CN101464093A - 煅烧回转窑的温度场检测方法及装置 - Google Patents

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丁祖华
祁晓牧
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Abstract

本发明公开了一种煅烧回转窑的温度场检测方法及装置。该方法是在煅烧回转窑的窑体内衬中沿窑体轴向安装一组测温热电偶；热电偶的数量和分布间距根据煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段对温度的测量精度要求确定；将各热电偶与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱连接，无线通讯箱实时地将各个热电偶的温度信号发送到计算机分析***。本发明可以实现整条回转窑的温度场分布的实时测量；直接测量最真实的物料温度，不受窑内烟气和火焰的干扰；整套装置工程造价远低于原红外测温仪***；备件便宜，检修和更换方便，降低了生产维护成本；技术性能可靠，故障率低。实现精确测量后，为煅烧控制***提高自动化水平提供了有力支持。

Description

煅烧回转窑的温度场检测方法及装置
技术领域
本发明属于温度测量领域，特别是一种用于测量煅烧回转窑的温度场检测方法及装置。
背景技术
在冶金、建材、化工等许多工业生产环节，需要将固体颗粒物料利用回转窑进行高温煅烧，煅烧回转窑一般由倾斜放置的连续旋转的圆筒形窑体、进料管道、出料管道、引风机、鼓风机、燃料喷嘴、相应的温度和压力检测仪表、以及计算机智能控制或人工控制***组成，生产过程中窑体内可大致分为预热段、煅烧段和冷却段。固体颗粒物料由进料管进入回转窑，随着有小倾角的回转窑的不断旋转，物料产生流动，首先进入预热段，在预热段物料从常温升高到500～800℃，析出大量水分和杂质气体挥发掉，然后进入高温煅烧段，煅烧段最高温度可达到1500℃，经过高温煅烧后的物料继续流动进入冷却段，经过冷却段后从出料管离开回转窑进入冷却***。被处理的物料在回转窑中经过一定时间的高温煅烧，能够改变微观结晶结构，去除杂质成分，使物料特性达到工艺要求。回转窑的长度一般都有数十米，根据不同的物料特性，对预热段、煅烧段和冷却段的长度和温度都有严格的工艺要求，预热段、煅烧段和冷却段温度的稳定对煅烧产品的最终质量有直接的影响。回转窑生产过程的控制实际上就是对预热段、煅烧段和冷却段进行温度、长度的调节控制，使之按照理想的工艺温度分布曲线运行。要对回转窑温度场进行控制，精确的温度场测量是必须的条件。
传统的回转窑***中通常采用的测温方式是在窑头和窑尾分别设置固定的热电偶测温，用于测量冷却段和预热段的温度。在窑头开孔，用红外射线对准煅烧段中部(理想状态下最高温度点)测量煅烧段温度。
这种测量方法存在以下缺点：
1、为了避免物料对测温仪表的直接冲击，窑头、窑尾的测温仪表一般都是悬挂安装在回转窑的上部，这样测温仪表所测量的温度实际是窑头、窑尾上方的烟气温度，与物料的实际温度有很大的误差，不能直接反映物料温度；
2、对窑内的煅烧段进行测温时，使用安装在窑头的红外比色测温仪，由于窑体很长，并且窑内烟气浊度的变化，燃烧火焰的晃动，红外比色测温仪的红外射线要穿过数米甚至数十米的窑内空间，才能到达煅烧段，由于多种因素的影响，不能准确地测量出物料在煅烧段的实际温度。另外由于窑内负压波动、物料量的变化、燃料流量变化、窑体转速调节、风机风量调节等多种因素，回转窑实际生产运行中其预热段、煅烧段和冷却段的位置和长度是很不稳定的，煅烧段时常不在理想的位置，而是向窑头或窑尾偏移，红外比色测温仪照射的固定测量点往往不是煅烧带的真正中心高温区，反映给监控***的测量温度是很不真实的。
3、适应于回转窑煅烧工况的红外比色测温仪非常昂贵，一般都采用进口设备，在煅烧高温多尘环境使用寿命不长，造成一次性投资和维护成本增加。
鉴于以上原因，现有的回转窑温度测量由于测量误差太大，往往形同虚设，操作人员一般不看测量数据，常常由人工观察火焰状态，根据经验进行人工调节，无法做到***全自动生产，造成***能耗加大、产品烧损增高、实收率低、产品质量不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煅烧回转窑的温度场检测方法及装置。以解决现有技术中，测量误差大，测量设备投资成本高和不适应自动控制的不足。
本发明是这样实现的：煅烧回转窑的温度场检测方法，是在煅烧回转窑的窑体内衬中沿窑体轴向安装一组测温热电偶；热电偶的数量和分布间距根据煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段对温度的测量精度要求确定；将各热电偶与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱连接，无线通讯箱实时地将各个热电偶的温度信号发送到计算机分析***。
上述的煅烧回转窑的温度场检测方法中，所述煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱中设有信号输入模块和信号发送模块，信号输入模块用于采集每只热电偶动态的连续温度信号，信号发送模块用于将温度信号发送至计算机分析***。
前述的煅烧回转窑的温度场检测方法中，所述热电偶的测温点设在煅烧回转窑体内衬的内表面处。
前述的煅烧回转窑的温度场检测方法中，所述无线通讯箱的工作电源采用滑环和滑块的滑动接触与外电源连接。
前述的煅烧回转窑的温度场检测方法中，所述的计算机分析***中安装有温度分析软件，可测量和分析煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段各段物料的实际温度分布状态。
