專利名稱：石灰窯的全方位系列布料法的制作方法
(1)技術(shù)領域 工業(yè)窯爐(2)背景技術(shù) 在石灰窯的生產(chǎn)中，混合料的粒度差距、燃料比等在整個窯體的截面上均勻分布，不但能使窯的操作穩(wěn)定，也是決定窯的生產(chǎn)能力的基本因素。實際分布的結(jié)果取決于布料器的構(gòu)造和相應的科學運轉(zhuǎn)方法。
石灰窯的布料設備類型較多，其中蝸旋型布料器的使用最為普遍。這種布料器在我國制堿工業(yè)的使用最早可追溯至天津堿廠的前身1924年開工出堿的永利制堿公司，至今國內(nèi)堿業(yè)石灰窯仍然全部采用這種布料器。這種布料器的構(gòu)造，一是鐘狀受料斗，簡稱料鐘；二是料鐘下部可升降的錐形開關，稱為鐘帽；三是最下部的蝸旋狀分布結(jié)構(gòu)。布料器位于窯頂圓平臺中央，分布結(jié)構(gòu)向下伸入窯內(nèi)，如內(nèi)徑4米窯下伸約1.4米。生產(chǎn)運行中，分布結(jié)構(gòu)的最低部位至料層表面要求控制約1.5米高度的空間。布料時開啟鐘帽，物料沿蝸旋形分布板滑落，循拋物線軌跡散布于料層圓面上。每次布下的物料總體呈一從中心到窯壁跨越360°蝸旋狀料帶。
實際操作現(xiàn)場一旦發(fā)生布料器運轉(zhuǎn)紊亂或進行某種運轉(zhuǎn)試驗時，最為敏感的先是窯氣CO2濃度發(fā)生變化，隨后會見到溫度、灰質(zhì)等指標發(fā)生變化，可見運轉(zhuǎn)方法是一項值得深入研究的重要課題。但是由于往昔控制方法落后，限制了技術(shù)水平的提高。近幾年微機程控在配料、上料和布料的運行控制中得到了迅速普及，但就布料運轉(zhuǎn)技術(shù)而論，呈現(xiàn)了控制技術(shù)現(xiàn)代化，但被控制內(nèi)容停留在原始落后的局面，這種局面使高效布料方法的開發(fā)應用成為可能。
已有技術(shù)中，蝸旋型布料器的運轉(zhuǎn)方法主要有兩種模式一種為單一角度運轉(zhuǎn)方法，如附1所示；另一種為等差角度步進方法，如圖2所示。單一角度運轉(zhuǎn)法歷史悠久，例如文獻①《制堿工學》侯德榜著，1960年7月第一版下冊，第三十五章，石灰窯的實際操作(474頁第2行)布料器每次進料時，轉(zhuǎn)動一周的1/4或1/6；文獻②《純堿工學》中國純堿工業(yè)協(xié)會主編，1990年7月第一版第五章第四節(jié)二.2.加料裝置(105頁倒數(shù)第9行)每加一次料，布料器轉(zhuǎn)動一次，每次轉(zhuǎn)動約86°；文獻③《純堿工業(yè)》雙月刊.化工部制堿研究所.中國純堿工業(yè)協(xié)會主辦(下同)；1994年第一期陸劍文章《固體燃料石灰窯概況》二.(三)布料設備“每次轉(zhuǎn)動約1/6周”；文獻④《純堿工業(yè)》1994年第2期劉緒明文章《改進石灰窯布料狀況，提高石灰窯工況水平》表二，角度編號(1)為每次轉(zhuǎn)動一周的1/6，文中統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在其他條件相同前提下，用這種運轉(zhuǎn)方法的技術(shù)經(jīng)濟效果不佳；文獻⑤《純堿生產(chǎn)工藝與設備計算》主編王楚，1995年10月第一版.第一章.第一節(jié).八.2.石灰窯結(jié)構(gòu)及輔機計算(45頁)，每加一次料布料器旋轉(zhuǎn)72°或90°，也可旋轉(zhuǎn)86°，旋轉(zhuǎn)72°或90°即一周的1/5或1/4，而86°是比1/4周滯后4°。滯后4°的目的是使布料器停點錯開位置。以上文獻所載布料器運轉(zhuǎn)方法的技術(shù)要旨是“布料器的停點等分窯周”，并且控制方法簡單。缺陷是對于堆角的轉(zhuǎn)移不利(堆角問題后述)。
實際生產(chǎn)中普遍采用另一種模式即“等差角4點步進法”，例如文獻⑥《純堿工業(yè)》1982年第2期沈啟文章《石灰窯布料器的改革》，據(jù)文中數(shù)據(jù)計算，得出布料器運轉(zhuǎn)的角度順序為90°、180°、270°、360°；文獻⑦《石灰窯》中國建筑東北設計院關宸祥主編，1986年7月第一版第三章.第三節(jié).三.表2-13(126頁)布料器的運轉(zhuǎn)角度是90°、180°、270°、360°。上述文獻⑥、⑦例案中，360°轉(zhuǎn)動是回到了起始點，實際為0°、90°、180°、270°，只因控制方法不便而作了上述處理。對原點“0°”的控制，多數(shù)廠家采用的是10°左右的小動作取代。顯然該角度越小技術(shù)效果越好。再如文獻⑧《純堿工業(yè)》1995年第3期劉洪彬文章《改進布料方式，提高窯氣CO2濃度》表6的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，顯示了采用等差角度8點程序比原先“2.7°、38°、76°、114°、152°、190°”程序效果好。此前某廠也實施了相同的等差8點程序，據(jù)指標統(tǒng)計，較原先的等差4點程序效果不理想，等差8點程序的模擬到位率為16/64。
