煅烧窑系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种煅烧窑系统，包括：窑体、点火部件、检测部件以及控制器；窑体包括上料口、排料口、图像采集口以及燃烧口；上料口设置在窑体的顶部，排料口设置在窑体底部；燃烧口的数量为至少一个，各燃烧口设置在煅烧区域，沿窑体的外圆周排布；图像采集口的数量为至少一个，各图像采集口沿窑体的外圆周排布；检测部件包括图像监测设备，设置在图像采集口，用于通过图像采集口采集火焰图像，并根据火焰图像发出火焰状态信息；控制器与图像监测设备连接，用于接收火焰状态信息，并根据火焰状态信息控制点火部件点火；点火部件设置在燃烧口。本实用新型提供的煅烧窑系统能够对煅烧窑内的煅烧状态进行监测，以提高煅烧窑的生产安全性。
【专利说明】煅烧窑系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煅烧窑技术，尤其涉及一种煅烧窑系统。
【背景技术】
[0002]煅烧窑是一种用于烧制产品的热加工设备，其应用非常广泛，遍及冶金、化工、建材以及轻工等行业。针对不同的煅烧材料和煅烧工艺，煅烧窑分为立窑、回转窑、隧道窑、倒焰窑等，其中传统的立窑通常采用手动上料、人工点火的方式，依靠经验来添加燃料量和控制燃烧时间，由于在煅烧过程中无法知晓火焰燃烧状态以及窑内温度等煅烧状态，当异常情况发生时，操作人员也无法及时得知，因此，会造成停产等一系列运营问题机安全问题，给企业带来巨大的损失。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供一种煅烧窑系统，能够对煅烧窑内的煅烧状态进行监测，以提高煅烧窑的生产安全性。
[0004]本实用新型实施例提供一种煅烧窑系统，包括:窑体、点火部件、检测部件以及控制器；
[0005]所述窑体包括上料口、排料口、图像采集口以及燃烧口 ；所述上料口设置在所述窑体的顶部，所述排料口设置在所述窑体的底部；所述燃烧口的数量为至少一个，各所述燃烧口设置在煅烧区域，沿所述窑体的外圆周排布；所述图像采集口的数量为至少一个，各所述图像采集口沿所述窑体的外圆周排布；
[0006]所述检测部件包括图像监测设备，所述图像监测设备设置在所述图像采集口，用于通过所述图像采集口采集火焰图像，并根据所述火焰图像发出火焰状态信息；
[0007]所述控制器与所述图像监测设备连接，用于接收所述火焰状态信息，并根据所述火焰状态信息控制所述点火部件点火；所述点火部件设置在所述燃烧口。
[0008]如上所述的煅烧窑系统，所述图像监测设备包括图像采集设备和处理器；
[0009]所述图像采集设备中的镜头朝向所述窑体内部，用于获取火焰图像数据，并通过所述图像采集设备中的数据转换设备将所述火焰图像数据进行数据转换；
[0010]所述处理器与所述数据转换设备的输出端连接，用于对转换后的火焰图像数据进行状态分析，并生成所述火焰状态信息。
[0011]如上所述的煅烧窑系统，所述检测部件还包括:上料位传感器和下料位传感器；
[0012]所述上料位传感器设置在所述上料口处，固定在所述窑体内壁，用于检测原料位置；所述下料位传感器设置在距离所述上料位传感器的下方设定位置处；
[0013]所述控制器还分别与所述上料位传感器和下料位传感器连接，用于根据所述原料位置控制上料和排料。
[0014]如上所述的煅烧窑系统，还包括:自动上料部件；
[0015]所述自动上料部件包括容纳煅烧原料的料斗和用于在所述控制器的控制下将所述料斗传送至所述窑体中的传送装置。
[0016]如上所述的煅烧窑系统，所述自动上料部件还包括电子磅秤；
[0017]所述电子磅秤的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，用于称量所料斗内容纳的原料的重量信息，并将所述重量信息发送至所述控制器。
