CN111099844B - 一种多排插板式石灰立窑布料系统及布料方法 - Google Patents

Abstract

一种多排插板式石灰立窑布料系统及布料方法，包括：旋转基架、进料管、分料台、布料管、插板式下料机构；所述旋转基架架设在石灰进料口的外侧，旋转基架的旋转轴线与石灰进料口的轴线重合，旋转基架的中间为上下连通的通料口；所述进料管的下端与所述通料口的上端连通；所述分料台设置在通料口的中部，分料台的外缘与通料口的内壁之间形成环形间隙；所述布料管设置在窑体内，布料管的上端与旋转基架连接并与环形间隙连通；所述插板式下料机构设置在所述布料管的下端。本申请提供的技术方案，能够使得窑体内的石灰环料面的高度差在一定范围内，防止出现石灰燃烧不充分的情况，提高石灰品质。

Description

一种多排插板式石灰立窑布料系统及布料方法

技术领域

本发明涉及一种均匀布料系统，具体涉及一种多排插板式石灰立窑布料系统，属于石灰石烧结技术领域；本发明还涉及一种多排插板式石灰立窑布料方法。

背景技术

随着一般所述的石灰指生石灰(CaO)，它是冶金行业广泛应用的重要辅助原料，在炼铁原料烧结、炼铁还原过程、铁水预处理过程及炉外精炼过程中，石灰作为添加剂，起到调节炉料碱度、造渣和脱硫等作用，对炼铁炼钢工艺的顺利进行具有重要作用。

石灰立窑是石灰生产工艺中的核心装备，原料石灰石在石灰立窑中被加热至1100℃，煅烧生成产品石灰。目前使用较广的石灰立窑窑型主要为立窑。而本专利亦主要针对石灰立窑提出。

现有技术下的石灰立窑工艺及其装置结构：石灰石从上部被加入石灰立窑窑体内，在石灰立窑窑体内堆积成一定厚度的料层，随着生产的进行料层缓慢下行，同时通过喷煤总管与煤粉喷枪往堆积料层内喷入均匀等量粒度合适的煤粉，使其均匀布置在煤粉喷枪出口水平截面的料层内，在高温下煤粉燃烧放热，为料层供给均匀适合的热量，从而使得料层一边下行一边反应，在到达石灰立窑窑体下部位置的时候结束反应，最终成品矿由排料口排出至台车上，被运往下一道工序。另一方面，从窑体下部鼓入的助燃风自下而上穿过料层，为煤粉燃烧提供充足的助燃风。

而在现有技术中，石灰立窑为单口下料，导致存在两个技术问题。第一个技术问题为布料状态不理想：在现有技术下的石灰立窑中，石灰石由于是中间单口下料，故容易在立冷机内形成中间厚、边缘薄的山包状堆积料层。而这种料层布料状态对于物料分布、风流分布要求很严格的石灰立窑生产是非常不利的。而由于第一个技术问题，导致产生第二个技术问题：焙烧效果不佳：在换热过程中，由于布料状态不理想，故助燃空气易形成短路，空气自下而上穿过石灰石料层时中间厚料层压损大、穿过出现边缘薄料层时压损小，从而导致大量助燃空气从压损小的边缘薄料层穿行助燃，少量助燃空气从压损大的中间厚料层进行穿行助燃，这样就容易形成石灰石料层内煤粉燃烧不均的现象，从而造成生产结束后出现中间矿料温度低、边缘料层温度高的现象，不均匀焙烧会严重影响石灰矿产质量指标。

因此，如何提供一种多排插板式石灰立窑布料系统，其能够使得石灰立窑布料均匀，提高石灰烧结质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于通过主动监测各环料面的高度差判断石灰石料面是否高度均匀，若不均匀则通过多排插板式布料装置对环料面进行加料。本发明提供一种多排插板式石灰立窑布料系统，石灰立窑包括：窑体和多排插板式布料装置；窑体顶部为石灰进料口；窑体底部为石灰出料口；多排插板式布料装置包括：旋转基架、进料管、分料台、布料管、插板式下料机构；所述旋转基架架设在石灰进料口的外侧，旋转基架的旋转轴线与石灰进料口的轴线重合，旋转基架的中间为上下连通的通料口；所述进料管的下端与所述通料口的上端连通；所述分料台设置在通料口的中部，分料台的外缘与通料口的内壁之间形成环形间隙；所述布料管设置在窑体内，布料管的上端与旋转基架连接并与环形间隙连通；所述插板式下料机构设置在所述布料管的下端。

根据本发明提供的第一个实施方案，提供一种多排插板式石灰立窑布料系统：

一种多排插板式石灰立窑布料系统，石灰立窑包括：窑体和多排插板式布料装置；窑体顶部为石灰进料口；窑体底部为石灰出料口；多排插板式布料装置包括：旋转基架、进料管、分料台、布料管、插板式下料机构；所述旋转基架架设在石灰进料口的外侧，旋转基架的旋转轴线与石灰进料口的轴线重合，旋转基架的中间为上下连通的通料口；所述进料管的下端与所述通料口的上端连通；所述分料台设置在通料口的中部，分料台的外缘与通料口的内壁之间形成环形间隙；所述布料管设置在窑体内，布料管的上端与旋转基架连接并与环形间隙连通；所述插板式下料机构设置在所述布料管的下端。

