CN109099719B - 一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，包括控制装置、温度传感器、喷枪和鼓风风机，该智能控制方法包括以下步骤：(1)、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围；(2)、温度传感器实时将窑炉缓冷带的温度信息发送至控制装置，控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内；(3)、当窑炉缓冷带温度低于允许波动温度范围时，控制装置对鼓风风机和喷枪进行控制，使窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃。本发明还公开了一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的系统。本发明的控制方法及系统具有温度波动范围小、控制成本低、有效提高产品合格率的特点。

Description

一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及陶瓷生产技术领域，尤其涉及一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法及系统。

背景技术

陶瓷砖的烧制通常采用辊道窑，辊道窑的结构从窑头至窑尾依次是：预热带、烧成带、保温带、急冷带、缓冷带、快冷带。缓冷带是指位于急冷带之后的。缓冷带的温度范围是通常为700－400℃之间。缓冷带的温度受进砖量的影响。陶瓷砖在烧成时，如果窑内无砖进时，窑炉的冷却带温度会急剧下降，当重新有砖进窑时，排在最前面的几排甚至几十排砖在窑炉冷却带极易开裂造成产品报废，损失较大。

目前，对窑炉缓冷带的温度调节仅在于调节缓冷风机风量，如专利201320644507.1公开了一种天然气隧道窑自动控制系统，仅仅是通过调整缓冷风机的频率来实现对缓冷段温度的控制；也有在缓冷带内设挡火吊板来改变温度的，如专利201120221632.2公开了一种辊道窑缓冷带截面温度自动控制机构，在缓冷带的左右两侧设置挡火吊板，当要温度超出或低于设定范围时，控制挡火吊板的升降。这两种方式虽然能达到调节缓冷带温度的效果，但是，并不能将缓冷带的温度波动控制在一个较小的范围，当空窑时，缓冷带仍难以避免的低于预期的温度范围，造成产品开裂报废。

发明内容

本发明的目的在于提出一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，具有控制窑炉缓冷带温度波动范围小的特点。

本发明的目的在于提出一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制系统，具有产品合格率高的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，包括控制装置、温度传感器、喷枪和鼓风风机，该智能控制方法包括以下步骤：

(1)、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围；

(2)、温度传感器实时将窑炉缓冷带的温度信息发送至控制装置，控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内；

(3)、当窑炉缓冷带温度低于允许波动温度范围时，控制装置进行鼓风风机的风闸开度减小、关闭鼓风风机、开启喷枪中的一种或多种控制，使窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，其中，温度传感器安装在窑炉缓冷带内，喷枪设置在窑炉缓冷带的中后部，鼓风风机安装在窑炉缓冷带的后部。

进一步的，在步骤(3)中进行以下步骤的一种或多种：当窑炉缓冷带温度低于目标温度值4℃－10℃时，控制装置控制鼓风风机关小风闸；当窑炉缓冷带温度低于目标温度值10℃－20℃时，控制装置控制鼓风风机停机；当窑炉缓冷带温度持续下降低于目标温度值＞20℃时，控制装置控制喷枪开启。

进一步的，在鼓风风机关小风闸或鼓风风机停机后，窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则开启喷枪。

进一步的，在步骤(3)中：在鼓风风机关小风闸后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则鼓风风机停机或开启喷枪；在鼓风风机停机后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则开启喷枪。

进一步的，喷枪开启后，控制装置通过控制喷枪的燃料开度控制缓冷带温度稳定回升，温度回升速率控制在5-8℃/min。

进一步的，控制装置判断窑炉缓冷带处于正常生产状态或空窑状态，在步骤(3)中当窑炉缓冷带的正常生产时，温度波动控制在≤5℃；当窑炉缓冷带空窑时，温度波动控制在≤20℃。

进一步的，窑炉缓冷带内安装有压力传感器，喷枪设置有压力稳定装置，当窑炉缓冷带的压力低于设定值时，控制压力稳定装置通过提高喷枪的进风量提高窑炉内压力。

基于上述窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的系统，包括喷枪、鼓风风机、温度传感器和控制装置，喷枪安装在窑炉缓冷带的中后部，鼓风风机位于窑炉缓冷带的后端，温度传感器位于窑炉缓冷带内，喷枪、鼓风风机、温度传感器均与控制装置连接；

