CN104896918B - 一种自重式回转窑直接测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转窑测温技术领域，提供了一种自重式回转窑直接测温装置，包括配重箱、热电偶、第一端固定安装在回转窑侧壁上的约束杆和设置在所述热电偶外侧的套筒管；配重箱内部设置有多个约束管道，约束杆的第二端被限定在约束管道内部并可相对约束管道的轴向运动，并使得配重箱随回转窑一起转动；配重箱连接套筒管的第一端；套筒管的第二端伸入测温通孔内，且可沿测温通孔轴向运动；套筒管在靠近窑心的一端端面为开面；热电偶通过紧固件的作用与回转窑固定连接。该装置通过配重箱的自动作用带动套筒管在测温通孔内沿着回转窑的径向运动，从而套筒管可自动对进入测温通孔中的物料进行清除，避免了料瘤堵塞测温通孔，从而保证热电偶的使用寿命和测温精度。

Description

一种自重式回转窑直接测温装置

技术领域

本发明涉及回转窑测温技术领域，尤其涉及一种自重式回转窑直接测温装置。

背景技术

回转窑被广泛应用于各大行业中，例如在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，回转窑被用来对固体物料进行机械、物理或化学处理。具体地：首先，在有色和黑色冶金中，铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备，对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧。其中，铝生产中用回转窑将氢氧化铝焙烧成氧化铝；炼铁中用回转窑生产供高炉炼铁的球团矿；国外的SL/RN法、Krupp法用回转窑对铁矿石进行直接还原；氯化挥发焙烧法采用回转窑提取锡和铅等。此外，选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选。最后，化学工业中，用回转窑生产苏打，锻烧磷肥、硫化钡等。

一直以来，回转窑温度的测量与控制都是业内人士关注的一个难题，如何能精准测量出回转窑内的实时生产温度，从而控制各工艺生产参数使其保持最优化状态，直接影响着回转窑能耗指标与产品质量指标的高低。而针对不同生产工艺中使用的回转窑，其测温所关注的对象也不一样，例如垃圾焚烧窑在生产时是依靠物料内的高温使得物料燃烧完全，从而达到焚烧的效果，所以更关注物料温度；而氧化球团回转窑在生产时是依靠窑内气氛与温度烟气进行物料焙烧，所以更关注气氛温度。

传统回转窑测温方法分为直接测温与间接测温两大类。

使用回转窑直接测温方法时，请参见图1：在回转窑窑壳1和耐火内衬2对应位置上开设测温通孔，然后通过紧固件3将热电偶4安装于测温通孔外，将热电偶4的偶头伸入测温通孔内且与窑内壁保持较小距离。在生产时，回转窑内的高温烟气进入测温通孔内，高温烟气被热电偶4感应捕捉，进而测量出回转窑内部的温度值并传送至中控室指导生产。

回转窑直接测温方法存在的缺点是：测温通孔内很容易进入高温粉状物料，半熔融状态的物料极易粘附，一旦进入孔内将很难倒出，日积月累就会形成料瘤堵塞测温通孔，从而大幅降低测温精度。而如果采取将热电偶4伸入回转窑内部的方式，则用不了多久伸出部分的热电偶4就会被物料磨损，丧失测温能力。

使用回转窑间接测温方法时，请参见图2和图3：热电偶4的偶头无需伸入回转窑内与高温烟气直接接触，只需通过扫描仪支撑脚架6固定红外线扫描仪5的方法，或是热电偶4埋入式方法，对生产时的回转窑窑壳1或是耐火内衬2温度进行测量，将测量值输入系统设定好的热工计算模型内，推算出回转窑内部温度从而指导生产。

回转窑间接测温方法存在的缺点是：测量精度差、反应速度慢，难以满足工艺要求，且易受结圈或内衬剥落的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是提供一种防止料瘤堵塞测温通孔、热电偶使用寿命长、测温精度高且反应速度快的回转窑用直接测温装置，其不受结圈或内衬剥落的影响。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自重式回转窑直接测温装置，包括配重箱、热电偶、第一端固定安装在回转窑侧壁上的约束杆和设置在所述热电偶外侧的套筒管；所述配重箱内部设置有多个约束管道，所述约束杆的第二端被限定在所述约束管道内部并可相对所述约束管道的轴向运动，并使得所述配重箱随所述回转窑一起转动；所述配重箱连接所述套筒管的第一端；所述套筒管的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内，且可沿所述测温通孔轴向运动；所述套筒管的靠近窑心的一端端面为开面；所述热电偶与回转窑固定连接。

优选地，所述热电偶与所述回转窑通过紧固件固定连接；所述紧固件穿过所述套筒管上开设的长孔槽后，其两端分别连接热电偶和回转窑；所述长孔槽的长度方向与所述套筒管的轴线平行。

优选地，还包括用于监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元。

优选地，所述回转窑转动定位单元包括限位开关、触碰板和无线传输芯片；所述限位开关固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关与所述触碰板接触一次，并通过所述限位开关将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱将所述接触信号发送给中控室。

