钢结构节能型机械化石灰立窑的建设与生产实践.docx

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钢结构节能型机械化石灰立窑的建设与生产实践

钢结构节能型机械化石灰立窑的建设与生产实践

一、钢结构机械化立窑的结构及运行原理

钢结构节能型机械化石灰立窑由窑体、承重窑圈、卸灰装置、送风装置、送料装置、运送成品装置等组成，4座窑为一组。

窑体外径5.824米,总高度34米,有效高度7.5米,卸灰设备高度为+5.5米,窑上操作面高度26米.窑内主要尺寸为:

窑上加料口直径2.2米,最大直径4.43米,窑下卸灰口直径2米,石灰窑有效容积180M3.窑体9的内胆为两端小,中间大的不等分形结构，不等分形结构的内胆上部设有窑护圈4。

窑体9内，由内向外，设置有内衬层10，保温层8，隔热层7，窑体的外壳全部用钢板焊接组成。

内衬层10，分段用耐火材料浇铸，用金属铆固件铆固。

钢板外层与们位于窑体下部的承重圈20固定连接为一体，承重窑圈20与基础固定。

窑体9的下部，安装有炉排11。

运送成品装置，由卸灰装置、传送皮带17组成。

卸灰装置们于窑体9的下端外部，由卸灰机13和卸灰仓组成。

卸灰仓和斗仓提升机构成，分为一段卸灰仓14和二段卸灰仓16。

的主要目的，是生产过程中不停风保证连续生产，这种设置改变了原有节能型石灰窑停风、上料出灰方式，担高了石灰窑的使用效率。

一段卸灰仓14设置两个，分别位于卸灰机13下部，其仓底分别是安装有螺旋卸灰阀15。

二段卸灰仓16位于一段卸灰仓14之下，其仓底与气动闸板18连接。

传送成品石灰的传送皮带17位于气动闸板18下方。

送风装置由风机19、风机管道21、通风装置12组成。

风机19安装在承重窑圈20下，与风机管道21连通。

风机管道21的另一端，位于炉排11的下方。

窑体9的上部瓶颈部位，设置有烟道5、烟道6与窑体现、烟囱1安装在烟道平台5上，窑体9的上端是与其连接成一体的窑帽，窑帽内安装有旋转布料器由3输送物料用的输送带，与旋转布料器过料口连通，另一端与窑体9相通的安装有斜桥上料、卷扬机组成。

斜桥安装在窑体9的一侧，卷扬机安装在基础上。

钢结构机械节能型石灰竖窑四座为一组，由计算机控制。

整机上料与卸灰以及炉温控制，全部由计算机控制完成，控制室位于窑体的外部。

除此之外，每座窑的窑外安装有供上下的钢梯。

工作原理及工艺流程：

石料经过筛选后，按比例与煤混合，由卷扬机一并送入提升斗，经过斜桥将混合的物料送至窑体的入料口，输送给传送带2，经传送带2到上料口进入布料器3内，由布料器3将物料混合均匀进入窑内。

可分层布料，也可以混合布料，这一过程由主控制室发出指令，计算机控制。

由于窑内胆采用不等分尺寸，窑内物料在运动过程中不断改变受热方向，使物料受热面相均匀，既有利于物料均匀运动，又使横断面积适应增大或减小，有利于气体与物料之间热交换的进行，充分发挥气流对物料的预热作用，减少热量损耗。

预热带的直径变小，使窑顶废气气温度达至充分利用，也使煅烧温度保持稳定，随着窑内衬的缩小，冷却温度相对集中，加快了石灰冷却速度，使冷却石灰剩余温度进入石灰窑内煅烧带，减少了热损失，降低了燃料消耗。

窑体内衬10用耐火材料分段浇铸，并加金属铆固件铆固，减少了窑内热胀冷缩系数对窑内衬的影响。

石灰煅烧完成后，由卸灰口进入卸灰机13内，由卸灰机13送入一段卸灰仓14，打开螺旋卸灰阀15进二段卸灰仓16，石灰经气动闸板18，经输送带进入储灰仓，完成整个生产过程。

使用效果；

1、由于机械化程度的提高，减轻了操作工的劳动强度，节省了劳动力，降低了生产成本，提高了经济效益。

2、点火运行至令已近4个月时间，设备运行良好，生产正常，各项指标达到了设计要求，石灰烧成率90-92%，灼减6—8%，石灰石氧化钙含量在50%时，石灰活性度右达到280—320ML。