控制装置用于接收温度传感器的信息并判断该温度是否位于设定的温度范围内；以及当窑炉缓冷带温度低于正常温度范围时控制鼓风风机的风闸开度减小、关闭鼓风风机和/或开启喷枪。

进一步的，喷枪位于窑炉缓冷带内壁的下部，并且窑炉缓冷带的左右两侧均设置有多个喷枪，相邻两喷枪的间距为2-4m，窑炉缓冷带的左右两侧的喷枪为交错分布。

进一步的，喷枪的喷火口处设置有挡焰隔板，挡焰隔板与喷火口的距离为10-30cm。

进一步的，还包括与控制装置连接压力传感器，压力传感器安装在窑炉缓冷带内，喷枪处安装有压力稳定装置，控制装置用于接收压力传感器发送的信息以及控制压力稳定器。

本发明的有益效果为：

1、在窑炉缓冷带设喷枪和鼓风风机，通过对两者的控制，实现窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，在这个温度波动范围内，能有效减少因温度急剧下降引起的裂砖现象以及产品内部开裂等质量问题，在很大程度上提高了产品的合格率；

2、分为正常生产和空窑两种允许温度波动的范围，能有效降低该温度控制过程的能耗，节约温度控制成本；

3、通过控制温度回升的速率是防止缓冷带内温度变化过于剧烈，造成对产品的影响；

4、当窑炉缓冷带温度回升缓慢时，控制喷枪开启进行辅助升温，提高温度回升的速度，使缓冷带的温度能够快速回升至设定范围，尤其是窑炉正常生产时，采用喷枪辅助温度回升，能够进一步提高产品的合格率。

附图说明

图1是本发明一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制系统的结构示意图；

图2是本发明一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的窑炉缓冷带正常生产时的控制流程；

图3是本发明一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的窑炉缓冷带正常生产温度回升缓慢时的控制流程；

图4是本发明一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的窑炉缓冷带正常生产关闭鼓风风机温度回升缓慢时的控制流程；

其中，控制装置1、温度传感器2、喷枪3、鼓风风机4、压力传感器5、压力稳定装置6。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，包括控制装置1、温度传感器2、喷枪3和鼓风风机4，该智能控制方法包括以下步骤：

(1)、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围；

(2)、温度传感器实时将窑炉缓冷带的温度信息发送至控制装置，控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内；

(3)、当窑炉缓冷带温度低于允许波动温度范围时，控制装置进行鼓风风机的风闸开度减小、关闭鼓风风机、开启喷枪中的一种或多种控制，使窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，其中，温度传感器安装在窑炉缓冷带内，喷枪设置在窑炉缓冷带的中后部，鼓风风机安装在窑炉缓冷带的后部。

在窑炉缓冷带设喷枪和鼓风风机，通过对两者的控制，实现窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，在这个温度波动范围内，能有效减少因温度急剧下降引起的裂砖现象以及产品内部开裂等质量问题，在很大程度上提高了产品的合格率。

在实际生产时，根据产品的规格及品种的不同设定目标温度值，目标温度值在400-700℃范围内。本发明所指的目标温度值为唯一的温度值，例如400℃、550℃、700℃。目标温度值为T，以目标温度值为中心的允许的温度波动范围为T±T1，3℃≤T1≤8℃。

进一步的，在步骤(3)中进行以下步骤的一种或多种：当窑炉缓冷带温度低于目标温度值4℃－10℃时，控制装置控制鼓风风机关小风闸；当窑炉缓冷带温度低于目标温度值10℃－20℃时；控制装置控制鼓风风机停机，当窑炉缓冷带温度持续下降低于目标温度值＞20℃时，控制装置控制喷枪开启。此时，以目标温度值为中心的允许的温度波动范围为T±T1，T1＝5℃。当温度下降越多时，则逐步采用更有效的温度回升措施，降低缓冷带温度较低的时间，使温度波动产生的影响降到最低。

进一步的，在鼓风风机关小风闸后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则鼓风风机停机或开启喷枪；在鼓风风机停机后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则开启喷枪。

当温度下降采取操作后窑炉缓冷带内温度回升缓慢，则采取进一步措施提高温度回升速率。通过开启喷枪使得缓冷带内的温度较快恢复至目标温度值，在最大程度上降低温度变化对产品质量的影响。

