水泥回转窑密集管束热板集热器技术.pdf

水回器集管東熱振集熱器技不
Introduction to Intensive Pipe Bundle Type Pile
Collecting Cement Rotary Kiln Heat Emission Technology
张志忠,邓棵天2
图分号172.622.29文献标识码:A文章编号:1001-6171(2012)05-0084-03
1概述
有效辐射换热面积A=实际换热面积A×换热面导
水泥回转窑在运行过程中,其简体表皮温度达热效率n2;
300℃左右,大量辐射热溢出,如何合理利用这部分余
换热面导热效率m2与换热面壁厚以及换热面翅片
热,是行业内的重要科研课题之一。十多年前,曾出现高度成反比。
辐射集热器这种装置,悬空安装于回转窑窑体上方,用
从式(1)可以看出,在换热面温度恒定的情况下,辐
以收集窑体余热,替代小型锅炉作为热源。但其型式大射换热量的大小与有效换热面积及换热面黑度成正比,
部分是简易笨重、凭经验安装的铁管架,效率低,较易造也就是说增加辐射换热量的有效方法是,增加有效换热
成窑体沉降,夏季又会造成筒体过热,甚至影响工艺操面积以及换热面黑度,因此在回转窑窑体有限空间如何
作。虽经某些水泥厂使用,但效果并不算好。近年来,有效布置换热面以及增加换热面黑度是增加辐射换热
随着国家和各级政府对节能减排的日益重视,环保部门
量、降低设备投资的关键。
已明令禁止使用6t以下小型燃煤锅炉,6以上又要求脱2.3密集管束热板集热器
硫脱氮。这无形中加快了水泥企业节能减排的步伐,也
2.3.1热板集热器简介
是我们推出新型节能装置的良好契机。为此,前天津水
热板换热元件,是经过特殊工艺成型的高效板式换
泥工业设计研究院有限公司与大连熵诺公司合作开发热元件,表面呈波形的板片,板片内具有独立的流体通
了一种新型余热利用一热板集热器,它摒弃了原集热器道,由于热板板面的波形结构、板片内流体在流动过程
的上述缺陷,而以重量轻、效率高、对工艺生产无副作用中的流动方向和速度不断地自动变化,在很低的流速下
为主要技术特点。
即可形成强烈的扰流,同时板片外表面的波形结构可有
2技术说明
效提高热辐射波吸收率,因此热板传热元件作为辐射换
2.1单条窑设计参数(参考)
热元件具有很高的换热效率。热板半片结构示意图见
水泥窑筒体直径D1:4.8mm
图1。
吸热面公称直径D2:4.8+1.2=6mm
水泥窑筒体辐射面平均温度7:300℃
基板
波纹板
集热器吸热面平均温度72:70℃
单组热板集热器长度L:6000mm
窑体圆周包裹率n1:0.6
2.2大平面之间辐射换热计算公式
图1热板半片结构示意图
5.67A
T2
2.3.2热板集热器选型说明
100
100
=
根据热板集热器热力计算结果汇总,热板集热器布
置在水泥窑体1号2号3号支柱中间区域,其换热面可
其中:Q为辐射换热量,A为有效辐射换热面积,7制作成固定形式,窑体抱覆面沿窑体轴向长度为30m,
为辐射面平均温度;
沿窑体圆周方向长度为8m,整个热板集热器分为5组,
72为吸热面平均温度,为窑体表面放射率,为集热
单组热板集热器由18-20片热板换热单元组成,单体板
器表面吸收率
片尺寸为6000mmx500mmx100mm,热板换热单元与框
通讯地址:中国中材国际工程股份有限公司天津分公司,天津300400:2大连熵诺工业装备有限公司,辽宁大连116031;
收稿日期:2012-06-25:;编辑:吕光
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CEMENT TECHNOLOGY 5/2012
し以宙
架结构均采用螺栓连接,有利于更换、安装。
表1单条窑热板集热器热力计算结果汇总
2.3.3热板集热器特点
名称
数
(1)热板集热器设计充分考虑了有限空间换热面换
单条窑热板集热器数量N,组
热效率问题,设计有效扩展面的换热效率均为98%。
单组集热器回收总热量Q,kW
(2)热板集热器表面波形尺寸及形状的设计经过严
单条回收总热量Q,kW
1667
格的计算机模拟计算,有利于最大程度增强流体扰动和
水进口温度1,℃
板片表面热辐射波吸收率,提高换热系数。
水出口温度2,℃
(3)热板集热器板片紧贴窑体表面,可最大程度吸
热水产量C,th
002
收審体的辐射余热。
(4)热板集热器板片辐射换热面喷涂纳米稀土红外
单位面积采暖热负荷S,w/m
50~100
吸波涂料,可有效増加集热器的辐射换热系数,增强集
可供采暖面积F,m
16670-3340
热器的换热能力。
3应用实例
(5)对于气温比较寒冷的地区和没有软化水的企
2010年应内蒙古阿荣旗水泥厂要求,我们设计了水
业,热板集热器内可充注高温防冻导热介质,有效防止
泥回转窑热板集热器替代小型锅炉房作为洗浴热源。
热板集热器高温结垢和低温冻结,保证集热器长期稳定
该厂地处严寒地区,室外采暖计算温度为-25℃,日
≤行。
平均温度≤5℃的天数为195d。我们在该厂回转密上部
(6)热板集热器每个换热单元独立安装,因此当换
设计安装了热板集热器(见图2)。
热面局部受到损坏时可单独更换。
(7)热板集热器采用纤维和镀锌铁皮的保温方式
外形美观,重量轻。
2.3.4热板集热器热工结算
有效辐射换热面积A=实际换热面积A×换热面导
热效率m2;
换热面导热效率n2与换热面壁厚以及换热面翅片
高度成反比;
热板集热器换热面成板式结构,相当于换热面翅片
高度为0,另外热板集热器换热面壁厚为2.5mm,对传热
影响很小,因此热板集热器换热面导热效率n可近似取
值为1。
热板集热器有效辐射换热面积A=实际换热面积
图2回转窑上部安装的热板集热器
1o×换热面导热效率n2=3.14xD2xXm×72
该热板集热器的主要设计思路与河南、山东、河北等地
3.14×6x6x0.6×1
水泥厂不尽相同,其选用材料有较详细计算,不是凭经
验安装;制造工艺精致,特选一种无缝钢管;为增加换
辐射面平均温度7=300℃
热,特选稀土涂料增加设备黑度。集热器的外层保护板
吸热面平均温度72=70℃
使用1.00mm的彩钢板,保温材料使用玻璃棉加增强铝
窑体表面放射率B=0.94,集热器表面吸收率B2=0.98箔。换热瓦整体重量轻,不超过29,不会造成窑墩沉
单组热板集热器有效换热量Q数值如下:
降。该厂集热器已使用近两年,运行良好,在内蒙东部
5.67A4
酷寒的气候下,节能效果明显。
100
100
一套标准5000水泥窑筒体,辐射废热有效利用
.8MW左右,最大可至4.2MW(目前第一期0.4MW稍后
扩充至1,4MW)。
5.67×68×I(
300+273、470+273
100100
小型锅炉生产1.4MW热能需要消耗煤炭0.7-1.0u
0.940.98<