用于回收內(nèi)部隔熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的廢熱的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于回收內(nèi)部隔熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的廢熱的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]這個完整的專利申請要求于2013年7月26日提交的印度臨時專利申請3349/CHE/2013和2013年10月02日提交的印度臨時專利申請4474/CHE/2013的優(yōu)先權(quán)，這些申請以引用的方式整體并入本文。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]公開的主題涉及廢熱管理領(lǐng)域，并且更具體地但非排他地涉及回收內(nèi)部隔熱反應(yīng)器(諸如回轉(zhuǎn)窯)中產(chǎn)生的廢熱。
[0006]相關(guān)領(lǐng)域的討論
[0007]通常，回轉(zhuǎn)窯用于生產(chǎn)水泥、石灰和海綿鐵以及其他應(yīng)用。窯內(nèi)的溫度可為1000°C或更高。因此，窯通過提供內(nèi)部耐火爐襯來隔熱以避免窯的殼體過熱。
[0008]已觀察到，呈補料形式的耐火爐襯有時會從爐襯中脫離。此類補料的形成導致殼體的對應(yīng)部分的直接加熱，從而導致熱點。如果早期未檢測到此類熱點，那么部分殼體會得到直接加熱，從而導致殼體變形，并且可能會使窯不起作用。即使在耐火爐襯存在的情況下，也已觀察到，窯的殼體的溫度處于200 °C至300 °C或更高的水平，這會導致相對較高的熱量因輻射和對流損失而損失到周圍環(huán)境。
[0009]在一段時間內(nèi)，已經(jīng)做出努力以避免熱量損失到周圍環(huán)境。所提出的理論技術(shù)中的一些包括增加內(nèi)部隔熱體的厚度或質(zhì)量，利用輕質(zhì)材料包封殼體并且外殼體提供包圍窯的殼體的外部隔熱體，而使外殼體與窖殼體之間存在小的空間。
[0010]增加內(nèi)部隔熱體的厚度或質(zhì)量增加了隔熱體的成本和/或重量和體積，從而使其難以實施。
[0011]利用輕質(zhì)隔熱材料(諸如，礦物棉)包封殼體的方法解決一些上述問題。然而，此類包封體限制了確定熱點的可能性，并且在熱點發(fā)生時會增加損壞，因為輸入到殼體的附加的熱輸入因附加的隔熱體而無法散發(fā)出來。如前所述，在早期無法確定熱點具有嚴重后果Ο
[0012]相似地，提供在包圍但不接觸窯的殼體的外側(cè)上隔熱的外殼體可減少熱量損失到周圍環(huán)境。然而，這種系統(tǒng)也限制熱點的確定，并且大大地增加了熱點形成的速度。
[0013]前述技術(shù)具有如所強調(diào)的缺點，因此尚未被廣泛采用。
[0014]此外，已經(jīng)做出嘗試來利用由窯的殼體排放的熱量。已在編號為PCT/US2010/020116的PCT申請和美國專利4238187中公開了嘗試利用由窯的殼體排放的熱量的幾項技術(shù)。
[0015]PCT/US2010/020116公開了用于通過在窯的殼體上方提供包封體來從窯的殼體回收熱量的技術(shù)。在本技術(shù)中，窯的燃燒空氣穿過包封體，從而降低燃料的特定消耗。此項技術(shù)的一個嚴重缺點是，其通過與正加熱的空氣進行熱交換而不可避免地冷卻了包封體，并且因此增加正通過殼體傳遞出去的熱量。因此，只要所有空氣可被用作燃燒空氣，就將對熱損失具有積極效果。此外，在石灰廠和水泥廠兩者中，在此項技術(shù)可使用的情況下，已存在大量的低溫熱量，可以比建立如所建議的結(jié)構(gòu)低得多的成本將低溫熱量用于簡單的燃燒空氣預(yù)熱器中。因此，所建議的技術(shù)可能在經(jīng)濟上不可行。
[0016]美國4238187公開了用于回收材料在回轉(zhuǎn)窯中鍛燒時產(chǎn)生的廢熱的技術(shù)。在前述技術(shù)中，通過預(yù)熱穿過多個模塊元件的冷卻劑來回收熱量，模塊元件遵循殼體的外部形式。雖然這種方法解決了利用廢熱并觀察窯表面的可能的熱點的問題，但是它具有缺點。已觀察到，如果人們?nèi)韵Ｍ軌驒z查窯，前述方法只從窯回收部分熱量。此外，一般來說不可能將回收的廢熱用于除了區(qū)域供熱之外的任何有用目的，如果窯位于使用區(qū)域供熱的城市附近的話。然而，此項技術(shù)尚未被視為是有意思的還可能歸因于另一個主要缺點，即與可被回收的熱量的價值相比，系統(tǒng)成本昂貴。
[0017]根據(jù)前述討論，需要用于能夠成本有效地利用來自內(nèi)部隔熱的高溫反應(yīng)器(諸如回轉(zhuǎn)窯)的廢熱的技術(shù)。此外，該技術(shù)應(yīng)允許早期檢測反應(yīng)器的殼體中的熱點。
