摘要：隧道窑在进行能源消耗时会产生大量的热量，这些热量的很大一部分都无法充分利用，造成极大的浪费。本文通过对隧道窑余热利用技术领域技术现状进行调研，并重点针对该领域的专利文献进行收集、标引和梳理，研究其发展历程、国内外发展动态以及行业的专利分布，为国内隧道窑余热利用技术的可行性及利用方式的研究提供一定的借鉴。
关键词：隧道窑 余热利用
0引言
目前，隧道窑消耗的一次能源，除必要消耗的能量外，约70％的能量未被充分利用，不仅浪费大量能源、增加生产成本、还增加了对大气环境的影响。因此如何充分利用这部分热能是利用隧道窑生产企业的当务之急[1，2]。
本研究使用中文数据CNABS、CNTXT以及英文数据库VEN为检索数据库。在检索过程中，主要采用IPC、CPC分类号和中英文关键词相结合的方式进行，经过检索、筛选和标引，最终确定样本数据：中国专利申请文献390篇，外文专利申请文献330篇（样本数据截止申请日为2018年12月13日），本文以下的分析和研究基于上述数据形成。
1隧道窑余热利用技术总体状况
1.1 专利申请趋势
在隧道窑余热利用技术领域，国外起步较早，在1960年已有相关技术专利申请，典型的如美国、日本、欧洲等发达国家，申请量的趋势逐步增多、稳步发展；全球专利申请量总体上呈逐渐上升的趋势。中国起步较晚，从1987年起才出现相关的专利申请，直到2007年，申请才呈现稳步上升的趋势，2009年之后，呈现大幅上升的趋势。由此可知，国外在20世纪60年代已针对该技术问题作出研究，国内虽然起步较国外晚，但申请量逐渐增加并赶超国外的申请量。从国内的申请分布来看，国内的主要专利申请量地域性很明显。
1.2 专利技术分布
在隧道窑余热利用技术领域，中国在世界专利申请量中占主要地位，为52%，其次为欧洲12%，美国9%等。我国隧道窑余热利用技术领域，企业申请占80%，可知，我国主要以企业研究理论及实践经验为依托，从而国内隧道窑余热利用进程得以发展。其中，以山东的申请量最大，约占12%，其次为四川，湖北等。
2隧道窑余热利用技术发展状况
2.1隧道窑余热利用技术发展历程
隧道窑始于1765年，最初著名的隧道窑，是福基伦式，到了1910年以后，就渐渐有了许多改进的方式。为了减少传统的干燥器成本并降低隧道窑热损， WALCHHUTTER U早在1978年申请的专利DE2947358 A1就提出通过抽吸风扇和阀门收集离开隧道的热气体并将这些气体与新鲜空气混合以形成干燥产品的热气流的方法。BACCHILEGA B等人在1979年申请的专利DE3027573 A1中提出隧道窑烟气余热回收-用于空气和IC发动机回路的热交换器。国内最早的关于隧道窑余热利用的申请是湖南省醴陵市邹晓宝1988年申请的实用新型专利CN87204521U，提出用于隧道窑烟气废热回收的装置，隧道窑采用由双烟道系统，二级烟道设在窑体外，内有换热器。1998年，鞍山锅炉集团有限公司申请的专利CN2360819Y提出一种安装在隧道窑式结构水泥回转窑尾部，吸收窑尾烟气的热量产生蒸汽供汽轮机组发电的装置。国内外关于隧道窑余热利用的技术路线主要集中在对换热装置、余热锅炉供热供汽、蒸汽发电、蓄热装置以及余热利用方法的应用和改进上。
2.2隧道窑余热发电技术的应用与改进
在隧道窑余热发电技术的应用与改进上，隧道窑辐射换热式余热发电技术以四川国立能源科技有限公司的专利技术为核心，结合我国余热发电的先进技术，自主研制开发出隧道窑辐射换热式余热发电技术和装置，这种利用隧道窑的余热实现高效发电的方法为世界首创，并且该技术成功投产并至今运行正常。自2008年以来，四川国立能源科技公司先后实施了山东枣庄新中兴建材厂隧道窑余热发电项目和河北中节能新型材料有限公司隧道窑余热发电项目等。
2010年申请的实用新型专利CN201628471U公开了一种新型隧道窑余热发电装置：换热器设置在隧道窑的低温带，该实用新型克服了现有技术对余热的高要求，可大范围变工况运行。四川蜀华能源科技有限公司2013年申请的专利将收集后的余热用于发电、供暖等需要蒸汽的工业中。焦作市宇星锅炉有限责任公司2014年申请的实用新型专利CN203869522U提出了一种隧道窑式煤矸石制砖余热发电锅炉，吸收煤矸石砖的固体显热，产出的高温高压蒸汽供发电机组和生活使用。隧道窑余热发电技术适用于内燃或外燃所有类型的隧道窑余热综合利用，对煤矸石等原料热值较高的砖厂尤其适用[3]。
2.3 蓄热式隧道窑余热利用的应用与改进
2008年的申请的专利CN101196369 A提出了一种蓄热－换热式联用加热炉及其加热方法，在加热段和均热段内设置有蓄热式烧嘴和换热式烧嘴，在预热段后设有辅助烟道，在辅助烟道内设有换热器。国内武汉富瑞能源科技有限公司在2015年申请的实用新型专利CN204944159U采用蓄热式烧嘴，按热风温度不同多级回收缓冷段内的热风，并送至预热段多级利用，以及送至急冷段作为急冷风源之一[4]。中国科学院广州能源研究所在2015年申请的专利CN104697328 A提出了一种新型高效节能蓄热式陶瓷辊道窑，包括第一蓄热体和第二蓄热体，在大部分烟气保持原有流动方向的前提下，利用燃烧器和抽烟管的配合关系改变烟气流向，加强了对炉窑内截面方向上烟气的扰动，减少炉膛温度梯度。醴陵友立特种陶瓷有限公司对隧道窑的余热利用进行了更系统的归纳，最大限度地保证热能锁定在窑内。
3总结
中国在隧道窑余热利用行业发展迅速，具有较强的地域性特点，主要以应用型研究为主。对于隧道窑余热回收利用通常使用以下三种方式：（1）以烟气为基础，经过对烟气的净化之后作为火炉的助燃空气或用于预热混合料，从而有效降低燃料消耗，此类方法的余热利用率较低；（2）将烟气利用热管等装置和余热锅炉，产生大量热水或蒸汽，用以在大管网中代替一部分燃煤锅炉；（3）直接使用余热锅炉并在蒸汽产生后作为发电驱动技术来使用。近十年来，针对蓄热式隧道窑余热利用的应用与改进也取得了一系列研究成果。
参考文献
[1] 肖山.隧道窑余热利用[J].陶瓷研究,2002,10(1):19-20.
[2] 薛汝霞,刘克动，王民.隧道窑余热利用[J].现代陶瓷技术,2013,6(3):43-45.
[3] 周炫.煤矸石砖厂隧道窑余热发电的可行性[J].砖瓦世界,2011,5(8):11-15.
[4] 王文君.隧道窑辐射换热式余热发电技术[J].砖瓦世界,2012,21(8):20-23.
作者简介：汪青青（1989-），女，汉族，江苏淮安人，硕士，研究实习员，研究方向：热能与动力工程。
朱倩雯（1992-），女，汉族，浙江嘉兴人，硕士，研究实习员，研究方向：暖通空调(等同于第一作者)。
王杰（1989-），男，汉族，江苏盱眙人，硕士，研究实习员，研究方向：暖通空调。