一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的制作方法

1.本发明属于水泥厂旋窑降噪及热回收技术领域，更具体地，涉及一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统。


背景技术：

2.旋窑水泥是水泥生产的一种方法，是一种生产水泥的新技术，该技术生产的水泥质量好，性能稳定，还可以减少环境污染；原来的水泥生产是用立窑，该技术生产的水泥质量差，性能不稳定，环境污染较严重，已经淘汰，国家已经不允许用这样的技术生产水泥，现在的大型水泥厂基本都采用的旋窑水泥工艺替代传统立窑水泥。
3.但旋窑运行过程中，产生大量的稳定的热量，表面温度一般在200～350℃，需要冷却处理，目前大多数水泥厂针对旋窑的冷却一般有两种方案：第一种是沿着旋窑分点设置多台大风量高噪声轴流风机，这种方案将数十台风机噪声叠加，往往导致旋窑处噪声值严重超标，可达110db(a)以上(噪声卫生标准规定，工作地点的噪声容许标准为85db(a))，且旋窑大多位于敞开的空间，被旋窑加热后的热风能量直接排入大气，造成严重的噪声污染、热污染和能量浪费，并且严重威胁检修人员的职业健康；第二种是集中送风，通过管道输送到沿着水泥厂旋窑布置的多个风口，且风机送风管道往往未经消声处理，同样导致多个风口噪声叠加，甚至风机噪声经过传输管到达旋窑风口后，出现旋窑出噪声比风机出口噪声增大的情况，且与上面的第一种方案相同，大部分风量热量均排放至大气。
4.目前，以上两种方案基本均未考虑到减振降噪和热回收，导致旋窑生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费。随着近年来人们环保意识和职业健康意识的提高，水泥厂作为碳排放和噪声排放大户，碳排放指标和噪声指标显得尤为重要。因此，急需一种结构设计合理、噪声污染小且能进行余热回收的水泥磨旋窑装置，解决现有技术旋窑水泥生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，综合考虑降噪和热回收，既保证了降噪效果，又增加了热回收，减少碳排放和热污染；同时，降噪措施增加热回收的热量，热回收又减少所需的冷却风量，进而节能并从源头上减小噪声。此外，冷却盘管作为热回收管同时还相当于形成了一个声屏障，能够改变噪声辐射方向，进而从传播途径上降噪；本发明热回收减少了碳排放，可以节约大量碳排放指标，有利于水泥厂降本增效；能够解决现有技术旋窑水泥生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，包括设于旋窑底部的旋窑平台、设于所述旋窑顶部的冷却盘管、设于所述旋窑平台一端的用于向旋窑传输冷却空气的风管送风单元、设于所述风管送风单元输入端的风机以及设于所述风机上的消声机构；其中，
7.所述风机的下方设有风机减振器，用以控制所述风机振动及风机二次辐射声对周围环境的影响；所述风机外部罩设有风机隔声罩，用以控制风机本体辐射噪声；所述消声机构包括设于所述风机进口端的风机进口消声器和设于所述风机出口端的风机出口消声器，通过所述风机进口消声器、所述风机出口消声器、所述风机隔声罩以及所述风机减振器共同作用使得风机隔声罩外的噪声值大幅度降低；
8.所述冷却盘管包括用于冷流体进入的盘管第一端和位于所述盘管第一端下方的用于冷流体流出的盘管第二端，用于使所述冷却盘管的回收热能达到最大值；从所述风管送风单元出来的冷却风对所述旋窑冷却处理后变为热风，所述热风从所述冷却盘管下侧持续不断掠过所述冷却盘管，同时，所述旋窑亦持续不断的辐射热能至所述冷却盘管，所述冷却盘管从所述热风和所述旋窑的热辐射及热对流中回收热量，进而对水泥厂旋窑生产过程中的旋窑本体进行冷却和余热回收。
9.进一步地，所述回收热量的计算公式如下：
10.q＝∑c
液体m液体
(t
2-t1)＝∑(c
空气m空气
(t
3-t4) σa0t
04
x
(0,1)
)η
11.其中，q为所述冷却盘管从热风和所述旋窑热辐射中的回收热量；a0为旋窑的横截面积，σ为灰度，x(0,1)为旋窑对盘管辐射的角系数，η为传热效率；t1为冷流体从所述盘管第一端进入时的温度；t2为冷流体从所述盘管第二端流出时温度；t3为从所述风管送风单元出来的冷却风经过旋窑后的热风温度；t4为热风从冷却盘管下侧持续不断掠过冷却盘管之后的温度；t0为旋窑表面温度；c
