一种回转窑转动控制方法及其控制系统

摘要

本发明提供一种回转窑转动的控制方法及控制系统，所述方法包括：在回转窑转动状态下，设定窑头温度；获取实际窑头温度；根据所述设定窑头温度与所述实际窑头温度计算温升或温降速率；根据所述温升或温降速率选择温升或温降速率与转速之间的对应关系；根据所述对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，并根据所述计算结果对所述回转窑的变频频率或转速进行设定以实现对所述回转窑的自动控制。根据本发明的回转窑转动的控制方法，可实现回转窑自动控制，稳定工作，连续生产，减少过烧废料熔融台，让废料在窑内充分燃烧，同时避免回转窑窑体变形，损坏。提高控制的灵活性，增大实际调节范围，满足不同工况需求。

权利要求

1.一种回转窑转动控制方法，其特征在于，所述方法包括：在回转窑转动状态下，设定窑头温度；

获取实际窑头温度；

根据所述设定窑头温度与所述实际窑头温度计算温升或温降速率；

根据所述温升或温降速率选择温升或温降速率与转速之间的对应关系；

根据所述对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速以获得计算结果，并根据所述计算结果对所述回转窑的变频频率或转速进行设定以实现对所述回转窑的转动的自动控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，所述对应关系为线性关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述设定窑头温度之前开启回转窑转动的步骤，所述开启回转窑转动的步骤包括：选择回转窑工作模式，所述回转窑工作模式包括现场设置模式和远程操作模式；

选择回转窑转动模式，并开启回转窑转动，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式；

设定电机变频器频率；

选择回转窑转动控制模式，所述回转窑转动控制模式包括回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，所述回转窑变频频率模式显示回转窑变频频率，所述回转窑转速模式显示回转窑转速，所述回转窑变频频率和所述回转窑转速之间可以相互转化。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选择回转窑转动模式为回转窑正转和反转交替进行模式。

5.一种回转窑控制系统，其特征在于，所述系统包括：

回转窑；

回转窑温度测试系统，所述回转窑温度测试系统测定回转窑当前工作温度；

回转窑转动控制系统，其中，所述回转窑转动控制系统通过将所述回转窑当前工作温度与设定温度对比，计算出温升或温降速率，根据所述温升或温降速率与所述回转窑转速之间的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，从而对所述回转窑的转动进行自动控制。

6.如权利要求5所述的回转窑控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括回转窑转动模式控制系统，用以控制所述回转窑转动模式，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式。

7.如权利要求5所述的回转窑控制系统，其特征在于，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，所述对应关系为线性关系。

8.如权利要求5所述的回转窑控制系统，其特征在于，所述控制系统包括回转窑工作模式控制系统，所述回转窑工作模式包括本地设置和远程操作两种工作模式。

9.如权利要求5所述的回转窑控制系统，其特征在于，所述回转窑转动控制系统的工作模式包括回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，所述回转窑变频频率模式显示回转窑变频频率，所述回转窑转速模式显示回转窑转速，所述回转窑变频频率和所述回转窑转速之间可以相互转化。

说明书

一种回转窑转动控制方法及其控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及危险废弃物焚烧领域，具体而言涉及一种回转窑转动控制方法及其控制系统。

背景技术

[0002] 危险废弃物目前主要是填埋和焚烧处理，随着各种工业的快速发展，产生的危险废弃物越来越多，环保要求越来越严，目前的填埋已经不能满足需求。而焚烧处理具有减量化、减害化、适应性广是目前最有效危险废弃物处理方式。回转窑是危险废弃物焚烧中应用最广的炉型，具有热容大、处理量大、适应性广等特点。回转窑是危险废弃物焚烧处理关键设备，目的是让废料在窑内翻转、高温焚烧、分解、移动到窑尾。目前国内的危险废弃物回转窑焚烧项目，回转窑的控制主要是变频电机+减速机驱动形式，由生产人员根据经验调节变频器的频率来控制回转窑的转速，形式单一，控制参数不直观，自动调节困难，严重依赖生产人员的经验与技术水平。造成工况不稳定，负荷波动大，连续生产率低，容易过烧即废料熔融态，造成结焦等危害，或出生渣即热灼减率高。

