CN209802051U - 一种窑头烧成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种窑头烧成系统，包括三次风通道、热量交换器、窑头罩、三次风管、篦冷机、回转窑、温度传感器、金属膨胀节、燃烧器、三次风管、三次风管入口处温度传感器、集中控制器等部件，所述三次风管通道上部与三次风管相连接，下部与篦冷机相连接；所述热量交换器安装在三次风管通道的内部，换热介质入口用于将外部水流接入，换热介质在换热管内部形成高温水蒸气，高温水蒸气从换热介质出口排出，换热介质出口与外部的余热发电系统相连接；所述窑头罩一端与回转窑相连接，另一端与燃烧器相连接。该结构从根本上避免了三次风管和回转窑“抢风”的现象，大大提高了回转窑的工作效率，提高了整个烧成系统的工作效率。

Description

一种窑头烧成系统

技术领域

本实用新型涉及水泥烧成系统的装备制造和智能控制领域，特别是一种窑头烧成系统。

背景技术

用于水泥生产的新型干法回转窑生产线技术在中国已经非常成熟，不断提高烧成系统的效率，降低煤耗电耗是水泥行业从业人员一直研究的问题，从水泥生产工艺上看，回转窑筒体、窑头罩、篦冷机、三次风管、燃烧器所组成的窑头烧成系统依然存在诸多问题，如当今水泥厂的窑头罩同时连接了三次风管和回转窑两种主要设备，经常存在三次风管和回转窑“抢风”的现象，也就是说三次风温度过高，导致回转窑温度不够，这种现象会导致回转窑内部的物料分解率低，降低了回转窑的烧成效率，同时三次风温度过高还会导致三次风管的使用寿命降低，三次风管的高温闸板阀的使用寿命降低。

干法回转窑生产线的余热发电技术引进消化后已应用很成熟，但目前仅能利用窑尾预热器的300℃～360℃废气余热和窑头篦冷机内中温段的350℃～

400℃废气余热，致使余热发电系统大多热能不足，主蒸汽压力偏低，达不到设计的额定发电量。另一方面，来自篦冷机内高温段900℃～1300℃的热空气流很少被利用，且回转窑和三次风管内的高温气流容易三次风管损毁。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述和/或现有的窑头烧成系统中存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型其中的一个目的是提供一种窑头烧成系统，其克服了现有技术的不足，采用了小窑头罩，三次风管和回转窑不在一个窑头罩内，不存在三次风管和回转窑“抢风”的现象；另一方面，三次风通道内设置了换热装置，不仅可以控制三次风的温度，还能收集篦冷机高温段的三次风，并用于余热发电，可以降低煤耗和电耗，更好的利用了三次风。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种窑头烧成系统，其包括以下几种主要装置即三次风通道、热量交换器、窑头罩、三次风管、集中控制器；三次风管通道作为本实用新型的主要设备之一其上部与三次风管相连接，下部与篦冷机相连接；热量交换器安装在三次风通道的内部，换热介质入口用于将外部水流接入，换热介质在换热管内部形成高温水蒸气，高温水蒸气从换热介质出口排出，换热介质出口与外部的余热发电系统相连接；窑头罩一端与回转窑相连接，另一端与燃烧器相连接。

作为本实用新型所述窑头烧成系统的一种优选方案，其中：三次风通道内壁上安装有耐高温纳米材料，三次风通道内安装有金属膨胀节，三次风通道入口处安装有温度传感器，该温度传感器的作用是为了监测进入到三次风管通道的温度。

作为本实用新型所述窑头烧成系统的一种优选方案，其中：热交换器的介质进口处和介质出口处均含有介质储存罐，且换热管的数量大于2组，每组换热管进口处仅含有电磁阀。

作为本实用新型所述窑头烧成系统的一种优选方案，其中：且三次风管内安装有耐高温纳米材料。

作为本实用新型所述窑头烧成系统的一种优选方案，其中：所述窑头烧成系统的三次风温度控制方法，包括以下步骤：

步骤一，设定参数和程序；

在集中控制器中设定好三次风从三次风通道的出来的出口温度T_in，T_out同时也是进入到三次风管的入口温度，设定好换热介质的入口温度t_in和换热介质的出口温度t_out；

在集中控制器中设定好以下几个计算程序

一、换热量计算程序：

Q＝m₁C_pi(T_in-T_out)

其中：Q为换热量；m₁为三次风量；C_pi比热容，T_in是三次风进入到三次风管通道的入口温度；T_out三次风从三次风管通道出去的出口温度。

二、平均热传递温差的计算程序：

其中：t_out是换热介质的出口温度；t_in换热介质的入口温度；Δt_m平均热传递温差；

三、换热面积的计算程序：

其中：A为换热面积；

四、换热介质流量的计算程序：

其中：m为换热介质的流量；

步骤二，接收输出参数，根据参数进行计算；

由集中控制器接收由温度传感器输出的温度，也就是由篦冷机产生的高温气体进入到三次风通道的入口温度T_in，再根据之前设定好的各个参数和计算程序依次计算出换热面积A和换热介质的流量m；

步骤三，根据计算后输出的参数对设备进行控制；

根据换热面积A可以得出换热管需要打开的个数，再通过电磁阀来控制换热管打开的个数；

根据计算出来的换热介质的流量m控制换热介质的流量；

步骤四，反馈和优化；

通过三次风管的三次风入口处安装有温度传感器可以检测到实际进入到三次风管的入口温度T_s，再通过多次实验找到T_s和T_out之间的关系，并引进修正系数或修正公式K，最终得到T_s＝KT_out。

