CN106288770A - 一种回转窑自驱动式直接测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转窑测温技术领域，提供一种回转窑自驱动式直接测温装置。该装置包括旋转驱动电机、螺旋杆、热电偶和套筒管；所述旋转驱动电机驱动所述螺旋杆转动；所述套筒管固定套设在所述热电偶的外侧且伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述套筒管的外表面上设有与所述螺旋杆的螺纹配合的螺旋槽，在所述螺旋杆的带动下，所述套筒管带动所述热电偶沿所述测温通孔的轴向做周期性往复运动。本发明通过套筒管带动热电偶运动，从而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

一种回转窑自驱动式直接测温装置

技术领域

本发明涉及回转窑测温技术领域，尤其涉及一种回转窑自驱动式直接测温装置。

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自驱动式直接测温装置，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，本发明提供了一种回转窑自驱动式直接测温装置，包括旋转驱动电机、螺旋杆、热电偶和套筒管；所述旋转驱动电机驱动所述螺旋杆转动；所述套筒管固定套设在所述热电偶的外侧且伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述套筒管的外表面上设有与所述螺旋杆的螺纹配合的螺旋槽，在所述螺旋杆的带动下，所述套筒管带动所述热电偶沿所述测温通孔的轴向做周期性往复运动。

优选地，所述套筒管靠近窑心的一端设置有测温细孔。

优选地，所述测温细孔的形状为圆形、方形或者椭圆形。

优选地，所述旋转驱动电机通过齿轮副驱动所述螺旋杆转动。

优选地，所述旋转驱动电机、齿轮副以及螺旋杆通过固定安装座固定在回转窑侧壁上。

优选地，所述固定安装座包括用于固定安装所述旋转驱动电机、齿轮副以及螺旋杆的安装座本体，以及用于将所述安装座本体固定在回转窑侧壁上的多根分布在所述测温通孔周围的承力杆。

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，所述旋转驱动电机包括与所述PLC信号箱连接的无线信号接收芯片；中控室通过所述PLC信号箱以及无线信号接收芯片控制所述旋转驱动电机与所述回转窑转动之间的同步，使得所述测温通孔由最高点朝最低点位置运动过程中所述套筒管朝远离回转窑窑心的方向运动，由最低点朝最高点运动过程中所述套筒管朝靠近回转窑窑心的方向运动。

优选地，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下优点：本发明的回转窑自驱动式直接测温装置，通过旋转驱动电机驱动套筒管和热电偶，使得回转窑转动过程中，套筒管和热电偶以一定的周期在测温通孔中沿所述测温通孔的轴向做周期性往复运动，从而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。

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与物料温度数据。

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是本发明的回转窑自驱动式直接测温装置的结构示意图；

图5是图4中A处的放大示意图；

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、套筒管；8、限位开关；9、触碰板；10、螺旋杆；11、承力杆；12、安装座本体；13、旋转驱动电机；14、测温细孔；15、主动轮；16、从动轮。

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”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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。

本实施例的回转窑自驱动式直接测温装置，请参见图4和图5，包括旋转驱动电机13、螺旋杆10、热电偶4和套筒管7；所述旋转驱动电机13驱动所述螺旋杆10转动；所述套筒管7固定套设在所述热电偶4的外侧，且所述套筒管7伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述套筒管7的外表面上设有与所述螺旋杆10的螺纹配合的螺旋槽，在所述螺旋杆10的带动下，所述套筒管7带动所述热电偶4沿所述测温通孔的轴向做周期性往复运动。

其中需要注意的是，“套筒管7固定套设在热电偶4的外侧”指的是套管管套设在热电偶的外侧，并且套筒管7和热电偶4之间的位置相对固定。

工作过程中，套筒管7和热电偶4在旋转驱动电机13的带动下，沿着所述测温通孔的轴向做周期性往复运动，从而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。