[0003] 因此，为解决现有技术中的问题，有必要提出一种回转窑转动控制方法及其控制系统。

发明内容

[0004] 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

[0005] 本发明提供了一种回转窑转动控制方法所述方法包括：

[0006] 在回转窑转动状态下，设定窑头温度；

[0007] 获取实际窑头温度；

[0008] 根据所述设定窑头温度与所述实际窑头温度计算温升或温降速率；

[0009] 根据所述温升或温降速率选择温升或温降速率与转速之间的对应关系；

[0010] 根据所述所确定的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，并根据所述计算结果对所述回转窑的变频频率或转速进行设定以实现对所述回转窑的转动的自动控制。

[0011] 示例性的，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，所述对应关系为线性关系。

[0012] 示例性的，所述方法还包括在所述设定窑头温度之前开启回转窑转动的步骤，所述开启回转窑转动的步骤包括：

[0013] 选择回转窑工作模式，所述回转窑工作模式包括现场设置模式和远程操作模式；

[0014] 选择回转窑转动模式，并开启回转窑转动，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式；

[0015] 设定电机变频器频率；

[0016] 选择回转窑转动控制模式，所述回转窑转动控制模式包括回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，所述回转窑变频频率模式显示回转窑变频频率，所述回转窑转速模式显示回转窑转速，所述回转窑变频频率和所述回转窑转速之间可以相互转化。

[0017] 示例性的，所述选择回转窑转动模式为回转窑正转和反转交替进行模式。

[0018] 本发明还提供了一种回转窑控制系统，所述系统包括：

[0019] 回转窑；

[0020] 回转窑温度测试系统，所述回转窑温度测试系统测定回转窑当前工作温度；

[0021] 回转窑转动控制系统，其中，所述回转窑设置系统通过将所述回转窑当前工作温度与设定温度对比，计算出温升或温降速率，根据所述温升或温降速率与所述回转窑转速之间的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，从而对所述回转窑的转动进行自动控制。

[0022] 示例性的，所述控制系统还包括回转窑转动模式控制系统，用以控制所述回转窑转动模式，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式。

[0023] 示例性的，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，所述对应关系为线性关系。

[0024] 示例性的，所述控制系统包括回转窑工作模式控制系统，所述回转窑工作模式包括本地设置和远程操作两种工作模式。

[0025] 示例性的，所述回转窑转动控制模式包括回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，所述回转窑变频频率模式显示回转窑变频频率，所述回转窑转速模式显示回转窑转速，所述回转窑变频频率和所述回转窑转速之间可以相互转化。

[0026] 根据本发明的回转窑转动的控制方法，可实现回转窑转动的自动控制，稳定工作，连续生产，减少过烧废料熔融台，让废料在窑内充分燃烧，同时避免回转窑窑体变形，损坏。提高控制的灵活性，增大实际调节范围，满足不同工况需求。

附图说明

[0027] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

[0028] 附图中：

[0029] 图1为根据本发明的一个实施例提出的回转窑转动控制方法的示意性流程图；

[0030] 图2为根据本发明的一个实施例提出的温升或温降速率与所述回转窑的变频频率或转速之间为线性关系的示意图；

[0031] 图3为根据本发明的、实际应用的回转窑转动控制的示意图。

具体实施方式

[0032] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

[0033] 为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述回转窑的自动控制方法。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[0034] 应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[0035] 现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

[0036] 回转窑是危险废弃物焚烧处理关键设备，目的是让废料在窑内翻转、高温焚烧、分解、移动到窑尾。回转窑受热后，必须保证窑体旋转运动，否则会发生回转窑窑体变形，损坏。回转窑长时间不用时，也要间隔一段时间后，转动180度，以保证轴线不发生永久变形。现有回转窑回转窑转动的控制主要是变频电机+减速机驱动形式，由生产人员根据经验调节变频器的频率来控制回转窑的转速，形式单一，控制参数不直观，自动调节困难，严重依赖生产人员的经验与技术水平。造成工况不稳定，负荷波动大，连续生产率低，容易过烧即废料熔融态，造成结焦等危害，或出生渣即热灼减率高。

[0037] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种回转窑控制方法，所述方法包括：

[0038] 在回转窑转动状态下，设定窑头温度；

[0039] 获取实际窑头温度；

[0040] 根据所述设定窑头温度与所述实际窑头温度计算温升或温降速率；

[0041] 根据所述温升或温降速率选择温升或温降速率与转速之间的对应关系；

[0042] 根据所述所确定的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，并根据所述计算结果对所述回转窑的变频频率或转速进行设定以实现对从而对所述回转窑的转动的自动控制。