[0018]如上所述的煅烧窑系统，所述自动上料部件还包括振动筛，所述振动筛的原料出口设置在所述料斗上方；所述振动筛的控制信号输入端与所述控制器的信号输出端连接。
[0019]如上所述的煅烧窑系统，还包括:自动排料部件；
[0020]所述自动排料部件设置在所述排料口下方；所述自动排料部件的控制信号输入端与所述控制器的信号输出端连接。
[0021]如上所述的煅烧窑系统，还包括:煤气发生炉；
[0022]所述煤气发生炉用于产生煤气，所述煤气发生炉的煤气出气管经所述燃烧口伸入所述窑体内，以与所述点火部件配合通过燃烧煤气产生火焰。
[0023]如上所述的煅烧窑系统，还包括:除尘设备；
[0024]所述除尘设备包括除尘罩和鼓风机；
[0025]所述除尘罩设置在所述窑体上方，所述鼓风机朝向所述除尘罩吸气。
[0026]如上所述的煅烧窑系统，所述处理器为数据处理器件DSP ；
[0027]所述上料位传感器和下料位传感器为超声波传感器。
[0028]本实用新型实施例提供的煅烧窑系统通过采用图像监测设备实时采集煅烧区域中的火焰图像，并进行火焰状态的分析，在无火焰状态时由控制器控制点火部件点火，重新点燃煤气，能够对煅烧窑内的煅烧状态进行监测，避免由于窑体内粉尘较大导致火焰熄灭，但技术人员却不能及时知晓火焰已熄灭的事件，能够提高煅烧窑的煅烧产品质量。若火焰已熄灭，但煤气管道的阀门未关闭，则存在危险性，本实施例的技术方案也在一定程度上提高了生产安全性。并且采用自动上料部件和自动排料部件，能够实现煅烧过程的自动化生产，能够提高生产效率。
[0029]本实用新型实施例提供的煅烧窑系统，替代了传统的人工操作的煅烧生产方式，能够实现自动化控制生产，并且能够实时监测煅烧过程中的温度状态，以控制煅烧温度，提高产品质量，还能以采集火焰图像的方式对火焰状态进行分析，能够及时控制点火部件在火焰熄灭时再次点火，提高了生产的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的结构示意图一；
[0031]图2为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的A区域的结构示意图；
[0032]图3为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的控制器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]图1为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的结构示意图一，图2为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的A区域的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的煅烧窑系统的控制器的结构示意图。如图1至图3所示，该煅烧窑系统可以包括:窑体1、点火部件2、检测部件以及控制器4。[0034]煅烧窑窑体I内部通常分为预热区域、煅烧区域和冷却区域，对于立窑而言，其分布为从上至下依次为预热区域、煅烧区域和冷却区域。在煅烧过程中，位于煅烧区域的原料受热较充分，温度较高，而位于预热区域的原料受热温度较低。当一个阶段的煅烧过程结束后，位于煅烧区域的原料煅烧的产物进入冷却区域进行冷却，而原来位于预热区域的原料则下降进入煅烧区域进行高温煅烧。
