回转窑生产控制系统及回转窑

718 编辑：中冶有色技术网来源：河钢集团有限公司

2024-02-22 13:26:46

权利要求书： 1.一种回转窑生产控制系统，其特征在于，包括布置在所述回转窑窑头的窑头含铁物料成分分析装置、从所述窑头开始间隔预设距离布置在所述回转窑窑体内的多个窑体温度测量装置、与所述窑体温度测量装置电连接的窑体温度分析装置、布置在所述回转窑窑尾的气体温度分析装置以及气体成分分析装置；

所述窑头含铁物料成分分析装置、所述窑体温度分析装置、所述气体温度分析装置以及所述气体成分分析装置均与所述回转窑的参数控制器电连接；其中，所述参数控制器的生产控制参数包括配碳量、回转窑转速以及鼓风量。

2.根据权利要求1所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，所述窑体温度分析装置包括温度补偿设备，所述温度补偿设备与用于测定窑体内空气流动速度的速度传感器电连接。

3.根据权利要求1或2所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，所述窑体温度测量装置为红外测温设备或铠装热电偶。

4.根据权利要求1所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，所述含铁物料为包含铁元素、碳元素、锌元素的材料。

5.根据权利要求1所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，所述气体成分分析装置为气体分析仪，所述气体分析仪的分析对象包括一氧化碳、二氧化碳和氧气。

6.根据权利要求1所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置分别与所述窑头含铁物料成分分析装置、所述窑体温度测量装置、所述气体温度分析装置以及所述气体成分分析装置电连接。

7.根据权利要求1、2或6中任一项所述的回转窑生产控制系统，其特征在于，所述电连接包括无线连接。

8.一种回转窑，其特征在于，包括如权利要求1?7中任一项所述的回转窑生产控制系统。

说明书：回转窑生产控制系统及回转窑技术领域[0001] 本实用新型涉及固废处理技术领域，尤其涉及一种回转窑生产控制系统及回转窑。背景技术[0002] 尘泥类固废中富含相当数量的锌、铁、碳等元素，对上述固废进行充分利用，不仅可回收有价金属，还能够缓解钢铁工业发展对自然环境的污染。可以采用回转窑来处置钢铁生产过程中产生的大量富含锌和铁的粉尘或尘泥。[0003] 目前，回转窑操作大多还是凭经验的“粗放式”操作，对生产过程的判断、产品品质的控制都处于无序状态，存在诸多问题，如结圈频繁、脱锌率等关键指标控制不稳定、燃料利用率低和锌回收率低等，亟需一种控制效果好的回转窑生产控制系统。实用新型内容

