[发明专利]一种石灰窑复合供热系统及其控制方法

说明书

本申请公开一种石灰窑复合供热系统及其控制方法，包括窑膛、煤粉供应装置以及位于窑膛顶端的称重料斗，煤粉供应装置包括与窑膛连通的煤粉总管以及与煤粉总管连通的若干并联煤粉支管，煤粉总管上设有煤粉总管流量计和煤粉总管流量阀，各煤粉支管的末端设有煤粉喷枪，系统还包括窑膛温度场测量装置和煤气供应装置，窑膛温度场测量装置用于检测窑膛煅烧带圆截面上的温度场分布；在煤粉供应装置对窑膛进行一次焙烧后，煤气供应装置用于根据窑膛温度场测量装置的数据，对窑膛内同一水平面各个焙烧不足的物料区域进行二次焙烧，以使同一水平面物料温度均匀一致。本申请能准确获取窑内温度场，实现对窑膛各处温度的调控，提高石灰窑成品的产量和质量。

技术领域

本申请涉及石灰窑技术领域，尤其涉及一种石灰窑复合供热系统及其控制方法。

背景技术

石灰煅烧工艺的关键在于石灰料块表面温度控制，料块表面温度过高会导致过烧，表层生石灰会过熔结晶，降低产品活化度；料块表面温度过低会导致生烧，料块烧不透，料块核心部分CaCO3未能分解。以上两种情况都会严重影响成品石灰质量，因此保持合适的焙烧温度，并保证窑内同一水平面物料温度均匀，是实现石灰窑稳产、高产和优产的必要条件。

现有石灰窑生产过程如图1和图2所示，包括窑膛1、煤粉供应装置3以及位于窑膛顶端的称重料斗2，石灰料块通过称重料斗2计量后装填进窑膛1内，形成充满窑膛1的生石灰料层。根据称重料斗2获得生石灰的实时上料量，经过理论计算得到所需供应的煤粉流量，将煤粉通过煤粉总管31送入窑膛1内，并调节煤粉总管流量阀33的阀门开度，直至煤粉总管流量阀33的检测值等于煤粉理论供应值。煤粉经煤粉支管34输送到煤粉喷枪35，并由煤粉喷枪35将煤粉均匀喷洒在窑膛1的煅烧截面上，燃烧放热形成高温煅烧带，从而完成石灰石的煅烧和分解。

长期生产中，现有石灰窑被证明存在以下缺点：第一，由于窑内各煤粉喷枪的煤粉输送距离和弧面角度不一样，长期生产后部分喷枪可能发生堵塞，单纯调节煤粉总量很难保证窑内同一水平面各处物料焙烧温度的均匀一致，缺少精确调整窑膛各处温度的有效手段。第二，由于窑膛截面各处的煤粉分配、石灰料块分布和换热条件都不相同，导致高温煅烧带截面上各处温度具有较大差别，现有技术通常以截面某一点的测量温度代表截面各点温度进行控制，这样既不能反映截面平均温度，更无法反映截面温度分布不均匀程度，导致窑内同一水平面上物料温度即使不均匀也难以被有效检测，缺少获得窑内温度场的有效手段。

发明内容

本申请提供一种石灰窑复合供热系统及其控制方法，以解决现有石灰窑无法获取窑内温度场以及无法精确调整窑膛各处温度的问题。

第一方面，本申请提供一种石灰窑复合供热系统，包括窑膛、煤粉供应装置以及位于所述窑膛顶端的称重料斗，所述煤粉供应装置包括与窑膛连通的煤粉总管以及与所述煤粉总管连通的若干并联煤粉支管，所述煤粉总管上设有煤粉总管流量计和煤粉总管流量阀，各煤粉支管的末端设有煤粉喷枪，其特征在于，所述系统还包括窑膛温度场测量装置和煤气供应装置，所述窑膛温度场测量装置用于检测所述窑膛煅烧带圆截面上的温度场分布；在所述煤粉供应装置对窑膛进行一次焙烧后，所述煤气供应装置用于根据窑膛温度场测量装置的数据，对所述窑膛内同一水平面各个焙烧不足的物料区域进行二次焙烧，以使同一水平面物料温度均匀一致。

可选地，所述窑膛温度场测量装置包括布置在窑膛圆截面上的测温元件阵列，所述测温元件阵列包括若干按几何规则排布的测温元件，从而将所述窑膛圆截面分成若干子区域；所述几何规则包括：沿所述窑膛圆截面的径向和周向均匀分布，或者，沿所述窑膛圆截面的周向均匀分布，沿所述窑膛圆截面的径向从中心向外逐渐变疏。

可选地，所述窑膛圆截面上一个子区域的四个顶点极坐标分别为P(r1，c1)、P(r1，c2)、P(r2，c1)、P(r2，c2)，四个顶点对应的温度分别为T(r1，c1)、T(r1，c2)、T(r2，c1)、T(r2，c2)，则按照如下公式计算子区域中任一点处的温度值T(r，c)：

其中，