一种新型石灰窑及其控制方法与流程

本申请涉及石灰窑技术领域，尤其涉及一种新型石灰窑及其控制方法。

背景技术：

通常我们所说的石灰是指生石灰(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，可见，石灰对炼铁炼钢工艺的顺利进行具有重要作用。

石灰窑是石灰生产工艺中的核心装备，原料石灰石在石灰窑中被加热至1100℃，经过煅烧生成产品石灰。目前使用较广的石灰窑主要为竖式窑，其布料方式如图1(a)所示，石灰窑1的窑膛内石灰石料面被布置成水平料面，截面上各处的料层厚度相等，这样的布料形式会导致严重的壁面效应。所谓的壁面效应是指：圆形截面的竖窑在生产过程中由于靠近窑膛壁面处的流体阻力小，窑膛中心部位的流体阻力大，导致窑膛截面上靠近壁面处的风流速度大、煅烧速度快，而窑膛中心处的风流速度小、煅烧速度慢，具体的煅烧速度分布如图1(b)所示。由于窑膛内部石灰石水平布料存在上述的壁面效应，会导致窑膛截面上煅烧不均匀，使得截面上石灰石煅烧速度不一致，进而影响产品石灰的质量。

因此，如何控制石灰窑内部的石灰布料，保证产品石灰的质量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种新型石灰窑及其控制方法，适应不同石灰原料条件下的精准布料要求，保证产品石灰的质量。

第一方面，本申请提供了一种新型石灰窑，石灰窑带有圆柱形的窑膛，以及，所述石灰窑还包括若干设置于窑膛上方的石灰料斗，还包括设于石灰窑窑膛内的调节杆、与所述调节杆组成倒“y”形结构的导料板、设于倒“y”形结构开口处的固定板和设于所述固定板上的料位计；所述导料板为喇叭形，使石灰料斗中倒入的石灰原料在窑膛底部呈现“v”形料面，以及，所述导料板的母线与所述窑膛横截面之间形成倾角α；所述调节杆和所述导料板组成的倒“y”形结构的中轴线与所述窑膛的中轴线重合，以及所述调节杆沿所述窑膛的中轴线移动。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述石灰料斗的出料口围绕所述调节杆均匀分布，以便石灰石原料从所述导料板的最高点落入石灰窑。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，还包括控制器，所述控制器接收所述料位计的检测信号，根据所述检测信号控制所述调节杆在所述窑膛的中轴线上移动。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述导料板的母线与所述窑膛横截面之间形成倾角α∈[25°，45°]，使所述导料板具有一定的倾斜度，方便石灰石原料在所述窑膛内呈现“v”形料面。

结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述料位计位于所述窑膛的中轴线上，与所述固定板的圆心重合

第二方面，本申请还提供了一种新型石灰窑的控制方法，，用于控制上述第一方面的新型石灰窑，包括：

获取石灰石的原料条件，获得导料板的理论布料高度h，所述原料条件包括原料平均粒径d和原料含水率c，所述理论布料高度h为调节杆与导料板的连接点距离窑膛料面中心点的理论高度；

移动调节杆，使所述导料板移动到所述理论布料高度h对应的位置；

控制石灰料斗下料；

利用料位计实时检测所述调节杆与导料板的连接点距离料面中心点的高度h；

如果高度h小于理论布料高度h，则移动调节杆，使所述调节杆与导料板的连接点距离所述料面中心点的高度h等于理论布料高度h。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述获取石灰石的原料条件，获得导料板的理论布料高度h的步骤包括：

根据所述原料条件，遍历布料角度表，获得料面倾斜角θ，所述布料角度表包括若干不同的原料平均粒径d和原料含水率c对应的不同料面倾斜角θ；

根据所述料面倾斜角θ和倾角α，计算导料板的理论布料高度h。

结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述方法根据以下公式计算导料板的理论布料高度h：h＝r·(tan(θ)+tan(α))，其中r为石灰窑窑膛的半径。

