环敷在回转窑壁面的热回收系统及选用方法技术方案

本发明专利技术涉及传热领域，尤其涉及环敷在回转窑壁面的热回收系统及选用方法。回转窑表面热回收系统将回转窑在生产中本应散失于环境中的余热废热利用列管式换热器进行回收，并通过循环水系统将回收热送至热用户加以利用，可用作采暖水、空调水、洗浴水及生产工艺预热水等。本发明专利技术还提出了用于回转窑表面热回收系统的列管式热回收器的设计校核方法，为回转窑表面热回收系统的设计校核提供了理论基础。该系统可以全部或部分的取代采暖、空调、生活热水和生产工艺预热等的热源，为回转窑这种高能耗设备提供了一种节能降耗的有效手段。该系统与蓄热系统、热泵系统等联合使用，还能进一步扩大使用用途。

Heat recovery system and selection method of ring laying on the wall of rotary kiln

The invention relates to the field of heat transfer, in particular to a heat recovery system arranged on the wall surface of a rotary kiln and a selection method. The surface heat recovery system of the rotary kiln recycles the waste heat and waste heat that should be lost in the environment in the production of the rotary kiln by using the tubular heat exchanger, and sends the recovered heat to the heat users through the circulating water system for utilization, which can be used as heating water, air conditioning water, bath water and production process preheating water, etc. The invention also provides a design and verification method of the tubular heat recovery device for the surface heat recovery system of the rotary kiln, which provides a theoretical basis for the design and verification of the surface heat recovery system of the rotary kiln. The system can completely or partially replace the heat sources of heating, air conditioning, domestic hot water and preheating of production process, which provides an effective means of energy saving and consumption reduction for rotary kiln. The system can be used in combination with heat storage system and heat pump system, and can further expand the use.

