CN100427866C - 立窑自动化水冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立窑自动化水冷却系统，包括雾化喷嘴及与雾化喷嘴连接的水泵、蓄水池，控制所述水泵运转的变频器由控制器控制，立窑上装有温度传感器及风压传感器，温度传感器及风压传感器的输出连接控制器，控制器的输入端还接收立窑卸料装置的运转状态信号，当卸料装置运转时且所述的温度传感器及所述的风压传感器输出的温度信号及压力信号均在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制所述水泵运转并通过进水管和雾化喷嘴向窑内喷水；当卸料装置停机时或温度传感器或风压传感器的输出未在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制水泵停机。这种立窑自动化水冷却系统自适应能力强，可防止堵窑现象的发生，且冷却效果好。

Description

立窑自动化水冷却系统

技术领域

本发明涉及一种生产水泥用的立窑水冷系统，用于对熟料进行冷却。

背景技术

立窑是水泥生产过程中煅烧熟料用的窑炉，呈圆筒状，竖直安放，窑内下部有炉箅子可转动而卸料，炉箅子安装在大立轴上。物料由窑上部加入，经过高温带生成熟料，再从窑下卸出，而风由风机从下部鼓入然后从上部逸出。一般的，水泥熟料煅烧用的立窑都没有专门的熟料冷却设备，出窑熟料温度一般都比较高。而冷却不好的熟料不但质量较差，而且既浪费能源，也给后面的生产工序带来了诸多不便。

由风机鼓入的风一方面给煅烧过程提供氧气，虽然也能冷却窑内已经形成好的熟料，但其冷却效率是较低的。

曾有通过向窑底吹风的风管内加水使空气增湿而改善冷却效率的做法，但这种使空气增湿的加水量是很有限的，只有熟料产量的0.43％左右，冷却效果并不明显。

也有简单地向窑内喷水加强冷却的作法，根据窑内温度的变化控制水泵电机的转速来控制喷水量，然而仅通过温度并不能切实地反映窑内情况，由于立窑的卸料量是不稳定的，时小时大、时断时续，风压风量也随操作的要求常常在变化之中，造成有时相对喷水过量，窑下部熟料粘结成巨大的块状而堵塞无法卸料，需要停产处理，且处理起来非常麻烦，给生产和安全造成了危害。这种方式尤其在小直径立窑上不能使用。另外，由于喷入的水的雾化效果不好，一般水珠的直径在200μm以上，窑内吸收速度较慢，同样会造成渗漏出现堵窑可能。

发明内容

本发明的目的就在于针对目前的立窑冷却效果不好而易出现结块的问题，而提供一种立窑自动化水冷却系统，这种水冷却系统能够根据窑内情况控制喷水量，具有较好的自适应效果。

本发明采用如下技术方案：一种立窑自动化水冷却系统，包括向立窑下部喷水的雾化喷嘴及与雾化喷嘴连接的进水管及水泵，控制所述水泵运转的变频器由控制器控制，立窑上装有测定窑内温度的温度传感器，向立窑内鼓风的风机出口位置装有风压传感器，所述的温度传感器及风压传感器的输出直接或通过一次性仪表连接所述的控制器以向控制器输入立窑的温度信号和风压信号，所述的控制器的输入端还接收立窑卸料装置的运转状态信号，当所述卸料装置运转时且所述的温度传感器及所述的风压传感器输出的温度信号及压力信号均在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制所述水泵运转通过所述进水管和所述雾化喷嘴向窑内喷水，并随着所述温度信号及所述压力信号的增大通过所述变频器使所述水泵转速增大；当所述卸料装置停机时或所述温度传感器或所述风压传感器的输出未在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制所述水泵停机。

所述的立窑内还可以有炉箅子和大立轴，与所述炉箅子连接的托架为漏斗型，上面有多个通风孔，且孔与孔之间的钢板具有150mm以上的宽度，在立轴上安装卸料装置运转位置信号装置，所述的卸料装置运转位置信号装置与所述控制器的输入端连接，由所述控制器通过变频器及所述水泵控制喷嘴向所述的通风孔喷水。

所述的卸料装置运转位置信号装置可以由安装固定在所述立窑的大立轴上的钢制卡盘及行程开关或接近开关所组成，卡盘上有多个缺口与所述托架上的通风孔位置相对应，所述卡盘随所述大立轴一起转动，与固定在大立轴上的炉箅子和托架同步。