[0035]其中，窑体I可以在现有技术中常用的窑体的基础上进行改进，可以包括上料口11、排料口 12、图像采集口 13以及燃烧口 14。其中，上料口 11设置在窑体I的顶部，承载煅烧原料的料斗从上料口 11进入窑体I进行上料操作。排料口 12设置在窑体I的底部，煅烧过程结束后，排料口 12可在控制器4的控制下打开，以使煅烧产物从排料口 12排除窑体I外。燃烧口 14的数量为至少一个，各燃烧口 14设置在煅烧区域，沿窑体I的外圆周排布。优选的，燃烧口 14沿窑体I的外圆周均匀分布，以提高煅烧区域的温度均匀程度，提高煅烧产品的质量。图像采集口 13的数量为至少一个，各图像采集口 13沿窑体I的外圆周排布。图像采集口 13的数量可以与燃烧口 14 一一对应，也即一个燃烧口 14的附近设置一个图像采集口 13。
[0036]传统的煅烧方式均采用燃烧煤炭产生热量，但由于煤炭燃烧会产生大量烟雾、颗粒物质以及大量有害气体，不但对人体有害，也会污染环境。本实施例提供的煅烧窑系统采用煤气作为燃料燃烧以产生热量，一方面煤气易制取，另一方面煤气燃烧产生的有害气体较少，可减少环境污染。对应的，可在煅烧区铺设煤气管道，具体可在燃烧口 14设置支撑架和固定装置，以将煤气烧嘴固定在燃烧口的位置，煤气烧嘴的出口可稍伸入窑体I中，以使煤气燃烧的火焰进入窑体I中，减少热量散失。
[0037]本实施例提供的煅烧窑系统也可以采用天然气作为煅烧燃料，相应的，需在煅烧区域铺设天然气，其安装结构可参照对煤气烧嘴的设置。
[0038]进一步的，本实施例采用的点火部件2可采用天然气作为点火能源。若采用煤气作为煅烧燃料，则在煅烧区域中除铺设煤气管路之外，还需要铺设天然气管路。
[0039]上述检测部件可以包括图像监测设备，该图像监测设备设置在图像采集口 13，用于通过图像采集口 13采集火焰图像，并根据火焰图像发出火焰状态信息。该图像监测设备具体可包括图像采集设备31和处理器32。其中，图像采集设备31中的镜头朝向窑体I内部，实时拍摄火焰的图像，用于获取火焰图像数据，并通过图像采集设备31中的数据转换设备将火焰图像数据进行数据转换。图像监测设备中的处理器32与数据转换设备的输出端连接，用于对转换后的火焰图像数据进行状态分析，并生成火焰状态信息。
[0040]上述图像采集设备31具体可以为现有技术中常用的数字摄像机，例如数字工业相机，具体包括镜头、光感器件和数据转换设备。其中的数据转换设备可以为数据采集卡，光感器件可以为电荷稱合原件(Charge-coupled Divice, CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)。本实施例米用 CCD 作为光感器件，与数据采集卡配合采集图像数据。在煅烧阶段，镜头从图像采集口 13朝向窑体I内部的火焰拍摄，CXD实时采集二维图像信号，通过数据采集卡，直接传送给处理器12。处理器32根据火焰图像数据进行分析处理，判断当前是否有火焰状态，也即判断当前处于燃烧状态还是已熄灭状态。若处理器32判断出当前无火焰，也即熄灭状态，则生成火焰状态信息为无火焰状态。[0041]处理器32对火焰图像数据进行状态分析的规则可以由技术人员设定，也可以为如下实现方式:将火焰图像数据划分为多个区域，计算各个区域中各像素灰度值的平均值，并以此为第一阈值。然后处理器32将各区域中的每一个像素的灰度值与该第一阈值进行比较，统计大于该阈值的像素的个数。若大于该阈值的像素的个数大于第二阈值，则认为该火焰图像数据为存在火焰燃烧状态，否则认为无火状态。处理器32可以采用现有技术中常用的数字处理器(Digital Signal Processor,简称 DSP)。
[0042]控制器4与检测部件中的图像监测设备的输出端连接，也即与处理器32的输出端连接，用于接收火焰状态信息，并根据火焰状态信息控制点火部件2点火。点火部件2设置在燃烧口 14，具体的，一个燃烧口 14设置一个点火部件2。当控制器4接收到的火焰状态信息为无火焰状态，则向点火部件2发出点火信号，以使点火部件2启动点火，使得火焰再次点燃。控制器4可以为AVR单片机、ARM单片机等微处理器，也可以为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC)。