[0043] 根据本发明的回转窑控制方法，可实现回转窑转动的自动控制调节，实现回转窑稳定工作，连续生产，减少过烧废料熔融台，让废料在窑内充分燃烧，同时避免回转窑窑体变形，损坏。提高控制的灵活性，增大实际调节范围，满足不同工况需求。

[0044] 实施例一

[0045] 下面参看附图，图1、图2和图3，对本发明的实施例进行示例性说明，其中，图1为根据本发明的一个实施例提出的回转窑转动控制方法的示意性流程图；图2根据本发明的一个实施例提出的温升或温降速率与所述回转窑的变频频率或转速之间为线性关系的示意图；图3为根据本发明的、实际应用的回转窑转动控制的示意图。

[0046] 以设定在850℃下的回转窑窑头温度为示例说明所述根据所述回转窑窑头温度对所述回转窑的变频频率或转速进行自动控制的过程，需要理解的是，以设定在850℃下的回转窑窑头温度为示例进行说明并不是要对本发明进行限定，本领域技术人员根据实际工况需求，选择的本发明的实施方式，均包含在本发明的范围中。

[0047] 首先，参看图1，执行步骤S1，在回转窑转动状态下，设定窑头温度。

[0048] 示例性的，所述回转窑转动状态通过开启回转窑转动实现，所述开启回转窑转动的步骤包括：

[0049] 首先，选择回转窑工作模式所述，回转窑工作模式包括现场设置模式和远程操作模式；不同的回转窑工作模式，可以方便操作人员根据实际工作需求，选在在现场对回转窑的工作进行控制的同时对现场其他环境进行检视，或者通过远程控制回转窑工作状态从而工作人员不需要到现场对回转窑进行设定，减少工作人员的工作量。

[0050] 接着，选择回转窑转动模式，并开启回转窑转动，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式；不同的回转窑转动模式下，回转窑发生不同方向的转动，以适应不同的生产需求，在实际生产中，回转窑按照一个方向转动往往发生回转窑筒体的变形，为此采用正传和反转交替进行，达到回转窑摇摆的效果，有效避免因为一个方向的转动而发生的变形。同时在回转窑长时间不用时，也采用间隔一段时间将其转动180度，以避免回转窑轴线的变形。示例性的，选择回转窑正转和反转交替进行模式。所述回转窑正转和反转交替进行模式，可实现回转窑的摇摆的功能，所述回转窑摇摆可让回转窑按一定转速一定角度来回转动，让物料在窑内翻转，增加物料停留时间，让物料燃烧更充分。同时回转窑受热后的正转、反转两个方向进行可以保证轴线不发生变形。在回转窑长时间不用时，也要间隔一段时间后，转动180度，以保证轴线不发生永久变形。

[0051] 接着，设定电机变频器频率。所述设定电机变频频率的步骤还包括启动电机的步骤。所述电机通过频率的设定和改变对回转窑转动频率和转速进行设定和改变。

[0052] 接着，选择回转窑转动控制模式，所述回转窑转动控制模式包括回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，所述回转窑变频频率模式显示回转窑变频频率，所述回转窑转速模式显示回转窑转速，所述回转窑变频频率和所述回转窑转速之间可以相互转化。

[0053] 示例性的，所述变频器频率模式下的变频器频率f和回转窑转速模式下的回转窑Nkiln之间通过存在着对应关系进行转化。示例性的，所述对应关系可以是：

[0054]

[0055] 其中，Nkiln为回转窑转速(r/min)；f为变频器频率(Hz)；s为电机转差率，s＝(n0-n)/n0；igearbox为减速箱变比；ikiln为回转窑与驱动轮变比；p为电机级数；n0为电机同步转速；n为电机实际转速。以异步变频电机为示例进行进一步说明，在电机级数p为4下，减速箱变比igearbox为423，回转窑变比ikiln为6.55时，电机同步转速设定为1500，电机实际转速为1450时计算，得到电机转差率s＝0.0333。通过设定变频器频率或设定回转窑转速，带入(1)式得到相应的回转窑转速或变频器频率。示例性的，设定变频器频率为25Hz时，带入(1)得到回转窑转速为0.262r/min。示例性的，设定转速为0.25r/min时，得到变频器频率为
23.88Hz。