按照前述的煅烧回转窑的温度场检测方法所构建的煅烧回转窑的温度场检测装置，它包括沿煅烧回转窑体轴向安装在窑体内衬中的一组测温热电偶1，各热电偶1与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱2电气连接，无线通讯箱2与计算机分析***3无线连接。
上述的煅烧回转窑的温度场检测装置中，所述的热电偶1上设有连接法兰4，连接法兰4上设有可拆卸的保护内管5；在保护内管5的外面设有保护外管6，保护外管6一端设有法兰盘7，法兰盘7与热电偶1上的连接法兰4连接，保护外管6镶嵌在煅烧回转窑的窑体中。
前述的煅烧回转窑的温度场检测装置中，在所述的保护内管5和保护外管6之间，以及在保护内管5和热电偶1之间设有高温填充材料8。
前述的煅烧回转窑的温度场检测装置中，所述的高温填充材料8是L-1600型AL2O3+SiO2耐高温毡或P-1600型OSM-PMF纸等耐高温柔性材料。
与现有技术相比，现有煅烧回转窑的温度场检测方法是测量回转窑中三个固定点的温度作为预热段、煅烧段和冷却段的温度，另外由于受到安装位置的限制，测温仪器测量点的安装或测量位置并不能代表物料在回转窑中的实际温度，造成了测量的误差很大，严重影响了产品质量。由于在测量中使用的红外比色测温仪价格昂贵，使用寿命短，增加测量成本投入。也无法实现自动控制。采用本发明后，可以实现整条回转窑的温度场分布的实时测量；直接测量最真实的物料温度，不受窑内烟气和火焰的干扰；整套装置工程造价远低于原红外测温仪***；备件便宜，检修和更换方便，降低了生产维护成本；技术性能可靠，故障率低。实现精确测量后，为煅烧控制***提高自动化水平提供了有力支持。
附图说明
附图1是本发明的测量方法的示意图；
附图2是现有技术中测量装置的示意图；
附图3是本发明中热电偶的安装示意图。
附图中的标记为：1-热电偶，2-无线通讯箱，3-计算机分析***，4-连接法兰，5-保护内管，6-保护外管，7-法兰盘，8-高温填充材料，9-预热段，10-煅烧段，11-冷却段，12-窑头测温表，13-窑尾测温表，14-红外比色测温仪。
具体实施方式
本发明的实施例：本发明的煅烧回转窑的温度场检测方法，如图1所示，该方法在煅烧回转窑的窑体内衬中沿窑体轴向安装一组测温热电偶1；热电偶1的数量和分布间距根据煅烧回转窑中预热段9、煅烧段10和冷却段11对温度的测量精度要求确定；将各热电偶1与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱2连接，无线通讯箱2实时地将各个热电偶1的温度信号发送到计算机分析3***。所述煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱2中设有信号输入模块(未画出)和信号发送模块(未画出)，信号输入模块用于采集每只热电偶动态的连续温度信号，信号发送模块用于将温度信号发送至计算机分析***。所述热电偶的测温点设在煅烧回转窑体内衬的内表面处，检测的是内衬内表面温度，而内衬内表面直接接触被煅烧的物料，内衬内表面温度与被煅烧的物料温度几乎相等，因此热电偶连续测量的温度就是窑内煅烧物料的实际温度。根据工艺需要的测量精度，装置合理间距的数只热电偶，它们的测量信号送至中央控制***后，控制***的计算机通过相应软件就可以很方便的辩识出最接近实际的窑内物料温度分布状态，为精确控制生产过程提供最真实可靠的监视数据。由于煅烧回转窑工作时是旋转的，所以无线通讯箱的工作电源采用滑环和滑块的滑动接触与外电源连接。在前述的计算机分析***中安装有温度分析软件，可测量和分析煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段各段物料的实际温度分布状态，并可在计算机上形象的显示出来。
按照前述的煅烧回转窑的温度场检测方法所构建的煅烧回转窑的温度场检测装置，它包括沿煅烧回转窑体轴向安装在窑体内衬中的一组测温热电偶1，各热电偶1与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱2电气连接，无线通讯箱2(可用各品牌的PLC或DCS及现场总线的信号输入和处理器、适配器模块，加上DATALINC等品牌的无线数据传输装置构成)与计算机分析***无线连接。所述的热电偶1安装如图3所示，热电偶1上设有连接法兰4，连接法兰4上设有可拆卸的保护内管5；在保护内管5的外面设有保护外管6，保护外管6一端设有法兰盘7，法兰盘7与热电偶1上的连接法兰4连接，保护外管6镶嵌在煅烧回转窑的窑体中。在所述的保护内管5和保护外管6之间，以及在保护内管5和热电偶1之间设有高温填充材料8。高温填充材料8最好采用市场上出售的L-1600型AL2O3+SiO2耐高温毡或P-1600型OSM-PMF纸等耐高温柔性材料。
图2所示是现有技术中测量方法图，从图中可以看出，整个测量***只使用了三个测温仪表，包括窑头测温表12、窑尾测温表13，和对煅烧段进行测温的红外比色测温仪14；其中红外比色测温仪14的价格昂贵。
本发明已经成功的应用于炭素工业中的炭原料煅烧***，在采用本发明技术以前，几乎所有炭素厂的煅烧工段都无法准确测量回转窑内物料温度分布情况，不能实现煅烧自适应自动调节控制，投产后最终都是依靠人工凭经验手动操作，由于窑内温度测量不准，造成的各种事故发生频繁，生产能耗高、烧损大、窑寿命短、产品质量低。
采用本发明技术后，回转窑温度分布测量准确，能做到精确的温度场实时在线检测监视，并配合计算机控制***实现了较高水平的自适应模糊控制，自动化程度大大提高，在能耗、烧损、产品质量、设备寿命、生产维护等方面的各项技术经济指标也获得很大提升。本发明技术可靠可行的，其优势具有推广的意义。

