F27B7/20GK201740370SQ20102021319
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者刘小琴, 邱冬 申请人:刘小琴;邱冬