作为优选，所述插板式下料机构包括：水平插板、插板平移机构；所述插板平移机构设置在布料管的底端；水平插板设置在插板平移机构上，所述水平插板沿旋转基架旋转轴线与旋转基架中心的连线方向水平排列设置；多个所述水平插板将石灰承托在进料管内；插板平移机构驱动水平插板垂直于插板平移机构的方向移动。

作为优选，该装置还包括：拨料板；所述拨料板的一端设置在所述旋转基架的内壁上，拨料板的另一端伸入分料台的上方；且拨料板位于布料管的正上方。

作为优选，该装置还包括：拨料摆动座；所述拨料板的一端通过所述拨料摆动座设置在所述旋转基架的内壁上，拨料摆动座驱动拨料板平行于分料台上表面摆动。

作为优选，拨料板与拨料摆动座旋转切向所成的切入角度θ_n为0-90°；优选θ_n为0-60°；更优选θ_n为0-30°。

作为优选，所述水平插板的数量为n个，n为2-100，优选n为4-50，更优选n为5-20。

作为优选，所述水平插板的移动距离与水平插板自身长度的移出比值q为0-1；优选q为0.2-0.8；更优选q为0.4-0.6；

作为优选，一一对应的布料管、插板式下料机构、拨料板和拨料摆动座组成一组下料单元；多排插板式石灰立窑布料系统包括多组所述下料单元；所述下料单元沿圆周阵列设置在旋转基架的下方。

作为优选，该装置包括：料面高度检测器；所述料面高度检测器包括：检测杆、检测主体；检测主体沿圆周设置在窑体侧壁上；检测杆一端与检测主体信号连接，检测杆的另一端深入窑体内部；作为优选，料面高度检测器的数量与水平插板的数量一致，料面高度检测器探测不同半径的料层高度；

作为优选，料面高度检测器检测到的石灰立窑在水平横截面上各环料面高度值为Δ_n，根据下述公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n；再根据公式(2)得到拨料板在处理第n环料面时切入角度θ_n的值：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；a、b为系统内设系数，a∈[0,1]；b∈[10,50]；优选为a∈[0.2,0.8]，b∈[20,40]；更优选为a∈[0.4,0.6]，b∈[25,35]。

作为优选，根据下述公式(3)得到拨料板在处理第n环料面时旋转基架对应的旋转速度V_n；再根据下述公式(4)得到水平插板在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；c、d、e为系统内设系数，c∈[0,1]，d∈[1,5]，e∈[0,5]；优选为c∈[0.2,0.8]，d∈[2,4]，e∈[0.1,3]；更优选为c∈[0.4,0.6]，d∈[2.5,3.5]，e∈[0.2,2]。

作为优选，该装置包括：残碳检测器；所述残碳检测器设置在石灰出料口处；残碳检测器所检测得到的残碳量占比记为γ；石灰立窑允许的最大残碳量占比γ_max为5％-20％；

作为优选，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％。

作为优选，所述水平插板为直板型，水平插板的长度方向垂直于旋转基架的旋转轴线与旋转基架中心的连线。

作为优选，所述水平插板为弧型，水平插板的曲率与所处位置的窑体内腔圆周的曲率一致。

作为优选，旋转基架包括：环道、驱动装置、走轮；所述环道设置在石灰进料口的外侧；驱动装置通过走轮设置在环道上。

根据本发明提供的第二个实施方案，提供一种石灰立窑均匀布料方法：

一种多排插板式石灰立窑布料方法或使用第一个实施方案所述一种多排插板式石灰立窑布料系统的方法，该方法包括以下步骤：

1)排料残碳监测：实时检测石灰立窑石灰出料口的残碳量占比γ_测；若γ_测≤γ_max，继续运行；γ_测＞γ_max，则进入步骤2)；

2)判断故障原因：检测石灰立窑内各环料面的高度Δ_n，得到各环料面与最高环料面之间的高度差k_n，k_n＝△_max-△_n；若k_n≤k_max，k_max为最大允许高度差，则加大助燃风风量；若k_n＞k_max，则进入下一步对各环料面补料；

3)检测得出加料量：根据Δ_n，得到第n个环料面所需的加料量Q_n；

4)控制拨料：根据Q_n，控制拨料板以切入角度θ_n和旋转速

度V_n进行拨料；

5)控制下料：根据第n个环料面所需的加料量Q_n和拨料板的切入角度θ_n，控制第n个水平插板开启的停留时间t_n。

作为优选，在步骤2)中还包括：2a)确定在石灰立窑内，由插板式下料机构下料形成的环形料面的环数n；

作为优选，在步骤2)中，根据公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；

作为优选，在步骤3)中，根据公式(2)得到拨料板处理第n环料面时切入角度θ_n；根据公式(3)得到拨料板处理第n环料面时对应的旋转速度V_n：

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；d_内为石灰立窑内径值；a、b、c、d为系统内设系数；

