用于炉窑的冷却装置及冷却空气流量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种炉窑冷却装置及冷却空气流量控制方法。
【背景技术】
[0002] 炉窑系统主要由坚式预热器、窑本体、坚式冷却器、燃烧系统、排烟机及除尘系统 组成，石灰石通过单斗卷扬提升机运至窑顶，经料斗、密封闸门及旋转布料器进入窑内。窑 内有上、下两层烧嘴并均匀错开布置，每层烧嘴有六个圆柱形燃烧室，每个燃烧室都有一个 用耐火材料砌筑的从窑外壳到下内筒的拱桥，高温气体从燃烧室内出来，经过拱桥下面形 成的空间进入料层。物料在窑内从上到下运动，气流由燃烧室逆物流运动，最后在并流煅烧 区域将物料（石灰石）烧成石灰。石灰在炉窑内完成煅烧后，被卸入到坚式冷却器内。在 机械空气的强制穿透下，高热石灰颗粒被快速冷却，完成冷却物料后的高温空气进入到炉 窑内参与助燃，达到提高热效率的目的。
[0003] 现有炉窑冷却布局是：a.利用二个冷却风机冷却，现场工作方式采用1用1备，为 保障冷却风机正常受电，供电部门在供电方式中采用了二路同时供电，同时又加载了一组 发电机电源供电，当二路不能同时供电情况时，会及时启动发电机向外输出电能。但在实际 生产运行中，当在二路电源不能同时供电情况下，采用手动启动发电机，这样做增加了操作 工劳动强度，有时还会延误发电机启动时间，而一旦停电，会造成窑内壁发热，炉窑耐火砖 脱落，寿命严重缩短。b.现进入炉窑体内冷却主要有三路气流分别是对窑底料仓石灰冷却； 炉窑下内套筒冷却；炉窑上套筒冷却。日常生产过程中，对冷却气体流量的操作控制，传统 控制方法是处于手动控制，具体是调节进气流量调节阀，如冷却不够则需增加调节阀开度， 加大流量；若冷却过量，则减少调节阀开度降低流量。由于手动作业，经验性太强，不同的 人对参数的调整幅度及对参数的预判值不同，导致调节控制窑内冷却气体流量系统稳定性 差，调节次数较多，调节过于频繁，不利于生产。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的是提供一种用于炉窑的冷却装置，可在二路市电中断后发电机 立即自启动对外供电，并在发电机自启动供电时若外电源恢复送电，又可确保发电机停止 供电。
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种冷却空气流量控制方法，可根据每日所需生产产 量，自动计算窑底料仓石灰冷却空气流量、炉窑下内套筒冷却空气流量、炉窑上套筒冷却空 气流量，并在生产中自动调节冷却空气流量分布，进而稳定生产石灰的质量指标。
[0006] 根据本发明一方面提供一种用于炉窑的冷却装置，包括冷却风机、发电机、电源进 线柜、一个冷却风机供电切换装置、多个调节阀和相应的多个调节控制器，该切换装置包括 与电源进线柜和发电机连接的低电压继电器，低电压继电器含有常开触点，当进线柜内母 排B、C二相由380V降为80V时低电压继电器线圈动作，其自带的常开触点由常开转换成常 闭，以启动发电机；该多个调节阀和相应的多个调节控制器用于控制炉窑的上套筒，下内套 筒、料仓冷却空气流量。
[0007] 根据本发明另一方面提供一种用于炉窑的冷却空气流量控制方法包括提供每日 所需生产产量的冷却空气流量分布，以在生产中自动调节炉窑上套筒，下内套筒、料仓冷却 空气流量；其中：炉窑上套筒冷却空气流量控制是通过上套筒冷却空气流量调节控制器调 节调节阀的开度控制上套筒的出口冷却空气流量；下内套筒冷却空气流量控制是通过调节 下内套筒出口处的放散调节阀的开度控制下内套筒入口冷却空气流量；料仓冷却空气流量 控制是通过对调节阀的调节控制石灰料仓冷却空气的流量。
[0008] 所述上套筒冷却空气流量按以下公式设定：SP=产量*K/24 ;其中：SP为套筒冷却 空气流量；K为修正系数，正常K=0. 07Nm3空气/kg石灰。
[0009] 所述上套筒冷却空气流量调节控制器为FIC350调节控制器，其传递函数为： Ge (S)也_5 (l + ??η ;式中：Gc (s)为传递函数；0·005--PID调节器的增益系数； 10--PID调节器的积分时间常数，单位：秒。
[0010] 所述下内套筒冷却空气流量设定FIC310_SP计算公式为：FIC310_SP=产量*K/24， 其中：K为修正系数；正常K=0. 45Nm3冷却空气/kg石灰。
