回转窑高温反应区不接触测温度装置

摘要

本发明公开了一种回转窑高温反应区不接触测温度装置，在窑内衬(2)上设有宽大袋孔(7)及一套引导测温法兰袋形装置(3)，引导测温法兰袋形装置(3)的结构是比窑内衬(2)更耐磨的耐火砖(34)的前端插在窑内衬(2)内，后端设在窑反应区壳体(1)上的法兰套(31)内，引导测温套管(33)通过快开法兰盖(32)及耐高温垫(36)压紧插在耐火砖(34)孔内且其内封头延伸至宽大袋孔(7)内，快开法兰盖(32)上设有与引导测温套管(33)对应且直径略大于引导测温套管(33)内径的中孔(8)，窑体外设有与引导测温法兰袋形装置(3)的引导测温套管(33)对应的不接触测温器，所述的不接触测温器连接有显控仪(5)。本发明是一种测量精度高、使用寿命长、测温可靠性高且环境适应性强的回转窑高温反应区不接触测温度装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种回转窑高温反应区测定温度装置。

技术背景

回转窑高温反应区的温度，是烧成、挥发、焙烧、煅烧作业的主要参数，过低、过高都对生产的产品质量及效益影响大，该温度是回转窑(水泥窑、挥发窑、烧成窑、煅烧窑等，国内约有万多台)作业控制的关键参数。举例：如处理锌浸出渣的挥发窑，要把渣中未浸出到溶液中的残留锌挥发出来，挥发窑高温反应区的温度要在1080℃以上，才能分离渣中的锌成蒸气析出转化成氧化锌，20万t/a湿法炼锌厂，如果能测好反应区温度，从渣中多回收1％的锌将有2000t/a锌，这对国家资源回收有很大的价值；又如水泥回转窑是水泥熟料烧成环节，通常被称为水泥厂的心脏，烧成带的温度直接影响着水泥成品质量，一般在1300-1500℃，如果过低，从预分解工序过来的原料中三铝酸五钙难以生成硅酸二钙、铁铝酸四钙、铝酸三钙等水泥的主要成份，使水泥的成品标号降低，假如由此掺合后的水泥标号从P.042.5降到P.032.5，按目前低市场价格衡量，，两标号水泥差价20-30元/t，以预分解的干法窑流程5000t/d的规模，会使工厂每天损失10-15万元。但是由于测温不过关，挥发窑现在一直无连续测温装置，很难把握反应区温度，挥发窑废弃渣中的锌就白白丢弃了。而水泥窑也很难测好烧成温度，产品质量标号很难保证。同样在氢氧化铝焙烧窑、炭素生产的煅烧窑等生产工艺中，这个温度也是作业控制的核心参数，它直接影响产品的质量、产量及能耗。这个温度也是回转窑设备安全的重要参数，挥发工艺也要求该温度在保证1080℃以上后不宜过高，过高后使内衬磨损加大，窑龄缩短，该窑耐火砖内衬寿命约三个月左右，控制好这一温度后，如果2年内少砌一次耐火砖，价值也有几十万。

传统的测量方法是窑身反应区插入热电偶，把它的+/-信号分别接到窑身的滑环，窑外的炭刷(或落弓)采样装置压在随窑转动的滑环上，把热偶电信号采出。实际情况是炉内料(浸出渣和焦粉的混合物)对窑内衬耐火高铝砖磨损很厉害，1969年曾钻到窑内观察，仅仅20多天时间，200多mm的高铝砖已磨损一半多，而热电偶早就给磨断，随窑渣排到渣池。这样在1000多℃的高温的还原性又氧化性气氛内及强磨作用下，又有何种测温件及保护管能在窑内抗住磨损，这是反应区测温的主要难题。

几十年来，自动控制人员想了很多方法，其中之一是作特殊袋型热电偶插入装置，把测温热电偶缩到窑壁的袋内，留角度较小插孔以便通反应区温度，以减少磨损，其结构仅考虑减少磨损，但袋孔尺寸太窄，窑内物料也会卡入袋内，融结堵塞，影响测温，砌砖孔内无卡砖，高温下，热胀时很易挤、掉砖。而且反应区高温，氧化、还原气氛对热电偶的影响还存在，一旦热电偶损坏，往往要在停窑时，才好更换。维修相当不便。