作为优选，在步骤5)中，根据公式(5)确定水平插板的移出比值q：

q＝G/H (5)；

其中，G为水平插板水平移动的距离；H为水平插板自身的长度；

根据公式(4)得到水平插板在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n：

其中，e为系统内设系数，e∈[0,5]；优选为e∈[0.1,3]；更优选为e∈[0.2,2]，根据系统运行时间可自学习并不断自修正。

作为优选，在步骤1)中，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号。

在本申请中，旋转基架在设置在石灰进料口的的上方，带动布料管和下料机构的旋转。石灰从进料管进入窑体内，石灰离开进料管后落在分料台上，石灰在分料台上堆积。当石灰在堆料平台上堆积到一定程度后，即从分料台的外缘进入布料管。接着在水平插板的作用下落到不同的环料面上。水平插板在插板平移机构的作用下保持水平，当需要对某一个环料面进行加料时，再驱动对应位置上的水平插板水平向一侧移动，该水平插板所承托的石灰从该水平插板的位置落入需要加料的环料面上。通过旋转基架、布料管、下料机构的配合向，能够在石灰立窑采用单一进料管和单一进料口的情况下，将石灰精准的铺放在窑体内，从而使得窑体内的石灰环料面的高度差在一定范围内，防止出现石灰燃烧不充分的情况，提高石灰品质。

在本申请中，通过拨料板跟随旋转基架转动，将分料台上的石灰物料按需播洒到布料管中，能够准确的调控布料管中暂存石灰的重量，防止布料管内的石灰过多，增加整体重量。降低旋转基架的转动负重。

在本申请中，通过拨料摆动座，能够调节拨料板的拨料角度。拨料板不同的拨料切入角度，拨料板切入分料台上的堆积石灰的深度不同。切入角度越大，拨料板在跟随旋转基架旋转的单位角度内，所拨出的石灰越多，则落入布料管内的石灰越多。

在本申请中，当拨料板切入角度为90°，即拨料板指向分料台的中心时，拨料板的拨料量最大。

在本申请中，水平插板的数量越多，则下料机构所能够铺料的环料面越多、越密，有利于对窑体内的石灰的环料面精准调节。

在本申请中，水平插板水平移动的距离越大，则水平插板的开口越大，即q值越大，则单位时间内下料量越大。则在下料量一定的情况下，水平插板的开口与停留时间t成反比。

需要说明的是，在本申请涉及的公式中，参数a、b、c、d、e的值在实际生产过程中，通过对石灰立窑的试验检测而得到，并在实际生产过程中，通过机器学习逐步修正具体的参数值。

在本申请中，系统可根据当前处理料面的半径值r_n推算出需要开启的水平插板，在本申请的一个具体实施例中，将下料槽均分为9份，对应9个水平插板，则其分别对应的半径值为：

通过料面高度检测器能够监测到不同rn值的环料面的高度，需要补料的环料面半径rn的值，最大能够达到上述表1的哪个半径范围，则控制该半径范围对应的水平插板进行下料。

值坐落的数值范围，即可判别需要开启的水平插板序号

在本申请中，水平插板水平移动距离与水平插板自身长度的比为移出比值q。移出比值q越大，则布料管内的石灰在单位时间内，从该打开的水平插板处排出的量越大。在实际控制的过程中，为了减少能耗，旋转基架的旋转基本保持匀速转动。但同一个环料面上的不同区域也会存在不同的高度差，当某环料面的某处的高度过低，水平插板经过此处，增大移出比值q，增大下料量。实现一次通过，一次填补完成的作用。最终使得整个窑体内部的石灰料面的高度差满足工艺要求。工艺要求是，各环料面的高度k_n小于等于k_max。

在本申请中，通过多组所述下料单元，能够同时对不同环料面进行加料。所述下料单元的数量为1-20套，优选为2-10套；更优选为4-8套。针对其布料装置数量进行简要分工，各自负责窑内1-2环料面的布料调节工作，如表1所示：

在系统得到推算值(拨料板的切入角度与旋转速度、需要打开的水平插板序号与打开时间)后，将自动控制拨料板、插板平移机构等调节装置，进行自动在线调节，直至窑内检测到的料面高度差值已在正常范围内为止。

在本申请中，通过料面高度检测器，能够实时监测窑体内部石灰的料面情况。若某一环料面的高度较高，则流经该处的燃烧气体减少，从而导致该处的温度较其他区域要低，从而无法满足工艺要求。另外，通过高度监测，能够进一步的检测各个环料面的高度情况，从而判断哪些环料面需要进一步加料。

在本申请中，先通过高度差(△max-△n)计算出某个环料面所需要的加料量Qn，接着调节拨料板的切入角度θn控制进入布料管的石灰的量，再通过调节旋转基架的旋转速度Vn控制旋转一周的加料速度；最后通过控制水平插板打开的时间，控制单位时间内，从下料机构下料到料面上的石灰的量。