【技术实现步骤摘要】
环敷在回转窑壁面的热回收系统及选用方法
本专利技术涉及传热领域，尤其涉及环敷在回转窑壁面的热回收系统及选用方法。
技术介绍
因为具备优秀的混合能力和较好的传热性能，回转窑被广泛地应用于水泥、化工、冶金等行业中各种物料的烧结、焙烧、挥发、煅烧、离析等过程，比如，铝土矿烧结、木材干燥、硅酸盐水泥烧制、石灰煅烧、白云石煅烧、碳素生产、城市垃圾焚烧，轮胎热解等。然而，它的不足之处是能效较低且能耗较高。中国工业生产高速成长，能源问题已经开始制约我国社会经济的发展。以水泥生产为例，我国建材工业能源消费位列工业部门第三，仅次于电力和钢铁企业，水泥工业能源用量占建材工业能源用量的70％。回转窑系统是新干法水泥生产系统工艺生产的主要部分，然而水泥生产的有效能耗仅约为能源消耗量的50-60％。我国2015年的水泥产量约为23.59亿吨，按照煤耗限定值112kgce/t计算，仅水泥生产每年的能源消耗量就接近2.64亿吨标准煤。因此余热废热利用应是回转窑行业节能减排的有效手段之一。
技术实现思路
专利技术的目的：为了提供一种效果更好的回转窑表面热回收系统及其选用方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。为了达到如上目的，本专利技术采取如下技术方案：方案一：环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，回收系统包含回转窑1，回转窑1上能够通过支架11能够撑起来；回转窑1的壁面上从外到内布置有外护钢板7、保温层8、反射板9、换热管10、回转窑壁面；所述的换热管10为列管式热回收器，所述的列管式热回收器并列或者是串联；列管式热回收器能够和热用户的用水进行换热供给热用户。本专利技术进一步技术方案在于，所述的换热管10连接着定压补水装置一51，定压补水装置一51能够给换热管10进行补水。本专利技术进一步技术方案在于，所述的热用户的循环管路连接着定压补水装置二52，定压补水装置二52能够给热用户的循环管路补水。本专利技术进一步技术方案在于，所述的换热管10覆盖着回转窑壁面的二分之一到一周。方案二：列管式热回收系统的选用方法，其特征在于，包含如下步骤，模型假设换热管内流体换热为强制对流换热；取回转窑壁面、换热管外壁面、反射板壁面和支护钢板外壁们为漫射面.列管式换热器的热回收量为回转窑的散热量qYB和热回收器的热损失qWB之差；根据能量守恒定律，列管式换热器的热回收量与循环水焓的增量相等，即其中有五个基本参数，窑体的散热量qYB(kW/m)、热回收器的热损失qWB(kW/m)、热回收器的长度LRC(m)、循环液进口温度T′f(K)、循环液出口温度T″f(K)，五个参数中只要知道任意四个基本参数，就可以确定第5个基本参数；确定循环液的进出口温度以后，就可以确定算术平均温度；另外为循环液的质量流量(kg/s)，cp为循环液的定压比热[J/(kg·K)]；考虑到回转窑是产量稳定的生产设备，由于产量稳定则其耗热量比较稳定；另外为了维持内部运行工况稳定，窑壁面的温度也要求稳定；因此在环境条件一定和热回收器合理设计的条件下，回转窑的热量散失量基本一定，不因敷设热回收器的不同而不同；由此，我们可以分别计算得到回转窑的散热量qYB和热回收器的热损失qWB；回转窑窑长方向的表面散热量qYB由对流换热量和辐射换热量组成，回转窑表面散热量中的对流换热量由式(3)进行计算其中：为每米窑长的对流换热散热，W/m；ha为对流换热系数，W/(㎡·K)；Nua为怒谢尔特数；λa为空气的导热系数，W/(m·K)；dYB为回转窑直径，m；Rea为雷诺数；Pra为环境温度下空气的普朗特数；PrYB为窑壁温度下空气的普朗特数；回转窑表面散热量中的对流换热量由式(4)进行计算其中为每米窑长的辐射散热量，W/m；εYB为窑壁面的发射率；κ为波长；C1为普朗特第一常数；C2为普朗特第二常数；每米窑长热回收器的热损失由对流换热量和辐射换热量组成：每米窑长热回收器的对流换热热损失采用式(6)计算：其中：为每米窑长的对流换热散热，W/m；ha为对流换热系数，W/(㎡·K)；Nua为怒谢尔特数；λa为空气的导热系数，W/(m·K)；dWB为回转窑直径，m；Rea为雷诺数；Pra为环境温度下空气的普朗特数；PrWB为窑壁温度下空气的普朗特数；回转窑热回收器热损失中的辐射换热热损失采用式(7)计算其中为每米窑长的辐射散热量，W/m；εWB为窑壁面的发射率；κ为波长；C1为普朗特第一常数；C2为普朗特第二常数；对采用并联方式连接的回转窑热回收器，当为回转窑热回收器进行设计计算时，即已知循环液的进出口温度，去求得任意一个表面热回收器的设计长度，如公式(8)所示：其中代表质量流量，kg/s；cp代表循环水的比热，kJ/(kg·K)；LRC代表每个热回收器的长度，m；ζBF代表包覆率，半包ζBF＝0.5，3/4包覆ζBF＝0.75，全包型ζBF＝1，其他的包覆形式可以根据几何方法来确定；根据总负荷以及热回收量、热回收器的长度，可计算得到热回收器的个数，如式(9)所示：nRC＝Qr/[LRCζBF(qYB-qWB)](9)其中，Qr代表热负荷，kW；nRC代表热回收换热器的个数；当为回转窑热回收器进行校核计算时，即已知循环水的入口温度、热回收换热器的个数和长度，此时可计算得到循环水的出口温度，如式(10)所示：对采用串联方式连接的回转窑热回收器，当为回转窑热回收器进行设计计算时，即已知循环液的进出口温度，去求得每个热回收器的设计长度，如式(11)所示：LRC,1,LRC,2,……,LRC,n是每个子热回收器的长度，可以根据需要确定每个热回收器的长度；当为回转窑热回收器进行校核计算时，即已知循环水的入口温度、热回收换热器的个数和长度，此时可计算得到循环水的出口温度，如式(12)所示：方案三：列管式热回收系统的无污染热量利用方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的系统，采用热回收换热器采集回转窑的壁面散热，无主动燃烧利用余热保证了散热量的有效利用，解决生活热水、采暖的热源问题，避免回转窑对周围环境的热污染，提高工程生产的热利用率；所述的热量利用采用如下三种步骤之一，1.在回转窑表面余热利用中，由于壁面温度较高，因此即可直接采集散热量进行热利用；2.采用蓄热方式相结合来讲散热量采集储存以备后用；3.在空调季节，回转窑表面余热还可作为吸收式热泵空调系统的热源，为建筑物解决制冷问题。采用如上技术方案的本专利技术，相对于现有技术有如下有益效果：(1)回转窑壁面温度相对来说比较稳定，并且具有较高品质。比如水泥回转窑壁面温度沿窑体分布在200-350℃之间。相对于建筑能源用热来讲，这个温度区间具有较高的利用品质。(2)回转窑壁面的散热量相对来说比较稳定，且数量较大。壁面温度300℃的水泥回转窑散热量约为50-70kW/m窑长。由于数量加大，对其散热量进行回收，可以供给生活热水、采暖或空调来使用。(3)工业余热等低品位热能的利用对实现节能减排具有重要意义。采用热回收换热器采集回转窑的壁面散热，虽然使用温度相对壁面温度有所降低，但是保证了散热量的有效利用，既能解决生活热水、采暖的热源问题，又可以解决回转窑对周围环境的热污染，能够有效提高工程生产的热利用率，是工业余热的以一种高效利用途径。(4)在回转窑表面余热利用中，由于壁面温度较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，回收系统包含回转窑(1)，回转窑(1)上能够通过支架(11)能够撑起来；回转窑(1)的壁面上从外到内布置有外护钢板(7)、保温层(8)、反射板(9)、换热管(10)、回转窑壁面；所述的换热管(10)为列管式热回收器，所述的列管式热回收器并列或者是串联；列管式热回收器能够和热用户的用水进行换热供给热用户。