Claims (9)

  1. 【权利要求1】一种煅烧回转窑的温度场检测方法，其特征在于：在煅烧回转窑的窑体内衬中沿窑体轴向安装一组测温热电偶；热电偶的数量和分布间距根据煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段对温度的测量精度要求确定；将各热电偶与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱连接，无线通讯箱实时地将各个热电偶的温度信号发送到计算机分析***。
  2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的煅烧回转窑的温度场检测方法，其特征在于：所述煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱中设有信号输入模块和信号发送模块，信号输入模块用于采集每只热电偶动态的连续温度信号，信号发送模块用于将温度信号发送至计算机分析***。
  3. 【权利要求3】根据权利要求2所述的煅烧回转窑的温度场检测方法，其特征在于：所述热电偶的测温点设在煅烧回转窑体内衬的内表面处。
  4. 【权利要求4】根据权利要求3所述的煅烧回转窑的温度场检测方法，其特征在于：所述无线通讯箱的工作电源采用滑环和滑块的滑动接触与外电源连接。
  5. 【权利要求5】根据权利要求4所述的煅烧回转窑的温度场检测方法，其特征在于：所述的计算机分析***中安装有温度分析软件，可测量和分析煅烧回转窑中预热段、煅烧段和冷却段各段物料的实际温度分布状态。
  6. 【权利要求6】一种按照权利要求1至5任一权利要求所述的煅烧回转窑的温度场检测方法所构建的煅烧回转窑的温度场检测装置，其特征在于：它包括沿煅烧回转窑体轴向安装在窑体内衬中的一组测温热电偶(1)，各热电偶(1)与安装在煅烧回转窑体外壳上的无线通讯箱(2)电气连接，无线通讯箱(2)与计算机分析***(3)无线连接。
  7. 【权利要求7】根据权利要求6所述的煅烧回转窑的温度场检测装置，其特征在于：所述的热电偶(1)上设有连接法兰(4)，连接法兰(4)上设有可拆卸的保护内管(5)；在保护内管(5)的外面设有保护外管(6)，保护外管(6)一端设有法兰盘(7)，法兰盘(7)与热电偶(1)上的连接法兰(4)连接，保护外管(6)镶嵌在煅烧回转窑的窑体中。
  8. 【权利要求8】根据权利要求7所述的煅烧回转窑的温度场检测装置，其特征在于：在所述的保护内管(5)和保护外管(6)之间，以及在保护内管(5)和热电偶(1)之间设有高温填充材料(8)。
  9. 【权利要求9】根据权利要求8所述的煅烧回转窑的温度场检测装置，其特征在于：所述的高温填充材料(8)是L-1600型AL2O3+SiO2耐高温毡或P-1600型OSM-PMF纸耐高温柔性材料。
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