燃料消耗煤低于140KG/T石灰。

a）上料系统采用旋转布料器后，改变了原有人工布煤的传统生产工艺，同时也可以采用分层布料和混合布料，可根据物料的块径的大小调整布料速度，使布料均匀，使用效果明显。

同时在燃料使用上采用了型煤煅烧石灰，因型煤是在各种煤粉混合后成型，减少了因煤中含矸石热值不均匀的不利因素，而且块径相同，在煅烧过程中可平稳同速运动。

钢结构节能型机械化石灰立窑的建成投产只是初步尝试，在使用中还存在着这样和那样的缺陷，有待于完善。

通过几个月来的生产实践，我们总结了相关的数据，争取在节能型机械化石灰立窑的扩容、增量上有所提高，使容积达到250M3，单窑日产量达到200吨，利用系数达到0。

8。

上料系统

该窑的上料系统全部采用皮带上料，再由料车提升至窑顶装入布料斗，由皮带送至布料器。

工艺过程如下：

石灰石经由1号上料皮带传送至筛分机，经筛分后由2号皮带传送至中间料仓，由中间料仓下面的振动给料机分别经3、4号皮带给东西混合斗上料。

其中，煤由两个煤仓分别经5、6号皮带伟送到东、西煤计量斗。

当3、4号皮带给混合斗上料的同时2个煤计量斗下面的振动给料机同时在皮带上进行第一次混合。

当料放入料车中，进会第二次混合。

然后由料车提升至窑顶，再经布料器放入窑中，进行第三次混合，完成全部上料过程。

1．2窑顶布料系统

窑顶布料系统由布料仓、布料皮带、布料器组成。

其中布料器由该厂自主研发制造的，通过布料器不但可以实现混合布料而且可以保证料面平整、均匀、防止过烧或欠烧现象的发生，提高炉窑的利用率和石灰的产品质量。

其工艺过程如下。

由料车装入布料仓的混合料经布料仓下面的振动给料机放入皮带上，再经布料皮带放入布料器中，布料器不停的旋转，在旋转的同时也不停的改变布料器的倾动角度，这样便实现均匀布料。

