專利名稱：回轉窯窯內物料溫度場測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一般工業(yè)生產領域的回轉窯檢測，特別是涉及回轉窯窯內物料實時溫度分布場的自動測定方法與保護裝置。
背景技術：
炭素煅燒回轉窯是電解鋁用陽極炭素和石墨產品生產過程中石油焦煅燒的重要設備，它是一種傾斜放置的連續(xù)旋轉的圓筒形窯體，從窯尾至窯頭的石油焦煅燒過程中，在窯內形成三個溫度帶，即預熱帶、煅燒帶及冷卻帶。預熱帶為窯體軸向方向靠近窯尾的一段，物料從窯尾向窯頭移動先經過預熱帶加熱，排出水分及部分揮發(fā)分，之后進入煅燒帶。煅燒帶是窯內溫度最高的一段，一般達到1100 1450°C，煅燒帶的溫度分布對物料煅燒品質起主要作用。煅燒后的高溫物料向窯頭移動時，被吹人的冷空氣冷卻，煅燒料的溫度一般冷卻至800 900°C。煅燒的目的是除去石油焦中的水分和揮發(fā)分，提高其密度、機械強 度、導電性和抗氧化性。由于不同的物料對預熱段、煅燒段和冷卻段的長度和溫度有著不同的工藝要求，要對這些參數進行調節(jié)控制，首先要獲取準確的物料溫度場分布情況，因此物料溫度場的實時測量是關系到生產質量的關鍵問題。目前大多采用落后的窯頭人工看火的觀察方式，通過火焰狀態(tài)憑經驗進行手動調節(jié)各種工藝參數以控制煅燒帶溫度。這種方法的有效性難以得到保障，存在很大的不確定性，難以使各項工藝參數達到良好的配置，易造成煅后焦品質指標存在較大波動，直接影響到鋁電解陽極理化性能，也對回轉窯產量、窯內襯壽命、沉降室壽命、燃料消耗、窯尾煙氣凈化、窯體傳動、機械設備運轉等都帶來不利影響。窯體旋轉、密封性及內部高溫環(huán)境使得本系統(tǒng)不能采用傳統(tǒng)的溫度測量方法，另外，煅燒窯周圍高溫高粉塵的惡劣環(huán)境對溫度采集系統(tǒng)也產生破壞性影響。也有部分采用窯頭開孔，用手持式光學高溫計對準觀測的煅燒段部位測量煅燒段物料溫度，這種方法的可行性雖有所提高，但仍依賴于觀察者的主觀判斷，由于實際生產過程中煅燒段附近有火焰干擾，此方法也難以獲得真實的煅燒段溫度，更無法實時構造出整個回轉窯內部的物料溫度場模型以實現回轉窯的自動化生產。水泥回轉窯等其它類型的回轉窯也存在類似的情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種回轉窯窯內物料溫度場測定方法，以解決上述背景技術中的缺點。本發(fā)明的目的是為了解決以上問題而提供一種回轉窯窯內物料溫度場的測定方法與裝置，以克服現有技術中由于測量結果不準確，測量裝置保護不到位而影響測溫儀壽命，窯內工況不明所帶來的能耗增大、無法實現煅燒過程自動控制的不足，且能在高溫、多塵、潮濕的惡劣環(huán)境中正常工作?；剞D窯窯內物料溫度場測定方法，步驟如下
(I)、在回轉窯窯頭外的測溫觀測孔旁安裝一個不銹鋼保護箱，不銹鋼保護箱內安裝有紅外測溫儀及其鏡頭移動云臺，窯內物料發(fā)出的紅外線可通過窯體上的圓形測溫孔與保護箱靠近窯頭一側的觀測孔進入測溫儀鏡頭，從而測量溫度；
(2)、測溫儀鏡頭由云臺帶動在步進電機驅動下以上下旋轉掃描的方式獲得回轉窯內部若干點物料的溫度，在可編程控制器程序的控制下，對最高溫度及測量初始點所在的位置進行自動定位，之后測溫儀以此初始點位置為參考，對回轉窯內指定范圍內的軸向物料分布區(qū)的若干點溫度進行測量，并將信號送入與測溫儀相連的計算機系統(tǒng)內，按照一定的時間周期重復進行此過程；