为了保证套筒管7内部热电偶4对回转窑的温度进行正常的测量，在套筒管7上开设有用于实现所述热电偶4测温的测温细孔14。其中，当回转窑用于生产供高炉炼铁的球团矿时，测温细孔14的孔径以不大于球团矿平均粒径为准。并且为了保证热电偶4测量的有效性，优选所述测温细孔14位于所述套筒管7上靠近窑心的一端。此外，根据现场实际情况的不同，对测温细孔14的布置方式、布置数量与细孔形状进行特殊的设定。其中，测温细孔14的形状可以为圆形、方形或者椭圆形。

值得注意的是，要实现回转窑温度的测量，除了在上述套筒管7上设置测温细孔14以外，也可以将套筒管7的靠近回转窑窑心的一端端面设计成开面，或者还可以采用其它可行的方式。下面本实施例仅仅就在套筒管7上设置测温细孔14的情况进行说明，并不以此构成对本实施例的限制。

本实施例中，旋转驱动电机13可以通过齿轮副驱动螺旋杆10转动，当然也可以通过其它的传动方式实现转矩传递，此处虽不一一列举，但应当理解任何可以实施的传递方式都应当包含在本申请的保护范围内。

请参见图6和图7，本实施例齿轮副包括主动轮15和从动轮16。其中，主动轮15和所述旋转驱动电机13的输出轴连接；从动轮16和所述螺旋杆10连接。图中从动轮16的数量为两个，从而与之对应的螺旋杆10的数量也为两根。工作过程中，螺旋杆10转动带动套筒管7转动，并同时使得套筒管7沿着自身轴向方向运动。需要说明的是，螺旋杆10的数量并不受附图的限制，只要能带动套筒管7转动即可。

此外，本实施例的旋转驱动电机13、主动轮15、从动轮16和螺旋杆10通过固定安装座固定在回转窑侧壁上。其中，固定安装座包括用于固定安装所述旋转驱动电机、齿轮副以及螺旋杆的安装座本体12，以及用于将所述安装座本体12固定在回转窑侧壁上的多根分布在所述测温通孔周围的承力杆11。其中优选承力杆11的数量为四根。并且，优选所述套筒管7与所述热电偶4同轴设置，并且套筒管7与所述安装座本体12的对应于回转窑的侧壁中心位置连接。

本实施例的回转窑自驱动式直接测温装置工作过程中，随着回转窑的逐渐转动，旋转驱动电机13会带动主动轮15转动，再通过从动轮16将转矩传递给螺旋杆10。螺旋杆10转动驱使套筒管7和热电偶4一起沿着测温通孔的轴向且垂直于回转窑壳面做上下活塞式起伏运动。具体通过控制旋转驱动电机13的转向控制螺旋杆10的转向，进而实现套筒管7和热电偶4靠近/远离回转窑的窑心。本实施例中可以设定：旋转驱动电机13正转时，套筒管7和热电偶4朝靠近窑心的方向运动；旋转驱动电机13反转时，套筒管7和热电偶4朝远离窑心的方向运动。

在测温通孔随着回转窑转动过程中，其中测温通孔从圆周的最低点开始运动到圆周的最高点的过程中，旋转驱动电机13带动套筒管7朝靠近回转窑窑心的方向运动。当测温通孔转动到圆周的最高点时，也即图4顺时针转动90°到达的位置，此时套筒管7带动热电偶4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，并对窑内温度进行测量取值。同时开设在套筒管7末端的测温细孔14会将窑内烟气导入套筒管7内，使热电偶4和烟气直接接触，因此测量的是进入测温通孔内的物料温度。

在测温通孔从圆周的最高点开始运动到圆周的最低点过程中，旋转驱动电机13带动套筒管7向远离回转窑窑心的方向运动。当测温通孔转动到圆周的最低点时，套筒管7带动热电偶4最小深度地伸入测温通孔内部。此时套筒管7端部未露出测温通孔，从而高温物料会进入测温通孔内，并与套筒管7的端面紧密接触，并通过测温细孔14与热电偶4接触，因此热电偶4测量的不是窑内烟气温度，而是进入测温通孔内的物料温度。