进一步的，喷枪开启后，控制装置通过控制喷枪的燃料开度控制缓冷带温度稳定回升，温度回升速率控制在5-8℃/min。根据温度回升的速度，控制喷枪燃料开度，避免喷枪火焰过大，对缓冷带内产品产生影响。缓冷带内温度稳定回升，有利于控制装置对温度的控制。

进一步的，控制装置判断窑炉缓冷带处于正常生产状态或空窑状态，在步骤(3)中当窑炉缓冷带的正常生产时，温度波动控制在≤5℃；当窑炉缓冷带空窑时，温度波动控制在≤20℃。在这种温度波动范围内，能够最大程度上降低温度波动对产品质量的影响。控制装置根据窑炉的生产状态控制缓冷带内温度，尤其在空窑允许有较大的温度波动范围，降低了温度控制的难度，和降低了温度控制的能耗。

进一步的，窑炉缓冷带内安装有压力传感器5，喷枪3设置有压力稳定装置6，当窑炉缓冷带的压力低于设定值时，控制压力稳定装置6通过提高喷枪3的进风量提高窑炉内压力。通过保持缓冷带内压力在设定值范围内，保证窑内上下温度均匀。

如图2-4所示，具体的，窑炉缓冷带正常生产时，以目标温度值为中心的温度波动控制在≤5℃，本发明的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的温度控制过程如下：

S101、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围，具体设定允许波动温度范围为T±3℃。

S102、温度传感器实时将窑炉缓冷带的温度信息发送至控制装置，控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内，具体的，温度传感器具有多个，分布在窑炉缓冷带的不同位置，控制装置接收全部的温度信息计算平均值，判断该平均值是否在允许的温度波动范围内；

S103、当窑炉缓冷带温度低于目标温度值4℃－10℃时，控制装置控制鼓风风机关小风闸；

S104、鼓风风机关小风闸后，若窑炉缓冷带温度较快回升至允许波动范围内，当窑炉缓冷带温度恢复至目标温度值以上且不超出波动范围时，则控制鼓风风机的风闸恢复原来的开度；

若窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则关闭鼓风风机，当温度回升至目标温度值以上且不超出波动范围时开启鼓风机；

若在关闭鼓风风机之后温度依然回升缓慢，则开启喷枪，当温度回升至目标温度值以上且不超出波动范围时时关闭喷枪，在关闭喷枪之后温度依然上升，则开启鼓风风机。

喷枪开启后，控制装置通过控制喷枪的燃料开度控制缓冷带温度稳定回升，温度回升速率控制在5-8℃/min。

具体的，窑炉缓冷带空窑时，以目标温度值为中心的温度波动控制在≤20℃，本发明的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的温度控制过程如下：

S201、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围，具体设定允许波动温度范围为T±8℃。

S202、温度传感器实时将窑炉缓冷带的温度信息发送至控制装置，控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内；

S203、当窑炉缓冷带温度低于目标温度值10℃－20℃时，控制装置控制鼓风风机停机；

S204、鼓风风机停机后，若窑炉缓冷带温度较快回升至允许波动范围内，当窑炉缓冷带温度恢复至目标温度值以上且不超出波动范围时，则控制鼓风风机开机；

若窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则开启喷枪，温度回升至目标温度值以上且不超出波动范围时时关闭喷枪，在关闭喷枪之后温度依然上升，则开启鼓风风机；

当窑炉缓冷带温度持续下降低于目标温度值＞20℃时，控制装置控制喷枪开启，温度回升至目标温度值以上且不超出波动范围时时关闭喷枪，在关闭喷枪之后温度依然上升，则开启鼓风风机。

喷枪开启后，控制装置通过控制喷枪的燃料开度控制缓冷带温度稳定回升，温度回升速率控制在5-8℃/min。

具体的，本发明的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的压力控制过程如下：

S301、在控制装置设定目标压力值；

S302、压力传感器实时将窑炉缓冷带的压力信息发送至控制装置，控制装置接收压力信息并该压力是否低于设定值，具体的，压力传感器具有多个，分布在窑炉缓冷带的不同位置，控制装置接收全部的压力信息计算平均值，判断该平均值是否低于设定值；