(3)、計算機對測溫儀得到的溫度信號進行處理，依據開發(fā)的濾波算法構建出回轉窯內部物料從窯頭至窯尾的溫度分布函數，之后將此函數以曲線的形式顯示出來，并對煅燒帶及最高溫度進行標示，由此得到物料溫度場的實時監(jiān)測結果。所述的不銹鋼保護箱頂面向窯頭一側伸展出擋灰板，用以減小上部空間灰塵下落時經過箱壁上的方孔進入箱體內部的概率；在管線進入的管線孔外圍，用保護罩進行圍擋。柜底邊由斜面組成，底部有一條漏灰槽，這種構造使箱體內不易積存灰塵。保護箱頂部有一 個壓縮空氣氣管入口，工作時注入壓縮空氣，使保護箱體內形成正壓，防止灰塵進入保護箱并冷卻箱體內部的環(huán)境，以保護紅外測溫儀。所述測溫儀鏡頭首先在步進電機驅動下，按照指定的方向旋轉360度，由可編程序控制器記錄下所指定測溫點(O點飛0000點)的每一點處所測量得到的物料溫度，從而尋找到溫度最高值及其所在位置。之后使鏡頭以最短路徑由溫度最高點旋轉至測溫起始點處，自動定位完成，進入正常紅外掃描狀態(tài)。紅外掃描狀態(tài)下鏡頭按照規(guī)定的方向轉動，每兩個采樣點之間的鏡頭驅動步進電機轉動的步數由計算機系統(tǒng)根據給定參數計算出的步數表確定，每個采樣點重復測溫多次并取平均值，作為該采樣點的溫度值。測完預定的采樣點數，鏡頭反轉回到測溫起始點位置。上述過程循環(huán)進行。所述采集到的離散點物料溫度數據進行濾波，數據插值與函數擬合等處理后，得到回轉窯內物料實時溫度分布場。所述物料溫度場實時監(jiān)測結果是以曲線(實線)的方式顯示出來，并對煅燒帶及最高溫度進行標示。所述紅外測溫儀及其移動云臺與驅動步進電機可以是根據被測物料特性、煅燒環(huán)境、工藝要求等來選定的合適的儀器與裝置，步進電機要選用高分辨率耐高溫的，如60000步/轉的高可靠性步進電機。有益效果
本發(fā)明有以下有益效果
1、用價格低的溴酸鈉/亞硫酸氫鈉體系代替NBS做烯烴的加成反應，成本大大降低；
2、反應路線中采用化合物IV與化合物V兩個中間體反應，制備達沙替尼；這兩個中間體的合成成本較低；
3、反應后處理反應，采用的原料便宜易得，且無重污染原料，便于工業(yè)化生產。


附圖I是不銹鋼保護箱結構圖。附圖2是回轉窯窯頭測溫觀測孔沿回轉窯軸向方向的位置圖。
附圖3是測溫觀測孔在回轉窯窯頭正面的位置圖。附圖中的標記為I-擋灰板，2-方孔，3-斜面，4-保護罩，5-管線孔，6_漏灰槽，7-紅外掃描點，8-窯頭觀測孔，9-掃描線，10-水平零線，11-回轉窯傾角α，12_最遠觀測點到窯頭的距離。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術手段、創(chuàng)作特征、工作流程、使用方法達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。I、紅外測溫儀及其驅動云臺被安裝在一個具有防塵排塵設計的不銹鋼保護箱內。保護箱的結構如圖I所示，不銹鋼保護箱頂面向窯頭的一側伸展出擋灰板1，用以減小上部空間灰塵下落時經過箱壁上的方孔進入其內部的概率；在管線進入的管線孔5外圍，用保護罩4進行圍擋。箱底邊由斜面3組成，底部有一條漏灰槽6，這種構造使箱體內不易積存灰塵。