[0004] 本实用新型实施例提供了一种回转窑生产控制系统及回转窑，以解决现有技术中回转窑生产中存在的控制效果差的问题。[0005] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种回转窑生产控制系统，包括布置在回转窑窑头的窑头含铁物料成分分析装置、从窑头开始间隔预设距离布置在回转窑窑体内的多个窑体温度测量装置、与窑体温度测量装置电连接的窑体温度分析装置、布置在回转窑窑尾的气体温度分析装置以及气体成分分析装置；[0006] 窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度分析装置、气体温度分析装置以及气体成分分析装置均与回转窑的参数控制器电连接；其中，参数控制器的生产控制参数包括配碳量、回转窑转速以及鼓风量。[0007] 在一种可能的实现方式中，窑体温度分析装置包括温度补偿设备，温度补偿设备与用于测定窑体内空气流动速度的速度传感器电连接。[0008] 在一种可能的实现方式中，窑体温度测量装置为红外测温设备或铠装热电偶。[0009] 在一种可能的实现方式中，含铁物料为包含铁元素、碳元素、锌元素的材料。[0010] 在一种可能的实现方式中，气体成分分析装置为气体分析仪，气体分析仪的分析对象包括一氧化碳、二氧化碳和氧气。[0011] 在一种可能的实现方式中，还包括显示装置，显示装置分别与窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度测量装置、气体温度分析装置以及气体成分分析装置电连接。[0012] 在一种可能的实现方式中，电连接包括无线连接。[0013] 第二方面，本实用新型实施例提供了一种回转窑，包括如第一方面所述的回转窑生产控制系统。[0014] 本实用新型实施例提供一种回转窑生产控制系统及回转窑，可以根据回转窑窑体温度场、窑头含铁物料主成分和窑尾气体主成分的变化情况，通过窑体温度测量装置、窑体温度分析装置、窑头含铁物料成分分析装置、窑尾气体成分分析装置及窑尾气体温度分析装置，提供了多因素测定、分析和判断功能，为精准操作提供了基础条件。如此，通过多因素分析和判断，及时调整鼓风量、配碳量、回转窑转速等操作参数，在确保脱锌率满足含铁物料用户需求的前提下，降低碳耗，实现低碳操作；同时，通过精准配料，满足含铁物料全部消纳，确保不产生二次固废污染，实现了低耗、低碳排放、含铁物料全部再利用的目标。[0015] 相比对现有的回转窑生产控制系统，本实用新型实施例提供的回转窑生产控制系统，具有更高的系统操作可控性，能够改变目前回转窑生产过度依赖人工经验操作的落后状态，极大地提高了回转窑生产操作的自动化水平。。附图说明[0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0017] 图1是本实用新型实施例提供的一种回转窑生产控制系统的结构示意图；[0018] 图2是本实用新型实施例提供的另一种回转窑生产控制系统的结构示意图。具体实施方式[0019] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。[0020] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。[0021] 当前处理含锌固废的主流方法为火法工艺，火法工艺可充分利用固废中残余的碳素，在锌铁氧化物的还原过程作为热量来源和还原剂。火法工艺中回转窑具有基建成本低、运行成本低等优点，可以采用回转窑来处置钢铁生产过程中产生的大量富含锌和铁的粉尘或尘泥。[0022] 目前，回转窑工艺处置钢铁企业含锌粉尘时存在装备落后、操作粗放、不能充分发挥其低成本特点的问题，尤其是凭经验的“粗放式”操作，造成结圈频繁、脱锌率等关键指标控制不稳定、燃料利用率低和锌回收率低，极大地制约了回转窑处置钢铁企业含锌固废技术的发展。因此，亟需一种控制效果好的回转窑生产控制系统。[0023] 为了解决现有技术问题，本实用新型实施例提供了一种回转窑生产控制系统及回转窑。下面首先对本实用新型实施例所提供的回转窑生产控制系统进行介绍。[0024] 图1为本实用新型实施例提供的一种回转窑生产控制系统的结构示意图，该回转窑生产控制系统包括布置在回转窑窑头的窑头含铁物料成分分析装置11、从窑头开始间隔预设距离布置在回转窑窑体内的多个窑体温度测量装置12、与窑体温度测量装置12电连接的窑体温度分析装置13、布置在回转窑窑尾的气体温度分析装置14以及气体成分分析装置15；窑头含铁物料成分分析装置11、窑体温度分析装置13、气体温度分析装置14以及气体成分分析装置15均与回转窑的参数控制器电连接，电连接方式可以是线缆连接方式，也可以是无线连接方式。[0025] 在一些实施例中，参数控制器的生产控制参数包括配碳量、回转窑转速以及鼓风量。参数控制器可以根据由窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度分析装置、气体温度分析装置以及气体成分分析装置发送的相关信息，对配碳量、回转窑转速或者鼓风量中的一个或者多个参数进行控制。[0026] 在一些实施例中，窑头含铁物料成分分析装置可以按照预先设定好的时间或者当炉料调整时，对还原后脱锌窑头含铁物料的全铁TFe、碳C、锌Zn等重要元素成分的含量进行检测，然后由窑头含铁物料成分分析装置或者参数控制器，判断含铁物料的成分是否异常，如果异常，则基于预设方式调整相应的生产控制参数。[0027] 在一些实施例中，窑体温度测量装置可以是红外测温设备或铠装热电偶，间隔布置窑体温度测量装置的预设距离可以根据回转窑的尺寸进行选择，如可以从窑头开始间隔1米或者2米布置一个窑体温度测量装置，作为窑体的温度测点。窑体温度测量装置可以实时或者周期性测量温度，待测量得到窑体温度后，将温度数据发送至窑体温度分析装置。

