專利名稱：用于高溫工業窯爐熱噴補系統的供料裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于窯爐爐襯的施工與修補技術領域，主要涉及一種適用于冶金、化工、建材領域中高溫工業窯爐熱噴補系統用的補料供給裝置。
技術背景冶金、化工、建材領域中使用著多種高溫工業窯爐或罐，如煉鐵高爐、煉鋼轉爐、電爐、鐵水罐、鋼水包、蓄熱爐、玻璃熔窯、水泥回轉窯、分解爐等，當這些爐、罐(包)內的耐火磚襯體局部受到侵蝕損壞時，傳統的修復方式是先停爐冷卻，再用嵌砌耐火磚的方法修補。這種方法不僅要浪費大量的爐體蓄熱、增加停窯(爐)時間，而且修理費用較高。目前這種修補方法已經逐步被淘汰，取而代之的是不經停爐冷卻，直接對赤熱的耐火爐襯損壞部位噴涂散粒狀補爐料，實施快速修補。熱噴補同傳統的停爐冷修相比，能大大縮短修爐時間，節省耐火材料，而且熱噴補能修補平時修補所不及的部位，不但減輕了修爐時的勞動強度，同時也大幅度地降低了修理、維護費用，并有利于延長爐齡，降低生產成本。近年來，越來越多的廠家開始采用這種熱噴補工藝。
現行熱噴補工藝可大致分為濕法噴補和干法火焰噴補兩種類型。濕法噴補工藝因噴補材料中有水，水分的蒸發吸熱易使爐襯噴涂處局部降溫開裂，噴補料含水量必須得到嚴格的控制，不能太小或太大。采用干粉火焰噴補工藝修補窯爐是一種較為優越的噴補方式。該方式下的補爐材料一般為鎂砂(粒度＜0.088mm)、鋁粉及相應的添加劑、結合劑，用壓縮氣體輸送補爐料，在噴料槍頭部與氧氣混合，或者直接用高壓氧氣輸送補爐料，使補爐料成半熔融狀態噴涂在爐襯缺損處。這種方法對赤熱爐襯溫度影響很小，可避免爐襯因溫度降低而開裂破壞。但此法需要高濃度氧氣介質，以便大大提高火焰溫度，確保大部分補爐料在噴料槍口至爐襯之間較短的噴射距離內快速熔化，因此對噴補裝置的操作可靠性、安全性要求高。
在我國多數涉及高溫窯爐的企業中，特別是中小型企業，廣泛應用的是“通用”型噴補裝置。如在中國期刊《(工業爐)》1999年第3期上，一篇題為“耐火爐襯噴補裝置評述”的文章中就公開了一種爐襯噴補裝置，其供料裝置的主要部件僅兩個，即貯料罐和噴射器，兩者均固定安裝在一個支撐架上(見圖1)。貯料罐主要由罐體(標號3)、受料斗(標號1)、安全閥(標號2)、錐形放料閥(標號4)、啟蓋氣缸(標號5)、流化圈(標號6)、氣力攪動器(標號7)等構成，受料斗通過錐形放料閥與罐體連接，啟蓋氣缸、氣力攪動器均裝在罐體內，流化圈、安全閥分別位于罐體的內壁和外壁。貯料罐的出料口通過碟閥(標號9)和軟管與噴射器(標號8)的入料口相連。此供料裝置存在的主要缺陷有(1)無法精確控制噴補物料量；(2)粉粒狀金屬物料通過碟閥直接進入噴射器與高壓氧氣輸送介質混合，存在著極大的安全隱患；(3)錐形放料閥的錐形蓋與受料斗貼合面變形后難以貼合嚴實，往往導致罐體內充氣后從罐、閥貼合處漏氣，而有時又會因錐形放料閥的閥蓋壓入受料斗出口被楔住，以致不易向下開啟閥蓋；(4)啟蓋氣缸置于罐體內，不便于安裝和維修。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為熱噴補系統提供一種能夠自動精確控制噴補物料量且運行安全、操作可靠的供料裝置。