在本申请中，通过检测窑体的石灰出料口的物料的含碳量来判断窑体内部石灰石煅烧反应的充分程度。石灰石在窑体内发生的化学反应如下：

CaCO₃→CaO+CO₂↑

即若窑体内石灰石反应不充分，则出料口处的碳酸钙的含量大，即残碳量大。

需要说明的是，不同类型的石灰立窑所允许的残碳量的量不同。由于窑体内部的反应程度具有一定的波动。则检测参考为，当残炭值在一定时间t内均大于额定值时，才会判断为窑体内部燃烧不充分。

在本申请中，水平插板为直板型，或为弧形。当水平插板为弧形时，从水平插板该水平插板处排出的石灰石能够更准确的落在待加料的料面上。

在本申请中，环道固定在窑体上，或环道固定在窑体外部的支撑架上。

在第二个实施方案中，先检测石灰立窑石灰出料口的残碳量γ，若残碳量γ值均大于5％，则判断石灰立窑内部反应出现燃烧不完全的情况。造成这个情况的原因一般分为两种，一种为由于窑体内通入的助燃风量不足，即供氧不足，从而导致窑体内整个燃烧区域燃烧不充分；另一种为由于窑体内石灰石物料铺料不均匀导致的，窑体内部部分区域燃烧不充分。对于第一种原因，通过加大助燃气体的气量解决；对于第二种原因通过对高度低的环料面加料解决。而是否燃烧不充分，优先通过判断各环料面的高度差k_n，若高度差k_n≤最大允许高度差k_max，则说明各环料面水平高度相对均匀，判断燃烧不充分的原因为助燃气体不足；反之，若高度差k_n＞最大允许高度差k_max，则说明燃烧不充分可能是由于料面水平高度不均匀导致的部分区域燃烧不充分。当判断是由于料面水平高度不均匀导致的部分区域燃烧不充分后，根据测到的各环料面高度△_n与最高料面高度△_max的高度差(△_max-△_n)计算各环料面所需要加料的量Q_n。再根据Q_n，得出拨料板的切入角度θ_n，以控制进入布料管的石灰石的量。又根据Q_n得到旋转基架的旋转速度V_n，控制布料周期。最终通过控制水平插板的打开停留时间t_n来控制局部环料面上加料的量。通过上述的方法，即可将窑体内石灰石的各环料面铺平。采用本申请提供的方案，能够实时检测窑体内部的燃烧情况，并根据燃烧情况及时发现燃烧不充分的问题，再根据导致问题产生的不同的原因，进行进一步的加大助燃气体或调整各环料面水平高度的操作。能够减低人工的操作的难度，提高布料的准确度，最终提高了石灰石燃烧生成生石灰的转化率，提高产品质量。

在本申请中，公式Q_n的值为环料面的面积S_n乘以高度差(△_max-△_n)。其中，环料面的面积Sn可通过各环料面的外边缘半径r_外和r_内根据圆的面积公式求得。

在本申请中，切入角度θ_n的越大，则拨料板在单位旋转角度内，所能拨到布料管的石灰石的量越大。即θ_n的值与各环料面的加料面Q_n呈正比的关系。同时，在同样的加料量Q_n的情况下，不同半径距离上的环料面，在同一转动角度内所需要的下料量不同，即同样的加料量Q_n，分到不同周长的环料面上时，单位角度的加料量不同。所以θ_n的值与各环料面的直径d_n成反比。

在本申请中，具体的布料过程中，一般会控制每个环料面的加料时间，即各环料面所需加料量Q_n越大和半径r_n越大，则旋转速度越V_n大。

在本申请中，对应所需加料的环料面的水平插板的打开停留时间tn与该环料面的加料量Qn成正比，与拨料板的切入角度θn和旋转速度Vn成反比。

在本申请中，石灰立窑的高度一般为5-50米，优选为5.5-48米，优选为6-45米，更优选为7-40米，进一步优选为8-35米。石灰立窑窑体的外直径一般为3-30米，优选为4-25米，优选为5-22米，更优选为6-20米，进一步优选为7-18米。

本发明方案相较现有技术，有以下优点：

1、布料状态较理想：由于炉内下料板在旋转过程中，会在炉内形成多圈“小山包”式的料面状态，且通过料层温度高度检测装置对各圈料面高度的实时监控和拨料板的旋转控制，可以实时保证炉内各圈料面高度基本趋于均匀，从而形成较理想的炉内布料状态；

2、焙烧效果良好：由于布料状态稳定，各圈料面高度趋于均匀，所以在换热过程中，不易出现助燃空气短路、大量助燃空气从压损小的边缘薄料层穿行助燃，少量助燃空气从压损大的中间厚料层进行穿行助燃这样的情况，从而有效杜绝了石灰石料层内煤粉燃烧不均的现象，进而有效提高了石灰石成品矿的质量指标。