[0018]另外，應(yīng)當注意到，此類內(nèi)部隔熱反應(yīng)器的殼體溫度是其壽命和維護需求的決定因素。非常高的殼體溫度會不利地影響反應(yīng)器的機械強度并且可能會導致完全崩潰。因此，在有能力控制和調(diào)節(jié)反應(yīng)器殼體的溫度的情況下，實施廢熱回收措施是非常重要的。
[0019]已觀察到，提供在包圍但不接觸回轉(zhuǎn)窯的殼體的外側(cè)上隔熱的包封體，同時在某種程度上成功減少由反應(yīng)器排放到周圍環(huán)境的熱量，可不利地影響反應(yīng)器的殼體的溫度。不利影響可歸因于以下各項:(a)當殼體由具有高于周圍環(huán)境的溫度的包封體圍繞時，借助于輻射而從殼體帶走的熱量減少，以及(b)包封體限制了繞過殼體的空氣的量和速度，從而減少了借助于對流(即，與周圍空氣進行熱交換)而從殼體帶走的熱量。這兩個因素的總體影響是殼體的溫度將增加。
[0020]因此，需要不僅能夠成本有效地利用來自內(nèi)部隔熱的高溫反應(yīng)器的廢熱，而且提供控制此類反應(yīng)器的殼體溫度的可能性的技術(shù)。
[0021]概述
[0022]在一個實施方案中，提供了一種用于回收由內(nèi)部隔熱式回轉(zhuǎn)窯排放的熱量的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括包封窯的外殼體的一部分的一個或多個模塊。每個模塊可包括限定模塊內(nèi)的空間的內(nèi)殼體和外殼體?？商峁┯糜趯⑺邮盏侥K中的入口。通過入口接收的水使用布水器在面向模塊的外殼體的內(nèi)殼體的表面上方以膜的形式散開。每個模塊還可包括壓力調(diào)節(jié)裝置，其被配置來調(diào)節(jié)模塊內(nèi)的壓力，以使得確保模塊內(nèi)的壓力接近于周圍壓力。出口可被配置來允許熱水離開模塊。
[0023]在另一個實施方案中，提供了一種用于檢測回轉(zhuǎn)窯上的熱點形成的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括沿著窯的長度包封窯的外殼體的一個或多個模塊。每個模塊可包括被配置來將水接收到模塊中的入口。通過入口接收的水使用布水器在面向模塊的外殼體的內(nèi)殼體的表面上方以膜的形式散開。至少一個孔或壓力釋放裝置可被配置來允許模塊中產(chǎn)生的蒸汽離開。出口可被配置來允許熱水從模塊離開。根據(jù)離開壓力釋放裝置的蒸汽的一個或多個特征，可確定熱點的形成。
[0024]在又另一個實施方案中，提供了一種用于回收由回轉(zhuǎn)窯排放的熱量的方法。該方法包括提供被配置來包封外殼體的至少一部分的一個或多個模塊?？蓪⑺邮盏侥K中，并且可允許熱水離開模塊。可至少基于離開模塊的水的溫度來調(diào)節(jié)進入模塊的水流?？烧{(diào)節(jié)模塊與窯的接近性以調(diào)節(jié)窯的外殼體的溫度或正離開模塊的水的溫度。
【附圖說明】
[0025]在附圖的圖示中以舉例而非限制的方式示出了各個實施方案，其中相同附圖標記指示相同元件，并且其中:
[0026]圖1示出根據(jù)一個實施方案的回轉(zhuǎn)窯100的簡化截面圖；
[0027]圖1A示出圖1的回轉(zhuǎn)窯100的簡化透視圖；
[0028]圖2A提供根據(jù)一個實施方案的包封外殼體102的一部分的一對模塊202的剖視圖；
[0029]圖2B是根據(jù)實施方案的沿著回轉(zhuǎn)窯100的長度提供的多個模塊202的簡化側(cè)視圖；
[0030]圖2C是沿著回轉(zhuǎn)窯100的長度提供的多個模塊202的透視圖；
[0031]圖3是根據(jù)一個實施方案的示例性模塊202的截面透視圖；
[0032]圖3A是圖3的示例性模塊202的透視圖；
[0033]圖4是根據(jù)一個實施方案的包括溫度傳感器402的示例性模塊202的截面透視圖；
[0034]圖5是根據(jù)一個實施方案的示例性模塊202的截面透視圖，該示例性模塊202包括配備成將模塊202內(nèi)的壓力維持在所需范圍內(nèi)的第一翼片502和第二翼片504 ;
[0035]圖5A是圖5的示例性模塊202的透視圖；
[0036]圖6是根據(jù)一個實施方案的用于利用從模塊202收集的熱水來產(chǎn)生電力的系統(tǒng)600的框圖；
[0037]圖7A是根據(jù)一個實施方案的用于控制模塊202與外殼體102之間的距離的系統(tǒng)700的透視圖；
[0038]圖7B是根據(jù)一個實施方案的系統(tǒng)700的透視圖，其中模塊202與外殼體102之間的距離已增加；
[0039]圖7C是根據(jù)一個實施方案的用于使用可選布置控制模塊202與外殼體102之間的距離的系統(tǒng)700的透視圖；
[0040]圖7D是系統(tǒng)700的透視圖，其中已使用圖7C的布置來使模塊202與外殼體102之間的距離增加；
[0041]圖8是根據(jù)一個實施方案的內(nèi)置于模塊202的窗口或狹縫802的透視圖；
[0042]圖9是根據(jù)實施方案的適于與蓋板902 —起限定隔室的多個模塊202的透視圖，其中多個模塊202沿著回轉(zhuǎn)窯100的長度提供；
[0043]圖10