结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，在所述控制石灰料斗下料的过程中，使各个石灰料斗之间的出料参数保持一致，以使料面中心点保持在所述料位计的正下方，所述出料参数包括出料量和出料速度。

结合第二方面，在第二方面第四种可能的实现方式中，还包括：

如果在初始时，所述窑膛内无石灰石原料，则获得的导料板理论布料高度h为调节杆与导料板的连接点距离窑膛底部的理论高度。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种新型石灰窑及其控制方法，石灰窑带有圆柱形的窑膛，以及，石灰窑还包括若干设置于窑膛上方的石灰料斗，还包括设于石灰窑窑膛内的调节杆、导料板、固定板和料位计，调节杆的高度可变，用于调整窑膛内的料面形状；首先获取石灰石的原料条件，获得导料板的理论布料高度h；然后移动调节杆，使导料板移动到理论布料高度h对应的位置；再控制石灰料斗下料，下料过程中，利用料位计实时检测调节杆与导料板的连接点距离窑膛内料面中心点的高度h；如果高度h小于理论布料高度h，则移动调节杆，使调节杆与导料板的连接点距离料面中心点的高度h等于理论布料高度h。本申请技术方案中根据不同石灰石原料设计不同的理论布料高度h，再通过连续调整调节杆使得导料板的位置符合高度的要求，进而使得石灰石原料在窑膛内呈现“v”形料面，从而有效地克服壁面效应，保证原料煅烧速度一致，保证产品石灰的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1(a)为本申请提供的目前石灰窑窑膛内布料示意图；

图1(b)为本申请提供的目前石灰窑窑膛内原料煅烧速度示意图；

图2为本申请提供的一种石灰窑布料装置的结构示意图；

图3为本申请提供的布料调节器的结构示意图；

图4为本申请提供的一种石灰窑布料装置控制方法的流程图；

图5(a)为使用本申请提供的石灰窑布料装置的窑膛内布料示意图；

图5(b)为使用本申请提供的石灰窑布料装置的窑膛内原料煅烧速度示意图。

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中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，现有的石灰窑窑膛内部由于石灰石原料的布料形式有限，大都是平铺在窑膛内，由于壁面效应的影响，处于中间位置的原料煅烧速度慢，煅烧程度小，而处于边缘位置原料，即靠近壁面的原料煅烧速度快，煅烧程度大，因此，现有的窑膛结构容易造成石灰石原料煅烧程度不一致的问题，生产出的产品石灰质量难以保证。

因此，在图1的基础上，本申请提供了一种新型石灰窑，参见图2和图3，该新型石灰窑带有圆柱形的窑膛，以及，在窑膛上方设置了用于下料的石灰料斗2，除此之外，新型石灰窑还包括设于石灰窑1窑膛内的调节杆3、与调节杆3组成倒“y”形结构的导料板4、设于倒“y”形结构开口处的固定板5和设于所述固定板5的料位计6，当石灰料斗2下料时，原料会经过导料板4，并沿着导料板4的方向落入窑膛内，使得窑膛内的原料逐渐形成“v”形的料面。料位计6实时检测“v”形料面中心点与料位计6的距离，由于导料板4与调节杆3组成倒“y”形结构的尺寸已知，料位计6测得的距离加上导料板4的竖直高度，即可获得导料板4此时的高度h，导料板4的竖直高度为导料板4使用时的最高点距离固定板5的高度；为了使得窑膛内的原料煅烧程度一致，本申请设计将石灰石原料布料成“v”形料面，“v”形料面的具体尺寸与原料的各项条件息息相关，因此导料板4的高度h需要根据原料条件进一步算出，通过调节杆3调整好导料板4后，方能使原料从导料板4落下后形成规定的料面倾斜角θ。

图3中示出的是倒“y”形结构与固定板5和料位计6组成的结构的示意图，其中，导料板4为喇叭形，使石灰料斗2中倒入的石灰原料在窑膛底部呈现“v”形料面。

如图2所示，导料板4的母线与窑膛横截面之间形成倾角α，倾角α根据导料板4的结构确定，即一旦导料板4安装好，倾角α即为确定值，本申请中倾角α的最优值范围为[25°，45°]；调节杆3和导料板4组成的倒“y”形结构的中轴线与窑膛的中轴线重合，确保倒“y”形结构处于窑膛的正中位置，进而保证形成的“v”形料面的形状完整；以及调节杆3沿窑膛的中轴线移动，进而调节导料板4的位置。

