回转窑筒体余热利用设计方案电子教案

回转窑筒体表面余热利用装置结构预设与运用

一水泥回转窑筒体余热利用的研究现状

山东泰安鲁润水泥制造有限公司利用了3.2 x 52m回转窑筒体表面余热设计生产的热水生产装置代表了国内对回转窑表面余热利用的现状，该装置是利用水泥熟料烧成过程中回转窑筒体表面散热所产生的热量通过对流、辐射及传导等热作用由集热器吸收，从而产生可供职工浴室及生活用热水的一种热交换装置。它主要包括集热器、进水管道、供水管道及储水箱4 大部分。自来水由水塔经进水管道至集热器加热后再通过集热器安装高度形成的高度差由供水管道输送至浴室、生活热水储水箱，然后进行使用。

该装置存在的不足之处：

1、集热器安装在窑体上圆弧面，虽然有利于增强换热效果，但安装、维护不方便；集热器只能安装在放热带的右侧，窑体温度不高，同时回转窑表面温度最高的烧成带没有利用，余热利用率不高。

2、采用水塔间歇式供水，保证出水温度在100C。如果出水过多，集热器中水量过少，换热仍在不断进行，势必造成大量蒸汽产生，虽然集热器上部设计了排气孔，但会造成集热器的热变形加剧。

3、该设备虽然设计了电阻式温度计对内部水温进行检测，但没有建立自动调温系统，必须有专人值守，定期开关进水阀和检测水温。

4、间歇式供水并不能保证24小时的热水供应，使用效果有限。

二水泥回转窑筒体余热利用的性能设计有效利用窑外表面的散

热量可有两条有效途径。一是增大换热器与窑外表面的换热面积。二是增加窑外表面与换热器表面的温度差。

该装置的设计还要具体考虑以下因素：

（1）热交换位置的选择要合理回转窑筒体较长，在水泥熟料的煅烧过程中，各段温度差别较大。烧成段的筒体温度最高平均在300〜350C，长度约占回转窑筒体长度的1/8〜1/9左右。分解带与放热反应带筒体表面温度平均在280〜300 C,长度约占回转窑筒体

长度的1/2 左右。

干燥带和预热带筒体表面温度最低，平均在240〜260 C，其长

度约占回转窑筒体长度的1/5 左右。所以在设计热交换器安装位置时要首选窑体的熟料烧成段，其次考虑分解带与放热反应带。

（2）热交换器结构要合理，以便于热交换的顺利进行，同时要考虑换热器的安装与维护方便。根据水泥回转窑筒体的特点，换热器的采热面采用弧形结构较为合理，这样可使换热器的不同区域与筒体表面充分接近，有利于热辐射换热的顺利进行。有的研究者认为换热器可采用比回转窑筒体大的筒状结构环绕在回转窑筒体的外围。采用这种结构不利于换热器的安装与维护，同时也无法控制换热器的出水温度，更为不利的因素是不便于回转窑筒体的日常维护和保养。

（3）热交换器的设计要保证出水温度要控制在一定的温度范围内，同时要保证回转窑窑体的日常工作与维护不受影响。由于换热器采用热辐射换热，为了保证换热效果，与回转窑筒体表面距离不能太远，这就造成了回转窑筒体表面的维护困难。同时考虑出水温度

要控制在一定范围内，可选择改变换热器采热表面与回转窑筒体表面距离与控制泵的流量相结合来实现。这就要求换热器与回转窑筒体的距离要可调。

三水泥回转窑筒体表面余热利用装置的结构设计

1. 总体设计

某公司每天产1200T 单台水泥回转窑生产线，回转窑煅烧设备采用了© 3.2m x L46m的筒体规格，公司提出设计一套筒体表面余热利用装置，解决该公司的3000m2办公楼供暖及300名职工的洗浴供热水问题。

本装置共包括五大部分：

（1）职工浴室供水系统；

（2）办公楼采暖供水系统；

（3）换热器本体及调节装置；

（4）给水系统；

（5）换热器出水温度控制系统

2. 换热器的设计

换热器的本体是由内弧板、外弧板、侧壁板及上下封板用焊接方法形成的容器，上部通过溢流管与大气相通。总体分为三个部分。各部分之间通过联结管路相通。为了定期清理容器内水垢及污物，在每部分底部封板设计了排污管。由于每个容器面积较大，为了防止内弧板及外弧板受力变形，在换热器采暖面积内均匀布置穿管，增强了结构刚性。由于换热器

的工作条件在室外，穿管是中空的型材，

所以穿管的使用还可增强在大风等恶劣天气下换热器的结构稳定性。

在大外弧板的中上部加工有一个M12< 1的内螺纹，用来安装温度传感器的探头，测定出水口的温度。

工作时，冷水通过液压泵从换热器左下部入水口进入，通过三个部分

的下联结管实现同时对三个部分的供水，水在容器内流通时由于穿管的作用，实现冷水的不稳态流动，由于紊流可以加速水的对流换热效果。最终形成的热水从换热器的左上部出水孔流出，为办公楼的供暖及浴室提供稳定的热源。

多台换热器可在出水口处并联使用。由于水泥回转窑的筒体较长，安装时可根据实际情况采用单侧面并排布置换热器，也可采用对于窑体对称布置换热器。换热器的台数的确定可根据实际热功率进行确定。

换热器本体安装在由槽钢焊接而成的支架上，在室外温度15C, 泵排量为32ml/ r ，电动机转速为960r/min ，流量为30.72 L/ min 时，出水温度为76C。由于室外温度是随季节和天气情况不断变化的，温度的差别大时，换热器本体与窑面距离需要进行调整，从而改变热辐射角，调节窑体与换热器的热辐射换热量，才能保证出水温度得到有效控制。当窑体或换热器需要维护、维修时，为了保证操作人员的安全，换热器与窑体表面之间的距离也需要调整。为此，在支架的下部设计了滚轮与轻轨机构，通过丝杠螺母机构带动支架与换热器调整其与窑体之间的距离，动力源采用

了一台减速器与电动机配套的机构。

四结语

利用该装置既能有效降低回转窑表面周围温度，又能节省因洗浴、供暖用热水而产生的燃料费、动力费，减少粉尘和二氧化碳气体排放，节能环保一举两得。同时针对目前旋窑余热利用装置的不足进行了改进，使其结构更加符合回转窑的使用及维护要求，有效提高了表面余热利用效率，