上述等差角度步進法的作用是把堆角進行了轉(zhuǎn)移分布，這是與單一角度運轉(zhuǎn)法的不同技術(shù)特征。堆角的概念是在固體物料的計量、配料、運輸和倒換容器過程，粒度、密度不相同的物料會產(chǎn)生定向偏析。在料鐘受料后，可以察覺堆積狀態(tài)對于料鐘中心不對稱現(xiàn)象，稱為堆角。實際還會存在粒度差距及煤(焦)石比例等方向性差異。在窯內(nèi)，某種微小差異的定向積累，會對生產(chǎn)工況產(chǎn)生持續(xù)性不良影響，甚至是惡劣影響。等差角度步進法在一定程度上化解了堆角現(xiàn)象的不利影響，因而技術(shù)效果比單一角度運轉(zhuǎn)法顯著改善。但以全方位模擬方法檢驗(附2)，可以發(fā)現(xiàn)其缺陷是①到位率僅為8/16；②分布點布局不平衡。
(3)發(fā)明內(nèi)容該發(fā)明的目的是立足于我國石灰窯生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代化進程的需求，利用微機程控技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)高效布料技術(shù)。該發(fā)明中全方位的概念是，假定在窯內(nèi)料層圓面上，n個面積相等的環(huán)形被n個窯周等分點所在的半徑劃分為n2個面積相等的扇形，每個扇形為一方位，總體稱為全方位，扇形頂角α稱為密度角；同時假定n個等分點半徑把料鐘圓面劃分為n個扇形，各扇形頂角“a、b、c、…”稱為方向角，各方向角物料所具有的特性，稱為方向角物性。對物性不同的各方向角物料進行全方位模擬運轉(zhuǎn)分布試驗，基本附合蝸旋型布料器運轉(zhuǎn)布料的工作情況，所以經(jīng)模擬試驗，可發(fā)現(xiàn)已有技術(shù)的缺陷，預測新方案的技術(shù)效果。
模擬試驗的依據(jù)1、各方向角的受料物性是定向差異的，不隨布料器的轉(zhuǎn)動而改變；但各方向角的物料是跟隨布料器轉(zhuǎn)動改變位置和方向，進行角度轉(zhuǎn)移的；2、由于布料器的轉(zhuǎn)動，各方向角受料所對應的蝸旋分布板位置，每次都作相應的轉(zhuǎn)換，該位置決定了該方向角物料布于料面方位。經(jīng)由半徑和角度按特定程序轉(zhuǎn)換，可使每個方向角的物料，分布于料面的各個方位上，達到消除“偏析”不良影響的目的。
全方位系列布料法是基于上述原理，獨具特別優(yōu)勢的布料程序。該系列化程序與已有技術(shù)等差角度4點和8點布料法共有的技術(shù)特征一是布料器的標志點W在窯周的停點均等分布，不發(fā)生重復、空缺；二是包含從0起按等差角α遞加的多個負載角度單元。全方位系列程序獨有的技術(shù)特征一是程序的系列化；二是突破了角度單元從“0”起按密度角α遞加的順序在程序中排序，實施了在程序中不等差排序，使動態(tài)平衡性能優(yōu)越；三是程序加入了一個空載調(diào)整角，即“k系數(shù)×α”，是開拓奇數(shù)n程序和實現(xiàn)全方位分布的重要環(huán)節(jié)(見附3)；四是雙向運轉(zhuǎn)方法的應用。
工藝計算式1、程序的負載角度總合∑α(°)∑α＝180°×(n-1)2、程序負載運轉(zhuǎn)周期t(s)t＝∑α÷ww-布料器轉(zhuǎn)速(°/s)3、雙向運行式反系數(shù)＝n-大系數(shù)大系數(shù)——“實施方案α系數(shù)表”中與α之乘積大于180°的系數(shù)∑α∑α奇數(shù)n式＝90°×(n2-1)÷n∑α偶數(shù)n式＝90°×n雙向運轉(zhuǎn)的作用和意義是1、省電并減輕傳動設備的磨損；2、布料器的轉(zhuǎn)動可省時或減速。
省時或減速的意義在于隨著窯徑加大，布料器尺寸需相應放大，如仍采用同樣轉(zhuǎn)速，會導致振動磨損加劇，開停慣性加大對角度控制不利，反向轉(zhuǎn)動可為適當減速提供足夠的運轉(zhuǎn)時間。窯徑大型化是現(xiàn)代化進程的一種趨勢，利于節(jié)省投資，達到高效、優(yōu)質(zhì)、降耗目的。國外內(nèi)徑達8米多的同類型窯早已為數(shù)不少。全方位系列布料法中的較高密度程序的雙向程序，可以較好解決內(nèi)徑10米窯的布料問題。
在窯內(nèi)料層的垂直方向，從料層表面任何一個扇形方位向下，其厚度相當于n個方向角各布于一次物料的厚度，可稱其為全物性厚度。全物性厚度的一個扇形立體，具備一罐料的總量和其他物料特性，達到從宏觀到微觀動態(tài)均衡的目的。全方位分布程序，在石灰窯間歇投料出灰操作中，每批投料的次數(shù)不受限制，但下批投料開始，應接緒上批投料停止時的步驟。