液体
为冷却液的比热容，m
液体
为冷却液的质量流量，c
空气
为空气的比热容、m
空气
为掠过冷却盘管的空气质量流量。
12.进一步地，所述风管送风单元包括设于所述风机一端的柔性风管连接段、设于所述柔性风管连接段输出端的第一柔性风管输送段和第一柔性风管弯头段、设于所述第一柔性风管输送段输出端的第二柔性风管弯头段、分别设于所述第一柔性风管弯头段和所述第二柔性风管弯头段输出端的第二柔性风管输送段以及分别设于两个所述第二柔性风管输送段输出端的柔性风管静压及布风段以及设于所述柔性风管静压及布风段上的多个柔性风管布风口；
13.所述柔性风管静压及布风段相对间隔设置在所述旋窑平台上；
14.所述柔性风管布风口分别在旋窑平台两侧所述柔性风管静压及布风段的输出端间隔布置。
15.进一步地，所述柔性风管静压及布风段的截面为矩形，通过调整静压段的长宽比，改变风管噪声屏障的高度，从而改变噪声和气流方向使得旋窑平台及其下部的敏感点位于静压段的声影区内。
16.进一步地，所述柔性风管布风口为球型，用于对风机风速和风向进行调节；
17.所述旋窑设于所述旋窑平台上方其中心轴线两侧所述柔性风管布风口之间。
18.进一步地，所述第一柔性风管输送段沿所述旋窑平台的端口底部铺设；两个所述第二柔性风管输送段垂直于所述第一柔性风管输送段平行间隔布置；
19.所述第一柔性风管弯头段、所述第一柔性风管输送段、所述第二柔性风管弯头段以及两个第二柔性风管输送段共同形成开口向上的u字形，与所述旋窑平台的横截面外形轮廓一致。
20.进一步地，所述风机与所述风机出口消声器之间还设有风机调速装置，用以调节
风机出风量。
21.进一步地，所述冷却盘管为单管单程式或多管多程式。
22.进一步地，所述冷却盘管为热传导系数≥80w/(m
·
k)的硬质管,以提高热回收效率。
23.进一步地，所述旋窑平台为方管形；
24.所述柔性风管静压及布风段的长度和所述旋窑的长度相适配。
25.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
26.(1)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，在旋窑下设旋窑平台，在旋窑平台的端部旁侧设置大风量风机，在风机的进出口分别设消声装置，以控制风机进出口噪声，同时，在风机的外部罩设隔声罩以控制风机本体辐射噪声，并使得风机隔声罩外的噪声值低于85db(a)；在风机下设置风机减振器以控制其振动及其二次辐射声对周围环境的影响；在风机上设置风量调节阀或变风量风机，以控制送风量和出口风压；在风机出口端设置带内保温的柔性风管输送段和带内保温的柔性风管弯头用于传输冷却空气,并消除部分传播过程的噪声，柔性风管单元沿旋窑两侧对称布置，在旋窑的顶部设用于热回收的冷却盘管，通过风机和柔性风管将柔性风管内的热气流引向顶部冷却盘管，增加热回收的热量；本发明采用集中送风，提高了风机效率，避免了传统方案中大量风机叠加导致噪声值较高的情况；能够解决现有技术旋窑水泥生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费的问题。
27.(2)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，采用柔性风管，由于本身面密度较传统风管低很多，便于安装、拆卸和控制，同时节省大量支撑钢材，节省建造空间和建造成本；此外，采用柔性保温风管时，减少了冷量的散失，提高了冷却效果。柔性风管比摩阻较低，传输更为节能，能够大大降低风机能耗。特别地，柔性风管的材质为带有橡塑绝热吸音层的织物且可以在无风条件下保证风管外形的支撑结构。
28.(3)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，创新性的将柔性风管静压及布风段设置在旋窑平台上，且柔性风管静压及布风段截面设计为矩形，通过调整柔性风管静压及布风段的长宽比，改变风管声屏障的高度，使得旋窑平台及其下部的敏感点位于静压及布风段的声影区内，通过将风口设置在合适的高度，使得风口噪声源得到控制，从而改变噪声和气流方向；同时，柔性风管为热的不良导体，导热系数远远低于金属，静压及布风段作为热屏障，提高了旋窑截面对冷却盘管的辐射热角系数且起到引导气流流向冷水盘管的作用，使得热回收效率大幅提升；通过设置其长宽比和风口噪声源的高度位置，可以起到声屏障和热屏障的作用，从而改变噪声和气流方向；此外，还可起到安全护栏的作用，防止检修人员的跌落。
