[发明专利]回转窑高温反应区不接触测温度装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种回转窑高温反应区测定温度装置。

技术背景

回转窑高温反应区的温度，是烧成、挥发、焙烧、煅烧作业的主要参数，过低、过高都对生产的产品质量及效益影响大，该温度是回转窑(水泥窑、挥发窑、烧成窑、煅烧窑等，国内约有万多台)作业控制的关键参数。举例：如处理锌浸出渣的挥发窑，要把渣中未浸出到溶液中的残留锌挥发出来，挥发窑高温反应区的温度要在1080℃以上，才能分离渣中的锌成蒸气析出转化成氧化锌，20万t/a湿法炼锌厂，如果能测好反应区温度，从渣中多回收1％的锌将有2000t/a锌，这对国家资源回收有很大的价值；又如水泥回转窑是水泥熟料烧成环节，通常被称为水泥厂的心脏，烧成带的温度直接影响着水泥成品质量，一般在1300℃-1500℃，如果过低，从预分解工序过来的原料中三铝酸五钙难以生成硅酸二钙、铁铝酸四钙、铝酸三钙等水泥的主要成份，使水泥的成品标号降低，假如由此掺合后的水泥标号从P.O 42.5降到P.O 32.5，按目前低市场价格衡量，，两标号水泥差价20-30元/t，以预分解的干法窑流程5000t/d的规模，会使工厂每天损失10-15万元。但是由于测温不过关，挥发窑现在一直无连续测温装置，很难把握反应区温度，挥发窑废弃渣中的锌就白白丢弃了。而水泥窑也很难测好烧成温度，产品质量标号很难保证。同样在氢氧化铝焙烧窑、炭素生产的煅烧窑等生产工艺中，这个温度也是作业控制的核心参数，它直接影响产品的质量、产量及能耗。这个温度也是回转窑设备安全的重要参数，挥发工艺也要求该温度在保证1080℃以上后不宜过高，过高后使内衬磨损加大，窑龄缩短，该窑耐火砖内衬寿命约三个月左右，控制好这一温度后，如果2年内少砌一次耐火砖，价值也有几十万。

传统的测量方法是窑身反应区插入热电偶，把它的+/-信号分别接到窑身的滑环，窑外的炭刷(或落弓)采样装置压在随窑转动的滑环上，把热偶电信号采出。实际情况是炉内料(浸出渣和焦粉的混合物)对窑内衬耐火高铝砖磨损很厉害，1969年曾钻到窑内观察，仅仅20多天时间，200多mm的高铝砖已磨损一半多，而热电偶早就给磨断，随窑渣排到渣池。这样在1000多℃的高温的还原性又氧化性气氛内及强磨作用下，又有何种测温件及保护管能在窑内抗住磨损，这是反应区测温的主要难题。

几十年来，自动控制人员想了很多方法，其中之一是作特殊袋型热电偶插入装置，把测温热电偶缩到窑壁的袋内，留角度较小插孔以便通反应区温度，以减少磨损，其结构仅考虑减少磨损，但袋孔尺寸太窄，窑内物料也会卡入袋内，融结堵塞，影响测温，砌砖孔内无卡砖，高温下，热胀时很易挤、掉砖。而且反应区高温，氧化、还原气氛对热电偶的影响还存在，一旦热电偶损坏，往往要在停窑时，才好更换。维修相当不便。

由于窑体是转动的，要把热偶信号传出。需通过滑环，碳刷(落弓)或置于窑上较低温处带电池的无线发信装置传出。

这种方法有个基本缺点，滑环(落尘碳刷式)的取电信号结构，难以适应窑体的三维运动，不仅是转动，还有窑身的轴向串动，使碳刷偏磨而不能用，外筒壁圆周支撑的滑环也有结构上的毛病，带弹簧绝缘子支撑结构随着窑身温度的提高，圆形的滑环在热胀力与支点固定力的作用下，变梅花外形，碳刷或落弓在这样的铜环行进接触，难免有接触不良的机会。另外由于内部达1000多度，外壁温度高，且露天配置及连接的绝缘导线的绝缘经不住高温及下雨的长期考验。因此这种方法很难用好，在国内有色冶金的绝大多数挥发烧成窑上，由于维护量大且测不正确，放弃不用。

而无线电传输虽然克服碳刷与滑环的固有毛病。但在窑上高温露天的长期环境下，无线发射通讯装置电池寿命及元件承受力也影响正常使用。而热偶磨损及维护难的主要问题仍然没有解决。由于窑壁对固于窑上的无线发射通讯装置的传热，有的地方采用了2道隔热板，但这样会把设备升高到500-600mm，则在随窑转动中把窑身两侧检修走道周期地阻挡，这是不容许的。

国内外另有一种对窑外壳皮扫描各点温度来间接测量内部温度，内衬磨损或窑内局部异常情况，主要落脚点在窑的安全，由于环境影响因素、物料量变化及材料传热不同，只能总体判断，缺少精确定量能力，该方法较难推广，投资也偏大，维护量也大。

通常用比色高温计从窑头开口处测定，由于离反应区远，窑头是着火燃烧区，火光烟雾阻挡着比色高温计的正确定位测量，所以也只能作为参考，不能作为控制目标连续调节。

总之，在窑体上采集信号及传送出来，很难长期经受窑上恶劣环境的考验，而且给自控仪表维护带来很大的工作量及不安全性，正确的测温装置必需考虑到这两个基本要素。