[0028] 可选的，如图2所示，窑体温度分析装置13包括温度补偿设备16，温度补偿设备16与用于测定窑体内空气流动速度的速度传感器17电连接。[0029] 具体的，温度补偿设备能够基于接收的用于测定窑体内空气流动速度的速度传感器的速度信息，生成温度补偿信息，例如通过人工经验设定或采用自学习方法自动调整。之后，温度补偿设备将温度补偿信息发送至窑体温度分析装置。窑体温度分析装置可以基于温度补偿信息以及多个窑体温度测量装置的温度测量值，生成窑体温度信息，并将窑体温度信息发送至参数控制器。如此，通过设置温度补偿，能够根据实际情况进行微调，进一步提高窑体温度信息的准确程度。[0030] 在一些实施例中，气体温度分析装置可以生成窑尾的气体温度信息，并将窑尾的气体温度信息发送至参数控制器。具体的，气体温度分析装置可以采用与窑体温度分析装置相同的设备和数据处理形式。[0031] 在一些实施例中，上述窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度分析装置、气体温度分析装置可以根据上述描述进行定制集成，例如可以将工控机和相应的分析模块进行集成，相应的分析模块可以根据上述功能描述进行相应设计生成得到。[0032] 在一些实施例中，气体成分分析装置可以是气体分析仪，其分析对象可以包括一氧化碳、二氧化碳和氧气，其可以获取所分析的气体在区域内的含量。气体成分分析装置可以生成窑尾的气体成分信息，并将窑尾的气体成分信息发送至参数控制器。[0033] 可选的，回转窑生产控制系统还可以包括显示装置，显示装置可以分别与窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度测量装置、气体温度分析装置以及气体成分分析装置电连接。显示装置可以将与其连接的各装置的相关分析信息进行展示，用于提示操作人员，使得操作人员提前做好相关准备。[0034] 本实用新型实施例还提供了一种回转窑，该回转窑包括上述的回转窑生产控制系统。[0035] 为了便于理解上述生产控制系统，下面对其控制方法进行介绍。[0036] 步骤1，窑头含铁物料成分分析装置将含铁物料成分信息发送至参数控制器，窑体温度分析装置将窑体温度信息发送至参数控制器，气体温度分析装置将气体温度信息发送至参数控制器，气体成分分析装置将气体成分信息发送至参数控制器。[0037] 需要说明的是，步骤1中的描述并不作为对窑头含铁物料成分分析装置、窑体温度分析装置、气体温度分析装置、气体成分分析装置的信息发送顺序的限定，以上各装置的信息发送处理，如定时发送或者周期性发送，可根据生产实际情况进行设置。[0038] 步骤2，参数控制器根据含铁物料成分信息、窑体温度信息、气体温度信息、气体成分信息，调整生产控制参数。[0039] 参数控制器可以分别对含铁物料成分信息、窑体温度信息、气体温度信息、气体成分信息进行异常判断，在存在异常的情况下，可以根据异常情况对应调整生成控制参数。[0040] 具体的，参数控制器根据含铁物料成分信息，判断含铁物料的成分是否异常；如果含铁物料的成分异常，则调整生产控制参数。参数控制器根据窑体温度信息，判断窑体温度是否异常；如果窑体温度异常，则调整生产控制参数。参数控制器根据气体温度信息，判断气体温度是否异常；如果气体温度异常，则调整生产控制参数。参数控制器根据气体成分信息，判断气体成分是否异常；如果气体成分异常，则调整生产控制参数。[0041] 在一些实施例中，如果气体温度或气体成分为异常，则对鼓风量、配碳量进行调整，然后输入相应的操作指令进行生成操作。[0042] 在一些实施例中，如果窑体温度为异常，则可以按照下述过程对生成控制参数进行调整：分析回转窑是否已经结圈，即如果窑体局部温度偏低，则可以认为该区域可能结圈，此时进一步根据其它操作现象进行综合分析，以确定是否结圈；如果确定已经结圈，则进行处理结圈操作，待结圈处理后调整操作参数，按相应操作指令运行；如果确定没有结圈，则进一步判断配碳是否异常，如果异常，则进行相应的生成操作参数调整，并下达相应的操作指令。如果窑体温度并非异常，则通过调整鼓风量、回转窑转速等其它的生产控制参数来进行操作参数调整，并通过下达相应的操作指令，继续生产运行。[0043] 在一些实施例中，可以从窑体内物料的全铁含量值、残碳量的波动率、锌含量、脱锌率中的一个或多个维度，对含铁物料是否异常进行判断。[0044] 具体的，参数控制器可以根据含铁物料成分信息，计算窑体内物料的全铁含量值；如果全铁含量值与预设全铁含量值的差值的绝对值大于预设阈值，则判断含铁物料的成分为异常。参数控制器可以根据含铁物料成分信息，计算窑体内物料的残碳量的波动率；如果残碳量的波动率大于第一预设波动率，则判断含铁物料的成分为异常。参数控制器可以根据含铁物料成分信息，计算窑体内物料的锌含量；如果锌含量大于预设锌含量，则判断含铁物料的成分为异常。参数控制器可以根据含铁物料成分信息，计算窑体内物料的脱锌率；如果脱锌率小于预设脱锌率，则判断含铁物料的成分为异常。

