一种回转窑物料堆积及结皮预警方法与流程

1.本发明涉及电石渣烧制处理技术领域，尤其涉及一种回转窑物料堆积及结皮预警方法。


背景技术：

2.电石渣（carbide slag），是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。1t电石加水可生成300多kg乙炔气，同时生成10t含固量约12%的工业废液，俗称电石渣浆。利用电石渣可以代替石灰石制水泥、生产生石灰用作电石原料、生产化工产品、生产建筑材料及用于环境治理等。
3.利用电石渣生产水泥熟料是电石渣处理利用中的较为成熟的方法，针对本厂电石法乙炔常年产生的大量电石渣，近年来本厂开始引进电石渣回转窑系统，用于解决本地固废量过大的问题。
4.但是在电石渣回转窑系统运行过程，回转窑进口处结皮严重，导致物料堆积、过烧粘结，导致进料附近温度过高，加快熔融，遇冷后又快速凝结，反过来又加重结皮现象，物料堆积与结皮加重此二者是一个严重的恶性循环。而在实际生产情况下，又无法预料和观察结皮的轻重和物料的堆积情况。
5.但经多次结皮现场试验研究，而且大多数结皮在完全结圈并堵塞喂料管之前，电石渣煅烧回转窑的内壁结皮是预先形成局部的碎片状，逐渐缓慢熔融粘结长大至块坨状，当内壁一端圆环带范围内有1/3的面积均有块坨时，结皮速度大幅加快，并间歇性导致物料堆积，进料速度起伏变化，大约再煅烧一到两窑电石渣，就会形成一圈厚厚的结圈，在回转窑旋转过程中，结圈基本完全堵塞喂料管，至此生产失败，亟待清理。
6.基于此结果，本发明试图通过检测结圈前的块坨生长情况，来提前预知结圈形成及堵塞物料的过程。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种回转窑物料堆积及结皮预警方法。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种回转窑物料堆积及结皮预警方法，包括以下步骤：s1，块坨检测工具及其设置：在喂料管出口尖端焊接一个抱箍，抱箍夹持一个垂直的陶瓷套筒，陶瓷套筒底端套接一个陶瓷棒，陶瓷棒两端头均为圆角状，陶瓷套筒顶壁内表面衬贴一个弧形的压力传感片，压力传感片通过导线延伸出回转窑外，当回转窑内壁无结皮时，陶瓷棒自然滑落且底端与回转窑内壁间距为100mm，当回转窑内壁结皮厚度为100mm时，结皮正好将陶瓷棒顶端抵住压力传感片最低处，此时压力传感片受到压力几乎为零，当回转窑内壁结皮厚度大于100mm，压力传感片开始传出电信号，输出至回转窑外，经放大器处理，在示波器上输出电信号，表明已经形成厚度超过100mm以上的块坨；
s2，块坨生长计算：煅烧时回转窑转速为ω，单位是r/min，示波器上电子图表显示纵坐标为电压值，单位为mv，经放大后的数值范围为0-10mv，横坐标为时间值，单位为ms，经放大后的数值范围为0-10000ms，超过10s后更新并储存；回转窑旋转一周所需时间t1=1/(ω/60)*1000ms=60000/ω ms,通过波特测试仪-xbp1自0到10000ms，扫描其中具有带电信号的总时长为t2，总带电时间比例:κ
总
= t2/10000；以t1单位时间，统计各单位时间内带电时间为tn，各单位时间内的带电时间比例：κn= tn/ t1；统计κn的变化曲线，纵坐标为κn，横坐标为回转窑旋转圈数n，即统计回转窑旋转圈数，拟合后得到κn的生长曲线，当斜率成幂次方变化时，标志着块坨的生长面积越来越大且生长速率越来越高；s3，实时检测：开启电石渣回转窑，实时观察mv/ms电子图表以及κn的生长曲线，电石渣回转窑运行的第7或第8次开始，mv/ms电子图表开始出现断断续续的电信号，κn的生长曲线开始接近横坐标处开始出现记录点，表明开始出现块坨；电石渣回转窑运行的第9或第10次开始，mv/ms电子图表电信号几乎连成线，100倍放大后成多个断断续续的短线或点，κn的生长曲线纵坐标从0.1-0.25连续生长，曲线与横坐标夹角小于10
°
；电石渣回转窑运行的第11次开始，mv/ms电子图表电信号完全连成线，100倍放大后成几根断断续续的长线，κn的生长曲线纵坐标一直缓慢生长至0.31，到0.31的节点处，κn曲线迅速上扬，表明块坨厚度呈幂次方增长趋势；至电石渣回转窑运行的第12次结束，κn曲线纵坐标生长至0.95；至电石渣回转窑运行的第13次的某个时间，κn曲线纵坐标生长至1，表明块坨完全生长，形成较厚一层结圈，且此时压力传感片可能已经完全被破坏，判断极有可能结圈已完全堵塞喂料管，故需要立即清理结皮；s4，确定预警节点：由s3中的实时检测，筛选κn=0.31为块坨生长的节点值，此时块坨面积占圆柱面的面积约1/3，此时块坨有快速结圈的趋势，此时电石渣回转窑运行了11次，因此确定回转窑运行10次后应立即对回转窑结皮进行清理，考虑到电信号响应时间、放大时间、波特扫描时间及计算时间，共有50-150s的延时，对于整个生产时间而言，此延时微不足道，仍可认为该节点值可以起到实时预警的作用；s5，结皮改进试验：通过改进电石渣原料配比、回转窑转速、温度控制以及其他参数改进，筛选κn处于0.3-0.35的范围作为节点值，具体视κn的生长曲线是否呈幂次方增长趋势，即拐点就是节点，从而确定各最佳参数，在此由于统计数值量过大，不一一展开。