為解決上述技術問題，本實用新型包括貯料組件、供料組件、噴射組件及控制組件，貯料組件、供料組件、控制組件均安裝在一個支撐架上。貯料組件包括計量料倉、防堵構件、電機，防堵構件位于計量料倉出料口的上方位置并通過一個密封軸承固定于計量料倉的倉壁上，防堵構件由置于計量料倉外的電機驅動；供料組件包括變頻調速電機、螺旋給料機，變頻調速電機的轉軸與螺旋給料機的螺旋鉸刀固連；噴射組件包括保護氣體引入構件和噴射器，保護氣體引入構件為通孔件，其一端與螺旋給料機的出料口為軟連接，另一端與噴射器的進料口為硬連接，其側壁設有通向與噴射器連接端的氣體通道；控制組件包括荷重傳感器、微機控制儀、限位開關，荷重傳感器一端安裝在所述的支撐架上，另一端安裝在所述計量料倉上，荷重傳感器檢測計量料倉的瞬時重量變化并將檢測信號實時提供給所述微機控制儀，限位開關安裝在計量料倉上，當計量料倉的倉頂蓋與限位開關接觸時，限位開關向微機控制儀輸出第一開關量信號，此時微機控制儀接收荷重傳感器的輸出信號，并將此信號轉換成物料的瞬時流量值后與設定的物料流量值進行比較，再經預先設定的算法運算后實時向變頻調速電機輸出變頻控制信號，當計量料倉頂蓋離開限位開關時，限位開關向微機控制儀輸出第二開關量信號，此時微機控制儀不再接收荷重傳感器的輸出信號，而是將荷重傳感器在開關轉換瞬間輸出的檢測信號進行轉換運算后，向變頻調速電機輸出一頻率恒定的控制信號。
根據本實用新型，微機控制儀在接到限位開關輸出的第二開關量信號后，也可以根據預先設定的供料流量值向所述變頻調速電機輸出一頻率恒定的控制信號。
本實用新型的工作原理及運行過程如下從上述技術方案中不難看出，本實用新型含有兩種運行工作模式，即重量式給料模式和容積式給料模式。重量式給料模式是指，荷重傳感器不斷感受計量料倉內噴補物料的重量損失，并將檢測信號輸出到微機控制儀，微機控制儀據此計算出計量料倉的實際卸料速率即瞬時流量，并根據計量料倉的瞬時流量與預先設定的供料流量比較后的差值，向變頻調速電機輸出變頻控制信號，以便實時調節螺旋給料機的轉速，從而實現精確控制由螺旋給料機向噴射器提供的補料量。在此模式下給料過程為閉環控制。容積式給料模式是指，在計量料倉中的補料剩到某一限定的容積，需要向計量倉添加補料時，荷重傳感器無法準確檢測補料的實際流量，此時，微機控制儀不再接收荷重傳感器的輸出信號，而是根據重量式給料模式最后時刻的瞬時流量值或預先設定的流量值向變頻調速電機提供一個頻率恒定的控制信號，螺旋給料機則以恒定的供料轉速向噴射器提供噴補物料。在此模式下給料過程為開環控制。
在本實用新型開機工作時，通常計量料倉中的噴補物料是加滿的，因而本實用新型首先以重量式給料模式運行。隨著噴補物料的不斷流出，計量料倉的料位不斷下降，重量不斷降低，當計量料倉的荷重小于料位下限的設定值時，微機控制儀給出加料信號，即其控制面板上的加料指示燈閃亮，蜂音器鳴叫，要求加料。打開計量料倉頂蓋，同時限位開關向微機控制儀輸出一開關量信號，據此信號本實用新型切換到容積式給料模式運行。加料完畢并關閉計量料倉頂蓋時，限位開關向微機控制儀輸出另一開關量信號，由此本實用新型又重新以重量式給料模式運行。本實用新型的供料運行模式時序圖示于圖2，從該圖可以看出，在本實用新型整個運行過程中，重量式給料模式占絕大部分時間，容積式給料模式只在加料時采用。無論是在哪一種給料模式下運行或者是在兩種給料模式相互切換時，計量料倉中的噴補物料始終是在防堵構件的機械攪拌下，由其出料口流向螺旋給料機的入料口，并在螺旋給料機螺旋鉸刀的帶動下，由螺旋給料機的出料口進入保護氣體引入構件，在后者引入的保護氣體作用下，噴補物料以較分散的狀態流向噴射器的進料口，并由高壓氧氣介質運送至噴射槍口，噴補物料射出噴射槍口后，在高溫環境下瞬間氧化、燃燒、到達爐襯缺損處。