保護箱頂部有一個壓縮空氣氣管入口，工作時注入壓縮空氣，使保護箱體內形成正 壓，防止灰塵進入保護箱并冷卻箱體內部的環(huán)境，以保護紅外測溫儀。測溫儀鏡頭通過方孔2對窯內物料溫度進行測量。紅外掃描點與回轉窯的位置關系如圖2及圖3所示。2、測溫儀鏡頭位于紅外測溫點7處，在步進電機驅動下以上下旋轉掃描的方式獲得回轉窯內部沿窯體軸向分布的觀測點物料的溫度，鏡頭與所測溫度位置的連線稱為掃描線9，由于觀測孔8的存在，掃描線移動的范圍是有限的。在可編程控制器程序的控制下，鏡頭首先自動定位于測溫起始點所在的位置，之后測溫儀以此位置為參考，對回轉窯內指定范圍內的軸向分布的物料溫度進行測量，并將信號送入與測溫儀相連的計算機系統(tǒng)內，按照一定的時間周期重復進行此過程。紅外測溫儀鏡頭是由步進電機進行驅動的，其轉動范圍及過程由以下方法確定 圖2與圖3中，h為觀測孔圓心到水平零線10的距離，hi為觀測孔圓心到回轉窯圓心
的縱向距離，wl為觀測孔圓心到回轉窯圓心的橫向距離，R為回轉窯內壁半徑，η為設置的采樣點數，bx為兩個采樣點之間步進電機移動的總步數，bl為觀測孔小圓厚度，c為觀測點到窯頭的距離，c的上限取決于最遠觀測點到窯頭的距離12，w為觀測點到水平零線10的距離，dl為觀測孔小圓直徑，x0為掃描點起始位置，α為回轉窯傾角11。則有
h =.....觀測孔圓心到水平零線 ο的距離
'",I
(.I
,^M + c
掃描起始位置俯角最小值限制值mm/3 = Sfctan -w
,dl :..
,冒 _ 歸 +<-- *
I2 Ii
掃描最遠觀測點俯角最大值限制值掃描線起始俯角利用幾何關系可計算出第i個采樣點與第i+l個采樣點之間步進電機需要轉動的步數 以及第i個掃描點到窯頭的距離If, i的取值為I至N，眶^即為步數表。測溫時，步數表被保存在可編程控制器當中，按照此表驅動步進電機，并在每個測
溫點暫停，測溫4次取平均值，作為該點的溫度I送入計算機中，。測完N個點后，返回測
溫起點，如此反復進行。N的取值應合適，以保證離散測溫點區(qū)域包括了煅燒帶在內的一段連續(xù)的、窯內物料溫度場的主要部分。3、計算機先對測溫儀得到的N個離散點溫度信號進行濾波處理，然后再依據給定的算法擬合出回轉窯內部從窯頭至窯尾的溫度場分布。最后將此溫度場分布以曲線的形式顯示出來，并對煅燒帶及最高溫度點進行標示，由此得到溫度場監(jiān)測結果。信號處理算法如下
(I)根據專家經驗，選取濾波長度length、多項式擬合模型階次order等參數。此兩者的數值越大，最終結果越精確，但所消耗的時間也越長，應根據計算機的運算能力進行合理選擇。(2)對步驟2中讀入的N個采樣點溫度值進行濾波處理，具體操作是以峰值保持測量模式為指導，對數據進行遍歷，若第i_l點和第i點的連線斜率小于第i_l點和第i+k點的連線斜率，則判斷該點為塌陷點，并把第i_l點與第i+k點之間的點移動到第i-Ι點到i+k點的弧線上；為防止非塌陷點處的數據被淹沒，濾波工作分多步循環(huán)完成。先取k=l，濾波單點塌陷；然后取k=2再次循環(huán)，濾波兩點塌陷，直到k到達濾波長度length為止。(3)由于最小二乘法可通過最小化誤差的平方和來尋找數據的最佳函數匹配，故采用此法對濾波后的溫度數據進行多項式擬合，以某點到窯頭的距離為自變量X，該點溫度為函數值Y，得到窯體中間段的溫度分布函數，表達式為 其中P為最小二乘法計算出來的系數，order在(I)中選定。(4)根據窯頭溫度傳感器及環(huán)境情況，得到窯頭降溫曲線的函數式，從而得到這一區(qū)間內的溫度分布函數；通過窯尾溫度，窯尾負壓，沉降室煙氣溫度等，可以得到窯尾區(qū)間內的溫度函數。(5)通過一定的機制，將窯頭、窯體中間段、窯尾三段函數進行平滑連接，如此便得到了窯內溫度場分布函數，函數的表達式為