9.优选地，陶瓷棒为两端直径较大的哑铃状圆杆，陶瓷套筒底端开口套在陶瓷棒中部，形成活动套接结构。
10.优选地，陶瓷套筒外壁和导线外壁均包接气凝胶毡覆盖，用于隔热。
11.优选地，压力传感片由直径为100mm的半圆形弹片及其底表面铺设的压力传感贴片矩阵组成，当被陶瓷棒撞击时，压力传感片可产生最大可向上形变80mm的高度，即100-180mm厚度的结皮均可给压力传感片一个压力信号，超过180mm厚度的结皮会造成压力传感片损坏，但一般情况此厚度的结皮已经形成结圈，会严重影响下料速度。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过研究结皮生长过程的重要现象，即块坨的生长速度，并通过压力检测及计算，得到节点值，该节点值即为结圈即将到来的预警时间点，也预示着需要在此节点时间前，便需要对电石渣回转窑结皮进行及时清理。因此本发明提供的回转窑物料堆积及结皮预警方法，可以得到较为准确实时的结圈时间和最佳结皮清理时间。本发明可延伸至结皮改进试验的各参数确定，采用本发明的预警方法，完全就可以确定参数改变或操作不当的实时时间值，从而可以确定是什么不当参数或不当操作造成结皮，此时本发明的预警方法才能实现最佳的实时检测价值，从而为了确定电石渣煅烧生产的最佳参数及最优化操作，为规范化操作提供一个实时检测预警工具。
具体实施方式
13.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
14.以电石渣回转窑转速为300r/min为例，即ω=300r/min。回转窑旋转一周所需时间t1=1/(300/60)*1000ms=60000/300 ms=200ms；电石渣回转窑运行的第7次约0.5h，mv/ms电子图表开始出现断断续续的电信号，其电压值从0.5-2.0mv之间跳跃，κn的生长曲线开始接近横坐标处开始出现记录点，大约30min内，κn约为0.01-0.05缓慢生长；电石渣回转窑运行的第9次约1.25h，mv/ms电子图表电信号几乎连成线，100倍放大后成多个断断续续的短线或点，大约30min内，κn的生长曲线纵坐标从0.12-0.17连续生长，曲线与横坐标夹角小于10
°
；电石渣回转窑运行的第10次约0.5h，大约30min内，κn的生长曲线纵坐标从0.21-0.25连续生长，截取某一个mv/ms曲线范围内的波特扫描结果t2=2258ms，总带电时间比例为κ
总
= t2/10000=0.226；电石渣回转窑运行的第11次约0.76h，κn生长到0.3附近，观察前后20min的κn生长曲线变化幅度，在第11次约0.92h时的某一mv/ms曲线范围内的波特扫描结果，该κn的生长曲线出现拐点，拐点处κn=0.312，n在横坐标32处，即κ
32
=0.312，至κ
50
=0.355，统计其后约10min内各κn生长曲线，直至κn=0.650；至电石渣回转窑运行的第12次结束，κn曲线纵坐标生长至0.95；至电石渣回转窑运行的第13次约0.35h，κn曲线纵坐标生长至1，后续30min内无变化，立即停止生产，打开回转窑，冷却后观察，陶瓷棒低端嵌在结圈中，测试伸入深度约为20mm，铲除结圈时，陶瓷棒没有明显粘结，故确定结圈生成时间为电石渣回转窑运行的第13次，最佳结皮清理时间为电石渣回转窑运行的第10次后。
15.如果仅仅是为了测试电石渣回转窑的运行次数，本发明似乎有点大材小用，但考虑到实际结圈往往有一些意外情况，如电石渣原料配比、回转窑转速、温度控制以及其他参数发生改变，或者是操作不当，均会快速产生块坨，块坨生长至一定节点值时就会快速生长，直至结圈，这些参数改变或操作不当的时间点均无法确定，此时再采用本发明的预警方法，完全就可以确定参数改变或操作不当的实时时间值，从而可以确定是什么不当参数或不当操作造成结皮，此时本发明的预警方法才能实现最佳的实时检测价值，从而为了确定
电石渣煅烧生产的最佳参数及最优化操作，为规范化操作提供一个实时检测预警工具。
16.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。