[0043]其中，点火部件2可采用现有技术中常用的自动点火部件，例如采用压电陶瓷器件制成的点火部件，设置在煤气管道的出口。当点火部件2接收到控制器4发送的点火信号时，利用压电效应产生瞬间较高的击穿电压，以产生电火花，点燃燃料。
[0044]上述煅烧窑系统的工作过程为:在煅烧开始之前，将煅烧原料装入窑体中，然后由技术人员手动启动点火部件，或者由控制器向点火部件发送点火信息，以使点火部件点火，同时需打开煤气管道的阀门。待各点火部件均启动点火，且煤气也均开始燃烧产生火焰，窑体中煅烧区域的温度逐渐上升。
[0045]在煅烧过程中，图像监测设备中的图像采集设备实时采集火焰图像数据，并经处理器进行状态分析，得到当前为有火焰状态或无火焰状态，并发送给控制器。当控制器接收到的状态分析结果为无火焰状态时，向点火部件发送点火信号，以使点火部件启动点火，重新点燃煤气。
[0046]本实施例的技术方案通过采用图像监测设备实时采集煅烧区域中的火焰图像，并进行火焰状态的分析，在无火焰状态时由控制器控制点火部件点火，重新点燃煤气，能够对煅烧窑内的煅烧状态进行监测，避免由于窑体I内粉尘较大导致火焰熄灭，但技术人员却不能及时知晓火焰已熄灭的事件，能够提高煅烧窑的煅烧产品质量。若火焰已熄灭，但煤气管道的阀门未关闭，则存在危险性，本实施例的技术方案也在一定程度上提高了生产安全性。
[0047]在上述技术方案的基础上，为了进一步提高煅烧窑系统的智能化程度，上述检测部件还可以包括温度传感器、上料位传感器33和下料位传感器34，用于在上料过程中对原料的填入高度进行检测。其中，上料位传感器33设置在上料口 11处，固定在窑体I内壁，用于检测原料位置；下料位传感器34也上料口 11处，且设置在距离上料位传感器33的下方设定位置处。上料位传感器33和下料位传感器34可以为超声波传感器、红外传感器等对射式传感器，本实施例以超声波传感器为例进行详细说明。温度传感器的温度检测探头设置在窑体I内部，用于检测窑体I内部的温度，可以采用热电偶。
[0048]上料位传感器33包括超声波发射端和超声波接收端，其中，发射端和接收端对应设置在进料口 11处，设置在窑体I内壁上。超声波接收端与控制器4连接，用于向控制器发送检测信号。煅烧窑系统中的各器件上电后，超声波发射端向接收端发送设定频率的超声波信号，在上料过程中，若接收端能够实时接收到发射端发送的超声波信号，则说明原料的填入高度未达到上料位传感器33，也即发射端和接收端之间不存在任何遮挡；当接收端接收到超声波信号变弱或完全接收不到超声波信号时，则认为原料的填入高度已经达到了上料位传感器33的高度，占据了发射端和接收端之间的空间，此时，超声波接收端向控制器4发出检测信号，告知控制器4原料高度已满足要求，可停止上料。下料位传感器34的结构与上料位传感器33相同。另外，还可以在煅烧窑系统中设置自动上料部件，以根据上料位传感器33和下料位传感器34的检测到的原料位置来实现自动上料和排料，具体可参照如下实现方式:
[0049]自动上料部件可以包括容纳煅烧原料的料斗51和用于在控制器4的控制下将料斗51从装料区传送至窑体I中的传送装置52。传送装置52可以为电葫芦，在装料区和窑体I之间可以设置有滑轨，以使电葫芦能在滑轨上滑行。滑轨两端可分别设置有位置传感器，用于检测料斗51的上升行程到位状态和水平行程到位状态。料斗51上设置有悬吊环，以吊挂在电葫芦的挂钩上。电葫芦的控制端连接至控制器4以接收控制器4发出的控制信号。
[0050]另外，自动上料部件还包括电子磅秤53，电子磅秤53的信号输出端与控制器4的信号输入端连接，用于称量料斗51内容纳的原料的重量信息，并将该重量信息发送至4控制器。
[0051]自动上料部件还包括振动筛54,振动筛54的原料出口设置在料斗51上方,振动筛54的控制信号输入端与控制器4的信号输出端连接。
