專利名稱：水泥機(jī)立窯全黑料閉門煅燒及微機(jī)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于一種機(jī)立窯生產(chǎn)水泥及應(yīng)用微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化的方法及其專用設(shè)備。
已有的普通全黑料法水泥工藝，全憑工人的經(jīng)驗(yàn)操作，立窯的熱工制度不易穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)偏火、煉窯、呲火，以致釀成噴窯傷人的重大事故，而且產(chǎn)量低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，環(huán)境污染嚴(yán)重。為了改變這種狀況，多年來(lái)一直在探索各種新工藝，有半黑生料閉門煅燒，煤、料分別粉磨煅燒，微機(jī)控制機(jī)立窯腰風(fēng)的模糊數(shù)學(xué)等新工藝，技術(shù)途徑都不同，又尚在進(jìn)一步完善之中。
本發(fā)明的目的是提高水泥機(jī)立窯煅燒熟料的質(zhì)量和產(chǎn)量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，實(shí)現(xiàn)安全、文明生產(chǎn)，其具體任務(wù)是穩(wěn)定采用全黑生料法煅燒的水泥機(jī)立窯熱工制度，應(yīng)用熱工儀表檢測(cè)最少的被控參數(shù)及利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化控制，達(dá)到機(jī)立窯閉門操作制度。
所謂全黑生料，就是把熟料燒成所需的全部用煤量和各種原料組份混合在一起，喂入生料磨，磨制成黑生料。因此從工藝技術(shù)上首先要解決黑生料的化學(xué)成份要符合生料配方的要求;其配熱量也要滿足熟料燒成的需要。采用全黑料工藝，有利于提高熟料化學(xué)成分的均勻性，有利于提高煅燒中生料的燃燒速度及熟料質(zhì)量，同時(shí)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。
利用微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化，達(dá)到機(jī)立窯閉門操作制度，其必備的基礎(chǔ)是(1)全線各工序的工藝制度基本穩(wěn)定;
(2)機(jī)立窯的熱工制度合理穩(wěn)定;
(3)應(yīng)用熱工儀表檢測(cè)最少被控參數(shù)，及利用微機(jī)調(diào)節(jié)控制克服小的擾動(dòng)，使立窯煅燒過(guò)程中各工藝參數(shù)都在設(shè)定范圍內(nèi)，絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)都處于自控狀態(tài)，正常運(yùn)行，在極個(gè)別情況下，遇到大的擾動(dòng)，才切換手操狀態(tài)，進(jìn)行人工干預(yù)，系統(tǒng)恢復(fù)正常即切換至微機(jī)自控狀態(tài)。
本發(fā)明的工藝流程是(1)采用無(wú)煙煤、石灰石、粘土、鐵礦石及礦化劑為全黑生料;
(2)應(yīng)用微機(jī)配料;
(3)進(jìn)入球磨、粉磨;
(4)空氣攪拌均化;
(5)儲(chǔ)存庫(kù)儲(chǔ)料(兩座以上);
(6)多庫(kù)搭配混料;
(7)微機(jī)計(jì)量控制;
(8)予加水成黑生料球;
(9)微機(jī)控制熱工儀表檢測(cè)及監(jiān)控機(jī)立窯熱工制度;
(10)實(shí)現(xiàn)閉門煅燒操作制度。
本發(fā)明的技術(shù)特征是水泥機(jī)立窯全黑生料閉門煅燒及微機(jī)控制過(guò)程自動(dòng)化，由下述幾個(gè)方面組成1、根據(jù)全黑料閉門煅燒的要求，建立生料質(zhì)量保證體系，保證生料化學(xué)成份及配熱量的均化性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性;
原燃料予均化要求氧化鈣含量波動(dòng)范圍在±1%以內(nèi)，在此基礎(chǔ)上采用微機(jī)配料，使出磨生料細(xì)度用0.08毫米方孔篩篩余量小于9%，氧化鈣、三氧化二鐵、生料含煤量的合格率均應(yīng)達(dá)到60-80%，特別是生料含煤量1-2小時(shí)檢測(cè)一次，采用2-4座∮6×16米生料空氣攪拌庫(kù)均化入窯生料，各指標(biāo)合格率達(dá)85-90%;