S303、当窑炉缓冷带的压力低于设定值时，控制压力稳定装置通过提高喷枪的进风量提高窑炉内压力，缓冷带内压力值达到设定值时，控制压力稳定装置停止补充空气。压力稳定器补充的空气与喷枪喷出的烟气混合，不仅有稳定压力的作用，也可降低烟气温度作用，不至于局部温度过高。

其中，在实际生产时，步骤S101、S201和S301是同时由操作人员进行的，控制装置具有判断窑炉缓冷带正常生产状态和空窑状态的能力。

基于上述窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的系统，包括喷枪3、鼓风风机4、温度传感器2和控制装置1，喷枪3安装在窑炉缓冷带的中后部，鼓风风机4位于窑炉缓冷带的后端，温度传感器2位于窑炉缓冷带内，喷枪3、鼓风风机4、温度传感器2均与控制装置1连接；

控制装置1用于接收温度传感器2的信息并判断该温度是否位于设定的温度范围内；以及当窑炉缓冷带温度低于设定温度值时控制鼓风风机4的风闸开度减小、关闭鼓风风机4和/或开启喷枪3。

温度传感器2具有多个，分布在窑炉缓冷带的不同位置，控制装置1接收全部的温度信息计算平均值，判断该平均值是否在允许的温度波动范围内。

通过控制装置1对鼓风风机4、风闸以及喷枪3的控制，达到在窑炉缓冷带的正常生产时，以目标温度值为中心温度波动控制在≤5℃，窑炉缓冷带空窑时，以目标温度值为中心温度波动控制在≤20℃。在这种温度波动范围内，能够最大程度上降低温度波动对产品质量的影响。控制装置根据窑炉的生产状态控制缓冷带内温度，尤其在空窑允许有较大的温度波动范围，降低了温度控制的难度，和降低了温度控制的能耗。控制装置1具有判断窑炉缓冷带处于正常生产状态和空窑状态的能力。

进一步的，喷枪3位于窑炉缓冷带内壁的下部，并且窑炉缓冷带的左右两侧均设置有多个喷枪3，相邻两喷枪3的间距为2-4m，窑炉缓冷带的左右两侧的喷枪3为交错分布。通过喷枪3的这种设置方式，当喷枪3开启后，能使窑炉缓冷带内的温度更均匀，进一步裂砖，提高产品合格率。

进一步的，喷枪3的喷火口处设置有挡焰隔板，挡焰隔板与喷火口的距离为10-30cm。当喷枪的火焰喷射到挡焰隔板上时，火焰向四周散开，不仅可以隔挡火焰，还能使火焰的温度散发更均匀。

进一步的，还包括与控制装置1连接压力传感器5，压力传感器5安装在窑炉缓冷带内，喷枪3处安装有压力稳定装置6，控制装置1用于接收压力传感器5发送的信息以及控制压力稳定器6。

压力传感器5具有多个，分布在窑炉缓冷带的不同位置，控制装置1接收全部的压力信息计算平均值，判断该平均值是否低于设定值。当压力超出设定范围时，控制装置1控制压力稳定装置补充空气，通过补充空气的量来稳定压力，压力稳定器6补充的空气与喷枪3喷出的烟气混合，不仅有稳定压力的作用，也可降低烟气温度作用，不至于局部温度过高。

与专利201320644507.1和201120221632.2的窑炉温度控制方法相比，本发明的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法及系统具有如下优势：

1、在窑炉缓冷带设喷枪和鼓风风机，通过对两者的控制，实现窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，在这个温度波动范围内，能有效减少因温度急剧下降引起的裂砖现象以及产品内部开裂等质量问题，在很大程度上提高了产品的合格率；

2、控制装置能够判断窑炉缓冷带的状态，分别设定正常生产和空窑两种允许温度波动的范围，达到在最大程度上降低裂砖现象，产品合格率提高至96％，尤其在空窑允许有较大的温度波动范围，降低了温度控制的难度，和降低了温度控制的能耗；

3、开启喷枪时窑炉缓冷带温度回升时，控制温度回升速率控制在5-8℃/min，通过控制温度回升的速率是防止缓冷带内温度变化过于剧烈，造成对产品的影响；

4、当窑炉缓冷带温度回升缓慢时，控制喷枪开启进行辅助升温，提高温度回升的速度，使缓冷带的温度能够快速回升至设定范围，尤其是窑炉正常生产时，采用喷枪辅助温度回升，能够进一步提高产品的合格率；