综上所述，此新技术方案有效弥补了原有技术方案所存在的多项缺陷，相比较原有技术更加节能、可靠、实用，可以预计在未来有很好的市场前景。

附图说明

图1为本申请提供的多排插板式石灰立窑布料系统的整体结构示意图；

图2为现有技术中石灰立窑的结构示意图；

图3为本申请提供的多排插板式布料装置中进料管与分料台相对位置示意图；

图4为本申请提供的多排插板式布料装置的细节结构示意图；

图5为本申请提供的多排插板式布料装置的三维结构示意图；

图6为本申请提供的多排插板式布料装置的下料机构俯视结构图；

图7为本申请提供的多排插板式布料装置的下料机构侧视结构图；

图8为本申请提供的单个多排插板式布料装置旋转实施例示意图；

图9为本申请提供的两个多排插板式布料装置旋转实施例示意图；

图10为本申请提供的四个多排插板式布料装置旋转实施例示意图；

图11为本申请提供的六个多排插板式布料装置旋转实施例示意图；

图12为本申请提供的石灰立窑均匀布料方法的流程图。

附图标记：1：窑体；101：石灰进料口；102：石灰出料口；201：旋转基架；20101：通料口；20102：环形间隙；20103：环道；20104：驱动装置；20105：走轮；202：进料管；203：分料台；20301：拨料板；20302：拨料摆动座；204：布料管；205：插板式下料机构；20501：水平插板；20502：插板平移机构；3：料面高度检测器；301：检测杆；302：检测主体；4：残碳检测器。

具体实施方式

根据本发明提供的第一个实施方案，提供一种多排插板式石灰立窑布料系统：

一种多排插板式石灰立窑布料系统，石灰立窑包括：窑体1和多排插板式布料装置2；窑体1顶部为石灰进料口101；窑体1底部为石灰出料口102；多排插板式布料装置2包括：旋转基架201、进料管202、分料台203、布料管204、插板式下料机构205；所述旋转基架201架设在石灰进料口101的外侧，旋转基架201的旋转轴线与石灰进料口101的轴线重合，旋转基架201的中间为上下连通的通料口20101；所述进料管202的下端与所述通料口20101的上端连通；所述分料台203设置在通料口20101的中部，分料台203的外缘与通料口20101的内壁之间形成环形间隙20102；所述布料管204设置在窑体1内，布料管204的上端与旋转基架201连接并与环形间隙20102连通；所述插板式下料机构205设置在所述布料管204的下端。

作为优选，所述插板式下料机构205包括：水平插板20501、插板平移机构20502；所述插板平移机构20502设置在布料管204的底端；水平插板20501设置在插板平移机构20502上，所述水平插板20501沿旋转基架201旋转轴线与旋转基架201中心的连线方向水平排列设置；多个所述水平插板20501将石灰承托在进料管202内；插板平移机构20502驱动水平插板20501垂直于插板平移机构20502的方向移动。

作为优选，该装置还包括：拨料板20301；所述拨料板20301的一端设置在所述旋转基架201的内壁上，拨料板20301的另一端伸入分料台203的上方；且拨料板20301位于布料管204的正上方。

作为优选，该装置还包括：拨料摆动座20302；所述拨料板20301的一端通过所述拨料摆动座20302设置在所述旋转基架201的内壁上，拨料摆动座20302驱动拨料板20301平行于分料台203上表面摆动。

作为优选，拨料板20301与拨料摆动座20302旋转切向所成的切入角度θ_n为0-90°；优选θ_n为0-60°；更优选θ_n为0-30°。

作为优选，所述水平插板20501的数量为n个，n为2-100，优选n为4-50，更优选n为5-20。

作为优选，所述水平插板20501的移动距离与水平插板20501自身长度的移出比值q为0-1；优选q为0.2-0.8；更优选q为0.4-0.6；

作为优选，一一对应的布料管204、插板式下料机构205、拨料板20301和拨料摆动座20302组成一组下料单元；多排插板式石灰立窑布料系统包括多组所述下料单元；所述下料单元沿圆周阵列设置在旋转基架201的下方。

作为优选，该装置包括：料面高度检测器3；所述料面高度检测器3包括：检测杆301、检测主体302；检测主体302沿圆周设置在窑体1侧壁上；检测杆301一端与检测主体302信号连接，检测杆301的另一端深入窑体1内部；作为优选，料面高度检测器3的数量与水平插板20501的数量一致，料面高度检测器3探测不同半径的料层高度；

作为优选，料面高度检测器3检测到的石灰立窑在水平横截面上各环料面高度值为Δ_n，根据下述公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n；再根据公式(2)得到拨料板20301在处理第n环料面时切入角度θ_n的值：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；a、b为系统内设系数，a∈[0,1]；b∈[10,50]；优选为a∈[0.2,0.8]，b∈[20,40]；更优选为a∈[0.4,0.6]，b∈[25,35]。

作为优选，根据下述公式(3)得到拨料板20301在处理第n环料面时旋转基架201对应的旋转速度V_n；再根据下述公式(4)得到水平插板20501在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；c、d、e为系统内设系数，c∈[0,1]，d∈[1,5]，e∈[0,5]；优选为c∈[0.2,0.8]，d∈[2,4]，e∈[0.1,3]；更优选为c∈[0.4,0.6]，d∈[2.5,3.5]，e∈[0.2,2]。

作为优选，该装置包括：残碳检测器4；所述残碳检测器4设置在石灰出料口102处；残碳检测器4所检测得到的残碳量占比记为γ；石灰立窑允许的最大残碳量占比γ_max为5％-20％；