本实用新型的有益效果有如下几点：

第一、传统的窑头罩同时连接了三次风管和回转窑，经常会造成三次风管和回转窑“抢风”的现象，而本实用新型中窑头罩不与三次风管相连，采用三次风管通道与三次风管相连，三次风管通道和窑头罩是两个分别独立的空间，这种结构从根本上避免了三次风管和回转窑“抢风”的现象，大大提高了回转窑的工作效率，提高了整个烧成系统的工作效率，是物料在回转窑中更好更充分的分解；

第二、本实用新型中，专门设计了三次风通道，该部件直接与篦冷机的高温段相连接，且三次风管通道中安装了热量交换器，一方面利用窑头的高温气体进行余热发电，大大提高了余热利用率，另一方面可以在一定程度上控制三次风的温度，提高了三次风管的使用寿命；

第三、本实用新型中，提供了一种对三次风的控制方法和一整套计算程序，该程序不仅可以精确的控制和利用三次风，而且还给水泥厂的智能化控制和精细化管理提供了建设性的思路，运用该方法和思路也可以对一次风和二次风进行智能化控制，同时该程序中还设计了反馈和优化的步骤，引入了修正系数或修正公式K，后续通过大量数据的积累可以不断优化该计算程序，使三次风的控制和利用更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1是本实用新型实施方案的结构示意图。

图2是本实用新型实施方案中窑头罩的结构示意图。

图3是本实用新型实施方案热量交换器的结构示意图的主视图。

图4是本实用新型实施方案热量交换器的结构示意图的俯视图。

图5是本实用新型实施方案的示意图。

图6是控制方法流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参见图1～4，本实用新型提供一种窑头烧成系统，其包括：三次风通道100、热量交换器200、窑头罩300、三次风管900、集中控制器1100；所述三次风管通道100上部与三次风管900相连接，下部与篦冷机400相连接。

所述热量交换器200安装在三次风管通道100的内部，其包括换热介质入口201、换热管203和换热介质出口204。其中，换热介质入口201用于将外部水流接入，换热介质在换热管203内部形成高温水蒸气，高温水蒸气从换热介质出口204排出，换热介质出口204与外部的余热发电系统相连接；

进一步，所述窑头罩300一端与回转窑500相连接，另一端与燃烧器800相连接。

进一步，三次风通道100内壁上安装有耐高温纳米材料101，三次风通道100内安装有金属膨胀节700，三次风通道100入口处安装有温度传感器600。

进一步，所述热交换器200的介质进口处和介质出口处均含有介质储存罐202，所述换热管203的数量大于2组，且每组换热管进口处仅含有电磁阀205。

进一步，所述三次风管900的三次风入口处安装有温度传感器1000，所述三次风管800内径安装有耐高温纳米材料101。

参见图5～6，上述中的窑头烧成系统，其采用三次风温度控制方法，包括以下步骤：

步骤一，设定参数和程序；

在集中控制器1100中设定好三次风从三次风通道100的出来的出口温度T_in，T_out同时也是进入到三次风管900的入口温度，设定好换热介质的入口温度t_in和换热介质的出口温度t_out；

在集中控制器1100中设定好以下几个计算程序

换热量计算程序：

Q＝m₁C_piT_in-T_out

其中：Q为换热量；m₁为三次风量；C_pi比热容，T_in是三次风进入到三次风管通道100的入口温度；T_out三次风从三次风管通道100出去的出口温度。

平均热传递温差的计算程序：

其中：t_out是换热介质的出口温度；t_in换热介质的入口温度；Δt_m平均热传递温差；

换热面积的计算程序：

其中：A为换热面积；

换热介质流量的计算程序：

其中：m为换热介质的流量；

步骤二，接收输出参数，根据参数进行计算；

由集中控制器1100接收由温度传感器600输出的温度，也就是由篦冷机400产生的高温气体进入到三次风通道100的入口温度T_in，再根据之前设定好的各个参数和计算程序依次计算出换热面积A和换热介质的流量m；

步骤三，根据计算后输出的参数对设备进行控制；

根据换热面积A可以得出换热管需要打开的个数，再通过电磁阀205来控制换热管打开的个数；

根据计算出来的换热介质的流量m控制换热介质的流量；

步骤四，反馈和优化；

通过三次风管900的三次风入口处安装有温度传感器1000可以检测到实际进入到三次风管的入口温度T_s，再通过多次实验找到T_s和T_out之间的关系，并引进修正系数或修正公式K，最终得到T_s＝KT_out。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种窑头烧成系统，其特征在于：包括三次风通道(100)、热量交换器(200)、窑头罩(300)、三次风管(900)和集中控制器(1100)；

所述三次风通道(100)上部与三次风管(900)相连接，下部与篦冷机(400)相连接；

所述热量交换器(200)安装在三次风通道(100)的内部，其包括换热介质入口(201)、换热管(203)和换热介质出口(204)，所述换热介质入口(201)用于将外部水流接入，换热介质在换热管(203)内部形成高温水蒸气，高温水蒸气从换热介质出口(204)排出，换热介质出口(204)与外部的余热发电系统相连接；

所述窑头罩(300)一端与回转窑(500)相连接，另一端与燃烧器(800)相连接。

2.如权利要求1所述的窑头烧成系统，其特征在于：三次风通道(100)内壁上安装有耐高温纳米材料(101)，三次风通道(100)内安装有金属膨胀节(700)，三次风通道(100)入口处安装有温度传感器(600)。

3.如权利要求2所述的窑头烧成系统，其特征在于：所述热量交换器(200)的介质进口处和介质出口处均含有介质储存罐(202)，所述换热管(203)的数量大于2组，且每组换热管进口处仅含有电磁阀(205)。

4.如权利要求3所述的窑头烧成系统，其特征在于：所述三次风管(900)的三次风入口处安装有温度传感器(600)，所述三次风管(900)内径安装有耐高温纳米材料(101)。