2、選用合理的窯形結(jié)構(gòu)，機(jī)立窯上喇叭口為9°-11°，有利于窯內(nèi)物料均衡沉落，窯面通風(fēng)均勻，邊、中部高溫層厚度減小，機(jī)立窯高溫帶以上的胴體外面包硅酸鋁棉、氈、蛭石或珍珠巖耐火土等保溫層以減少高溫帶熱損失，機(jī)立窯下部呈小于2°的倒喇叭口，有利于增加冷卻帶料塊之間空隙率，使窯內(nèi)通風(fēng)阻力減小又改善中部通風(fēng);
3、采用微機(jī)控制的予加水成球新技術(shù)，使黑生料球徑在∮7-∮15毫米的料球占90%以上;
4、機(jī)立窯采用合理的煅燒制度;暗火操作，壓邊布料，運(yùn)用自行清除粘物的防粘布料裝置及布料運(yùn)行摸擬裝置，保證濕料層度在40-60厘米，窯面呈鍋底形，中部通風(fēng)良好，底火深度控制在2米以內(nèi)，煙道廢氣溫控制在50-55℃，固定生料流量，調(diào)節(jié)入窯風(fēng)量以控制煅燒速度，保證加料速度與卸料速度、加料速度與上火速度、入窯風(fēng)量與配煤量“三平衡”，煅燒中力求穩(wěn)定高溫帶的位置，穩(wěn)定立窯熱工參數(shù)，在正常頭態(tài)下人工不干預(yù)自控過(guò)程，不隨意把底火“返”到表面，遇有小故障，短時(shí)停止喂料，把風(fēng)放掉，不再鼓風(fēng)，隨即就恢復(fù)正常狀態(tài)。
5、本發(fā)明的機(jī)立窯全黑料閉門煅燒采用微機(jī)控制系統(tǒng)的功能是(1)設(shè)置了三個(gè)閉環(huán)自控回路;
(a)入窯黑生料瞬時(shí)流量控制與成球水份流量的比值控制回路，其中黑生料瞬時(shí)流量為主控參數(shù);
(b)煙道廢氣溫度控制回路，以測(cè)量煙道廢氣溫度為主控參數(shù)，入窯風(fēng)壓為付控參數(shù)，組成串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，又采用分段微積分控制電路(PID)，并設(shè)置不靈敏區(qū)以提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，設(shè)置一些判定條件以發(fā)揮微機(jī)邏輯判斷功能;
(c)窯面料位單回路反饋控制回路，該控制回路不用微分調(diào)節(jié)，面是通過(guò)控制機(jī)立窯卸料機(jī)構(gòu)的滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的，重錘式料位計(jì)通過(guò)微機(jī)控制能自動(dòng)計(jì)數(shù)顯示，故障報(bào)警，并與防粘布料器連鎖控制，由于重錘式料位計(jì)在探測(cè)和回收重錘的周期較長(zhǎng)，因此對(duì)采樣值作了特殊處理，以設(shè)定一個(gè)緊大實(shí)際料位變化值與新的采樣增量絕對(duì)值比較以判定取舍;
(2)配有7個(gè)參數(shù)檢測(cè)黑生料瞬時(shí)流量、成球水份流量、窯面料位、煙道廢氣溫度、熟料溫度、入窯風(fēng)量和風(fēng)壓;
(3)巡顯、調(diào)顯與模擬表頭顯示除黑生料和成球水份瞬時(shí)流量、窯面料位、煙道廢氣溫度4個(gè)工程量巡顯外，還可調(diào)顯檢測(cè)參數(shù)工程量與流量的累計(jì)值，參數(shù)號(hào)與參數(shù)值均以數(shù)碼形式顯示，主要參數(shù)在操作面板上備有0-10MA(毫安)的摸擬表頭連續(xù)顯示;
(4)有黑生料斷料與串料、窯面料位過(guò)低及廢氣溫度過(guò)高的信號(hào)燈指示報(bào)警;
(5)有生料流量的在線抽查、自動(dòng)計(jì)算及顯示;
(6)有黑生料瞬時(shí)流量計(jì)量秤零漂自動(dòng)檢查及零位校正;
(7)對(duì)黑生料與成球用水流量累計(jì)及自停累計(jì);
(8)在線參數(shù)打印;
6、本發(fā)明的微機(jī)軟件與微機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的特征(1)微機(jī)GKJ-2型硬件設(shè)備是由三部分組成主機(jī)箱、副機(jī)箱與打印機(jī)。
主機(jī)箱內(nèi)有主機(jī)TP801單板機(jī);模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換板(16路模擬量輸入，8路模擬量輸出);顯示與報(bào)警接口板(6位數(shù)碼顯示，8個(gè)參數(shù)越限聲光報(bào)警);開(kāi)關(guān)量輸入與輸出接口板(各8路);輸入信號(hào)電流與電壓轉(zhuǎn)換板;操作面板與鍵盤;打印機(jī)接口板;8個(gè)模擬表頭顯示，付機(jī)箱內(nèi)有6路穩(wěn)壓電源;輸出電壓與電流轉(zhuǎn)換板;8塊閥位表頭，8個(gè)遙控切換開(kāi)關(guān)，8個(gè)遙控電位器的操作面板，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)手動(dòng)與自動(dòng)切換，設(shè)計(jì)了硬手動(dòng)、軟手動(dòng)與自動(dòng)三種控制方式;