[0045] 在一些实施例中，窑体内物料的锌含量可以按以下公式进行计算：[0046] 含铁物料含锌量％＝{混合料质量(kg)×混合料含锌量(ωt％)?含铁物料质量(kg)×含铁物料含锌量(ωt％)}÷{混合料质量(kg)×混合料含锌量(ωt％)}×100％；[0047] 其中，预设锌含量可以按照用户实际要求进行设定，例如设置为0.5％。如果含铁物料的成分并无异常，则按正常操作指令生产；如果异常，则进行操作参数调整，按新的操作指令生产。[0048] 在一些实施例中，参数控制器可以采用如下公式，判断窑体温度是否异常：[0049][0050] 其中，xi为目标窑体温度测量装置的温度测量值，为目标窑体温度测量装置的n个(如30个、35个等)温度测量值的平均值，i和n均为正整数。[0051] 具体的，当时，参数控制器可以判断目标窑体温度测量装置对应的窑体温度为异常。[0052] 可选的，对于配置有温度补偿设备的回转窑生产系统，窑体温度分析装置可以基于从温度补偿设备处接收的温度补偿信息，以及多个窑体温度测量装置的温度测量值，生成窑体温度信息，并将窑体温度信息发送至参数控制器。如此，可以进一步提高窑体温度信息的准确程度。[0053] 在一些实施例中，窑体温度分析装置可以是具备按时间序列显示或者调阅温度数据的功能，以便于技术人员进行数据回溯。[0054] 在一些实施例中，参数控制器可以从窑尾的气体温度的波动率的维度，判断气体温度是否异常。[0055] 具体的，参数控制器可以根据气体温度信息，计算窑尾的气体温度的波动率；如果气体温度的波动率大于第二预设波动率，则判断气体温度为异常。[0056] 在一些实施例中，参数控制器可以从窑尾的气体成分的波动率的维度，判断气体成分是否异常。[0057] 具体的，参数控制器可以根据气体成分信息，计算窑尾的目标气体成分的波动率，其中，目标气体成分可以是一氧化碳、二氧化碳或者氧气中的一种或者多种。如果目标气体成分的波动率大于第三预设波动率，则判断气体成分为异常。以第三预设波动率为10％、目标气体成分为一氧化碳为例，如果计算得到的一氧化碳的波动率超过10％，则可以判断气体成分异常。[0058] 在本实用新型实施例中，给出了一种回转窑生产控制系统，可以根据回转窑窑体温度场、窑头含铁物料主成分和窑尾气体主成分的变化情况，通过窑体温度测量装置、窑体温度分析装置、窑头含铁物料成分分析装置、窑尾气体成分分析装置及窑尾气体温度分析装置，提供了多因素测定、分析和判断功能，为精准操作提供了基础条件。如此，通过多因素分析和判断，及时调整鼓风量、配碳量、回转窑转速等操作参数，在确保脱锌率满足含铁物料用户需求的前提下，降低碳耗，实现低碳操作；同时，通过精准配料，满足含铁物料全部消纳，确保不产生二次固废污染，实现了低耗、低碳排放、含铁物料全部再利用的目标。[0059] 相比对现有的回转窑生产控制系统，本实用新型实施例提供的回转窑生产控制系统，具有更高的系统操作可控性，能够改变目前回转窑生产过度依赖人工经验操作的落后状态，极大地提高了回转窑生产操作的自动化水平。[0060] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。[0061] 以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。