全方位系列布料法較現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)了多項重要突破，可使石灰窯的布料狀況得到較大的改善，利于料層內(nèi)部上升氣流分布均衡、燃料充分燃燒和CaCO3的分解，使煅燒區(qū)集中，分介率、熱效率提高；并可防止偏燒結(jié)瘤，延長耐火磚砌體壽命。
(4)


圖1、圖2和圖3皆為全方位模擬組合圖，分別代表已有技術(shù)的單一角度運轉(zhuǎn)和等差角度運轉(zhuǎn)及該發(fā)明的全方位運轉(zhuǎn)的技術(shù)特征；附圖1與附圖2的分布圖方位中的圓“點”示重復分布點；為簡明顯示特征，全方位(即n2次)分布只標示方向角a的分布號位，其他與a同步。
(5)實施方案方案示例含奇數(shù)n系列與偶數(shù)n系列各10例。方案程序代號分別為奇數(shù)系列n5、n7、n9、n11、n13、n15、n17、n19、n21、n23；偶數(shù)系列n4、n6、n8、n10、n12、n14、n16、n18、n20、n22。詳見“實施方案α系數(shù)表”。
該發(fā)明技術(shù)內(nèi)容，用于其他結(jié)構(gòu)形式的運轉(zhuǎn)，也會取得較好效果。
實施方案α系數(shù)表
權(quán)利要求
1.全方位系列布料程序與最接近的現(xiàn)有技術(shù)共有的技術(shù)特征是程序包含“n”個從“0°”起差為“α”遞加的負載角度單元；其特征是程序的負載角度單元系數(shù)變差排序、程序加入一個空載角度單元“k”系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，“n”為奇數(shù)的單向運轉(zhuǎn)程序示例n5.(0、1、3、4、k2、2)α循環(huán)；n7.(0、1、5、4、2、6、k2、3)α循環(huán)；n9.(0、1、6、5、2、8、4、7、k2、3)α循環(huán)；n11.(0、2、8、6、1、3、9、7、5、4、k4、10)α循環(huán)；n13.(0、11、8、12、10、6、1、7、4、5、2、9、k4、3)α循環(huán)；n15.(0、2、5、3、6、13、12、7、10、11、14、4、8、1、k4、9)α循環(huán)；n17.(0、6、1、12、9、10、14、2、7、16、5、11、8、13、3、15、k5、4)α循環(huán)；n19.(0、4、8、16、1、3、12、10、2、18、5、17、14、15、13、9、7、6、k7、11)α循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，“n”為偶數(shù)的單向運轉(zhuǎn)程序示例n4.(0、1、2、3、k1)α循環(huán)；n6.(0、2、5、3、1、4、k2)α循環(huán)；n8.(0、2、5、7、3、4、6、1、k1)α循環(huán)；n10.(0、1、3、5、8、6、9、4、2、7、k2)α循環(huán)；n12.(0、1、3、10、7、8、6、4、5、2、9、11、k1)α循環(huán)；n14.(0、1、11、13、5、8、9、3、10、2、7、4、6、12、k2)α循環(huán)；n16.(0、1、5、13、7、8、10、2、11、12、15、3、6、14、4、9、k3)α循環(huán)；n18.(0、1、7、5、12、15、16、3、10、14、6、13、9、11、2、8、4、17、k2)α循環(huán)；n20.(0、1、14、4、9、17、6、5、11、16、3、12、15、19、2、10、18、7、8、13、k3)α循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，運轉(zhuǎn)角度單元系數(shù)排序的變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，運轉(zhuǎn)角度單元角度數(shù)±8°(含8°)范圍的取用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，含有反向運轉(zhuǎn)角度單元的等效程序。
全文摘要
該發(fā)明的技術(shù)特征是，蝸旋型布料器受料的全方向物性在料層圓面的全方位動平衡均勻分布；分布密度不同的系列化方案，可供不同窯徑石灰窯匹配選擇，兼有節(jié)電，省時，延長傳動設備壽命的作用；發(fā)揮了微機程控技術(shù)優(yōu)勢，可達到布料準確高效的要求。該系列化方案原有的蝸旋布料器可直接采用，也適用于其他結(jié)構(gòu)形式布料器的運轉(zhuǎn)。
文檔編號F27D19/00GK1862203SQ20061007794
公開日2006年11月15日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者韓敬孝 申請人:韓敬孝