作为优选，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％。

作为优选，所述水平插板20501为直板型，水平插板20501的长度方向垂直于旋转基架201的旋转轴线与旋转基架201中心的连线。

作为优选，所述水平插板20501为弧型，水平插板20501的曲率与所处位置的窑体1内腔圆周的曲率一致。

作为优选，旋转基架201包括：环道20103、驱动装置20104、走轮20105；所述环道20103设置在石灰进料口101的外侧；驱动装置20104通过走轮20105设置在环道20103上。

根据本发明提供的第二个实施方案，提供一种多排插板式石灰立窑布料方法：

一种多排插板式石灰立窑布料方法或使用第一个实施方案所述一种多排插板式石灰立窑布料系统的方法，该方法包括以下步骤：

1)排料残碳监测：实时检测石灰立窑石灰出料口102的残碳量占比γ_测；若γ_测≤γ_max，继续运行；若γ_测＞γ_max，则进入步骤2)；

2)判断故障原因：检测石灰立窑内各环料面的高度Δ_n，得到各环料面与最高环料面之间的高度差k_n，k_n＝△_max-△_n；若k_n≤k_max，k_max为最大允许高度差，则加大助燃风风量；若k_n＞k_max，则进入下一步对各环料面补料；

3)检测得出加料量：根据Δ_n，得到第n个环料面所需的加料量Q_n；

4)控制拨料：根据Q_n，控制拨料板以切入角度θ_n和旋转速度V_n进行拨料；

5)控制下料：根据第n个环料面所需的加料量Q_n和拨料板的切入角度θ_n，控制第n个水平插板开启的停留时间t_n。

作为优选，在步骤2)中还包括：2a)确定在石灰立窑内，由插板式下料机构205下料形成的环形料面的环数n；

作为优选，在步骤2)中，根据公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；

作为优选，在步骤3)中，根据公式(2)得到拨料板20301处理第n环料面时切入角度θ_n；根据公式(3)得到拨料板20301处理第n环料面时对应的旋转速度V_n：

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；d_内为石灰立窑内径值；a、b、c、d为系统内设系数，a∈[0,1]，b∈[10,50]，c∈[0,1]，d∈[1,5]；优选为a∈[0.2,0.8]，b∈[20,40]，c∈[0.2,0.8]，d∈[2,4]；更优选为a∈[0.4,0.6]，b∈[25,35]，c∈[0.4,0.6]，d∈[2.5,3.5]；根据系统运行时间可自学习并不断自修正；

作为优选，在步骤5)中，根据公式(5)确定水平插板20501的移出比值q：

q＝G/H (5)；

其中，G为水平插板水平移动的距离；H为水平插板自身的长度；

根据公式(4)得到水平插板20501在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n：

其中，e为系统内设系数，e∈[0,5]；优选为e∈[0.1,3]；更优选为e∈[0.2,2]，根据系统运行时间可自学习并不断自修正。

作为优选，在步骤1)中，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号。

实施例1

一种多排插板式石灰立窑布料系统，石灰立窑包括：窑体1和多排插板式布料装置2；窑体1顶部为石灰进料口101；窑体1底部为石灰出料口102；多排插板式布料装置2包括：旋转基架201、进料管202、分料台203、布料管204、插板式下料机构205；所述旋转基架201架设在石灰进料口101的外侧，旋转基架201的旋转轴线与石灰进料口101的轴线重合，旋转基架201的中间为上下连通的通料口20101；所述进料管202的下端与所述通料口20101的上端连通；所述分料台203设置在通料口20101的中部，分料台203的外缘与通料口20101的内壁之间形成环形间隙20102；所述布料管204设置在窑体1内，布料管204的上端与旋转基架201连接并与环形间隙20102连通；所述插板式下料机构205设置在所述布料管204的下端。

实施例2

重复实施例1，只是所述插板式下料机构205包括：水平插板20501、插板平移机构20502；所述插板平移机构20502设置在布料管204的底端；水平插板20501设置在插板平移机构20502上，所述水平插板20501沿旋转基架201旋转轴线与旋转基架201中心的连线方向水平排列设置；多个所述水平插板20501将石灰承托在进料管202内；插板平移机构20502驱动水平插板20501垂直于插板平移机构20502的方向移动。

实施例3

重复实施例2，只是该装置还包括：拨料板20301；所述拨料板20301的一端设置在所述旋转基架201的内壁上，拨料板20301的另一端伸入分料台203的上方；且拨料板20301位于布料管204的正上方。

实施例4

重复实施例3，只是该装置还包括：拨料摆动座20302；所述拨料板20301的一端通过所述拨料摆动座20302设置在所述旋转基架201的内壁上，拨料摆动座20302驱动拨料板20301平行于分料台203上表面摆动。

实施例5

重复实施例4，只是拨料板20301与拨料摆动座20302旋转切向所成的切入角度θ_n为80°。所述水平插板20501的数量为n个，n为9。所述水平插板20501的移动距离与水平插板20501自身长度的移出比值q为0.7；