本實用新型具有以下優點(一)本實用新型是通過對計量料倉重量變化率的實時檢測，并將檢測信號轉換成調節螺旋給料機轉速的控制信號，進而實現控制進入噴射器的噴補物料量，這種用靜態測量方式控制動態物料量的設計方案，可以使本實用新型按照所要求的流量均勻地向噴射器送入物料，實現較佳的噴補效果。
(二)本實用新型的重量式給料模式和容積式給料模式的相互切換是自動控制的，而且在加料時，螺旋給料機是按照一恒定的轉速工作，因此向噴射器的供料始終是連續的，并且還能保證供料流量在一定的精度范圍內。
(三)由于本實用新型驅動變頻調速電機的控制信號是依據計量料倉瞬時流量值與設定的流量值的差值生成的，那么改變設定的流量值就會改變供料流量，因此本實用新型還具有適時可調性，從而使其應用更為靈活和方便。
(四)由于本實用新型還在噴射器的前方加設了一個保護氣體引入構件，在向噴射器給料的同時引入保護氣氛，可有效地防止含有高活性的金屬粉末在氧氣輸送介質中發生爆炸的危險。
(五)與現有技術相比，本實用新型去掉了氣缸、錐形放料閥等復雜而不可靠的構件，因而其結構緊湊，移動方便且工作可靠。


圖1是已有技術供料裝置構成示意圖。
圖2是本實用新型供料運行模式時序圖。
圖3是本實用新型優選實施例組成示意圖。
圖4是本實用新型保護氣體引入構件結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖及優選實施例對本實用新型作進一步的詳述。
正如圖3所示，本實用新型的優選實施例包括貯料組件、供料組件、控制組件及噴射組件，其前3個組件均安裝在一個支撐架上(圖中未示)。貯料組件包括一個方形計量料倉3、一個防堵構件16和電機15；方形計量料倉3由不銹鋼板制成，在其三個側面的中部均焊接了一個吊耳3a；在計量料倉3出料口的上方位置安裝有防堵構件16，它通過一個密封軸承(圖中未示)固定于倉壁處，防堵構件16是一個帶有多個攪拌段的棒形體，它由一普通電機15驅動。供料組件包括一個ABB公司的變頻調速電機14和一個螺旋給料機18，螺旋給料機18的螺旋鉸刀為變螺距的雙線螺旋結構，它由變頻調速電機14驅動；計量料倉3的出料口通過法蘭(圖中未示)與螺旋給料機18的入口固連。噴射組件包括保護氣體引入構件17和噴射器8，保護氣體引入構件17為一帶有通孔的錐臺體，其側壁設有氮氣引入通道(見圖4)它由不銹鋼板加工制成，噴射器8由不銹鋼材料車制而成；保護氣體引入構件17的大端口與螺旋給料機18的出料口采用軟連接，其小端口直接焊接在噴射器的入料口上，噴射器8的噴槍與噴射物料輸送管13固連。控制組件包括三個荷重傳感器11、限位開關12、微機控制儀10，三個荷重傳感器11為懸吊式拉力傳感器，它們的一端分別由鋼絲繩連接在計量料倉上的三個吊耳3a上，另一端則固定在支撐框架的上方橫梁H上，其信號輸出線與微機控制儀10相連；限位開關12安裝在計量料倉3上，在計量料倉頂蓋關閉時，其剛好壓在限位開關12上，微機控制儀10為一定制儀器，其完成的工作任務是，讀入限位開關12送入的開關量信號和荷重傳感器11送入的模擬量信號，將模擬量信號轉換為數字量信號，并將不斷變化的重量信號轉換成物料的質量流率信號，再與設定的物料流量值進行比較，然后依據以下公式運算ε＝U1-U0F=K0ϵ+K1∫∂ϵ∂tdt]]>式中，U0-設定的物料速率；U1-在某一時刻t，通過荷重傳感器11檢測到的物料實際流率；ε-設定的物料速率與荷重傳感器11檢測到t時刻的物料實際流率的偏差；F-微機控制儀10向變頻調速電機14輸出的頻率信號。變頻調速電機14根據微機控制儀10的變頻控制信號F驅動螺旋給料機18的螺旋鉸刀旋轉。在本實用新型優選例中，電機15的啟停也由微機控制儀10在啟停供料裝置時一并控制。