还可以包括防喷嘴堵塞装置，由空压机、第一电磁阀和单向阀组成，在所述空压机的出口管路上安装所述的第一电磁阀，所述第一电磁阀的出口与所述雾化喷嘴之间的联通管路上安装有单向阀，所述控制器的输出端接所述第一电磁阀以控制在不喷水时向所述喷嘴吹压缩空气。

在所述蓄水池的上水管路上还可以装有第二电磁阀，所述蓄水池上安装液位传感器，液位传感器连接在所述控制器的输入端，第二电磁阀连接在所述控制器的输出端，通过所述控制器和电磁阀控制蓄水池的进水量使其维持在一定的液位。

所述第二电磁阀的进水管路还可以安装有过滤器，过滤器采用80～100目的滤网。

所述的控制器可以为PLC，所述的水泵为柱塞泵。

在所述柱塞泵出口管路上可以安装有水压传感器，所述水压传感器通过水压控制仪表或直接接在PLC输入端。

所述喷嘴内部可以有螺旋形水道与喷水孔相联通，喷水孔采用直径为1.2～1.3mm圆孔。

所述的喷嘴可以包括一个后座、中芯及喷头，喷头为锥形，内部有内孔，该内孔与所述的直径为1.2～1.3mm喷水孔相连的一端为锥形；所述后座内孔前端轴心位置有定位孔，定位孔周边有通孔与其水道相通，后座与所述的喷头通过焊接或螺纹连接密封连接在一起；所述中芯前端为锥形定位于所述喷头的内孔的锥形端，后端插在所述后座的定位孔内，中芯外壁上有螺旋槽，该螺旋槽与喷头之间构成的螺旋形间隙形成使水高速旋转的所述的螺旋形水道，螺旋形水道的后端与后座的通孔及水道连通，其前端与所述喷头的喷水孔相通。

本发明的这种立窑自动化水冷却系统，将控制水泵运转的控制器与立窑的温度、风压及卸料装置的运转状态信号关联起来，使得喷水量能够根据立窑的运转状态、风压变化和温度变化进行控制和调整，而避免了仅由温度控制造成的相对喷水量较大出现的结团和堵窑问题，和喷水量相对较低的冷却效果差的问题。

本发明的雾化喷嘴雾化效果好，喷出的雾化水滴的直径小于50μm。

附图说明

图1为本发明的立窑自动化水冷却系统的原理示意图。

图2为宽压雾化喷嘴的结构示意图.

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1所示，在立窑底部有风机向立窑内鼓风，并从立窑顶部逸出，以给煅烧过程提供氧气，在立窑下部有炉箅子转动卸料。

在立窑下的进风管上开孔安装有雾化喷嘴，雾化喷嘴通过水管及单向阀连接在柱塞泵出口上，柱塞泵的入口与蓄水池联通。在窑内安装有温度传感器，以获得窑内温度参数信号，温度传感器还连接在温度控制仪表上，温度控制仪表的输出信号接PLC(可编程控制器)的输入以使PLC获得窑内温度变化的信号。在向窑内吹风的风机出口风管上还安装有风压传感器以得到风压信号，风压信号经过风压控制仪表连接到PLC的输入端。还获取一个卸料装置的运转状态信号作为PLC的输入，该卸料装置运转状态信号可以是由卸料装置的运转电机控制柜上获取的开关信号，或者是在立窑的大立轴上安装接近开关等方式得到。PLC与柱塞泵的变频器连接用于通过控制变频器输出频率的变化控制柱塞泵的转速达到控制喷水量的目的。喷嘴的安装位置也可以在立窑的中下部筒体上直接开孔，穿过耐火砖而伸入窑内。

根据立窑的情况，当卸料装置的传动电机在开机状态时且温度传感器及风压传感器输出的信号均在设定值范围内时PLC通过变频器控制柱塞泵运转通过进水管和雾化喷嘴向窑内喷水，并随着温度信号及压信号的增大通过变频使柱塞泵转速增加以加大喷水量，当传动电机在停机状态或温度传感器或风压传感器的输出未在设定值范围内时PLC输出控制水泵停机信号，实现风压控制功能、温度模糊控制功能及湿度自适就功能。