[0052]对于上料过程，本实施例提供两种上料控制方式，其一，可采取如下上料方式:在首次上料时，采用人工上料方式，即手动控制装料、传送以及将煅烧原料填入窑体I中，待料位高度到达下料位传感器34处，下料位传感器34发出下料位到位信号给控制器4，之后，进入自动上料阶段。其二，对于全部上料过程都采用自动上料方式。
[0053]在自动上料阶段，煅烧窑系统的工作过程为:控制器4接收上料位传感器33的检测信号，若该信号表示料位未达到设定高度，则控制器4向振动筛54发出控制信号，控制振动筛54工作，将筛振后的煅烧原料倒入料斗51中。电子磅秤53实时检测料斗51的重量，当检测到重量达到设定重量值，则向控制器4发出信号，以使控制器4控制振动筛54停止工作。或者该步骤也可以为:电子磅秤53实时将重量数据发送给控制器4，由控制器4将该重量数据与设定重量值进行比较之后，再发送控制信号给振动筛54。
[0054]待振动筛54停止工作后，控制器4发出启动信号给传送装置52的上升驱动电机，以驱动料斗上升，待用于检测料斗51上升行程到位状态的传感器发出到位状态后，控制器控制上升驱动电机停止，并发出启动信号给传送装置52的水平驱动电机，以驱动料斗沿滑轨在水平方向移动。待用于检测料斗51水平行程到位状态的传感器发出到位状态后，此时料斗51位于窑体I的上方，控制器4控制水平驱动电机停止，并再启动上升电机，以带动料斗下降并进入窑体I中。窑体I中设置有挡板，可扳动料斗51倾斜，将煅烧原料倒入窑体I中。之后，沿与上述行程相反的方式将料斗重新传送回装料区域再次装料，循环执行上料过程。
[0055]火焰被点着后，温度传感器实时将窑体I内的温度传送给控制器4，以使控制器4控制各点火部件2和煤气管道阀门，通过控制点火和灭火将窑体I内保持恒定的温度。例如煅烧原料若为石英石，则可将窑体I内煅烧区域的温度设定为1200°c。图像监测设备从图像采集口 13实时采集火焰图像，并进行状态分析。当出现火焰熄灭时，图像监测设备向控制器4发出无火焰状态信号，以使控制器4控制点火部件2重新点火。
[0056]在煅烧过程中，当控制器4监测到窑体I内的温度到达设定温度时，进入排料阶段。相应的，煅烧窑系统还可以包括自动排料部件6，该自动排料部件6设置在排料口 12下方，自动排料部件6的控制信号输入端与控制器4的信号输出端连接。自动排料部件6可以为传送带结构，控制器4控制排料口 12打开，控制自动排料部件6中的驱动电机启动，煅烧产物从窑体I进入自动排料部件6中，沿传送带运送出去被收集。
[0057]另外,在排料的过程中，当窑体I中的料位下降至低于下料位传感器34,则下料位传感器34会发出检测信号给控制器4，告知料位不足，以重新执行上料操作。
[0058]对于上述实施例所提供的燃料，可以采用现有工业生产中常用的煤气，也可以采用煤气发生炉来产生煤气。对于燃气发生炉，其煤气出气管经燃烧口 14伸入窑体I内，以与点火部件2配合通过燃烧煤气产生火焰。
[0059]为了进一步减少粉尘污染，保护环境，可设置除尘设备7，该除尘设备可包括除尘罩71和鼓风机72，其中，除尘罩71设置在窑体I上方，除尘罩71的面积较大，上料和煅烧时窑体I内产生的粉尘可吸附在除尘罩71上，避免随意散落在周围环境中。采用较大功率的鼓风机72朝向除尘罩71吸气，可将除尘罩71上吸附的粉尘再吸入专门的收集设备中，以进行集中处理。
[0060]上述技术方案通过采用图像监测设备实时采集煅烧区域中的火焰图像，并进行火焰状态的分析，在无火焰状态时由控制器控制点火部件点火，重新点燃煤气，能够对煅烧窑内的煅烧状态进行监测，避免由于窑体I内粉尘较大导致火焰熄灭，但技术人员却不能及时知晓火焰已熄灭的事件，能够提高煅烧窑的煅烧产品质量。若火焰已熄灭，但煤气管道的阀门未关闭，则存在危险性，本实施例的技术方案也在一定程度上提高了生产安全性。并且采用自动上料部件和自动排料部件，能够实现煅烧过程的自动化生产，能够提高生产效率。