權利要求
1.回轉窯窯內物料溫度場測定方法，其特征在于，步驟如下 (1)、在回轉窯窯頭外的測溫觀測孔旁安裝一個不銹鋼保護箱，不銹鋼保護箱內安裝有紅外測溫儀及其鏡頭移動云臺，窯內物料發(fā)出的紅外線可通過窯體上的圓形測溫孔與保護箱靠近窯頭一側的觀測孔進入測溫儀鏡頭，從而測量溫度； (2)、測溫儀鏡頭由云臺帶動在步進電機驅動下以上下旋轉掃描的方式獲得回轉窯內部若干點物料的溫度，在可編程控制器程序的控制下，對最高溫度及測量初始點所在的位置進行自動定位，之后測溫儀以此初始點位置為參考，對回轉窯內指定范圍內的軸向物料分布區(qū)的若干點溫度進行測量，并將信號送入與測溫儀相連的計算機系統(tǒng)內，按照一定的時間周期重復進行此過程； (3)、計算機對測溫儀得到的溫度信號進行處理，依據開發(fā)的濾波算法構建出回轉窯內部物料從窯頭至窯尾的溫度分布函數，之后將此函數以曲線的形式顯示出來，并對煅燒帶及最高溫度進行標示，由此得到物料溫度場的實時監(jiān)測結果。
2.根據權利要求I所述的回轉窯窯內物料溫度場測定方法，其特征在于，所述的不銹鋼保護箱頂面向窯頭一側伸展出擋灰板，用以減小上部空間灰塵下落時經過箱壁上的方孔進入箱體內部的概率；在管線進入的管線孔外圍，用保護罩進行圍擋，柜底邊由斜面組成，底部有一條漏灰槽，這種構造使箱體內不易積存灰塵，保護箱頂部有一個壓縮空氣氣管入口，工作時注入壓縮空氣，使保護箱體內形成正壓，防止灰塵進入保護箱并冷卻箱體內部的環(huán)境，以保護紅外測溫儀。
3.根據權利要求I所述的回轉窯窯內物料溫度場測定方法，其特征在于，所述測溫儀鏡頭首先在步進電機驅動下，按照指定的方向旋轉360度，由可編程序控制器記錄下所指定測溫點的每一點處所測量得到的物料溫度，從而尋找到溫度最高值及其所在位置。
4.根據權利要求I所述的回轉窯窯內物料溫度場測定方法，其特征在于，所述采集到的離散點物料溫度數據進行濾波，數據插值與函數擬合等處理后，得到回轉窯內物料實時溫度分布場。
5.根據權利要求I所述的回轉窯窯內物料溫度場測定方法，其特征在于，所述物料溫度場實時監(jiān)測結果是以曲線的方式顯示出來，并對煅燒帶及最高溫度進行標示。
全文摘要
本發(fā)明公開了回轉窯窯內物料溫度分布場的測定方法，采用紅外測溫方式獲取某點物料的溫度，紅外測溫儀被安裝在回轉窯窯頭外的活動云臺上、并由不銹鋼保護箱防護，通過步進電機驅動活動云臺使測溫儀鏡頭以上下旋轉掃描的方式獲得回轉窯內部沿窯體軸向方向分布的若干點物料的溫度數據。本發(fā)明可實現回轉窯物料溫度場的實時動態(tài)空間域建模；可以有效保護測溫裝置，減小現場高溫、高粉塵惡劣環(huán)境可能對其造成的損害；有利于徹底改變目前落后的人工窯頭看火的人工控制方式，為優(yōu)化決策和智能控制的引入，提高回轉窯煅燒工藝的自動化水平，奠定堅實的基礎。
文檔編號F27B7/42GK102809283SQ20121034024
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者彭輝, 陳清, 吳軍, 尹亞光 申請人:中南大學