实施例6

重复实施例5，只是一一对应的布料管204、插板式下料机构205、拨料板20301和拨料摆动座20302组成一组下料单元；多排插板式石灰立窑布料系统包括：多组所述下料单元；所述下料单元沿圆周阵列设置在旋转基架201的下方。

实施例7

重复实施例6，只是该装置包括：料面高度检测器3；所述料面高度检测器3包括：检测杆301、检测主体302；检测主体302沿圆周设置在窑体1侧壁上；检测杆301一端与检测主体302信号连接，检测杆301的另一端深入窑体1内部；料面高度检测器3的数量与水平插板20501的数量一致，料面高度检测器3探测不同半径的料层高度；

实施例8

重复实施例7，只是料面高度检测器3检测到的石灰立窑在水平横截面上各环料面高度值为Δ_n，根据下述公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n；再根据公式(2)得到拨料板20301在处理第n环料面时切入角度θ_n的值：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；a、b为系统内设系数，a∈[0,1]；b∈[10,50]；优选为a∈[0.2,0.8]，b∈[20,40]；更优选为a∈[0.4,0.6]，b∈[25,35]。

实施例9

重复实施例8，只是根据下述公式(3)得到拨料板20301在处理第n环料面时旋转基架201对应的旋转速度V_n；再根据下述公式(4)得到水平插板20501在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；c、d、e为系统内设系数，c∈[0,1]，d∈[1,5]，e∈[0,5]；优选为c∈[0.2,0.8]，d∈[2,4]，e∈[0.1,3]；更优选为c∈[0.4,0.6]，d∈[2.5,3.5]，e∈[0.2,2]。

实施例10

重复实施例9，只是该装置包括：残碳检测器4；所述残碳检测器4设置在石灰出料口102处；残碳检测器4所检测得到的残碳量占比记为γ；石灰立窑允许的最大残碳量占比γ_max为5％。

实施例11

重复实施例10，只是对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％。

实施例12

重复实施例11，只是所述水平插板20501为直板型，水平插板20501的长度方向垂直于旋转基架201的旋转轴线与旋转基架201中心的连线。

实施例13

重复实施例12，只是所述水平插板20501为弧型，水平插板20501的曲率与所处位置的窑体1内腔圆周的曲率一致。

实施例14

重复实施例13，只是旋转基架201包括：环道20103、驱动装置20104、走轮20105；所述环道20103设置在石灰进料口101的外侧；驱动装置20104通过走轮20105设置在环道20103上。

实施例15

一种多排插板式石灰立窑布料方法或使用实施例14所述一种多排插板式石灰立窑布料系统的方法，该方法包括以下步骤：

1)排料残碳监测：实时检测石灰立窑石灰出料口102的残碳量占比γ_测；若γ_测≤γ_max，继续运行；若γ_测＞γ_max，则进入步骤2)；

2)判断故障原因：检测石灰立窑内各环料面的高度Δ_n，得到各环料面与最高环料面之间的高度差k_n，k_n＝△_max-△_n；若k_n≤k_max，k_max为最大允许高度差，则加大助燃风风量；若k_n＞k_max，则进入下一步对各环料面补料；

3)检测得出加料量：根据Δ_n，得到第n个环料面所需的加料量Q_n；

4)控制拨料：根据Q_n，控制拨料板以切入角度θ_n和旋转速

度V_n进行拨料；

5)控制下料：根据第n个环料面所需的加料量Q_n和拨料板的切入角度θ_n，控制第n个水平插板开启的停留时间t_n。

实施例16

重复实施例15，只是在步骤2)中还包括：2a)确定在石灰立窑内，由插板式下料机构205下料形成的环形料面的环数n；在步骤2)中，根据公式(1)得到第n个环料面所需补充的加料量Q_n：

Q_n＝(Δ_max-Δ_n)×S_n (1)；

其中，Δ_max为窑内检测到的最高点料位；S_n为石灰立窑横截面上各环料面的环形面积；

实施例17

重复实施例16，只是在步骤3)中，根据公式(2)得到拨料板20301处理第n环料面时切入角度θ_n；根据公式(3)得到拨料板20301处理第n环料面时对应的旋转速度V_n：

θ_n＝arctan(aQ_n+b) (2)；

V_n＝c×Q_n+d×r_n (3)；

其中，r_n为系统当前处理的第n环料面对应的半径值；d_内为石灰立窑内径值；a、b、c、d为系统内设系数，a∈[0,1]，b∈[10,50]，c∈[0,1]，d∈[1,5]；优选为a∈[0.2,0.8]，b∈[20,40]，c∈[0.2,0.8]，d∈[2,4]；更优选为a∈[0.4,0.6]，b∈[25,35]，c∈[0.4,0.6]，d∈[2.5,3.5]；根据系统运行时间可自学习并不断自修正；

