[發明專利]夾角不同的菱形水泥回轉窯余熱利用換熱器

有效

• 申請號: 201410412603.2
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN104180676A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 程林;杜文靜;王乃華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F28D7/00;F28F27/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本申請是2013年12月9日申請的申請號為201310661660X的《吹風速度自動控制的水泥回轉窯余熱利用換熱器》的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種夾角不同的菱形水泥回轉窯余熱利用換熱器，屬于余熱利用換熱器技術領域。

背景技術

隨著我國經濟快速發展，能源消耗日益增加，城市大氣質量日益惡化的問題也越發突出，節約能源和減少環境有害物排放的問題迫在眉睫。在常見的熱能動力領域中，能耗高、污染嚴重的主要原因之一是煙氣的排煙溫度過高，即浪費了大量能源，又造成了環境污染。水泥行業是一個高耗能，高污染的行業。水泥回轉窯產生的尾氣中含塵濃度高，品質差。水泥回轉窯用余熱發電系統可對尾氣余熱進行回收再利用，實現節能減排的目的。但是相關余熱發電鍋爐中換熱設備的積灰現象嚴重、傳熱能力較差，清灰困難，這些問題亟待解決。

現有熱量回收裝置中換熱管束的布置方式通常有兩種，順排和叉排，參見圖1和圖2。流體沖刷順排和叉排管束時的流場是不同的。叉排時流體在管間交替收縮和擴張的彎曲通道中流動，比順排時在管間走廊通道的流動擾動劇烈，因此叉排的換熱能力比順排的強。同時，叉排管束的阻力損失大于順排，對于需要沖刷清洗的管束，順排有易于清洗的優點。

現有余熱利用換熱器技術中，用于對吹落換熱器內管束上積灰的風機頻率無法根據積灰情況自動控制風速，從而造成能源的浪費。

發明內容

本發明針對現有水泥回轉窯尾氣利用換熱設備中積灰嚴重和對流傳熱能力較差的問題，提出一種積灰清理效果好、保證對流傳熱效果的吹風速度自動控制的水泥回轉窯余熱利用換熱器。

本發明的夾角不同的菱形水泥回轉窯余熱利用換熱器，采用以下技術方案：

該換熱器，包括換熱管束、尾氣進口、尾氣出口和殼體，換熱管束設置在殼體中，尾氣進口和出口分別設置在殼體的上部和下部，用于向殼體中輸入和輸出尾氣，殼體上設置吹灰口，吹灰口連接吹灰管道，吹灰管道中連接有風機，風機與中央控制器連接，中央控制器通過計算換熱管束中換熱管的積灰導熱熱阻來控制風機的頻率；

分別檢測尾氣進口的尾氣溫度T_w1、尾氣出口的尾氣溫度T_w2、換熱管束進口處流體溫度T_l1和換熱管束出口處流體溫度T_l2，在尾氣進口、尾氣出口以及尾氣進口和尾氣出口之間的位置上設置有測量尾氣流速的第一流速計，換熱管束進口設置有測量換熱管束中流體流速的第二流速計，通過測量換熱管束中流體流速計算出換熱管束中流體體積流量V_l，同時通過測量尾氣流速的各個流速計測得的數值的平均值來得到尾氣的平均流速；通過計算換熱管束中流體的溫差和流量得到流體的吸熱量，也就是總的換熱量Q，Q＝ρV_l*C_p*(T_l2-T_l1)，其中，ρ是換熱管束中流體的密度，C_p為換熱管束中流體的定壓比熱容；然后根據總的換熱量Q＝K*A*△T_m,得出總的換熱系數K，其中△T_m是換熱過程的對數平均溫差，△T_m＝((T_w1-T_l2)-(T_w2-T_l1))/ln((T_w1-T_l2)/(T_w2-T_l1))，A是換熱面積，根據換熱管外徑來計算；

根據尾氣的平均流速和換熱管束內流體的流速與溫度從中央控制器中預先存儲的數據中得出換熱管外壁和內壁的表面傳熱系數h_w和h_l；預先存儲的數據包括換熱管束中流體在不同速度、溫度下的對換熱管內壁面對流傳熱系數，尾氣在不同速度和不同溫度下的對換熱管外表面的對流傳熱系數；

中央控制器根據計算的K，h_w和h_l，根據傳熱公式計算出換熱管外的積灰導熱熱阻R_do：