[0056] 示例性的，设定窑头温度850℃。在实际生产中，回转窑摇头温度在850℃时才能投料，以保证废料被正常点燃。

[0057] 接着，继续参看图1，执行步骤S2，获取实际窑头温度。

[0058] 示例性的，所述获取实际窑头温度的方法可以采用任何可测试回转窑温度的回转窑温度测试系统进行，示例性的，如所述回转窑测试系统采用红外测量装置测试所述回转窑温度。示例性的，所述实际窑头温度T为1000℃。

[0059] 接着，继续参看图1，执行步骤S3，根据所述设定的窑头温度与实际窑头温度计算温升或温降速率。

[0060] 继续以设定回转窑摇头温度为850℃示例性的，实际窑头温度为1000℃为示例进行说明。设定在200s内，所述温降速率为(1000℃-850℃)/200s＝0.75℃/s。

[0061] 接着，继续参看图1，执行步骤S4，根据所述温升或温降速率选择确定温升或温降速率与转速之间的对应关系。

[0062] 示例性的，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，所述温升或温降速率与所述回转窑的变频频率或转速之间为线性关系。

[0063] 示例性的，所述温升或温降速率大于0.6℃/s时，对比回转窑转速在0--0.25r/min范围内随着回转窑温度在850---1100℃范围内减少或者增加的线性关系，如图2所示，示出了温升或温降速率大于0.6℃/s时与所述回转窑的变频频率或转速之间为线性关系示意图。

[0064] 接着，继续参看图1，执行步骤S5，根据所述所确定的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，并根据所述计算结果对所述回转窑的变频频率或转速进行设定以实现对所述回转窑的变频频率或转速的自动控制。

[0065] 示例性的，所述回转窑在基准转速0.25r/min的基础上增加或减少，最小为0.1r/min，最高为0.3r/min。此时，按回转窑变比计算回转窑0.01r/min对应变频器约为1Hz，按以上数据线性计算为0.001r/min/℃，30℃则对应0.03r/min,则对应变频器约3Hz。即((0.25-0)/(1100-850))*(T-850)＝应增加或减少的转速。上述计算过程可通过程序设置实现。需要理解的是，所述根据所述温升或温降速率计算所述回转窑的变频频率或转速的步骤采用温升与转速之间的线性关系进行计算获得仅仅是示例性的，任何温升与转速之间的变化关系，如二次元函数关系等，均适用于本发明。

[0066] 图3示出了根据本发明的实际应用的回转窑转动控制的示意图，根据图3，在实际应用中，首先将设定温度与实际检测的温度进行对比计算出温升或温降速率，将温升或温降速率进行处理后输出温升或温江速率与转速之间的对应关系，同时将回转窑当前转速输入对应关系处理算法中，根据对应关系设定回转窑需要改变的转速或设定回转窑改变后的转速，以使回转窑最终达到所要控制达到的转速。

[0067] 实施例二

[0068] 本发明提供了一种回转窑控制系统，其特征在于，所述系统包括：回转窑；回转窑温度测试系统；回转窑温度测试系统，所述回转窑温度测试系统测定回转窑当前工作温度；回转窑转动控制系统，其中，所回转窑设置系统将所述回转窑当前工作温度与设定温度对比，计算出温升或温降速率，从而根据所述温升或温降速率与所述回转窑转速之间的对应关系计算所述回转窑应改变的变频频率或转速，从而对所述回转窑的变频频率或转速进行自动控制。示例性的，如所述回转窑测试系统采用红外测量装置测试所述回转窑温度。通过本发明的回转窑控制系统，根据对回转窑温度的测试，对所述回转窑的变频频率或转速进行自动控制，实现了回转窑转动的自动控制调节，同时，在工作中根据回转窑温度的反馈，实现回转窑稳定工作，连续生产，减少过烧废料熔融台，让废料在窑内充分燃烧，同时避免回转窑窑体变形，损坏。根据温度调节变频频率和转速，提高控制的灵活性，增大实际调节范围，满足不同工况需求