由于窑体是转动的，要把热偶信号传出。需通过滑环，碳刷(落弓)或置于窑上较低温处带电池的无线发信装置传出。

这种方法有个基本缺点，滑环(落尘碳刷式)的取电信号结构，难以适应窑体的三维运动，不仅是转动，还有窑身的轴向串动，使碳刷偏磨而不能用，外筒壁圆周支撑的滑环也有结构上的毛病，带弹簧绝缘子支撑结构随着窑身温度的提高，圆形的滑环在热胀力与支点固定力的作用下，变梅花外形，碳刷或落弓在这样的铜环行进接触，难免有接触不良的机会。另外由于内部达1000多度，外壁温度高，且露天配置及连接的绝缘导线的绝缘经不住高温及下雨的长期考验。因此这种方法很难用好，在国内有色冶金的绝大多数挥发烧成窑上，由于维护量大且测不正确，放弃不用。

而无线电传输虽然克服碳刷与滑环的固有毛病。但在窑上高温露天的长期环境下，无线发射通讯装置电池寿命及元件承受力也影响正常使用。而热偶磨损及维护难的主要问题仍然没有解决。由于窑壁对固于窑上的无线发射通讯装置的传热，有的地方采用了2道隔热板，但这样会把设备升高到500-600mm，则在随窑转动中把窑身两侧检修走道周期地阻挡，这是不容许的。

国内外另有一种对窑外壳皮扫描各点温度来间接测量内部温度，内衬磨损或窑内局部异常情况，主要落脚点在窑的安全，由于环境影响因素、物料量变化及材料传热不同，只能总体判断，缺少精确定量能力，该方法较难推广，投资也偏大，维护量也大。

通常用比色高温计从窑头开口处测定，由于离反应区远，窑头是着火燃烧区，火光烟雾阻挡着比色高温计的正确定位测量，所以也只能作为参考，不能作为控制目标连续调节。

总之，在窑体上采集信号及传送出来，很难长期经受窑上恶劣环境的考验，而且给自控仪表维护带来很大的工作量及不安全性，正确的测温装置必需考虑到这两个基本要素。

因此，需要找到并集成一种能承受高温气氛影响下耐磨的保护套管，又应利用不接触测温的设备，又要适应转窑的运动特点和环境的影响，又要减少维护量的测温技术，这中间哪一个环节都要协调处理好，才能实现转窑反应区稳定测温。

国内在回转窑的反应区测温上虽在不接触测温上有的做了工作，但未能解决保护管磨损保护问题，也未考虑不同长度的窑体串动及大雨天的环境处理，尚无完整合适的测温方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量精度高、使用寿命长、测温可靠性高且环境适应性强的回转窑高温反应区不接触测温度装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的回转窑高温反应区不接触测温度装置，包括窑反应区壳体和窑内衬，在所述的窑内衬2上设有宽大袋孔，在所述的窑反应区壳体及窑内衬上安装有与所述的宽大袋孔对应的一套引导测温法兰袋形装置，所述的引导测温法兰袋形装置的结构是比所述的窑内衬更耐磨的耐火砖的前端插在所述的窑内衬内，后端设在所述的窑反应区壳体上的法兰套内，在所述的法兰套侧壁设有耐火销固住所述的耐火砖，引导测温套管通过快开法兰盖及耐高温垫压紧插在所述的耐火砖孔内，且其内封头延伸至所述的宽大袋孔内，所述的快开法兰盖上设有与所述的引导测温套管对应且直径略大于所述的引导测温套管内径的中孔，窑体外设有与所述的引导测温法兰袋形装置的引导测温套管对应的不接触测温器，所述的不接触测温器连接有显控仪。