风压控制功能：通过压力传感器测得的风压信号，向压力控制仪表输入4～20mA或0～10V的电信号，再接入PLC输入端。当风压低于设定的下限值时，PLC控制器控制柱塞泵停止运转。当风压高于其设定的上限值时，表明有喷窑危险，系统可以发出报警信号，提醒立窑看火工及时进处理，并做好安全防护工作。只有风压在正常值范围内时，PLC使柱塞泵处于运转状态，并且压力增加而控制柱塞泵加大喷水量，风压减少减少喷水量。

温度模糊跟踪功能：温度值由温度传感器测得，并向温度控制仪表输入mV或电阻值信号，再接入PLC输入端。当温度低于设定下限时，表明窑内蒸发能力不够，PLC控制柱塞泵停止喷水，当温度值在设定下限以上时，PLC控制柱塞泵向窑内喷水，且温度越高喷水量越大。并且为求工况的稳定，可以设计当温度的变化幅度大于5℃以上时，柱塞泵的转速才做改变。

湿度自适应功能：根据立窑内部结构和卸料装置的炉箅子的转与不转，来控制喷水情况。当卸料装置及炉箅子不运转时表明不卸料，PLC根据卸料装置的运转状态信号控制柱塞泵停止运转，只有当PLC获得卸料装置的运转的信号时才控制柱塞泵运转进行喷水，使柱塞泵的运转与卸料装置传动电机的开停一致，以避免在不卸料时喷入的水被吸收消化慢而造成窑内湿度过大而漏水堵窑，提高运转周期。

如果立窑内与炉箅子连接的托架是漏斗型的，上面有6～8个通风孔，且孔与孔之间的钢板具有150mm以上的宽度，则还可以安装卸料装置运转位置信号装置，该装置可以由安装固定在大立轴上的钢制卡盘及行程开关或接近开关所组成。卡盘上有6～8个缺口与托架上的6～8个通风孔位置相对应。卡盘随大立轴一起转动，与窑内固定在大立轴上的炉箅子和托架同步。PLC根据输入的卸料装置运转位置信号控制柱塞泵运转情况使喷入的雾化水须直接穿过托架上的通风口，不是通风口的的位置不能喷水，以防止雾化水喷到钢板上成水流向下流。如果托架上的通风口，孔与孔之间的筋板比较狭窄，例如小于150mm，则可以不安装卸料装置运转位置信号装置，则是采用由PLC控制每喷若干分钟例如6～10分钟，自动停止一分钟的方式。采用上述方式可以保证喷入的水能被全部吸收消化掉，不至于温度积累增大发生漏水堵窑现象。

作为进一步的改进，本发明还配备了防喷嘴堵塞装置，由空压机、电磁阀和单向阀组成，在所述的空压机出口管路上安装电磁阀，电磁阀出口与雾化喷嘴之间的联通管路上安装有单向阀，PLC输出端接电磁阀。在不喷水和停窑检修时，由PLC控制停止喷水而打开电磁阀，可以用7kg/cm²的压缩空气从喷嘴喷出，防止灰尘、物料粘附堵塞喷嘴的小孔。

在柱塞泵出口管路上安装有水压传感器，水压传感器通过水压控制仪表或直接接在PLC输入端。喷水压力大小由安装在柱柱塞泵出口的水压传感器测得，并向水压控制仪表输入4～20mA或0～10V的电信号，再接入PLC输入端，当压力值达到设定上限时由PLC控制柱塞泵停止运转，检查雾化喷嘴是否堵塞以便排除故障，防止压力过高出现泄漏。

为保证蓄水池有足够的液位，如图1所示，在蓄水池的上水管路上还装有电磁阀，蓄水池上安装液位传感器，液位传感器连接在PLC的输入端，电磁阀连接PLC的输出端，通过PLC控制蓄水池的进水量，使蓄水池的液位维持在一定高度。电磁阀的进水管路还安装有过滤器，过滤器采用80～100目的滤网，以过滤掉水中的杂质保证柱塞泵的安全运转。

本发明提供雾化喷嘴的结构如图2所示，喷嘴内部有螺旋形水道20与喷水孔30相联通，喷水孔30采用直径为1.2～1.3mm圆孔。为了加工方便，喷嘴为一个组合件，包括一个后座1，中芯2及喷头3，喷头3为锥形，内部有内孔，该内孔与直径为1.2～1.3mm喷水孔30相连的一端为锥形；后座1内前端轴心位置有定位孔，定位孔周边有通孔10与其水道11相通，后座1与喷头3通过焊接或螺纹连接密封连接在一起；中芯2前端为锥形定位于喷头3的内孔的锥形端，后端插在后座1的定位孔内，中芯2外壁上有螺旋槽，该螺旋槽与喷头之间的螺旋形间隙形成使水高速旋转的螺旋形水道20，螺旋形水道20的后端与后座1的通孔10及水道11连通，其前端与喷头3的喷水孔30相通。这种喷嘴喷出的雾化水的水珠直径小于50μm，雾化效果好，能够在窑内被快整吸收消化，防止向下部沉降造成堵窑。