5、同时控制缓冷带中的温度和压力，不仅能够保持缓冷带温度在一个较小的波动范围内，而且使得缓冷带空间温度分布均匀，防止形成温度分层；

6、通过喷枪的数量、位置和间距设置，增强热量分布的均匀性，使得缓冷带温度分布均匀，也有利于温度均匀回升；进一步在喷枪的喷火口设置挡焰隔板，不仅可以隔挡火焰，还能使火焰的温度散发更均匀。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，其特征在于，包括控制装置、温度传感器、喷枪和鼓风风机，该智能控制方法包括以下步骤：

(1)、在控制装置设定目标温度值，设定以目标温度值为中心的允许波动温度范围；

(2)、所述温度传感器实时将所述窑炉缓冷带的温度信息发送至所述控制装置，所述控制装置接收温度信息并该温度是否在允许的温度波动范围内；

(3)、当所述窑炉缓冷带温度低于允许波动温度范围时，所述控制装置进行鼓风风机的风闸开度减小、关闭鼓风风机、开启喷枪中的一种或多种控制，使所述窑炉缓冷带温度波动范围≤20℃，其中，所述温度传感器安装在窑炉缓冷带内，所述喷枪设置在窑炉缓冷带的中后部，所述鼓风风机安装在窑炉缓冷带的后部；

在步骤(3)中进行以下步骤的一种或多种：

当窑炉缓冷带温度低于目标温度值4℃－10℃时，控制装置控制鼓风风机关小风闸；当窑炉缓冷带温度低于目标温度值10℃－20℃时，控制装置控制鼓风风机停机；当窑炉缓冷带温度持续下降低于目标温度值＞20℃时，控制装置控制喷枪开启；

在所述步骤(3)中：

在鼓风风机关小风闸后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则鼓风风机停机或开启喷枪；

在鼓风风机停机后，所述窑炉缓冷带内温度回升速率缓慢为＜1℃/min时，则开启喷枪。

2.根据权利要求1所述的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，其特征在于，所述喷枪开启后，所述控制装置通过控制喷枪的燃料开度控制缓冷带温度稳定回升，温度回升速率控制在5-8℃/min。

3.根据权利要求1所述的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，其特征在于，所述控制装置判断窑炉缓冷带处于正常生产状态或空窑状态，在所述步骤(3)中：当窑炉缓冷带的正常生产时，以目标温度值为中心温度波动控制在≤5℃；当窑炉缓冷带空窑时，以目标温度值为中心温度波动控制在≤20℃。

4.根据权利要求1所述的窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法，其特征在于，所述窑炉缓冷带内安装有压力传感器，所述喷枪设置有压力稳定装置，当所述窑炉缓冷带的压力低于设定值时，控制压力稳定装置通过提高喷枪的进风量提高窑炉内压力。

5.基于权利要求1所述窑炉缓冷带防裂砖智能控制方法的系统，其特征在于，包括喷枪、鼓风风机、温度传感器和控制装置，所述喷枪安装在窑炉缓冷带的中后部，所述鼓风风机位于窑炉缓冷带的后端，所述温度传感器位于窑炉缓冷带内，所述喷枪、鼓风风机、温度传感器均与控制装置连接；

所述控制装置用于接收温度传感器的信息并判断该温度是否位于设定的温度范围内；以及当窑炉缓冷带温度低于设定温度值时控制鼓风风机的风闸开度减小、关闭鼓风风机和/或开启喷枪。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述喷枪位于窑炉缓冷带内壁的下部，并且窑炉缓冷带的左右两侧均设置有多个所述喷枪，相邻两喷枪的间距为2-4m，窑炉缓冷带的左右两侧的所述喷枪为交错分布。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述喷枪的喷火口处设置有挡焰隔板，所述挡焰隔板与喷火口的距离为10-30cm。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括与控制装置连接压力传感器，所述压力传感器安装在窑炉缓冷带内，所述喷枪处安装有压力稳定装置，所述控制装置用于接收压力传感器发送的信息以及控制压力稳定器。

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