如图2所示，料位计6位于窑膛的中轴线上，与固定板5的圆心重合，由于导料板4为喇叭形，位于其开口处的固定板5即为圆形，料位计6位于固定板5的圆心位置，用于更加准确的检测“v”形料面中心点到料位计6的距离，再由于导料板4的尺寸已知，料位计6测得的距离加上导料板4的竖直高度，即可获得导料板4此时的高度h，导料板4的测距最高点为调节杆3与导料板4的连接点，所以通过料位计6可以检测出调节杆3与导料板4的连接点到窑膛内料面中心点的距离；如果初始时窑膛内没有石灰石原料，那么此时的高度h，即为导料板4的理论布料高度h。如果初始时窑膛内存在石灰石原料，那么理论布料高度h为调节杆3与导料板4的连接点距离窑膛中心处石灰石料面的高度。值得说明的是，本申请中的料位计6可以但不限于使用雷达料位计，利用其电磁波的特殊性能来进行料位检测。

如图2所示，石灰料斗2的出料口围绕所述调节杆3均匀分布，以便石灰石原料能从导料板4的最高点落入石灰窑窑膛中。另外，在控制石灰料斗2下料的过程中，应当保持各个石灰料斗2之间的出料参数一致，出料参数包括出料量和出料速度，在出料速度相同的前提下，各个石灰料斗2之间的出料量一致，以使形成的料面中心点始终保持在料位计6的正下方，使料位计6检测的距离更加准确。

如图2所示，料位计6先检测的是其到窑膛内料面中心点的距离，如果初始状态的窑膛内不存在石灰石原料或者石灰石原料表面为平面，则料位计6先检测其到窑膛底部或者石灰石原料表面的最大距离。

如图2所示，在装料过程中，连续测量调节杆3与导料板4的连接点距离窑膛内料面中心点的高度h，再不断调整调节杆3，以保证调节杆3与导料板4的连接点距离窑膛内料面中心点的高度h等于理论布料高度h。

如图2所示，导料板4的母线与所述窑膛横截面之间形成倾角α使导料板4具有一定的倾斜度，方便石灰石原料在窑膛内呈现“v”形料面。“v”形料面的形状由料面倾角θ决定，而θ大小由导料板4的高度h和挡料板倾角α决定。生产过程中，倾角α固定不变，调节导料板4的高度h从而达到调节料面倾角θ的目的。倾角α的大小会影响物料离开挡料板时的速度大小和方向。

另外，本申请提供的新型石灰窑中还设有控制器7，控制器7接收料位计6的距离检测信号，根据导料板4自身的尺寸，计算出导料板4此时的高度h，再对比该高度h与预先计算的理论布料高度h，根据对比结果，控制调节杆3在窑膛的中轴线上移动。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种新型石灰窑布料装置，能够使石灰石原料通过导料板4之后，在石灰窑1的窑膛内形成“v”形料面，进而保证原料煅烧程度一致，保证产品石灰的质量。

参见图4，本申请还提供了一种新型石灰窑的控制方法，用于图2中的新型石灰窑，该方法包括：

步骤101，获取石灰石的原料条件，获得导料板的理论布料高度h，所述原料条件包括原料平均粒径d和原料含水率c，所述理论布料高度h为调节杆与导料板的连接点距离料面中心点的理论高度。

进一步的，获取石灰石的原料条件，获得导料板的理论布料高度h的步骤包括：

步骤201，根据原料条件，遍历布料角度表，获得料面倾斜角θ，所述布料角度表包括若干不同的原料平均粒径d和原料含水率c对应的不同料面倾斜角θ。本申请中的布料角度表实际上是典型的最佳布料角的一些值，都是经过实验获得，具体布料的料面倾斜角θ与原料平均粒径d和原料含水率c的对应关系如下表：