Claims (10)

1、一种立窑自动化水冷却系统，包括向立窑下部喷水的雾化喷嘴及与雾化喷嘴连接的进水管及水泵、蓄水池，控制所述水泵运转的变频器由控制器控制，立窑上装有测定窑内温度的温度传感器，其特征在于：向立窑内鼓风的风机出口位置装有风压传感器，所述的温度传感器及风压传感器的输出直接或通过一次仪表连接所述的控制器以向控制器输入立窑的温度信号和风压信号，所述的控制器的输入端还接收立窑的卸料装置的运转状态信号，当所述卸料装置运转时且所述的温度传感器及所述的风压传感器输出的温度信号及压力信号均在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制所述水泵运转并通过所述进水管和所述雾化喷嘴向窑内喷水，随着所述温度信号及所述压力信号的增大通过所述变频器使所述水泵转速增大；当所述卸料装置停机时或所述温度传感器或所述风压传感器的输出未在设定值范围内时所述控制器通过变频器控制所述水泵停机。

2、如权利要求1所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：所述的立窑内还有炉箅子和大立轴，与所述炉箅子连接的托架为漏斗型，上面有多个通风孔，且孔与孔之间的钢板具有150mm以上的宽度，在立轴上安装卸料装置运转位置信号装置，所述的卸料装置运转位置信号装置与所述控制器的输入端连接，由所述控制器通过变频器及所述水泵控制喷嘴向所述的通风孔喷水。

3、如权利要求2所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：所述的卸料装置运转位置信号装置由安装固定在所述立窑的大立轴上的钢制卡盘及行程开关或接近开关所组成，卡盘上有多个缺口与所述托架上的通风孔位置相对应，所述卡盘随所述大立轴一起转动，与固定在大立轴上的炉箅子和托架同步。

4、如权利要求1至3中之一所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：还包括防喷嘴堵塞装置，由空压机、第一电磁阀和单向阀组成，在所述空压机的出口管路上安装所述的第一电磁阀，所述第一电磁阀的出口与所述雾化喷嘴之间的联通管路上安装有单向阀，所述控制器的输出端接所述第一电磁阀以控制在不喷水时向所述喷嘴吹压缩空气。

5、如权利要求1至3中之一所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：在所述蓄水池的上水管路上还装有第二电磁阀，所述蓄水池上安装液位传感器，液位传感器连接在所述控制器的输入端，第二电磁阀连接在所述控制器的输出端，通过所述控制器和电磁阀控制蓄水池的进水量使其维持在一定的液位。

6、如权利要求5所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：所述第二电磁阀的进水管路还安装有过滤器，过滤器采用80～100目的滤网。

7、如权利要求1至3中之一所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：所述的控制器为PLC，所述的水泵为柱塞泵。

8、如权利要求7所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：在所述柱塞泵出口管路上安装有水压传感器，所述水压传感器通过水压控制仪表或直接接在PLC输入端。

9、如权利要求1所述的立窑自动化水冷却系统，其特征在于：所述喷嘴内部有螺旋形水道与喷水孔相联通，喷水孔采用直径为1.2～1.3mm圆孔。

10、如权利要求9所述的立窑自动化水冷却系统，其特征于：所述的喷嘴包括一个后座、中芯及喷头，喷头为锥形，内部有内孔，该内孔与所述的直径为1.2～1.3mm喷水孔相连的一端为锥形；所述后座内孔前端轴心位置有定位孔，定位孔周边有通孔与其水道相通，后座与所述的喷头通过焊接或螺纹连接密封连接在一起；所述中芯前端为锥形定位于所述喷头的内孔的锥形端，后端插在所述后座的定位孔内，中芯外壁上有螺旋槽，该螺旋槽与喷头之间构成的螺旋形间隙形成使水高速旋转的所述的螺旋形水道，螺旋形水道的后端与后座的通孔及水道连通，其前端与所述喷头的喷水孔相通。

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