29.(4)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，采用的柔性风管本身降噪效果明显，且将柔性风管出风口设置为球形，一方面可以将旋窑的噪声降低至85dba以下，另一方面能够便于就地对风机风量、风向和风速进行调节，避免旋窑因为冷却风位置设置不当导致热应力变形，增加系统适应性，降低系统设计难度。
30.(5)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，通过在风机上设置风机减振器、风机进出风消声器和风机隔声罩，柔性风管设置有具有一定吸声功能的内保温层，减少
传播过程的噪声，从而能够有效的避免集中送风风机的噪声污染。
31.(6)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，采用低摩阻的柔性风管对旋窑进行冷却，特别地，采用的柔性风管内设置内保温，保温材料自带吸音功能，且为热的不良导体，可以控制噪声沿传输管路的传播和热量的损失；柔性风管的材质为带有橡塑绝热吸音层的织物，且风管内设有可以在无风条件下保证风管外形的支撑结构且这种支撑结构还可以用于将柔性风管固定；柔性风管自身重量较低，对承重和支撑要求较低，安装、拆卸、清洗方便。
32.(7)本发明的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，旋窑顶部设置冷却水管，大大减小了冷却所需风量，有利于节能和降噪；同时，冷却水带走了大量能量，这些能量可用于吸收式制冷热回收或者冬季直接向周边供应热能，提高能源利用率，减少碳排放。
附图说明
33.图1为本发明实施例一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的正视结构示意图；
34.图2为本发明实施例一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的三维结构示意图；
35.图3为本发明实施例一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的侧面结构示意图；
36.图4为不同风管的比摩阻示意图；
37.图5为本发明实施例一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的冷却盘管结构示意图。
38.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-旋窑、11-旋窑平台、12-冷却盘管、121-管盘第一端、122-管盘第二端、13-风管送风单元、131-柔性风管连接段、132-第一柔性风管输送段、133-第一柔性风管弯头段、134-第二柔性风管弯头段、135-第二柔性风管输送段、136-柔性风管静压及布风段、137-柔性风管布风口、14-旋窑旋转机构、2-风机、21-风机隔声罩、22-风机调速装置、23-风机减振器、3-消声机构、31-风机进口消声器、32-风机出口消声器。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对
重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.