CN117490416B - 一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矸石处理技术领域，具体公开了一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，包括烧结窑体，烧结窑体的顶部设置有封板，封板上设置有投料斗和布料机构，烧结窑体上设置有测温单元，位于烧结窑体的煅烧层起始位置处设置点火纠偏单元，封板上设置有对烧结窑体内部烧结窑面进行检测的红外成像仪，红外成像仪、测温单元、点火纠偏单元及布料机构均电性连接有控制单元；本发明公开的温控布料系统能够在煤矸石脱碳烧结过程中进行自动监控和纠偏处理，其不仅保障窑炉的热工制度稳定，确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善，而且对窑体内部煅烧温度的调节控制更加迅速、便捷，全程自动化处理，无需人工操作，智能化程度更高。

Description

一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统

技术领域

本发明涉及煤矸石处理技术领域，具体公开了一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，占煤炭总产量的10-20%，只有去除煤矸石中的残碳，使其活化具备一定的活性和稳定性，才具有广泛的应用前景。

现有煤矸石的脱碳烧结多采用石灰窑来进行处理，这是由于煤矸石脱碳烧结温度在700-850℃之间，石灰煅烧温度在920℃左右，使得水泥焙烧温度与煅烧煤矸石相似。但是由于两者物料性质不同、物理化学反应不同等等因素，采用石灰窑对煤矸石进行脱碳烧结过程中，因煤矸石物料自然堆积时自身热量差异、局部区域温度与通风不同，存在偏火现象。现有煤矸石烧结过程中的偏火现象判断依据往往是通过观察窑面煅烧物料的颜色或者明亮程度来判断窑内各垂直区域煅烧情况，然后通过降低低温区垂直上方料面高度改善低温区通风进而提高温度、通过提高高温区垂直上方料面高度降低高温区通风进而降低温度。但是因受限于现有石灰窑的结构设计，这种方式方法纠偏火，时间长、效率低，往往需要几个小时，甚至更长时间，容易产生过烧或欠烧产品，严重影响产品质量的稳定性。因此，针对现有采用石灰窑对煤矸石进行脱碳烧结过程存在的技术问题，本申请提出了一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，以保障窑炉的热工制度稳定，进而确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于煤矸石立式脱碳烧结窑中的温控布料系统，以保障窑炉的热工制度稳定，确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，包括烧结窑体，所述烧结窑体的顶部设置有封板，所述封板上设置有投料斗，其特征在于，所述烧结窑体上设置有对煤矸石内层进行温度检测的测温单元，位于所述烧结窑体的煅烧层起始位置处设置点火纠偏单元，所述封板上设置有对烧结窑体内部烧结窑面进行监测的红外成像仪，所述红外成像仪、测温单元和点火纠偏单元均电性连接有控制单元；

所述封板上设置有布料机构，所述布料机构包括沿封板中心处转动设置的中空转轴，所述封板上表面设置有实现中空转轴旋转的驱动组件，所述中空转轴的下端连接有对投料斗中投下的物料进行接收的导料斗，所述导料斗的下方设置有下料导槽，且下料导槽的一端与导料斗转动连接，所述中空转轴中设置有升降柱，所述封板的上方设置有实现升降柱上下移动的升降机，所述升降柱上连接有两个伸出中空转轴的牵引绳，两个所述牵引绳的端部分别与下料导槽的两侧端相连接，所述驱动组件、升降机均与控制单元电性连接。

本发明公开的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统是结合了煤矸石脱碳烧结过程中因煤矸石自身热量差异、局部区域温度与通风不同，存在偏火现象而进行的智能化改进设计。本温控布料系统通过测温单元对烧结窑体中预热层、煅烧层和冷却层的煤矸石内部燃烧温度进行检测，通过烧结窑体顶部的红外线成像仪对内部煅烧窑面进行判断和分析，两者均将检测到的信号反馈至控制单元，控制单元会自动生成相应的控制信号。