【技术特征摘要】
1.环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，回收系统包含回转窑(1)，回转窑(1)上能够通过支架(11)能够撑起来；回转窑(1)的壁面上从外到内布置有外护钢板(7)、保温层(8)、反射板(9)、换热管(10)、回转窑壁面；所述的换热管(10)为列管式热回收器，所述的列管式热回收器并列或者是串联；列管式热回收器能够和热用户的用水进行换热供给热用户。2.如权利要求1所述的所述的环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，所述的换热管(10)连接着定压补水装置一(51)，定压补水装置一(51)能够给换热管(10)进行补水。3.如权利要求1所述的所述的环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，所述的热用户的循环管路连接着定压补水装置二(52)，定压补水装置二(52)能够给热用户的循环管路补水。4.如权利要求1所述的所述的环敷在回转窑壁面的热回收系统，其特征在于，所述的换热管(10)覆盖着回转窑壁面的二分之一到一周。5.列管式热回收系统的选用方法，其特征在于，包含如下步骤，模型假设换热管内流体换热为强制对流换热；取回转窑壁面、换热管外壁面、反射板壁面和支护钢板外壁们为漫射面.列管式换热器的热回收量为回转窑的散热量qYB和热回收器的热损失qWB之差；根据能量守恒定律，列管式换热器的热回收量与循环水焓的增量相等，即其中有五个基本参数，窑体的散热量qYB(kW/m)、热回收器的热损失qWB(kW/m)、热回收器的长度LRC(m)、循环液进口温度T′f(K)、循环液出口温度T″f(K)，五个参数中只要知道任意四个基本参数，就可以确定第五个基本参数；确定循环液的进出口温度以后，就可以确定算术平均温度；另外为循环液的质量流量(kg/s)，cp为循环液的定压比热[J/(kg·K)]；考虑到回转窑是产量稳定的生产设备，由于产量稳定则其耗热量比较稳定；另外为了维持内部运行工况稳定，窑壁面的温度也要求稳定；因此在环境条件一定和热回收器设计合理的条件下，回转窑的热量散失量基本一定，不因敷设热回收器的不同而不同；由此，我们可以分别计算得到回转窑的散热量qYB和热回收器的热损失qWB；回转窑窑长方向的表面散热量qYB由对流换热量和辐射换热量组成，回转窑表面散热量中的对流换热量由式(3)进行计算其中：为每米窑长的对流换热散热，W/m；ha为对流换热系数，W/(㎡·K)；Nua为怒谢尔特数；λa为空气的导热系数，W/(m·K)；dYB为回转窑直径，m；Rea为雷诺数；Pra为环境温度下空气的普朗特数；PrYB为窑壁温度下空气的普朗特数；回转窑表面散热量中的对流换热量由式(4)进行计算其中为每米窑长的辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩琦，赵强，张方方，黄体士，
申请(专利权)人：山东方亚地源热泵空调技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37