回轉(zhuǎn)窯加熱專利技術(shù)綜述

賈思寧

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215011）

回轉(zhuǎn)窯加熱專利技術(shù)綜述

賈思寧

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215011）

本文通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯加熱技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)的收集、標(biāo)引和梳理，分析了該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的相關(guān)申請(qǐng)情況及技術(shù)主題分布情況，重點(diǎn)分析了內(nèi)加熱和外加熱兩種加熱方式的發(fā)展脈絡(luò)，針對(duì)每種加熱方式，再根據(jù)加熱的溫度、均勻性等要求對(duì)加熱裝置或筒體結(jié)構(gòu)作出相應(yīng)的調(diào)整，最后對(duì)回轉(zhuǎn)窯加熱技術(shù)的發(fā)展作了總結(jié)和展望，今后的發(fā)展應(yīng)該是趨于針對(duì)具體的待處理物料所選擇的加熱方式進(jìn)行改進(jìn)，使其更有針對(duì)性。

回轉(zhuǎn)窯 內(nèi)加熱 外加熱 加熱效率

回轉(zhuǎn)窯是對(duì)散狀粉體或漿狀流體物料進(jìn)行加熱處理的熱工設(shè)備，從1885年在英國(guó)第一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯投入生產(chǎn)以來(lái)，到現(xiàn)在已有一百多年的歷史。回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用起源于水泥生產(chǎn)，在中國(guó)起步較晚?；剞D(zhuǎn)窯從結(jié)構(gòu)上分為兩種類型，一種是德國(guó)Riedhammer公司的一體式結(jié)構(gòu)；另一類是日本赤見(jiàn)株式會(huì)社推出的分段式結(jié)構(gòu)。

1　回轉(zhuǎn)窯加熱專利技術(shù)狀況分析

專利信息實(shí)證分析是從專利文獻(xiàn)中采集專利信息，對(duì)其主要指標(biāo)進(jìn)行加工、整理和分析。下面將從歷年申請(qǐng)量、技術(shù)主題分布等方面對(duì)回轉(zhuǎn)窯加熱專利技術(shù)狀況進(jìn)行了梳理和分析。

1.1歷年申請(qǐng)量趨勢(shì)分析

從圖1中專利申請(qǐng)量的歷史趨勢(shì)可以看出，有關(guān)回轉(zhuǎn)窯加熱方面的申請(qǐng)?jiān)缭?970年左右就已經(jīng)開(kāi)始，但對(duì)它的研究長(zhǎng)期處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)，大約從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，人們對(duì)回轉(zhuǎn)窯加熱才有了較多的關(guān)注。經(jīng)過(guò)幾年的摸索之后，大約從21世紀(jì)開(kāi)始，回轉(zhuǎn)窯加熱技術(shù)迅速發(fā)展，關(guān)于該技術(shù)的專利申請(qǐng)量逐漸達(dá)到高峰，該技術(shù)也日趨成熟。在此之后，相關(guān)申請(qǐng)量略有下降。

1.2專利申請(qǐng)國(guó)家分布情況

從圖2中可以看出，在回轉(zhuǎn)窯加熱技術(shù)方面申請(qǐng)量最多的國(guó)家是日本，其次是中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)等。可見(jiàn)，日本對(duì)于該技術(shù)投入的研究精力較多，同時(shí)也體現(xiàn)了該國(guó)對(duì)該技術(shù)的重視程度。而中國(guó)由于早期在回轉(zhuǎn)窯技術(shù)方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展較晚，專利申請(qǐng)量相對(duì)較少。

2　發(fā)展脈絡(luò)分析

按申請(qǐng)日排序，早期相關(guān)申請(qǐng)從70年代開(kāi)始，主要為外國(guó)申請(qǐng)，申請(qǐng)國(guó)家主要分布在日本、美國(guó)、德國(guó)（以西門子公司為主），一直持續(xù)到90年代，回轉(zhuǎn)窯在中國(guó)才漸漸有所發(fā)展。以下從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯和外熱式回轉(zhuǎn)窯的兩種加熱方式來(lái)展現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯加熱技術(shù)的發(fā)展。

2.1內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯

在早期申請(qǐng)中，關(guān)于回轉(zhuǎn)窯加熱方面的專利技術(shù)基本都出現(xiàn)在外國(guó)申請(qǐng)中，且采用內(nèi)加熱的方式較多。

1969年，美國(guó)專利申請(qǐng)US1969000791454就提出了在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)部設(shè)置加熱管，加熱管內(nèi)通入燃燒產(chǎn)生的熱氣體，從而對(duì)粒狀物料進(jìn)行加熱。