当烧结窑体内部某个垂直区域的温度过低时，并低于预设阀值700℃，则控制单元会控制点火纠偏单元中对应的点火喷头和电磁阀运行，进而执行点火纠偏动作，使其对该区域的煤矸石及时点燃及补燃，执行3-5分钟即可实现升温纠偏。当烧结窑体内部某个区域的温度过高时，则需要向该区域投加煤矸石料进行覆盖来增加料堆高度，降低通风实现降温，此时控制单元会控制驱动组件和升降机运行，通过驱动组件的传动作用使得下料导槽在周向上与该区域上下对齐，然后在升降机的作用下使得升降柱上下移动，在升降柱移动的过程中会通过牵引绳的作用使得下料导槽上下摆动调节其倾斜角度，进而使得下料导槽排下的物料在径向上与该区域对齐，最后再通过投料斗进行加料作业，通过导料斗、下料导槽的作用将新加入的煤矸石覆盖在该片区域上，一方面利用新加入的煤矸石吸热来进行降温，二方面通过改变该片区域的料高来降低通风效果，进而达到降温。整个温控布料系统的设计不仅保障窑炉的热工制度稳定，确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善，而且对窑体内部煅烧温度的调节控制更加迅速、便捷，全程自动化处理，无需人工操作，智能化程度更高。

作为上述方案的具体设置，所述测温单元包括上下间隔设置的若干组呈环形阵列状布置在烧结窑体外围的测温热电偶，每个所述测温热电偶均与控制单元电性连接，测温热电偶的端部伸至烧结窑体的内腔中设置。

作为上述方案的具体设置，若干组所述测温热电偶沿烧结窑体的预热层、煅烧层和冷却层外围设置，每组所述测温热电偶均设置有8-16个。

上述测温单元的具体设计不仅能够对烧结窑体的预热层、煅烧层和冷却层中的煤矸石进行测温，而且还能够在360°对煤矸石进行多角度、多区域进行测温，极大提高了对煤矸石烧结过程中测温的精准性。

作为上述方案的具体设置，所述点火纠偏单元包括环形输送气管，所述环形输送气管上通过管道均匀连接有多个伸至烧结窑体内部的点火喷头，每个所述点火喷头与环形输送气管连接的管道上均设置有电磁阀，所述点火喷头与电磁阀均与控制单元电性连接。

上述点火纠偏单元的具体设计，能够根据控制单元生成的控制信号来精准控制对应的点火喷头和电磁阀来执行点火动作，精准实现某个小区域的煤矸石点火纠偏，不会对其他区域的煤矸燃烧带来影响。

作为上述方案的具体设置，所述红外成像仪设置有两个，且对称设置在封板的两端。上述两个对称红外成像仪的设计能够避免单个红外成像仪在对煅烧窑面进行检测时因布料机构对其产生遮挡而影响检测结果，有效提高了红外成像仪的检测准确性。

作为上述方案的具体设置，所述驱动组件包括设置在封板上表面的齿轮箱，所述齿轮箱上设置有驱动电机，所述驱动电机的电机轴上设置有位于齿轮箱中的主动齿轮，所述中空转轴的上端设置有位于齿轮箱中且与主动齿轮相啮合的从动齿轮。上述驱动组件仅仅只是一种实现中空转轴定角度旋转的方式，只要能够达到实现中空转轴按照控制单元反馈的信号进行精准控制其旋转角度均可适用。

作为上述方案的具体设置，所述升降机为固定安装在齿轮箱上表面的丝杆升降机，所述丝杆升降机中的丝杆下端与升降柱相连接。上述丝杆升降机仅为升降机的一种具体方式，只要能够达到控制升降柱定点升降的方式均可适用。

作为上述方案的具体设置，位于所述封板下方的中空转轴两侧均开设有竖向条槽，所述牵引绳从竖向条槽中伸出中空转轴设置，所述中空转轴上固定有水平条，所述水平条的两端均设置有导线轮，两个所述牵引绳绕过对应的导线轮后与下料导槽的侧端相连接。