權利要求1.一種適用于高溫工業窯爐熱噴補系統的供料裝置，包括含有計量料倉的貯料組件、含有噴射器[8]的噴射組件，貯料組件安裝在一個支撐架上，其特征在于它還包括均安裝在所述支撐架上的供料組件及控制組件；所述貯料組件還包括防堵構件[16]和電機[15]，防堵構件[16]位于計量料倉[3]出料口的上方位置并通過一個密封軸承固定于計量料倉[3]的倉壁上，防堵構件[16]由置于計量料倉[3]外的電機[15]驅動；所述供料組件包括變頻調速電機[14]、螺旋給料機[18]，變頻調速電機[14]的轉軸與螺旋給料機[18]的螺旋鉸刀固連；所述噴射組件還包括保護氣體引入構件[17]，保護氣體引入構件[17]為通孔件，其一端與螺旋給料機[18]的出料口為軟連接，另一端與噴射器[8]的進料口為硬連接，其側壁設有通向與噴射器[8]連接端的氣體通道；所述控制組件包括荷重傳感器[11]、微機控制儀[10]、限位開關[12]，荷重傳感器[11]一端安裝在所述的支撐架上，另一端安裝在所述計量料倉[3]上，荷重傳感器[11]檢測計量料倉[3]的瞬時重量變化并將檢測信號實時提供給所述微機控制儀[10]，限位開關[12]安裝在計量料倉[3]上，當計量料倉[3]的倉頂蓋與限位開關[12]接觸時，限位開關[12]向微機控制儀[10]輸出第一開關量信號，此時微機控制儀[10]接收荷重傳感器[11]的輸出信號，并將此信號轉換成物料的瞬時流量值后與設定的物料流量值進行比較，再經預先設定的算法運算后實時向變頻調速電機[14]輸出變頻控制信號，當計量料倉[3]的倉頂蓋離開限位開關[12]時，限位開關[12]向微機控制儀[10]輸出第二開關量信號，此時微機控制儀[10]不再接收荷重傳感器[11]的輸出信號，而是將荷重傳感器[11]在開關轉換瞬間輸出的檢測信號進行轉換運算后，向變頻調速電機[14]輸出一頻率恒定的控制信號。
2.如權利要求1所述的供料裝置，其特征在于所述微機控制儀[10]在接到限位開關[12]輸出的第二開關量信號后，也可以根據預先設定的供料流量值向所述變頻調速電機[14]輸出一頻率恒定的控制信號。
3.如權利要求1、2所述的供料裝置，其特征在于所述的荷重傳感器[11]為3個，螺旋給料機[18]的螺旋鉸刀為變螺距的雙線螺旋結構。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于高溫工業窯爐熱噴補系統的供料系統，它包括含有計量料倉的貯料組件、含有變頻調速電機和螺旋給料機的供料組件、含有保護氣體引入構件和噴射器的噴射組件、含有荷重傳感器、微機控制儀的控制組件。本實用新型用荷重傳感器對計量料倉的重量變化率進行實時檢測，并將檢測信號送入微機控制儀，經后者運算后轉換成頻率控制信號輸送給變頻調速電機，用以調節螺旋給料機的轉速，進而控制進入噴射器的噴補物料量。本實用新型不僅可以實現精確的定量供料，而且其結構緊湊，移動方便，可靠性高，尤其是在噴射器的入料口處設有保護氣體引入構件，大大提高了其運行的安全性。本實用新型具有較高的推廣應用價值。
文檔編號F27D1/16GK2581920SQ0225900
公開日2003年10月22日 申請日期2002年12月2日 優先權日2002年12月2日
發明者徐德龍, 肖國先, 陳延信, 周國林, 程福安 申請人:西安建筑科技大學