(2)本發(fā)明微機(jī)軟件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，設(shè)置的基本模塊有初始化程序、監(jiān)控程序、時(shí)鐘程序、時(shí)鐘中斷服務(wù)程序、各種自動(dòng)控制運(yùn)算模塊及各種功能模塊程序，軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)采用優(yōu)先權(quán)排隊(duì)的方法編程，人機(jī)對(duì)話，采用在線修改參數(shù)的方式，便于操作，(3)采用了軟件、硬件相結(jié)合的抗干擾措施;
(a)對(duì)電源進(jìn)行高頻濾波;
(b)模擬量輸入與輸出通道進(jìn)行阻容濾波;
(c)開(kāi)關(guān)量輸入與輸出通道進(jìn)行光電隔離;
(d)軟件上采用各種濾波措施;
(e)微機(jī)有自動(dòng)檢查與糾錯(cuò)程序以使程序運(yùn)行可靠。
本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用在山東臨淄水泥廠的∮2×8米擺輥式機(jī)立窯為例，1、建立生料質(zhì)量保證體系，保證生料化學(xué)成分及配熱量的均勻性，準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，該廠從礦山抓計(jì)劃開(kāi)采，原料搭配進(jìn)廠使用，堆場(chǎng)分層堆放，矗切使用，使入磨石灰石的氧化鈣含量波動(dòng)范圍在±1%之內(nèi)，加之微機(jī)配料，使出磨生料細(xì)度篩余量小于9%，黑生料合格率達(dá)到75%，含煤量每小時(shí)檢測(cè)一次，生料均化率達(dá)85%以上，2、選用微機(jī)控制的予加水成球新技術(shù)，合格成球徑占90%，3、該廠機(jī)立窯窯形結(jié)構(gòu)，用上喇叭器為10°，下喇叭器為1°30′，胴體外面加一層20厘米厚的硅酸鋁保溫棉外套，4、機(jī)立窯采用暗火操作，防粘布料器壓邊布料，用ZLJ-01型重錘式料位計(jì)檢測(cè)高溫、高濕、高腐蝕性介質(zhì)條件下的窯面料位，5、全線用GKJ-2型微機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，加之檢測(cè)儀表及微機(jī)軟件功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)立窯全黑料閉門煅燒自動(dòng)化。
本發(fā)明實(shí)用在臨淄水泥廠后的經(jīng)濟(jì)效益1、提高熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，閉門煅燒前為5.8噸/時(shí)，實(shí)現(xiàn)閉門煅燒后為6.5噸/時(shí)，生產(chǎn)能力提高10%，以全年增產(chǎn)水泥5000噸算，年增產(chǎn)利稅達(dá)10萬(wàn)元，2、提高熟料質(zhì)量，原平均標(biāo)號(hào)為590＃，現(xiàn)提高一個(gè)標(biāo)號(hào)為670＃，出廠水泥全部達(dá)到R型525水泥標(biāo)準(zhǔn)，富裕標(biāo)號(hào)達(dá)到100%，其中50%富裕標(biāo)號(hào)可達(dá)625水泥標(biāo)準(zhǔn)，這就改變了機(jī)立窯水泥質(zhì)量不如大旋窯水泥質(zhì)量的舊格局。
3、經(jīng)濟(jì)效益，以525R和425R水泥差價(jià)為12元/噸計(jì)算，一臺(tái)年產(chǎn)4.4萬(wàn)噸機(jī)立窯，每年可增收53萬(wàn)元，該廠正擴(kuò)建機(jī)立窯共計(jì)4臺(tái)其經(jīng)濟(jì)效益將相當(dāng)可觀。
4、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，原一臺(tái)機(jī)立窯看火工為每班4人，現(xiàn)每班只需2人，提高1倍。