作为上述方案的具体设置，所述烧结窑体的下端设置有通风管、塔盘和卸料管，烧结窑体的上端设置有烟气通道。

有益效果

本发明公开的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统通过测温单元和红外成像仪分别对窑内的煤矸石内层以及窑面煅烧层进行检测和监控，并将检测信号反馈至控制单元，然后由控制单元自动生成纠偏执行信号来控制点火纠偏单元对煤矸石进行点燃及补燃提高对应区域的温度或者通过控制布料机构进行定点下料，通过增加对应区域料层高度来实现降温；整个温控布料系统能够在煤矸石脱碳烧结过程中进行自动监控和纠偏处理，其不仅保障窑炉的热工制度稳定，确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善，而且对窑体内部煅烧温度的调节控制更加迅速、便捷，全程自动化处理，无需人工操作，智能化程度更高。

本发明中的布料机构通过全新设计并与控制单元电性连接，当某片区域煤矸石燃烧温度过高时，其能够通过旋转调节作用将投料路线与该片区域周向对齐，然后再通过升降机、升降柱、牵引绳的作用来控制下料导槽上下摆动，进而调节下料导槽的倾斜角度，使得下料路线与该片区域径向对齐，结合两个调节动作的作用实现了煤矸石投料时的精准下料，针对窑体内部煅烧温度过高的区域具有更好、更精准的降温效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的主视平面结构示意图；

图2为本发明中烧结窑体内部的平面结构示意图；

图3为本发明中测温单元的立体结构示意图；

图4为本发明中点火纠偏单元的立体结构示意图；

图5为本发明中封盖、投料斗、布料机构等第一角度立体结构示意图；

图6为本发明中封盖、投料斗、布料机构等第二角度立体结构示意图；

图7为本发明中布料机构的主视内部平面结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~7，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种用于煤矸石立式脱碳烧结窑中的温控布料系统，下面结合整个立式脱碳烧结窑对其进行详细说明。参考附图1和附图2，包括烧结窑体100和控制单元200，在烧结窑体100的下端设置有通风管101、塔盘102以及卸料管103，在烧结窑体100的顶端设置有封盖104和烟气通道106，在封盖104上设置有投料斗105和布料机构300。在煤矸石脱碳烧结过程中，通过投料斗105向布料机构300中投加经筛分后粒径在8-20mm的煤矸石，然后由布料机构300将煤矸石根据内部燃烧情况进行定点加料，同时在脱碳烧结过程中由通风管101从底部鼓入空气，然后通过塔盘102的转动作用实现烧结后的破碎和卸料。

本实施例在烧结窑体100自上而下的预热层、煅烧层和冷却层外围均设置有测温单元400，然后还在煅烧层起始位置设置点火纠偏单元500。参考附图3和附图4，测温单元400包括若干组呈环形阵列状布置在烧结窑体100外围的测温热电偶401，并且每组测温热电偶401上下间隔设置，本实施例中的测温热电偶401设置有5组，并且每组均设置有8-16个测温热电偶401。将每组测温热电偶401共同连接在一个环形架402上，通过环形架402使得测温热电偶401稳定固定在烧结窑体100外围，同时将每个测温热电偶401均与控制单元200电性连接，并将测温热电偶401的端部贯穿烧结窑体100的窑壁伸至其内腔中设置，通过测温热电偶401能够精准测量对应区域的煤矸石脱碳烧结温度，并将测得的温度实时反馈至控制单元200。

点火纠偏单元500包括一个设置在烧结窑体100外围的环形输送气管501，该环形输送气管501用于输送燃气。在环形输送气管501上呈环形阵列状连接有多个点火喷头502，本实施例中的点火喷头502共设置有8-16个，并与每个测温热电偶401相对应设置，然后在点火喷头502与环形输送气管501连接的管道上设置有相应的电磁阀503。同时，点火纠偏单元500中的电磁阀503以及点火喷头502均与控制单元200电性连接，使其两者均受控制单元200的控制指令执行点火动作。