本实施例的回转窑自驱动式直接测温装置，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，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8、触碰板9和无线传输芯片；所述限位开关8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9位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关8与所述触碰板9接触一次，并通过所述限位开关8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8和测温通孔所在的半径之间呈90度夹角。其中的半径指的是回转窑结构上的半径。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，但是套筒管7的端部露出测温通孔外，并使得热电偶4与窑内烟气直接接触，因此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，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8与触碰板9的方式，当限位开关8转动至触碰板9位置的时候，此时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。当时间超过回转窑1/2圈所需时间后，此时回转窑转动到图所示位置，系统认为回转窑进入气氛测温时间段，开始采集热电偶4所测温度值并归入气氛温度数据库内。

值得注意的是，为了实现上述回转窑转动和套筒管7运动之间的同步，保证从图4位置开始到回转窑顺时针转动半圈过程中套筒管7端部露出测温通孔外进入回转窑内部，并对烟气温度进行测量，另外半圈物料进入测温通孔中；本实施例中给旋转驱动电机13设置无线信号接收芯片。所述无线信号接收芯片与所述PLC信号箱连接，且中控室通过所述PLC信号箱以及无线信号接收芯片控制所述旋转驱动电机13运动与所述回转窑转动之间的同步。使得所述测温通孔从最高点朝最低点位置运动过程中，旋转驱动电机13带动套筒管7朝远离回转窑窑心的方向运动；由最低点朝最高点运动过程中，旋转驱动电机13带动套筒管7朝靠近回转窑窑心的方向运动。其中需要说明的是，所述的最低点和最高点指的是回转窑转动过程中测温通孔的位置。

其中，可以将PLC信号箱设置在回转窑旁。PLC信号箱一端通过电缆线与中控室相连，另一端通过无线信号传输的方式与无线传输芯片及旋转驱动电机13内无线信号接收芯片相连，起到传输现场信号给中控室，同时传输中控室动作指令给窑上芯片的功能。

此外需要说明的是，限位开关8和测温通孔所在的半径之间的角度无关紧要，上述提供的90度只是一个代表数字，实际上，只要达到当限位开关8触碰到板时，这个时候测温通孔正好移到窑内物料的上面，开始进入气氛温度收集时间段，达成这种效果即可，可能是90度，也可能是110度，也可能是60度，与窑内物料在生产时的最高料面有关系。

由于为直接测温装置，因此本实施例的回转窑自驱动式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 (10)

1.一种回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，包括旋转驱动电机、螺旋杆、热电偶和套筒管；所述旋转驱动电机驱动所述螺旋杆转动；所述套筒管固定套设在所述热电偶的外侧且伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述套筒管的外表面上设有与所述螺旋杆的螺纹配合的螺旋槽，在所述螺旋杆的带动下，所述套筒管带动所述热电偶沿所述测温通孔的轴向做周期性往复运动。

2.根据权利要求1所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述套筒管靠近窑心的一端设置有测温细孔。

3.根据权利要求2所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述测温细孔的形状为圆形、方形或者椭圆形。

4.根据权利要求1所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述旋转驱动电机通过齿轮副驱动所述螺旋杆转动。

5.根据权利要求4所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述旋转驱动电机、齿轮副以及螺旋杆通过固定安装座固定在回转窑侧壁上。

6.根据权利要求5所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述固定安装座包括用于固定安装所述旋转驱动电机、齿轮副以及螺旋杆的安装座本体，以及用于将所述安装座本体固定在回转窑侧壁上的多根分布在所述测温通孔周围的承力杆。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的回转窑自驱动式直接测温装置，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。

8.根据权利要求7所述的回转窑自驱动式直接测温装置，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。

9.根据权利要求8所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述旋转驱动电机包括与所述PLC信号箱连接的无线信号接收芯片；中控室通过所述PLC信号箱以及无线信号接收芯片控制所述旋转驱动电机与所述回转窑转动之间的同步，使得所述测温通孔由最高点朝最低点位置运动过程中所述套筒管朝远离回转窑窑心的方向运动，由最低点朝最高点运动过程中所述套筒管朝靠近回转窑窑心的方向运动。

10.根据权利要求1至6中任意一项所述的回转窑自驱动式直接测温装置，其特征在于，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。