所述的不接触测温器为红外线温度仪或光纤测温仪。

在所述的快开法兰盖水平直径外焊接有快开手柄。

在所述的快开法兰盖上设有可盖住所述的中孔的圆盖套件。

在所述的窑反应区壳体的窑外上半圆固装有与所述的引导测温法兰袋形装置对应的防护罩。

采用上述技术方案的回转窑高温反应区不接触测温度装置，是在转动窑体高温状态下使用了直接测定高温区的完整集成测温装置，并确定了保证这一正确测量为了适应：工况、窑体运动特性、窑体所处环境、信息选择、发射波长、发射距离、维护简易等一系列相关措施。只有直接测温，才有条件对生产作业关键参数控温。它提出了窑体内测温关键装置，袋式耐磨耐高温新型装置应用了高品质材料与工艺方法。用窑外不接触测温简化了测温装置，使窑体测温变成单体仪表结构，而不是一种多环节的仪表检测系统，从而使测温维护工作量大大减少，也消除了窑上维护的不安全性。从根本上解决了众多窑体反应区高温度测量的老大难问题。

综上所述，本发明是一种测量精度高、使用寿命长、测温可靠性高且环境适应性强的回转窑高温反应区不接触测温度装置。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的引导测温法兰袋形装置结构示意图；

图3是本发明的图2的A向视图；

图4是本发明的图2的B向视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1、图2和图3，在窑内衬2上设有宽大袋孔7，在窑反应区壳体1及窑内衬2上安装有与宽大袋孔7对应的一套引导测温法兰袋形装置3，引导测温法兰袋形装置3的结构是比窑内衬2更耐磨的耐火砖34的前端插在窑内衬2内，其尺寸略小于壳体1上的开孔，后端设在窑反应区壳体1上的法兰套31内，其尺寸大于壳体1上的开孔，每边15mm，或在法兰套31侧壁设有耐火销35固住耐火砖34，以防高温热涨时掉砖，引导测温套管33通过快开法兰盖32及耐高温垫36压紧插在耐火砖34孔内且其内封头延伸至宽大袋孔7内，快开法兰盖32上设有与引导测温套管33对应且直径略大于引导测温套管33内径的中孔8，窑体外设有与引导测温法兰袋形装置3的引导测温套管33对应的红外线温度仪4，红外线温度仪4连接有显控仪5，在快开法兰盖32水平直径外焊接有快开手柄37，在快开法兰盖32上设有可盖住中孔8的圆盖套件38，测温时打开，不测温时关闭，在窑反应区壳体1的窑外上半圆固装有与引导测温法兰袋形装置3对应的防护罩6，用于对引导测温法兰袋形装置3防雨、雪。

参见图1、图2和图3，在窑上反应区段，装置有引导测温法兰袋形装置3，它应达到：耐高温在1650℃以下，高温下耐磨达到一个窑体砌筑周期多，抗氧化及还原性气氛，耐火砖34材质要高于窑内衬2(耐火砖)，在高温下，该处窑内衬2温度梯度小，且不掉砖，宽大袋孔7的袋孔宽大，物料进入后，在宽大袋孔7转到窑顶时，物料自动掉出。引导测温套管33耐高温、耐磨、抗气氛同上，且其安装接温头防物料冲击及剪切。引导测温套管33能适应窑体运行串动过大的结构。

窑外用不接触测温器如红外线温度仪4，也可以是采用光纤测温仪，红外线温度仪4对准封头型套管内孔，红外线温度仪4的红外线射向引导测温套管33接触转窑的反应区的头内底壁，测定引导测温套管33内封头接触的反应区温度。在窑体一定的旋转速度下，红外线温度仪4测温的反应速度高于窑的旋转速度，足以扫描引导测温套管33的内底，反映出窑内反应区的正确温度。红外线温度仪4的信号在温度显示中保持到下一次相当参数更新为止，其余低的温度数据就直接舍去。红外线温度仪4输出信号在对准引导测温套管33的内封头时温度最高，不对准时的温度较低，在送入显控仪5(或控制系统)中后，前者保持最高信号值到又扫描到引导测温套管33的内封头时更新，后者低温信号舍弃，这样以1转时间为周期，更新窑内反应区温度。实现反应(或烧成区)的正确连续测温。为了在窑体轴向串动下保持正确测量，引导测温套管33扫描距离不一定够，为此，要根据窑体的长度及窑身轴向串动的最大辐度配以相应尺寸。