参考附图5和附图6，在封盖104上设置有红外成像仪600，本实施例中的红外成像仪600呈对称状设置有两个，两个红外成像仪600贯穿封盖104朝向烧结窑体100内腔的下端设置，并将红外成像仪600与控制单元200电性连接。通过红外成像仪600对烧结窑体100内部脱碳烧结的煤矸石进行实时监测，并反馈至控制单元200中由处理模块进行分析处理，判断煤矸石表层烧结温度情况。

参考附图5、附图6和附图7，布料机构300包括沿封盖104中轴线方向设置的中空转轴301，在中空转轴301伸出封盖104的上端设置有从动齿轮302，在封盖104的上表面设置有齿轮箱303，从动齿轮302位于齿轮箱303中。在齿轮箱303的侧端设置有驱动电机304，并且该驱动电机304也与控制单元200电性连接，使其在受控制单元200的作用下实现定角度旋转，然后在驱动电机304的电机轴伸入齿轮箱303的内部设置有与从动齿轮302相啮合的主动齿轮（图中未画出）。

在中空转轴301伸入烧结窑体100内腔的下端固定连接有圆锥形的导料斗305，在导料斗305外表面下端设置有一个凸块306，然后在凸块306中通过销轴转动连接有可以上下摆动的下料导槽307，该下料导槽307上宽下窄设置，使其能够对导料斗305排下的煤矸石进行接收，然后进行定点聚集下料。

在位于封盖104下方的中空转轴301外表面镜像对称开设有两个竖向条槽3011，并且竖向条槽3011与中空转轴301的中空内腔相连通。在与竖向条槽3011对齐的中空转轴301内部设置有升降柱308，然后在升降柱308上连接有两个牵引绳309，并且两个牵引绳309分别通过对应的竖向条槽3011伸出中空转轴301设置。然后在中空转轴301上固定连接有水平条310，并在水平条310的两端部均转动连接有导线轮311，然后将两个牵引绳309均绕过导线轮311后与下料导槽307侧端的挂耳相连接。

在齿轮箱303的上端通过支架固定安装有丝杆升降机312，然后将丝杆升降机312的下端伸入中空转轴301中与升降柱308相连接，并且丝杆升降机312中的丝杆电机也与控制单元200电性连接，使其受控制单元200的信号控制，进而实现升降柱308上下精准移动。

最后，本实施例中的投料斗105上下贯穿设置在封盖104上，整个投料斗105呈上宽下窄设计，并将投料斗105的下端倾斜朝向导料斗305的上端设置。在煤矸石进行上料投加时，经过筛分后的煤矸石会在输送带的作用于下进入到投料斗105中，然后由投料斗105将其投入到导料斗305中，再由导料斗305将其滑落至下料导槽307中，由下料导槽307将煤矸石进行定点投料即可。

本实施例公开的温控布料系统在运行过程中，由多组测温热电偶401对烧结窑体100中间煅烧层的煤矸石从多个方面和多个水平高度进行测温，并且测得的温度实时反馈至控制单元200，一旦发现每区域内的煤矸石脱碳烧结温度低于设定阀值（具体阀值可以设置在700℃），控制单元200则生产控制信号使得对应该区域的电磁阀503和点火喷头502打开执行点火纠偏动作，使其对煤矸石及时点燃及补燃，执行3-5分钟即可实现纠偏。

在煤矸石脱碳烧结的过程中还通过红外成像仪600判断窑面煅烧温度分布，进而判断窑内各区域煅烧情况。当发现某区域窑面煅烧温度过高时，控制单元200会生产相应的控制信号来控制驱动电机304及丝杆升降机312进行运行。通过驱动电机304的旋转驱动作用将下料导槽307旋转至该区域上方；通过丝杆升降机312的作用实现升降柱308的上下移动，在升降柱308升降的过程中利用牵引绳309的作用来调节下料导槽307的倾斜下料角度，使得从下料导槽307中排下的煤矸石料能够精准覆盖在该区域的煅烧窑面上。待布料机构300调节完成后，向通过输送带向投料斗105投加煤矸石，然后煤矸石在导料斗305、下料导槽307的作用下精准下落并盖在该温度过高的煅烧窑面上，利用新投加的煤矸石进行吸热，同时新覆盖的煤矸石能够降低该区域的通风量，进而达到降低该区域煤矸少煅烧窑面的温度。