[0011] 所述下内套筒的放散调节阀是FY310调节阀，其传递函数如下：GcCSkCUU (14·?Ιτ> ;式中：〇.〇1-PID调节器的增益系数；10--PID调节器的积分时间常数，单 位：秒。
[0012] 所述料仓冷却空气流量设定FIC360_SP计算公式为：FIC360_SP=产量*K/24 ;其 中：K为修正系数，正常K=0. 55Nm3空气/kg石灰。
[0013] 所述料仓的调节阀是调节阀FY360,其传递函数如下：^式 中：0. 05--PID调节器的增益系数；10--PID调节器的积分时间常数，单位：秒。
[0014] 所述控制分为自动控制和手动控制两种方式；其中：手动控制是在上位机上给定 一个输出值，直接通过输出OP值对FY350调节阀进行控制；自动控制是由计算机进行全自 动控制，执行程序包括将调节器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数的值送入PLC的 数据寄存器中，且使每个FIC控制器控制回路的设定值、过程值、输出值在计算机上用数字 显示，同时在计算机上修改每个控制回路的PID参数，以进行定量控制。
[0015] 本发明的用于炉窑的冷却装置及冷却空气流量控制方法采用冷却风机供电切换 装置即自启动装置，可适应发电机组应急保障供电，该装置结构简单，使用安全，另采用计 算机控制系统，可根据每日所需生产产量，自动调节冷却空气流量分布，确保冷却空气流量 稳定，从而稳定了窑内的热工制度，进而稳定了生产石灰的质量指标。
【附图说明】
[0016] 图1是采用本发明的用于炉窑的冷却装置的生产工艺布置图；
[0017] 图2是现有技术的冷却风机供电方式的布置图；
[0018] 图3是本发明的用于炉窑的冷却装置的冷却风机供电方式布置图；
[0019] 图4是本发明的用于炉窑的冷却空气流量控制方法的流量控制原理图；
[0020] 图5是本发明的用于炉窑的冷却空气流量控制方法的流量控制总图。
【具体实施方式】
[0021] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述【具体实施方式】，本领域的 技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的 精神实质来作最宽泛的理解。
[0022] 如图3所示，本发明一个实施例的用于炉窑的冷却装置，包括：冷却风机D1、D2,在 本实施例中采用M301型冷却风机；发电机，用于备用电源；电源进线柜，例如MCC4DL进线 柜；一个冷却风机供电切换装置,包括与电源进线柜（MCC4DL进线柜）和发电机连接的低电 压继电器U，低电压继电器含有常开触点L1，当进线柜内母排B、C二相由380V降为80V时 低电压继电器U线圈动作，其自带的常开触点由常开转换成常闭，以启动发电机。
[0023] 采用上述冷却装置的冷却空气流量控制方法，用于自动调节炉窑内的冷却空气流 量，如图1所示，包括提供每日所需生产产量的冷却空气流量分布，以在生产中自动调节炉 窑上套筒，下内套筒、料仓冷却空气流量；其中：
[0024] 炉窑上套筒冷却空气流量控制是通过调节调节阀，例如FY350调节阀的开度控制 上套筒的出口冷却空气流量；
[0025] 下内套筒冷却空气流量控制是通过调节下内套筒出口处的放散调节阀，例如 FY310的开度控制下内套筒入口冷却空气流量；
[0026] 料仓冷却空气流量控制包括是通过对调节阀，例如FY360的调节控制石灰料仓冷 却空气的流量。
[0027] 上套筒冷却空气流量按以下公式设定：FIC350_SP=产量*K/24，
[0028] 其中：FIC350_SP为套筒冷却空气流量；K为修正系数，正常Κ=0· 07Nm3空气/kg石 灰。
[0029] 上套筒冷却空气流量调节控制器为FIC350调节控制器。
[0030] FIC350调节控制器传递函数为：Gc ( s ):二〇 〇():5 (:丨+!^ )
[0031] 式中：
[0032] Ge (S)为传递函数；0· 005--PID调节器的增益系数；
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