如图1-图5所示，本发明提供一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统，包括设于旋窑1底部的旋窑平台11、设于所述旋窑1顶部的冷却盘管12、设于所述旋窑平台11一端的用于向旋窑传输冷却空气的风管送风单元13、设于所述风管送风单元13输入端的风机2以及设于所述风机2上的消声机构3；所述风机2的下方设有风机减振器23，用以控制所述风机2振动及风机本体振动引起的二次辐射声对周围环境的影响；所述风机2外部罩设有风机隔声罩21，用以控制风机本体辐射噪声；所述消声机构3包括设于所述风机2进口端的风机进口消声器31和设于所述风机2出口端的风机出口消声器32，通过所述风机进口消声器31、所述风机出口消声器32、所述风机隔声罩21以及所述风机减振器23共同作用使得风机隔声罩外的噪声值大幅度降低；所述冷却盘管12包括用于冷流体进入的盘管第一端121和位于所述盘管第一端下方的用于冷流体流出的盘管第二端122，用于使所述冷却盘管12的回收热能达到最大值；从所述风管送风单元12出来的冷却风对所述旋窑1冷却处理后变为热风，所述热风从所述冷却盘管12下侧持续不断掠过所述冷却盘管12，同时，所述旋窑1亦持续不断的辐射热能至所述冷却盘管12，所述冷却盘管12从所述热风和所述旋窑1的热辐射中回收热量，进而对水泥厂旋窑生产过程中的旋窑本体进行冷却和余热回收，解决现有技术旋窑水泥生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费的问题。
44.进一步地，如图1-5所示，所述旋窑1上设有旋窑旋转机构14，用于旋窑的旋转；所述旋窑平台11为方管形，其长度和所述旋窑1的长度相适配，用于支撑旋窑1，以便其正常运转；所述风管送风单元13包括设于所述风机2一端的柔性风管连接段131、设于所述柔性风管连接段131输出端的第一柔性风管输送段132和第一柔性风管弯头段133、设于所述第一柔性风管输送段132输出端的第二柔性风管弯头段134、分别设于所述第一柔性风管弯头段133和所述第二柔性风管弯头段134输出端的第二柔性风管输送段135以及分别设于两个所述第二柔性风管输送段135输出端的柔性风管静压及布风段136以及设于所述柔性风管静压及布风段136上的多个柔性风管布风口137；所述第一柔性风管输送段132沿所述旋窑平台11的端口底部铺设；两个所述第二柔性风管输送段135垂直于所述第一柔性风管输送段132平行间隔布置；所述第一柔性风管弯头段133、所述第一柔性风管输送段132、所述第二柔性风管弯头段134以及两个第二柔性风管输送段135共同形成开口向上的u字形，与所述旋窑平台11的横截面外形轮廓一致；所述柔性风管静压及布风段136相对间隔设置在所述旋窑平台11上，所述柔性风管静压及布风段136的长度和所述旋窑1的长度相适配。所述柔性风管布风口137分别在旋窑平台两侧所述柔性风管静压及布风段136的输出端均匀间隔布置；所述柔性风管布风口137为球型，用于对风机风速和风向进行调节；所述旋窑1设于所述旋窑平台11上方其中心轴线两侧所述柔性风管布风口137之间；通过设置球形风口就地
对风机风量、风向和风速的调节，以增加系统的适应性和调节性；本发明通过在旋窑平台的两侧均匀分布柔性风管，通过柔性风管弯头将柔性风管与风机出口相连接，以向旋窑传输冷却空气，所采用的柔性风管具有保温功能，能够避免传输过程中的热量损失；通过调整柔性风管静压段的长宽比，改变风管声屏障的高度，使得旋窑平台及其下部敏感点位于静压段的声影区内，即创新性的将柔性风管静压及布风段设置在旋窑平台上，通过设置其长宽比和布风口噪声源的高度位置，可以起到声屏障和热屏障的作用，从而改变噪声和气流方向；此外，还可起到安全护栏的作用，防止检修人员的跌落；本发明采用的柔性风管比摩阻较小且导热系数低，相对于其它种类风管，其比摩阻如图4所示，柔性风管7m/s以上的经济风速比摩阻最小；此外柔性风管具有质量轻、易安装、易拆卸、耐腐蚀、防火、寿命长等优点；柔性风管为热的不良导体，导热系数远远低于金属，柔性风管静压段作为热屏障，提高了旋窑截面对冷水盘管的辐射热角系数且起到引导气流流向冷水盘管的作用，使得热回收效率大幅提升；柔性风管的材质为带有橡塑绝热吸音层的织物且其内部设有可以在无风条件下保证风管外形的支撑结构；柔性风管自身重量较低，风管内设有支撑龙骨，可以保持风管外形形状并将柔性风管固定在其它结构上，其对承重和支撑要求较低，安装、拆卸、清洗方便。
45.进一步地，如图1-5所示，所述风机2外部罩设有风机隔声罩21，用以控制风机本体辐射噪声，隔声罩采用模块化隔声板制作，且设置隔声检修门，检修方便；所述消声机构3包括设于所述风机2进口端的风机进口消声器31和设于所述风机2出口端的风机出口消声器32；所述风机1与所述风机出口消声器32之间还设有风机调速装置22；通过风机调速装置22调节风机出风量，同时通过球形的柔性风管布风口137对风机风速和风向进行调节，能够大大减少散热系统匹配的难度；通过在风机上设风机进口消声器、风机出口消声器和隔声罩，能够使得风机隔声罩外的噪声值低于85dba；所述风机2的下方设有风机减振器23，用以以控制风机振动及风机二次辐射声对周围环境的影响。
