[发明专利]回转窑窑内物料温度场测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一般工业生产领域的回转窑检测，特别是涉及回转窑窑内物料实时温度分布场的自动测定方法与保护装置。

背景技术

炭素煅烧回转窑是电解铝用阳极炭素和石墨产品生产过程中石油焦煅烧的重要设备，它是一种倾斜放置的连续旋转的圆筒形窑体，从窑尾至窑头的石油焦煅烧过程中，在窑内形成三个温度带，即预热带、煅烧带及冷却带。预热带为窑体轴向方向靠近窑尾的一段，物料从窑尾向窑头移动先经过预热带加热，排出水分及部分挥发分，之后进入煅烧带。煅烧带是窑内温度最高的一段，一般达到1100～1450℃ ，煅烧带的温度分布对物料煅烧品质起主要作用。煅烧后的高温物料向窑头移动时，被吹人的冷空气冷却，煅烧料的温度一般冷却至800～900℃。煅烧的目的是除去石油焦中的水分和挥发分，提高其密度、机械强度、导电性和抗氧化性。

由于不同的物料对预热段、煅烧段和冷却段的长度和温度有着不同的工艺要求，要对这些参数进行调节控制，首先要获取准确的物料温度场分布情况，因此物料温度场的实时测量是关系到生产质量的关键问题。目前大多采用落后的窑头人工看火的观察方式，通过火焰状态凭经验进行手动调节各种工艺参数以控制煅烧带温度。这种方法的有效性难以得到保障，存在很大的不确定性，难以使各项工艺参数达到良好的配置，易造成煅后焦品质指标存在较大波动，直接影响到铝电解阳极理化性能，也对回转窑产量、窑内衬寿命、沉降室寿命、燃料消耗、窑尾烟气净化、窑体传动、机械设备运转等都带来不利影响。窑体旋转、密封性及内部高温环境使得本系统不能采用传统的温度测量方法，另外，煅烧窑周围高温高粉尘的恶劣环境对温度采集系统也产生破坏性影响。也有部分采用窑头开孔，用手持式光学高温计对准观测的煅烧段部位测量煅烧段物料温度，这种方法的可行性虽有所提高，但仍依赖于观察者的主观判断，由于实际生产过程中煅烧段附近有火焰干扰，此方法也难以获得真实的煅烧段温度，更无法实时构造出整个回转窑内部的物料温度场模型以实现回转窑的自动化生产。水泥回转窑等其它类型的回转窑也存在类似的情况。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种回转窑窑内物料温度场测定方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明的目的是为了解决以上问题而提供一种回转窑窑内物料温度场的测定方法与装置，以克服现有技术中由于测量结果不准确，测量装置保护不到位而影响测温仪寿命，窑内工况不明所带来的能耗增大、无法实现煅烧过程自动控制的不足，且能在高温、多尘、潮湿的恶劣环境中正常工作。

回转窑窑内物料温度场测定方法，步骤如下：

（1）、在回转窑窑头外的测温观测孔旁安装一个不锈钢保护箱, 不锈钢保护箱内安装有红外测温仪及其镜头移动云台，窑内物料发出的红外线可通过窑体上的圆形测温孔与保护箱靠近窑头一侧的观测孔进入测温仪镜头，从而测量温度；

（2）、测温仪镜头由云台带动在步进电机驱动下以上下旋转扫描的方式获得回转窑内部若干点物料的温度，在可编程控制器程序的控制下，对最高温度及测量初始点所在的位置进行自动定位，之后测温仪以此初始点位置为参考，对回转窑内指定范围内的轴向物料分布区的若干点温度进行测量，并将信号送入与测温仪相连的计算机系统内，按照一定的时间周期重复进行此过程；

（3）、计算机对测温仪得到的温度信号进行处理，依据开发的滤波算法构建出回转窑内部物料从窑头至窑尾的温度分布函数,之后将此函数以曲线的形式显示出来，并对煅烧带及最高温度进行标示，由此得到物料温度场的实时监测结果。

所述的不锈钢保护箱顶面向窑头一侧伸展出挡灰板，用以减小上部空间灰尘下落时经过箱壁上的方孔进入箱体内部的概率；在管线进入的管线孔外围，用保护罩进行围挡。柜底边由斜面组成，底部有一条漏灰槽，这种构造使箱体内不易积存灰尘。保护箱顶部有一个压缩空气气管入口，工作时注入压缩空气，使保护箱体内形成正压，防止灰尘进入保护箱并冷却箱体内部的环境，以保护红外测温仪。

所述测温仪镜头首先在步进电机驱动下，按照指定的方向旋转360度，由可编程序控制器记录下所指定测温点（0点~60000点）的每一点处所测量得到的物料温度，从而寻找到温度最高值及其所在位置。之后使镜头以最短路径由温度最高点旋转至测温起始点处，自动定位完成，进入正常红外扫描状态。红外扫描状态下镜头按照规定的方向转动，每两个采样点之间的镜头驱动步进电机转动的步数由计算机系统根据给定参数计算出的步数表确定，每个采样点重复测温多次并取平均值，作为该采样点的温度值。测完预定的采样点数，镜头反转回到测温起始点位置。上述过程循环进行。