[发明专利]管束菱形排列的水泥回转窑余热利用换热器及其吹灰方法

权利要求书

1.一种管束菱形排列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；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；在尾气进口、尾气出口以及位于尾气进口和尾气出口之间的位置上均设置用于测量尾气流速的第一流速计，在换热管束进口设置用于测量换热管束中流体流速的第二流速计；所述的壳体上设置吹灰口，所述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所述的管束菱形排列的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：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。

3.根据权利要求1所述的管束菱形排列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。

4.根据权利要求3所述的管束菱形排列的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是：L1是L2的1.3倍。

5.一种权利要求1所述管束菱形排列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）在中央控制器中，先预存一部分数据，这些数据包括换热管束中流体在不同速度、温度下的对换热管内壁面对流传热系数，尾气在不同速度和不同温度下的对换热管外表面的对流传热系数；

（2）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，同时通过各个测量尾气流速的第一流速计测得的数值的平均值来得到尾气的平均流速；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公式Q＝K*A*△T_m,，得出总的换热系数K，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是换热器的总传热系数，A是换热面积，取换热管外径来计算；

（4）根据尾气的平均流速和换热管束内流体的流速、温度从预先存储在中央控制器中的数据得出换热管外壁和内壁的表面传热系数h_w和h_l；

（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壁的积灰导热热阻R_di。。

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，得出目前换热管的积灰导热热阻，根据积灰导热热阻的大小自动选取合适的风机频率。

6.根据权利要求5所述管束菱形排列的水泥回转窑余热利用换热器的吹灰方法，其特征是：所述步骤（6）中，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。