46.进一步地，如图1-5所示，所述冷却盘管12可为单管单程式，为了增加回收的热量，亦可为多管多程式；所述冷却盘管12采用热传导系数≥80w/(m
·
k)的硬质管,优选为黄铜管，用以提高热回收效率；所述冷却盘管12包括用于冷流体进入的盘管第一端121和位于所述盘管第一端下方的盘管第二端122，冷流体从盘管第一端121进入(此时冷流体温度为t1)，从盘管第二端122流出(此时冷流体温度为t2)；热风(温度为t3)从下侧持续不断掠过冷却盘管之后，温度变为t4；旋窑表面温度为t0，持续不断的辐射热能至冷却盘管，冷却盘管12从热风和旋窑的热辐射中回收热量为q，其中，回收热量q的计算公式如下：
47.q＝∑c
液体m液体
(t2-t1)＝∑(c
空气m空气
(t
3-t4) σa0t
04
x
(0,1)
)η
48.其中，a0为旋窑的横截面积，σ为灰度，x(0,1)为旋窑对盘管辐射的角系数，η为传热效率，t1为冷流体从所述盘管第一端121进入时的温度；t2为冷流体从所述盘管第二端122流出时温度；t3为从所述风管送风单元13出来的冷却风经过旋窑后的热风温度；t4为热风从冷却盘管12下侧持续不断掠过冷却盘管之后的温度；t0为旋窑表面温度；c
液体
为冷却液的比热容，m
液体
为冷却液的质量流量，c
空气
为空气的比热容、m
空气
为掠过冷却盘管的空气质量流量。
49.冷却盘管回收的热量分为两部分，一部分为旋窑自身的热辐射能，一部分为回收的热风能量；热回收时，为了增加回收的热量，冷却水采用上进下出的方式，使得回收的热能达到最大值；同时，由于热回收及时带走了旋窑热量，使得对于热风冷却所需的冷量要求降低，间接降低了能耗，且降低了所需风机的功率。
50.本发明提供的一种水泥旋窑综合降噪和热回收系统的工作原理：在旋窑下设旋窑平台，在旋窑平台的端部旁侧设置大风量风机，在风机的进出口分别设消声装置，以控制风机进出口噪声，同时，在风机的外部罩设隔声罩以控制风机本体辐射噪声，并使得风机隔声罩外的噪声值低于85db(a)；隔声罩采用模块化隔声板制作，并设置隔声检修门，以便于随时检修；在风机下设置风机减振器以控制其振动及其二次辐射声对周围环境的影响；在风机上设置风量调节阀或变风量风机，以控制送风量和出口风压；在旋窑的顶部设用于热回收的冷却盘管和余热回收系统，在风机出口端设置柔性风管输送段和柔性风管弯头用于传输冷却空气,柔性风管沿旋窑两侧对称布置，将柔性风管内的热气流引向顶部冷却盘管，增加热回收的热量；采用的柔性风管自身重量较低，风管内设有支撑龙骨，可以保持风管外形形状，对承重和支撑要求较低，安装、拆卸、清洗方便；柔性风管还具有保温功能，能够避免传输过程中的热量损失；柔性风管静压及布风段截面为矩形，通过调整柔性风管静压及布风段的长宽比，改变风管声屏障的高度，使得旋窑平台及其下部的敏感点位于静压及布风段的声影区内，通过将风口设置在合适的高度，使得风口噪声源得到控制；同时，柔性风管为热的不良导体，导热系数远远低于金属，静压及布风段作为热屏障，提高了旋窑截面对冷却盘管的辐射热角系数且起到引导气流流向冷水盘管的作用，使得热回收效率大幅提升；将柔性风管出风口设置为球形，以便于就地对风机风量、风向和风速进行调节，避免旋窑因为冷却风位置设置不当导致热应力变形，增加系统适应性，降低系统设计难度；本发明综合考虑降噪和热回收，既保证了降噪效果，又增加了热回收，减少碳排放和热污染；同时，降噪措施增加热回收的热量，热回收又减少所需的冷却风量，进而节能并从源头上减小噪声。此外，冷却盘管作为热回收管的同时还相当于形成了一个百叶式的声屏障，改变了噪声的辐射方向，进而从传播途径上降噪；热回收减少了碳排放，可以节约大量碳排放指标，有利于水泥厂降本增效；能够解决现有技术旋窑水泥生产过程中，产生大量的噪声污染、热污染和严重的能量浪费的问题。
51.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。