上表中为优选最佳的布料情况，如果实际操作时，表中没有相应的数据时，应当根据最近点线性差值计算最佳料面倾斜角θ。步骤202，根据料面倾斜角θ和倾角α，计算导料板的理论布料高度h。进一步的，根据以下公式计算导料板的理论布料高度h：h＝r·(tan(θ)+tan(α))，其中r为石灰窑窑膛的半径。由于倾角α和窑膛半径r在图2的装置中是固定的，因此，获取到料面倾斜角θ之后，就可以计算出理想的导料板理论布料高度h。

如果在初始时，窑膛内预先已经存在一定量的石灰石原料，则获得的导料板理论布料高度h为调节杆与导料板的连接点距离窑膛内石灰石料面中心点的高度。

如果在初始时，窑膛内没有石灰石原料，则导料板理论布料高度h为调节杆与导料板的连接点距离窑膛窑膛底部的理论高度。

在实际情况中，为了获取更加准确的理论布料高度h，不仅倾斜角θ具有最优值，倾角α也具有最优值，其取值最优取值范围为[25°，45°]，即25°-45°之间的任意取值，包括25°和45°，均可应用在本申请的导料板结构中，以使得获得的“v”料面尺寸最优，调整的高度h值更加准确。

步骤102，移动调节杆，使导料板移动到理论布料高度h对应的位置，计算好理论布料高度h后，将导料板移动至指定位置，为下料做准备。

步骤103，控制石灰料斗下料。

另外，在控制石灰料斗下料的过程中，使各个石灰料斗之间的出料参数保持一致，以使料面中心点保持在所述料位计的正下方，具体的出料参数包括出料量和出料速度。

步骤104，利用料位计实时检测调节杆与导料板的连接点距离料面中心点的高度h；刚开始下料时，料面的中心点在窑膛的底部，随着下料过程的进行，窑膛内的石灰石原料难以维持原来的料面形状，料面势必会上涨，料面的中心点会逐渐上升，进而调节杆与导料板的连接点到料面中心点的距离h会小于理论布料高度h。此时需要连续测量调节杆与导料板的连接点到料面中心点的距离h，并根据测量结果连续调节导料板的高度，使得调节杆与导料板的连接点到料面的中心点的距离h等于理论布料高度h，具体过程如下。

步骤105，如果高度h小于理论布料高度h，则移动调节杆，使调节杆与导料板的连接点距离料面中心点的高度等于理论布料高度h。为了使最终获得的料面为“v”形料面，并且保持“v”形料面的原始计算尺寸，需要保证料面倾斜角θ不变，这时应该连续调整调节杆与导料板的连接点与料面中心点的距离。

根据本申请提供的新型石灰窑及其控制方法，可使得石灰窑窑膛内最终呈现的“v”形料面在窑膛的各个位置的煅烧程度一致，具体的布料情况与煅烧情况参见图5(a)和图5(b)。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种新型石灰窑及其控制方法，石灰窑带有圆柱形的窑膛，以及，石灰窑1还包括若干设置于窑膛上方的石灰料斗2，还包括设于石灰窑窑膛内的调节杆3、导料板4、固定板5和料位计6，调节杆3的高度可变，用于调整窑膛内的料面形状；首先获取石灰石的原料条件，获得导料板4的理论布料高度h；然后移动调节杆3，使导料板4移动到理论布料高度h对应的位置；再控制石灰料斗下料，在下料的过程中，利用料位计6连续测量调节杆3与导料板4的连接点距离窑膛内料面中心点的高度h，根据测量的高度h连续调整调节杆3，以保证调节杆3与导料板4的连接点距离料面中心点的高度h等于理论布料高度h。本申请技术方案中根据不同石灰石原料设计不同的理论布料高度h，再通过连续调整调节杆3使得导料板4的位置符合高度的要求，进而使得石灰石原料在窑膛内呈现“v”形料面，从而有效地克服壁面效应，保证原料煅烧程度一致，保证产品石灰的质量。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。