1984年，日本專利申請(qǐng)JP21676284A將電熱管置于回轉(zhuǎn)爐芯管內(nèi)進(jìn)行加熱。

1995年，中國(guó)專利申請(qǐng)CN95115378提出了一種帶有燃?xì)夤艿墓虘B(tài)物加熱器，用于垃圾熱解，燃?xì)夤芷叫性O(shè)置于筒體內(nèi)部，垃圾進(jìn)料方向與燃?xì)饬鲃?dòng)方向相反，同時(shí)，為了改善熱傳導(dǎo)，在燃?xì)夤軆?nèi)部還設(shè)置了擾流環(huán)以產(chǎn)生穩(wěn)流。

2003年，JP2003172230A提出了一種內(nèi)外同時(shí)加熱的回轉(zhuǎn)窯，筒體物料分別由筒體一端的燃燒器燃燒加熱和筒體外圍加熱腔內(nèi)的燃燒器燃燒加熱，可快速均勻地加熱物料。

2008年，EP08103528A提出了采用紅外線加熱的回轉(zhuǎn)爐，將紅外加熱元件設(shè)于爐體內(nèi)，可用于含碳物料的加熱。

2010年，專利申請(qǐng)CN201020168634提出了一種電熱式回轉(zhuǎn)窯爐，電加熱元件設(shè)于爐管外側(cè)，爐管內(nèi)沿軸向設(shè)置多個(gè)揚(yáng)料板組，相鄰兩組揚(yáng)料板錯(cuò)位安裝。

2.2外熱式回轉(zhuǎn)窯

外熱式回轉(zhuǎn)窯通常由加熱室、回轉(zhuǎn)筒體、進(jìn)料裝置、出料裝置和排氣裝置組成，其中轉(zhuǎn)筒是回轉(zhuǎn)窯的核心，原料置于轉(zhuǎn)筒內(nèi)進(jìn)行熱處理。

1969年，日本專利申請(qǐng)JP1970000099406提出了在回轉(zhuǎn)筒體外部設(shè)置包圍該筒體的加熱爐對(duì)其進(jìn)行加熱。

1972年，美國(guó)專利申請(qǐng)US19720227693提出了一種回轉(zhuǎn)式煙草干燥器，采用熱空氣對(duì)煙草進(jìn)行干燥，將熱空氣圍繞筒體外表面以一定速度流過(guò)從而帶走煙草中的水分。

中國(guó)專利申請(qǐng)CN85103149于1985年申請(qǐng)了關(guān)于回轉(zhuǎn)窯外加熱的相關(guān)專利，主要是用于水泥熟料的煅燒。

1998年，專利申請(qǐng)CN98228989提出了一種生產(chǎn)紅丹的旋轉(zhuǎn)式加熱爐，焙燒罐通過(guò)支座支承載加熱灶內(nèi)腔，采用機(jī)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，物料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)攪拌，保證物料升溫均勻，化學(xué)反應(yīng)平衡。

2003年，專利申請(qǐng)JP2003056475A提出了一種微波碳化設(shè)備，用于固體廢物的焚化。隨后，中國(guó)于2008年和2011年也對(duì)微波加熱進(jìn)行了研究。

2008年，專利申請(qǐng)CN200720094704提出了一種回轉(zhuǎn)式微波高溫連續(xù)焙燒設(shè)備，采用陶瓷管在微波設(shè)備腔體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送，陶瓷管的中間部分置于微波爐腔體內(nèi)，微波爐腔體內(nèi)設(shè)有爐腔保溫層和抑制器，陶瓷管外部設(shè)有保溫層，測(cè)溫儀及微波源通過(guò)爐腔保溫層與腔體相連。

2014年，專利申請(qǐng)CN201410511735提出了一種新型外熱式燃?xì)饣剞D(zhuǎn)窯，窯管在窯體加熱腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，燃燒槍噴出的高溫火焰在加熱腔內(nèi)圍繞窯管流動(dòng)，廢氣經(jīng)排煙口排出，排出的廢氣經(jīng)熱交換器加熱新鮮助燃空氣，進(jìn)一步降低了能耗。

3　結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在各個(gè)時(shí)期，不同的加熱方式均有涉及，主要是根據(jù)不同待處理物料對(duì)于熱處理的要求來(lái)選擇具體的加熱方式。由于回轉(zhuǎn)窯對(duì)于物料熱處理的熱效率普遍較低，對(duì)于各種加熱方式的總體研究方向仍是提高加熱的效率。今后的發(fā)展應(yīng)該是趨于針對(duì)具體的待處理物料所選擇的加熱方式進(jìn)行改進(jìn)，使其更有針對(duì)性。