优选地，所述约束杆的第二端与行程限制板连接；所述约束管道包括尺寸与所述行程限制板配合的第一管段，以及尺寸与所述约束杆配合的第二管段；所述约束杆穿过所述第二管段，并带动所述行程限制板在所述第一管段内运动。

优选地，所述套筒管的第一端与所述配重箱对应于回转窑的侧壁中心位置连接。

优选地，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。

优选地，所述约束管道的数量为四根，且均匀设置在所述配重箱的内部。

优选地，所述配重箱内设置的配重块为铁饼、铁球或者铁板。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下优点：本发明的自重式回转窑直接测温装置，通过配重箱的自动作用，使得回转窑转动过程中，配重箱带动热套筒管在测温通孔内沿着回转窑的径向运动，从而套筒管可以自动对进入测温通孔中的物料进行清除，避免了料瘤堵塞测温通孔，从而保证热电偶的使用寿命和测温精度。并且由于热电偶固定在回转窑上，可以保证回转窑转动过程中热电偶的测量结果准确。

本发明的优选方案中，通过设置监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元，从而可以将测得的回转窑温度数据完美区分成气氛温度数据和物料温度数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的回转窑用直接测温装置的结构示意图；

图2是现有技术的回转窑用红外线间接测温装置的结构示意图；

图3是现有技术的回转窑热电偶埋入式间接测温装置的结构示意图；

图4是本发明的回转窑用直接测温装置的结构示意图；

图5是图4中A处的结构示意图；

图6是图5中B-B处的剖视示意图；

图7是图5中C-C处的剖视示意图；

图中：1、回转窑窑壳；2、耐火内衬；3、紧固件；4、热电偶；5、红外线扫描仪；6、扫描仪支撑脚架；7、配重箱；71、约束管道；8、约束杆；81、行程限制板；9、套筒管；10、限位开关；11、触碰板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例的自重式回转窑直接测温装置，包括配重箱7、热电偶4、第一端固定安装在回转窑侧壁上的约束杆8和设置在所述热电偶4外侧的套筒管9。所述配重箱7内部设置有多个约束管道71，通过所述约束管道71与约束杆8之间的配合，将配重箱7与回转窑进行连接，既保证配重箱7在自重的作用下会相对回转窑做径向运动，亦可保证配重箱7随着回转窑一起转动。根据现场实际情况的不同，配重箱内的配重块结构形式可以为铁饼、铁球或铁板。

具体地，约束杆8的第二端被限定在所述约束管道71内部并可相对所述约束管道71做轴向运动。回转窑转动过程中，配重箱7相对回转窑做径向运动。本实施例中优选约束杆8的末端连接行程限制板81；所述约束管道71包括尺寸与所述行程限制板81配合的第一管段，以及尺寸与所述约束杆8配合的第二管段；所述约束杆8穿过所述第二管段，并带动所述行程限制板81在所述第一管段内运动。显然，行程限制板81的作用自身限定了其结构，而第二管段和第一管段的尺寸关系也是确定的。当第一管段、第二管段都为标准的圆形管段时，第一管段的直径大于第二管段的直径。此外，形成限制板81和约束杆8也可以采用一体成型的结构。通过所述行程限制板81限制所述约束杆相对所述约束管道71的运动。

在此基础上，配重箱7和套筒管9的第一端连接，套筒管9的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内，从而配重箱7可以带动套筒管9一起相对测温通孔的轴向运动，从而套筒管9自动对进入测温通孔中的物料进行清除，避免了料瘤堵塞测温通孔，从而保证热电偶4的使用寿命和测温精度。

其中，由于热电偶4相对回转窑固定，因此为了保证套筒管9在测温通孔中做轴向运动时不与热电偶4发生运动干涉，将套筒管9的靠近窑心的一端端面设计为开面，所述开面指的就是该端敞开。当回转窑运动到环形轨道的近心点时，热电偶露出套筒管开面以外；当回转窑运动到环形轨道的远心点时，热电偶位于套筒管9内。其中需要注意的是，“套筒管9的靠近窑心的一端”也即“套筒管9的第二端”。

值得注意的是，也可以通过增加套筒管9的长度来保证套筒管9与热电偶4之间不发生运动干涉。此时，为了实现对回转窑温度的精确测量，可以在套筒管9的靠近窑心的一端设置测温细孔。但是，套筒管9太长，可能导致其在回转窑运动到近心点时距离窑心太近，套筒管9的端部露出窑内太多，易被窑内的高温物料冲击碰撞，从而对套筒管9造成损害。