[0061]本实用新型实施例提供的煅烧窑系统，替代了传统的人工操作的煅烧生产方式，能够实现自动化控制生产，并且能够实时监测煅烧过程中的温度状态，以控制煅烧温度，提高产品质量，还能以采集火焰图像的方式对其状态进行实时处理与判别，能够及时控制点火部件在火焰熄灭时再次点火，提高了生产的安全性。
[0062]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种煅烧窑系统，其特征在于，包括:窑体、点火部件、检测部件以及控制器； 所述窑体包括上料口、排料口、图像采集口以及燃烧口 ；所述上料口设置在所述窑体的顶部，所述排料口设置在所述窑体的底部；所述燃烧口的数量为至少一个，各所述燃烧口设置在煅烧区域，沿所述窑体的外圆周排布；所述图像采集口的数量为至少一个，各所述图像采集口沿所述窑体的外圆周排布； 所述检测部件包括图像监测设备，所述图像监测设备设置在所述图像采集口，用于通过所述图像采集口采集火焰图像，并根据所述火焰图像发出火焰状态信息； 所述控制器与所述图像监测设备连接，用于接收所述火焰状态信息，并根据所述火焰状态信息控制所述点火部件点火；所述点火部件设置在所述燃烧口。
2.根据权利要求1所述的煅烧窑系统，其特征在于，所述图像监测设备包括图像采集设备和处理器； 所述图像采集设备中的镜头朝向所述窑体内部，用于获取火焰图像数据，并通过所述图像采集设备中的数据转换设备将所述火焰图像数据进行数据转换； 所述处理器与所述数据转换设备的输出端连接，用于对转换后的火焰图像数据进行状态分析，并生成所述火焰状态信息。
3.根据权利要求2所述的煅烧窑系统，其特征在于，所述检测部件还包括:上料位传感器和下料位传感器； 所述上料位传感器设置在所述上料口处，固定在所述窑体内壁，用于检测原料位置；所述下料位传感器设置在距离所述上料位传感器的下方设定位置处； 所述控制器还 分别与所述上料位传感器和下料位传感器连接，用于根据所述原料位置控制上料和排料。
4.根据权利要求3所述的煅烧窑系统，其特征在于，还包括:自动上料部件； 所述自动上料部件包括容纳煅烧原料的料斗和用于在所述控制器的控制下将所述料斗传送至所述窑体中的传送装置。
5.根据权利要求4所述的煅烧窑系统，其特征在于，所述自动上料部件还包括电子磅秤； 所述电子磅秤的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，用于称量所料斗内容纳的原料的重量信息，并将所述重量信息发送至所述控制器。
6.根据权利要求5所述的煅烧窑系统，其特征在于，所述自动上料部件还包括振动筛，所述振动筛的原料出口设置在所述料斗上方；所述振动筛的控制信号输入端与所述控制器的信号输出端连接。
7.根据权利要求6所述的煅烧窑系统，其特征在于，还包括:自动排料部件； 所述自动排料部件设置在所述排料口下方；所述自动排料部件的控制信号输入端与所述控制器的信号输出端连接。
8.根据权利要求6所述的煅烧窑系统，其特征在于，还包括:煤气发生炉； 所述煤气发生炉用于产生煤气，所述煤气发生炉的煤气出气管经所述燃烧口伸入所述窑体内，以与所述点火部件配合通过燃烧煤气产生火焰。
9.根据权利要求6所述的煅烧窑系统，其特征在于，还包括:除尘设备； 所述除尘设备包括除尘罩和鼓风机；所述除尘罩设置在所述窑体上方，所述鼓风机朝向所述除尘罩吸气。
10.根据权利要求1-9任一项所述的煅烧窑系统，其特征在于，所述处理器为数据处理器件DSP ；所述上料位传感器和下料位 传感器为超声波传感器。
【文档编号】F27D21/00GK203479034SQ201320597588
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】栗琳 申请人:栗琳