实施例18

重复实施例17，只是在步骤5)中，根据公式(5)确定水平插板20501的移出比值q：

q＝G/H (5)；

其中，G为水平插板水平移动的距离；H为水平插板自身的长度；

根据公式(4)得到水平插板20501在移出比值q的情况下，开启的停留时间t_n：

其中，e为系统内设系数，e∈[0,5]；优选为e∈[0.1,3]；更优选为e∈[0.2,2]，根据系统运行时间可自学习并不断自修正。

实施例19

重复实施例18，只是在步骤1)中，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10％，若γ_测＞γ_max，且k_n＞k_max，则所述残碳检测器4发出石灰不完全燃烧的提示信号。

Claims (16)

1.一种多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，石灰立窑包括：窑体（1）和多排插板式布料装置（2）；窑体（1）顶部为石灰进料口（101）；窑体（1）底部为石灰出料口（102）；多排插板式布料装置（2）包括：旋转基架（201）、进料管（202）、分料台（203）、布料管（204）、插板式下料机构（205）；所述旋转基架（201）架设在石灰进料口（101）的外侧，旋转基架（201）的旋转轴线与石灰进料口（101）的轴线重合，旋转基架（201）的中间为上下连通的通料口（20101）；所述进料管（202）的下端与所述通料口（20101）的上端连通；所述分料台（203）设置在通料口（20101）的中部，分料台（203）的外缘与通料口（20101）的内壁之间形成环形间隙（20102）；所述布料管（204）设置在窑体（1）内，布料管（204）的上端与旋转基架（201）连接并与环形间隙（20102）连通；所述插板式下料机构（205）设置在所述布料管（204）的下端；

所述插板式下料机构（205）包括：水平插板（20501）、插板平移机构（20502）；所述插板平移机构（20502）设置在布料管（204）的底端；水平插板（20501）设置在插板平移机构（20502）上，所述水平插板（20501）沿旋转基架（201）旋转轴线与旋转基架（201）中心的连线方向水平排列设置；多个所述水平插板（20501）将石灰承托在进料管（202）内；插板平移机构（20502）驱动水平插板（20501）垂直于插板平移机构（20502）的方向移动；石灰立窑的高度为5-50米。

2.根据权利要求1所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，该装置还包括：拨料板（20301）；所述拨料板（20301）的一端设置在所述旋转基架（201）的内壁上，拨料板（20301）的另一端伸入分料台（203）的上方；且拨料板（20301）位于布料管（204）的正上方。

3.根据权利要求2所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，该装置还包括：拨料摆动座（20302）；所述拨料板（20301）的一端通过所述拨料摆动座（20302）设置在所述旋转基架（201）的内壁上，拨料摆动座（20302）驱动拨料板（20301）平行于分料台（203）上表面摆动。

4.根据权利要求3所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，拨料板（20301）与拨料摆动座（20302）旋转切向所成的切入角度

为0-90°。

5.根据权利要求4所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，拨料板（20301）与拨料摆动座（20302）旋转切向所成的切入角度

为0-60°。

6.根据权利要求5所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，拨料板（20301）与拨料摆动座（20302）旋转切向所成的切入角度

为0-30°。

7.根据权利要求3所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，所述水平插板（20501）的数量为n个，n为2-100；和/或

所述水平插板（20501）的移动距离与水平插板（20501）自身长度的移出比值q为0-1。

8.根据权利要求7所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，n为4-50；q为0.2-0.8。

9.根据权利要求8所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，n为5-20；q为0.4-0.6。

10.根据权利要求7所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，一一对应的布料管（204）、插板式下料机构（205）、拨料板（20301）和拨料摆动座（20302）组成一组下料单元；多排插板式石灰立窑布料系统包括多组所述下料单元；所述下料单元沿圆周阵列设置在旋转基架（201）的下方。

11.根据权利要求7所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，该装置包括：料面高度检测器（3）；所述料面高度检测器（3）包括：检测杆（301）、检测主体（302）；检测主体（302）沿圆周设置在窑体（1）侧壁上；检测杆（301）一端与检测主体（302）信号连接，检测杆（301）的另一端深入窑体（1）内部。

12.根据权利要求11所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，料面高度检测器（3）的数量与水平插板（20501）的数量一致，料面高度检测器（3）探测不同半径的料层高度。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，该装置包括：残碳检测器（4）；所述残碳检测器（4）设置在石灰出料口（102）处；残碳检测器（4）所检测得到的残碳量占比记为γ；石灰立窑允许的最大残碳量占比γ_max为5%-20%。

14.根据权利要求13所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，对于单筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为15%；

对于双筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为5%；

对于套筒石灰立窑，允许的最大残碳量占比γ_max为10%。

15.根据权利要求1-12、14中任一项所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，所述水平插板（20501）为直板型，水平插板（20501）的长度方向垂直于旋转基架（201）的旋转轴线与旋转基架（201）中心的连线；和/或

所述水平插板（20501）为弧型，水平插板（20501）的曲率与所处位置的窑体（1）内腔圆周的曲率一致。

16.根据权利要求1-12、14中任一项所述的多排插板式石灰立窑布料系统，其特征在于，旋转基架（201）包括：环道（20103）、驱动装置（20104）、走轮（20105）；所述环道（20103）设置在石灰进料口（101）的外侧；驱动装置（20104）通过走轮（20105）设置在环道（20103）上。

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