[0069] 示例性的，所述回转窑转动控制系统包括变频频率模式和转速模式，所述变频频率模式和所述转动模式之间可以相互转化。所述变频频率模式下，所述回转窑转动控制系统对所述回转窑的变频频率进行自动控制。所述转速模式下，所述回转窑转动控制系统对所述回转窑的转速进行自动控制。回转窑变频频率模式和回转窑转速模式，可以方便不同工作人员根据实际工况，和对回转窑参数和工况的理解选择便于自己观测的回转窑转动控制模式，以更直观的体现回转窑运行状态。示例性的，所述变频器频率模式下的变频器频率f和回转窑转速模式下的回转窑Nkiln之间存在着对应关系。示例性的，所述对应关系可以是，

[0070]

[0071] 其中，Nkiln为回转窑转速(r/min)；f为变频器频率(Hz)；s为电机转差率，s＝(n0-n)/n0；igearbox为减速箱变比；ikiln为回转窑与驱动轮变比；p为电机级数；n0为电机同步转速；n为电机实际转速。以异步变频电机为示例进行进一步说明，在电机级数p为4下，减速箱变比igearbox为423，回转窑变比ikiln为6.55时，电机同步转速设定为1500，电机实际转速为1450时计算，得到电机转差率s＝0.0333。通过设定变频器频率或设定回转窑转速，带入(1)式得到相应的回转窑转速或变频器频率。示例性的，设定变频器频率为25Hz时，带入(1)得到回转窑转速为0.262r/min。示例性的，设定转速为0.25r/min时，得到变频器频率为
23.88Hz。

[0072] 示例性的，所述控制系统还包括回转窑转动模式控制系统，用以控制所述回转窑转动模式，所述回转窑转动模式包括回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式。所述回转窑正转模式、回转窑反转模式、以及回转窑正转和反转交替进行模式可适用不同的工况下废弃物的燃烧，提高回转窑运行过程中的利用率和工作效率。其中，回转窑正转和反转交替进行模式，可实现回转窑的摇摆的功能，所述回转窑摇摆可让回转窑按一定转速一定角度来回转动，让物料在窑内翻转，增加物料停留时间，让物料燃烧更充分。同时回转窑受热后的正转、反转两个方向进行可以保证轴线不发生变形。在回转窑长时间不用时，也要间隔一段时间后，转动180度，以保证轴线不发生永久变形。

[0073] 示例性的，回转窑的摇摆功能按设计工况参数来调整的。示例性的，以回转窑在工况0.25r/min下旋转为示例进行说明。所述回转窑摇摆依次的步骤包括：启动回转窑摇摆；回转窑以工况0.25r/min旋转，计算变频器给定频率；回转窑电机停止；电极变频器缓停
30s；抱闸启动延时5s；电机反转启动缓起20s；启动后运行4min；时间到后，电极变频器缓停
30s；抱闸启动延时5s；电机正转启动20s缓起；启动后，运行4min；时间到后，电机变频器30s缓停；抱闸启动延时5s，摇摆一次结束。示例性的，所述回转窑摇摆功能下，设定转速0.25r/min，回转角度360度，摇摆1次(反转1圈正转1圈)，从而需8min。加上变频器启动(20s)、停止(30s)时间，摇摆1次约10分钟，即增加物料停留时间约为10分钟。从而可按次数临时插入正常燃烧工况，即时生效或延时生效。或者按时间定时加入物料。

[0074] 示例性的，所述开启回转窑转动的步骤中还包括打开抱闸的步骤。

[0075] 示例性的，所述控制系统包括回转窑工作模式控制系统，所述回转窑工作模式包括本地设置和远程操作两种工作模式。所述现场设置模式，使工作人员可以在现场在回转窑体上进行设置。所述远程操作模式，使工作人员在DCS界面上进行电机变频器频率或者转速的设定。

[0076] 示例性的，所述回转窑包括两组动力驱动装置。所述两组动力驱动装置互为备用，用以在停电、检修、点火时等非正常情况所用(在停电时，马上由备用发电机发电，通过辅助驱动装置使回转窑缓慢转动，这样能够防止由于炽热熟料长时间停留在回转窑底部而造成回转窑筒体的热变形。

[0077] 示例性的，所述控制系统通过软件集成在回转窑人机交互界面上进行。从而方便工作人员统一设置参数，并观测系统状态。

[0078] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。