石灰回转窑筒体辐射热利用流程及设计

随着我国经济的不断发展，资源相对不足的矛盾日益突出。寻找新的资源和可再生资源，以及合理的综合利用现存的宝贵资源，将是我国今后确保经济可持续发展的关键所在。开展资源综合利用，是我国长期的重大经济技术政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针。积极响应国家节能减排政策，创建节能型、环保型企业，并通过余热回收利用降低生产成本，提高企业效益已成为当务之急。

在石灰回转窑的生产中，利用窑筒体辐射热置换成热水用于取暖、洗浴，可以为企业节能降耗、降本增效。现在对废气大于10万Nm³·h-1的大、中型石灰回转窑进行废气余热发电研制，已进入示范工程阶段；利用废气余热产生低参数蒸汽，以汽轮机拖动窑尾排烟机，也已确定技术方案。如果石灰回转窑筒体辐射热不能被充分利用，则会造成大量的能源浪费，通过对这部分富余的热量回收利用，可以为企业创造较大的经济效益。

一、辐射热利用的益处

在石灰回转窑生产过程中，回转窑表面平均温度一般为250~280℃，生产中窑筒体辐射热量直接排到大气中，不仅浪费能源，也对周围环境造成影响。

回转窑筒体辐射热利用技术方案，主要是通过在回转窑上方安装弧形集热器，来收集回转窑筒体的辐射热能，以供冬季取暖和生活洗浴用水。有余热发电的生产线，可以给锅炉给水加热，提高余热发电系统的热效率。这是一项环保、节能、增效的工程，经济效益、社会效益十分显著。一方面综合利用了回转窑筒体表面排放的废热资源，回收热量变废为宝，提高了企业经济效益；另一方面可减少燃料消耗、节约能源，减少对环境的空气污染和温室效应。

二、石灰回转窑筒体辐射热利用流程

在回转窑筒体上方28m煅烧段高温区布置3台并联的集热罩，设计给水温度70℃，出水温度95℃，设置1台高温管道循环泵，补水采用高位水箱补水，单台集热罩进、出水均设置电动阀，在循环母管的95℃高温端设置两台换热器，1台用于采暖，一次水参数95℃/70℃，二次水参数70℃/50℃，二次水流量约15t·h-1；1台用于洗浴，一次水参数95℃/70℃，二次水参数45℃/15℃，二次水流量约6t·h-1。

采暖设置循环水泵、软化水装置、补水泵、过滤器和热水箱等。

三、集热罩的结构设计及系统设计要点

据了解，现在石灰回转窑生产线尚没有窑筒体辐射热利用实例，所以集热罩的结构设计及系统设计要点可参照水泥厂现有利用工程进行，其设计要点如下：

1、集热器主要构造为单层回环锅炉钢管制作，钢管用Φ45mm×3mm，内部流通介质为循环水，集热器共分4段（8000型），呈弧形覆盖于3条轮带间隔的两段部分。这样回转窑筒体散出的热量大部分通过集热器收集，将其中循环管内的循环水加热，循环水分别通过集热器的进水口和出水口流入和流出。

2、循环水采用循环水泵驱动，集热器装置尺寸根据回转窑及周边建筑物等安装因素确定，所需材料外购并经加工制作完成。本系统严格按照压力容器相关标准加工制作，并须经过严格的打压试验，给出使用评估，以保证在使用过程中不致出现泄漏故障影响生产。项目主要包括设备、非标件的制作与安装，管道的安装及防腐、保温，与前期生活供水管道的合并以及并联系统的试验、调试工作。

3、集热罩结构要合理，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。集热罩的采热面采用弧形结构较为合理，这样可使集热罩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。同时应考虑避让回转窑上各装置和设施。

4、集热罩的设计要保证出水温度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。为了保证换热效果，与回转窑筒体表面距离不能太远。同时考虑出水温度要控制在一定范围内，可选择改变集热罩采热表面与回转窑筒体表面距离以及控制泵的流量相结合来实现。在集热罩底部设置高低位置调节装置，便于调节换热表面与回转窑筒体表面的距离。各换热罩进水口处均设有以温度为信号的电动调节阀，以控制集热罩内进水量，间接控制换热管和回转窑筒体表面温度。根据加热循环冷凝水的水量和温度，各集热罩可通过安装于各集热罩间的串联调整阀门，实现各换热罩串联和并联的切换。

5、换热管束在圆形换热罩内通过管板蛇形排列，在换热罩内无焊接缝连接。管束所有焊缝全部集中于换热罩两端外侧，在两换热罩连接处设置可拆卸的连接过渡罩，便于维修、检修。

6、在设计集热罩安装位置时要 窑体的熟料烧成段，其次考虑分解带与放热反应带。

7、管道铺设走向可根据现场具体情况而定，管道架空铺设，应考虑保温、防腐及保护层安装，在系统较低处设置放水阀等检修装置。

通过以上分析、设计，在石灰回转窑生产线中，对回转窑筒体辐射热进行回收利用，可实现企业节能、减排、增效的目的，并能取得较好的经济效益和社会效益。