回轉窯加熱專利技術綜述

賈思寧

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215011）

回轉窯加熱專利技術綜述

賈思寧

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215011）

本文通過對回轉窯加熱技術領域專利文獻的收集、標引和梳理，分析了該領域專利技術的相關申請情況及技術主題分布情況，重點分析了內加熱和外加熱兩種加熱方式的發展脈絡，針對每種加熱方式，再根據加熱的溫度、均勻性等要求對加熱裝置或筒體結構作出相應的調整，最后對回轉窯加熱技術的發展作了總結和展望，今后的發展應該是趨于針對具體的待處理物料所選擇的加熱方式進行改進，使其更有針對性。

回轉窯 內加熱 外加熱 加熱效率

回轉窯是對散狀粉體或漿狀流體物料進行加熱處理的熱工設備，從1885年在英國第一臺回轉窯投入生產以來，到現在已有一百多年的歷史。回轉窯的應用起源于水泥生產，在中國起步較晚。回轉窯從結構上分為兩種類型，一種是德國Riedhammer公司的一體式結構；另一類是日本赤見株式會社推出的分段式結構。

1　回轉窯加熱專利技術狀況分析

專利信息實證分析是從專利文獻中采集專利信息，對其主要指標進行加工、整理和分析。下面將從歷年申請量、技術主題分布等方面對回轉窯加熱專利技術狀況進行了梳理和分析。

1.1歷年申請量趨勢分析

從圖1中專利申請量的歷史趨勢可以看出，有關回轉窯加熱方面的申請早在1970年左右就已經開始，但對它的研究長期處于緩慢發展的狀態，大約從上世紀90年代開始，人們對回轉窯加熱才有了較多的關注。經過幾年的摸索之后，大約從21世紀開始，回轉窯加熱技術迅速發展，關于該技術的專利申請量逐漸達到高峰，該技術也日趨成熟。在此之后，相關申請量略有下降。

1.2專利申請國家分布情況

從圖2中可以看出，在回轉窯加熱技術方面申請量最多的國家是日本，其次是中國、美國、德國等。可見，日本對于該技術投入的研究精力較多，同時也體現了該國對該技術的重視程度。而中國由于早期在回轉窯技術方面缺乏經驗，發展較晚，專利申請量相對較少。

2　發展脈絡分析

按申請日排序，早期相關申請從70年代開始，主要為外國申請，申請國家主要分布在日本、美國、德國（以西門子公司為主），一直持續到90年代，回轉窯在中國才漸漸有所發展。以下從內熱式回轉窯和外熱式回轉窯的兩種加熱方式來展現回轉窯加熱技術的發展。

2.1內熱式回轉窯

在早期申請中，關于回轉窯加熱方面的專利技術基本都出現在外國申請中，且采用內加熱的方式較多。

1969年，美國專利申請US1969000791454就提出了在回轉爐內部設置加熱管，加熱管內通入燃燒產生的熱氣體，從而對粒狀物料進行加熱。

1984年，日本專利申請JP21676284A將電熱管置于回轉爐芯管內進行加熱。

1995年，中國專利申請CN95115378提出了一種帶有燃氣管的固態物加熱器，用于垃圾熱解，燃氣管平行設置于筒體內部，垃圾進料方向與燃氣流動方向相反，同時，為了改善熱傳導，在燃氣管內部還設置了擾流環以產生穩流。

2003年，JP2003172230A提出了一種內外同時加熱的回轉窯，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爐，將紅外加熱元件設于爐體內，可用于含碳物料的加熱。

2010年，專利申請CN201020168634提出了一種電熱式回轉窯爐，電加熱元件設于爐管外側，爐管內沿軸向設置多個揚料板組，相鄰兩組揚料板錯位安裝。

2.2外熱式回轉窯

外熱式回轉窯通常由加熱室、回轉筒體、進料裝置、出料裝置和排氣裝置組成，其中轉筒是回轉窯的核心，原料置于轉筒內進行熱處理。

1969年，日本專利申請JP1970000099406提出了在回轉筒體外部設置包圍該筒體的加熱爐對其進行加熱。

1972年，美國專利申請US19720227693提出了一種回轉式煙草干燥器，采用熱空氣對煙草進行干燥，將熱空氣圍繞筒體外表面以一定速度流過從而帶走煙草中的水分。

中國專利申請CN85103149于1985年申請了關于回轉窯外加熱的相關專利，主要是用于水泥熟料的煅燒。

1998年，專利申請CN98228989提出了一種生產紅丹的旋轉式加熱爐，焙燒罐通過支座支承載加熱灶內腔，采用機動旋轉，物料實現自動攪拌，保證物料升溫均勻，化學反應平衡。

2003年，專利申請JP2003056475A提出了一種微波碳化設備，用于固體廢物的焚化。隨后，中國于2008年和2011年也對微波加熱進行了研究。

2008年，專利申請CN200720094704提出了一種回轉式微波高溫連續焙燒設備，采用陶瓷管在微波設備腔體內轉動的方式實現物料的連續輸送，陶瓷管的中間部分置于微波爐腔體內，微波爐腔體內設有爐腔保溫層和抑制器，陶瓷管外部設有保溫層，測溫儀及微波源通過爐腔保溫層與腔體相連。

2014年，專利申請CN201410511735提出了一種新型外熱式燃氣回轉窯，窯管在窯體加熱腔內旋轉，燃燒槍噴出的高溫火焰在加熱腔內圍繞窯管流動，廢氣經排煙口排出，排出的廢氣經熱交換器加熱新鮮助燃空氣，進一步降低了能耗。

3　結語

總的來說，在各個時期，不同的加熱方式均有涉及，主要是根據不同待處理物料對于熱處理的要求來選擇具體的加熱方式。由于回轉窯對于物料熱處理的熱效率普遍較低，對于各種加熱方式的總體研究方向仍是提高加熱的效率。今后的發展應該是趨于針對具體的待處理物料所選擇的加熱方式進行改進，使其更有針對性。