本实施例公开的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统一方面通过测温热电偶401对窑体中内层的煤矸石温度进行检测，另一方面通过红外成像仪600对窑面煅烧温度进行监测判断，两者都会将检测结果反馈至控制单元200，然后由控制单元200根据煤矸石煅烧温度情况进行对应区域的点火纠偏或定量布料覆盖的方式来控制煅烧温度，其不仅保障窑炉的热工制度稳定，进而确保生产的连续性和产品质量的改善，而且对窑体内部煅烧温度的调节控制更加迅速、便捷，全程自动化处理，无需人工操作，智能化程度更高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，包括烧结窑体，所述烧结窑体的顶部设置有封板，所述封板上设置有投料斗，其特征在于，所述烧结窑体上设置有对煤矸石内层进行温度检测的测温单元，位于所述烧结窑体的煅烧层起始位置处设置点火纠偏单元，所述封板上设置有对烧结窑体内部烧结窑面进行监测的红外成像仪，所述红外成像仪、测温单元和点火纠偏单元均电性连接有控制单元；

所述封板上设置有布料机构，所述布料机构包括沿封板中心处转动设置的中空转轴，所述封板上表面设置有实现中空转轴旋转的驱动组件，所述中空转轴的下端连接有对投料斗中投下的物料进行接收的导料斗，所述导料斗的下方设置有下料导槽，且下料导槽的一端与导料斗转动连接，所述中空转轴中设置有升降柱，所述封板的上方设置有实现升降柱上下移动的升降机，所述升降柱上连接有两个伸出中空转轴的牵引绳，两个所述牵引绳的端部分别与下料导槽的两侧端相连接，所述驱动组件、升降机均与控制单元电性连接；

当局部区域温度过低时，通过对应区域的点火纠偏单元来进行升温；当局部区域温度过高时，通过布料机构向对应区域进行定点投加煤矸石实现降温。

2.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述测温单元包括上下间隔设置的若干组呈环形阵列状布置在烧结窑体外围的测温热电偶，每个所述测温热电偶均与控制单元电性连接，测温热电偶的端部伸至烧结窑体的内腔中设置。

3.根据权利要求2所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，若干组所述测温热电偶沿烧结窑体的预热层、煅烧层和冷却层外围设置，每组所述测温热电偶均设置有8-16个。

4.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述点火纠偏单元包括环形输送气管，所述环形输送气管上通过管道均匀连接有多个伸至烧结窑体内部的点火喷头，每个所述点火喷头与环形输送气管连接的管道上均设置有电磁阀，所述点火喷头与电磁阀均与控制单元电性连接。

5.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述红外成像仪设置有两个，且对称设置在封板的两端。

6.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述驱动组件包括设置在封板上表面的齿轮箱，所述齿轮箱上设置有驱动电机，所述驱动电机的电机轴上设置有位于齿轮箱中的主动齿轮，所述中空转轴的上端设置有位于齿轮箱中且与主动齿轮相啮合的从动齿轮。

7.根据权利要求6所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述升降机为固定安装在齿轮箱上表面的丝杆升降机，所述丝杆升降机中的丝杆下端与升降柱相连接。

8.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，位于所述封板下方的中空转轴两侧均开设有竖向条槽，所述牵引绳从竖向条槽中伸出中空转轴设置，所述中空转轴上固定有水平条，所述水平条的两端均设置有导线轮，两个所述牵引绳绕过对应的导线轮后与下料导槽的侧端相连接。

9.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳烧结用温控布料系统，其特征在于，所述烧结窑体的下端设置有通风管、塔盘和卸料管，烧结窑体的上端设置有烟气通道。