5、改善了操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了安全文明生產(chǎn)，原操作工遭受煙熏火燎，隨時(shí)受到噴火傷人的威協(xié)，實(shí)現(xiàn)了閉門煅燒微機(jī)控制后，操作工放下了通火鐵桿，在有空調(diào)設(shè)施微機(jī)房?jī)?nèi)操作，實(shí)現(xiàn)了安全文明生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種水泥機(jī)立窯生產(chǎn)方法，由配料、磨料、均化、混合、成球及入窯煅燒各工序，其特征在于水泥機(jī)立窯采用全黑生料閉門煅燒及微機(jī)控制過(guò)程自動(dòng)化(1)根據(jù)黑生料閉門煅燒的要求，建立生料質(zhì)量保證體系，采用微機(jī)配料，使入窯生料各指標(biāo)合格率達(dá)85-90%；(2)微機(jī)控制予加水成球技術(shù)，球徑∮7-∮15毫米占90%；(3)水泥機(jī)立窯窯形選用上喇叭口為9°-11°，下喇叭口小于2°，胴體外包一層保溫外套的結(jié)構(gòu)；(4)水泥機(jī)立窯采用暗火操作，壓邊布料，微機(jī)調(diào)控，保證加料速與卸料速度，加料速度與上火速度，入窯風(fēng)量與配煤量三平衡；(5)微機(jī)調(diào)控設(shè)計(jì)了三個(gè)閉環(huán)自控回路，入窯黑生料瞬時(shí)流量與成球水份流量的比值控制回路，煙道廢氣溫度控制回路及窯面料位控制回路；(6)微機(jī)調(diào)控七個(gè)參數(shù)檢測(cè)黑生料瞬時(shí)流量、成球水份流量、窯面料位、煙道廢氣溫度、熟料溫度、入窯風(fēng)量和風(fēng)壓；(7)微機(jī)巡顯黑生料和成球水份瞬時(shí)流量、窯面料位、煙道文氣溫度，調(diào)顯檢測(cè)參數(shù)工程量及累計(jì)值；并以數(shù)碼形式顯示，重要參數(shù)摸擬表頭連續(xù)顯示；(8)微機(jī)調(diào)控對(duì)黑生料斷料與串料、窯面料位過(guò)低及廢氣溫度過(guò)高的信號(hào)燈指示報(bào)警；(9)微機(jī)顯示生料流量在線抽查及自動(dòng)計(jì)算；(10)黑生料瞬時(shí)流量秤零漂自動(dòng)檢查及零位校正；(11)微機(jī)調(diào)控對(duì)黑生料與成球用水流量累計(jì)及自停累計(jì)；(12)工程參數(shù)在線打印，
2.一種水泥機(jī)立窯黑生料閉門煅燒的專用設(shè)備，其特征在于(1)微機(jī)GKJ-2型硬件設(shè)備是由主機(jī)箱、付機(jī)箱和打印機(jī)組成，主機(jī)箱內(nèi)有主機(jī)TP801單板機(jī)、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換板、顯示與報(bào)警接口板、開(kāi)關(guān)量輸入與輸出接口板、輸入信號(hào)電流與電壓轉(zhuǎn)換板、操作面板與鍵盤、打印機(jī)接口板與模擬顯示表頭;付機(jī)箱有穩(wěn)壓電源，輸出電壓與電流轉(zhuǎn)換板、閥位表頭、遙控切換開(kāi)關(guān)及遙控電位器操作面板;(2)本實(shí)用新型微機(jī)軟件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，設(shè)置的基本模塊有初始化程序、監(jiān)控程序、時(shí)鐘程序、時(shí)鐘中斷服務(wù)程序、各種自控運(yùn)算模塊及各種功能模塊程序;(3)本實(shí)用新型采用了軟件、硬件相結(jié)合的抗干擾措施對(duì)電源進(jìn)行高頻濾波、模擬量輸入與輸出通道阻容濾波;開(kāi)關(guān)量輸入與輸出通道進(jìn)行光電隔離、軟件上采用各種濾波、微機(jī)有自動(dòng)檢查與糾錯(cuò)程序;(4)本實(shí)用新型的水泥機(jī)立窯采用自行清理防粘布料裝置及運(yùn)行布料模擬裝置;(5)本實(shí)用新型的水泥機(jī)立窯采用微機(jī)控制的ZLJ-01型重錘式料位計(jì)。
全文摘要
一種水泥機(jī)立窯生產(chǎn)方法，采用全黑料閉門煅燒及微機(jī)控制自動(dòng)化，能提高小水泥質(zhì)量一個(gè)標(biāo)號(hào)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高10％，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高1倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著，又實(shí)現(xiàn)了文明生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C04B7/36GK1041346SQ88106850
公開(kāi)日1990年4月18日 申請(qǐng)日期1988年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月27日
發(fā)明者齊玉發(fā), 朱信之, 陳兆寬, 黃有豐, 廉亞興, 崔芝英 申請(qǐng)人:山東省建筑科學(xué)研究所