将电偶与回转窑固定连接，由此热电偶4相对回转窑的温度始终是固定的，从而可以保证温度测量的准确性。请参见图4-7，本实施例中，热电偶4与所述回转窑通过紧固件3固定连接；所述紧固件3穿过所述套筒管9上开设的长孔槽后，其两端分别连接热电偶4和回转窑；所述长孔槽的长度方向与所述套筒管9的轴线平行，也即图示的左右方向，使得所述套筒管9可相对所述紧固件3做长孔方向的相对运动，从而使得回转窑转动过程中紧固件3和套筒管9之间不会发生干涉。当然热电偶4和回转窑之间的连接方式也可以是除却图示以外的方法。

本实施例的套筒管9的第一端与所述配重箱7对应于回转窑的侧壁中心位置连接，并且热电偶4和套筒管9同轴设置。此外，约束管道71的数量为四根，且均匀设置在所述配重箱7的内部，从而保证约束管道71和约束杆8连接时，约束杆8对称分布在套筒管9的四周，保证套筒管9的受力均匀。

工作过程中，配重箱7转动到圆周的最高点时，配重箱7受自身重力影响，对套筒管9施加最大压力，从而带动套筒管9最大深度地伸入测温通孔内部，对上一圈在测温通孔内堆积的物料进行推挤清理，并对热电偶4进行保护。同时，由于热电偶4固定在回转窑上，因此热电偶4最大程度的缩进套筒管9中，此时热电偶4不与物料直接接触，因此测量的是烟气的温度。当配重箱7转动到圆周的最低点时，配重箱7受自身重力影响，对套筒管9施加最大拉力，从而带动套筒管9最小深度地伸入测温通孔内部，最大程度的露出热电偶4。此时，物料进入测温通孔内，热电偶4与物料直接接触，获得物料温度。

本实施例的回转窑用直接测温装置还包括用于追踪所述回转窑方位的回转窑转动定位单元，从而可以将测得的回转窑温度数据完美区分成气氛温度数据和物料温度数据。

其中，回转窑转动定位单元包括限位开关10、触碰板11和无线传输芯片；所述限位开关10固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板11位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关10与所述触碰板11接触一次，并通过所述限位开关10将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱将所述接触信号发送给中控室。

本实施例中，限位开关10和测温通孔所在的半径之间呈90度夹角。从图4中的位置开始到回转窑顺时针转动半圈，该过程中热电偶4未与窑内物料直接接触但与窑内烟气直接接触，因此该过程被认为是气氛测温时间段，测得的温度值自动归入气氛温度数据库内。而其余的半圈物料会进入测温通孔中，热电偶4直接和物料接触，因此被认为是物料测温时间段，测得的温度值自动归入物料温度数据库内。故通过安装限位开关10与触碰板11的方式，当限位开关10转动至触碰板11位置的时候，此时系统认为回转窑进入气氛测温时间段，开始采集热电偶4所测温度值归入气氛温度数据内且开始自动计时，当时间超过回转窑半圈所需时间后，系统认为回转窑进入物料测温时间段，开始采集热电偶4所测温度值归入物料温度数据内

由于为直接测温装置，因此本实施例的回转窑用直接测温装置对回转窑温度的测试不受结圈或内衬剥落的影响。在此基础上，该测温装置有效弥补了现有技术所存在的测温精度差、装置寿命低等缺陷，使得回转窑在转动一圈的过程中，测温装置能自动实现热电偶4的保护和取值，在确保了测温精度的前提下极大地延长了热电偶4的寿命，具有很高的市场应用价值。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，包括配重箱、热电偶、第一端固定安装在回转窑侧壁上的约束杆和设置在所述热电偶外侧的套筒管；所述配重箱内部设置有多个约束管道，所述约束杆的第二端被限定在所述约束管道内部并可相对所述约束管道的轴向运动，并使得所述配重箱随所述回转窑一起转动；所述配重箱连接所述套筒管的第一端；所述套筒管的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内，且可沿所述测温通孔轴向运动；所述套筒管的靠近窑心的一端端面为开面；所述热电偶与回转窑固定连接。

2.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述热电偶与所述回转窑通过紧固件固定连接；所述紧固件穿过所述套筒管上开设的长孔槽后，其两端分别连接热电偶和回转窑；所述长孔槽的长度方向与所述套筒管的轴线平行。

3.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，还包括用于监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元。

4.根据权利要求3所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述回转窑转动定位单元包括限位开关、触碰板和无线传输芯片；所述限位开关固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关与所述触碰板接触一次，并通过所述限位开关将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱将所述接触信号发送给中控室。

5.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述约束杆的第二端与行程限制板连接；所述约束管道包括尺寸与所述行程限制板配合的第一管段，以及尺寸与所述约束杆配合的第二管段；所述约束杆穿过所述第二管段，并带动所述行程限制板在所述第一管段内运动。

6.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述套筒管的第一端与所述配重箱对应于回转窑的侧壁中心位置连接。

7.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。

8.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述约束管道的数量为四根，且均匀设置在所述配重箱的内部。

9.根据权利要求1所述的自重式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述配重箱内设置的配重块为铁饼、铁球或者铁板。