布料器的控制必须由PLC来完成，因为普通的电气系统无法完成多点的或连续的倾动角控制。

因此，这也是该控制系统的关键点之一。

出灰系统：

出灰系统由出灰仓，出灰计量斗、出灰皮带组成。

可以实现全部自动出灰，并且可以实现不停风出灰，减少温度的损失，提高产量。

工艺流程如下：

当出灰时打开出灰仓闸板阀，此时出灰斗开始计量，当达到设定出灰量时出灰机自动停止动作，停止出灰，[这时关闭出灰仓闸板，联锁启动出灰皮带，启动顺序为：

斗式提升机-9号皮带-7号、8号皮带

--出灰中间皮带-5号或6号皮带1-4号皮带中的一个，然后打开出灰计量斗闸板阀出灰。

这样就实现了不停风出灰。

2、控制方案提出：

由以上工艺条件可知，石灰窑控制系统主要由4个部分组成，即上料控制部分，窑顶布料控制部分，出灰控制部分及窑体各点温度的监测记录。

上料控制部分：

上料系统流程控制画面见图3，上料控制部分主要由两个重点：

一是各上料皮带部及皮带与料斗间的联锁关系，即实现联锁启动和停止，以防止人工手动操作时出现误操作时发生撒料、堆料现象。

二是对上煤量和上灰石进行准确计量，以保证石灰石与煤的加入比例及出灰量与上料量的平衡。

具体联锁关系是：

1、1号2号皮带、筛分机、振动给予料机的联锁。

启动时按逆料流方向依次启动，即先启动2号皮带，然后启动2号振动给予料机，筛分分机，1号皮带、1号皮带振动给予料机。

反之，停止时按顺料方向依次停止。

其主目的是防止堆料或撒料。

2、上煤皮带和煤计量斗联锁。

当达到上煤设定值时，自动停止上煤皮带动。

3、上混合料皮带和混合计量斗联锁。

当上料量达到设定值时，自动停止上料皮带。

4、振动给予料机与皮带间的联锁。

皮带停止时不能启动振动给予料机。

放料闸板阀与料车到位信号联锁。

料车不到位，不能打开放料闸板阀。

窑顶布料控制；

窑顶布料控制主要是布料器的旋转与倾动的控制和布料皮带与振动给予料机的联锁。

1、布料器的控制有两种方案。

第一种是采用接近开关进行定位控制，即在小卷筒的一侧安装3个接近开关，把布料器的倾动角度定为每个相差60度。

当布料器每旋转一圈时，倾动装置变换一个角度。

第二种方案是采用光电编码器进行定位控制，这种方案的优点在于可以使倾动装置按任一角度变换，但控制设备的成本较高，我们选用第一种方案。

2、布料皮带与振动给料机的联锁。

当布料皮带启动后延时2秒种启动振动给料机。

2．3出灰系统控制；

出灰系统的控制主要有以下几个部分：

1、斗式提升机、1-9号出灰皮带间的联锁控制。

启动时出是按逆料流方向依次启动，即先启动两侧的斗提，然后依次是9号皮带、7号8号皮带、5号或6号皮带，1-4号皮带中的一个。

其中5号或6号皮带不能同时运行，几号窑出灰启动几号出灰皮带。

2、出灰机与出灰计量斗的联锁控制。

当出灰量达到出灰设定值时自动停止出灰机动作。

3、出灰闸板阀与出灰皮带，出灰机的联锁控制，当出灰计量斗闸板阀关闭时允许启动出灰机进行出灰。

当出灰皮带运行时允许打开出赤计量斗闸板阀。

2。

4窑体各点温度的监测记录

每个窑安装了7个测温点，分三层，其中预热带动1点温度；煅烧带3点温度；冷却带3点温度。

用于监测窑体内各点温度变化情况。

3控制系统的的实现

根据控制系统及方案的要求，该系统采用PLC作为主控制器，通过计算机进行画面监视和操作，全部控制系统的运行操作都由计算机完成。

为了提出高系统的可靠性，在每个控制环节都设了手/自动转换开关，当计算机出故障或进行个别设备检修调试时可打开手动状态，由现场按进行直接控制。

3．1硬件的选配

1、PLC的配置；

根据计算，整个控制系统的控制点数在300点左右，属于中小型控制系统，因此选用OMRON的CJ1W系列PLC。

具体配置如图表所示。

3、计量斗的装配

该系统共有8台计量斗，2台煤计量斗量程为1。

5T；2台混合计量斗的量程为5T：

4台出灰计量斗的量程为5T。

每台计量斗配3支承重伟感器，配偶台智能称重仪表，称重仪表具有标定及模拟信号输出功能。

模拟信号输出接入到模入模块，用于计算机显示和设定重量值。

承重传感器选用拉式传感器，、分别安装于每个计量斗的三个侧面，使承生点在一个平面上，分度值设为1KG。

安装完成后要保证计量斗处于自由摆动状态，并用标准砝进行标定，以保证称量准确。

3窑体测温仪表的选择

窑体每层设三个测温点，每层用一块多路巡检仪环显示三点的温度值。

因此，该系统共用12台巡检仪。

将巡检仪进行编址后可以能过RS485总线与上位机通讯，将测温数据传送给计算机，用于显示和记录，并生成温度曲线。

4、料车的控制

两台上料小车，各配用了1台变频器，由CQM系列PLC进行控制。

使用变频器的目的是为了保护电机，增加启动转矩，使料车可以低速启动然后平滑的提速，实现全自动的行走控制，同时可以节约电能，为安全起见在小车的最高和最低位安装两个极限开关，以防止过卷时发生安全事故。

5、控制系统结构本系统设两台计算机，分别用于控制上料和出灰系统，其中每台计算机也都可以完成上料与出灰的控制操作。

PLC与计算机通过RS232串口总线连接，测温仪表通过RS485总线进行通讯。

具体结构如图

3．2软件编程的实现及功能

控制系统全部控制过程均通过程序平实现。

PLC的编程采用简单易读的“逻辑梯形图”来完成。

OMRON的CJ1W系列PLC自带了一个CX编程工具，通过它可以完成程序的编制、系统的配置、内存的分配、地址的分配及模块化结构，将各个控制流程的程序分别写入各自的模块中，然后再组合起来，由系统调用。

这样编写出的程序条理性强，控制器反应速度快，便于维护。

控制程序流程如图6所示。

计算机程序采用MCGS工控组态软件进行编程，主要完成模拟工艺流程画面的运行及各种设备的操作。

它与PLC进行通讯，读取PLC中的变量，并将操作指令写入PLC中，从而完成全部控制系统的监控操作。

通过上位机的编程主要实现以下功能：

1、工况流程状态的监视；

2、各种设备的手/自动操作，联锁启、停等，如启/停皮带、风机、布料等；

3、炉窑温度的显示和记录，并生成曲线；

4、自动记录出灰量与上料量，形成生产报表；

5、重量值设定功能。

通过上位机来设定上料或出灰的重量值。

四、系统运行效果

经过一个月的使用后，该系统运行稳定，在装窑期间两座300T窑只需6-8小时每座窑即可装入260T以上，比以往用天车提升装窑的方法缩短了大量的时间，提高了效率。

在上料量的控制和加煤量的控制上也取得了良好的效果。

经过煤和灰石计量斗的称量后上料皮带进行联锁使上灰石量及上煤的比例得到了准确的控制，这样对窑内的燃烧和化学反应的情况进行了更好的控制。

同时通过布料的控制和出灰量的控制及窑内各点温度的监测，给操作人员提供了大量的数据来了解和掌握石灰的烧制过程，不但提高了产量，同时也提高了石灰质量。

五系统的扩展及发展方向

该控制系统目前只达到了基本的控制目的，还有很大的扩展空间及需进一步完善的地方。

如风机增设变频器与窑体温度联锁，不但可以控制窑内温度，而且可以真正实现不停风出灰，提高产量；料车选用编码器与变频器配合控制提高系统可靠性等。

随着网络技术的不断进步，控制系统的发展也不断地向网络方面发展。

石灰傧的控制系统也可以通过以太网实现控制与管理的网络化。

工业现场使用网络版的控制软件，管理机就可以通过以太网用IE实现对工业现场的监控，并提取重要生产数据进行汇总和分析，甚至可以通过Internet使管理者，无论在何处都可以通过网络随时掌握生产现现场的情况，这是控制系统今后发展的必然趋势。