[发明专利]具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器及其吹灰方法

权利要求书

1.一种具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，包括换热管束、尾气进口、尾气出口和壳体，换热管束设置在壳体中，其特征是：换热管束呈菱形排列，壳体呈与换热管束菱形排列相配合的菱形结构，称为菱形壳体，尾气进口设置在菱形壳体的第一夹角位置处，尾气出口设置在菱形壳体的第二夹角位置处，菱形壳体的的第一夹角和第二夹角是对角；菱形壳体的第一夹角的两条边上分别设置1#吹灰口和2#吹灰口，菱形壳体的第二夹角的两条边上分别设置3#吹灰口和4#吹灰口，其中1#吹灰口和3#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边，2#吹灰口和4#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边；其中1#吹灰口位于所在边的下部，2#吹灰口位于所在边的上部，3#吹灰口位于所在边的上部，4#吹灰口位于所在边的下部，从而使得1#吹灰口距离尾气进口的距离要大于2#吹灰口距离尾气进口距离，3#吹灰口距离尾气出口的距离要大于4#吹灰口距离尾气出口距离；各吹灰口连接吹灰管道，吹灰管道中连接有风机，风机与中央控制器连接，中央控制器通过计算换热管束中换热管的积灰导热热阻来控制风机的频率。

2.根据权利要求1所述的具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：所述菱形壳体上还设有5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口、8#吹灰口，其中5#吹灰口和1号吹灰口位于同一边，且位于所在边的上部；6#吹灰口和2#吹灰口位于同一边，且位于所在边的下部；7#吹灰口和3#吹灰口位于同一边，且位于所在边的下部；8#吹灰口和4#吹灰口位于同一边，且位于所在边的上部；从而使得5#吹灰口距离尾气进口的距离要小于6#吹灰口距离尾气进口距离，7#吹灰口距离尾气出口的距离要小于8#吹灰口距离尾气出口距离。

3.根据权利要求1所述的具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：所述换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管束设置在尾气进口的下部置并与尾气进口相对，换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管束设置在尾气出口的上部并与尾气出口相对，换热管束菱形排列的第一夹角和换热管束菱形排列的第二夹角是对角，水泥回转窑尾气由尾气进口进入，先经过换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管束，然后横向冲刷换热管束，再经过换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管束，最后从尾气出口排出。

4.根据权利要求1所述的具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：所述换热管束菱形排列的第一夹角由换热管束菱形排列的第一边和换热管束菱形排列的第二边构成，在第一边方向上的换热管间距为L1，第二边方向上的换热管间距为L2，L1与L2不相等。

5.根据权利要求4所述的具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：所述L1是L2的1.3倍。

6.根据权利要求1所述的具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：所述换热管束菱形排列的第一夹角A、换热管束中的换热管间距L及换热管外径D的关系满足如下公式：

3.7×D>L>2.4×D，其中20mm<D<50mm；

Sin(A/2)=b×(L/D)^c，其中b，c为参数，b为1.65-1.8，c为-0.8至-0.9。

7.一种权利要求1所述具有多吹灰口的水泥回转窑余热利用换热器的吹灰方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）分别检测尾气进口温度T_w1、尾气出口的尾气温度T_w2、换热管束进口流体温度T_l1和换热管束出口的流体温度T_l2，通过测量换热管束中流体的流速计算出换热管束中流体体积流量V_l；

（2）通过计算流体进出换热管束的温差和流量得到流体的吸热量，也就是总的换热量Q，Q＝ρV_l*C_p*(T_l2-T_l1)，其中，ρ是管束中流体的密度，C_p为管束中流体的定压比热容；

(3）然后根据总的换热量Q＝K*A*△T_m,其中△T_m是换热过程的对数平均温差，△T_m=(（T_w1-T_l2）-(T_w2-T_l1))/ln(（T_w1-T_l2）/(T_w2-T_l1)),K是换热器的总体传热系数，A是换热面积，取换热管外径来计算，得出总的换热系数K；

（4）通过对流换热公式，Q＝h_w*A_w*（T_w1-T_w2）=h_l*A_l*（T_l2-T_l1）计算得到换热管外壁和内壁的表面传热系数h_w和h_l，其中A_w、A_l分别是换热管外壁和内壁的面积；

（5）中央控制器根据计算的K，h_w和h_l，根据传热公式计算出换热管外的积灰导热热阻R_do。

1K=1hw+δλdodm+1hldodi+Rdododi]]>

上述公式中，K为总体传热系数；h_w为换热管外壁的表面传热系数；h_l为换热管内壁的表面传热系数；d_o为换热管外直径；d_i为换热管内直径；d_m为换热管平均直径，等于（d_o+d_i）/2；δ为换热管的壁厚，等于（d_o-d_i）/2；λ为换热管的导热系数；R_do为换热管的积灰导热热阻；

(6)在吹灰的时候，中央控制器会调取最近一次运行情况，得出目前换热管束的积灰导热热阻，根据导热热阻的大小自动选取合适的风机频率，当积灰导热热阻大于预定数值，低于第一数值时，风机以第一频率运行，当积灰导热热阻大于第一数值低于第二数值时，风机以大于第一频率的第二频率运行，当积灰导热热阻大于第二数值低于第三数值时，风机以大于第二频率的第三频率运行，当积灰导热热阻大于第三数值低于第四数值时，风机以大于第三频率的第四频率运行，当积灰导热热阻大于第五数值时，风机以大于第四频率的第五频率运行；

（7）关闭1#吹灰口、2#吹灰口、3#吹灰口和4#吹灰口6，打开5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口和8#吹灰口，使空气沿着逆时针方向运行，实现逆时针方向吹灰，清除换热管束外表面逆时针方向的积灰；

（8）关闭5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口和8#吹灰口，打开1#吹灰口、2#吹灰口、3#吹灰口和4#吹灰口，使空气沿着顺时针方向运行，实现顺时针方向吹灰，清除换热管束外表面顺时针方向的积灰。