一种石灰窑及其控制方法
技术领域
本申请涉及石灰窑技术领域，尤其涉及一种石灰窑及其控制方法。
背景技术
石灰窑是石灰生产工艺中的核心设备，石灰石原料在石灰窑中被加热至1100℃，煅烧生成石灰成品，石灰石煅烧所使用的燃料通常包括煤气和煤粉。由于煤气和煤粉的燃烧特性不同，对于某一特定的石灰窑，其使用的燃料种类是固定的。
由于现有石灰窑只能使用煤气或煤粉燃料中的一种，如果需要更换燃料种类，只能通过改装石灰窑的供热系统，灵活性非常差。此外，对于建在钢铁厂内的石灰窑，煤气作为炼铁炼钢等工序的副产品，虽然成本低，但是供应并不稳定，煤气的气量和热值往往波动较大，仅以煤气作为单一燃料很难保证生产稳定性，而仅以煤粉作为单一燃料则会增加石灰生产成本。可见，现有石灰窑供热燃料单一，无法根据钢铁厂内的工况适应性且灵活地切换燃料种类，导致石灰窑的生产适应性较差。
发明内容
本申请提供一种石灰窑及其控制方法，以解决石灰窑燃料种类单一，生产适应性差的问题。
第一方面，本申请提供一种石灰窑，包括助燃风机和窑膛，助燃风机与窑膛之间连通有助燃风管，助燃风管上设有助燃风切断阀，所述石灰窑还包括燃料在线切换系统，所述燃料在线切换系统包括煤气供应装置、煤粉供应装置、N个燃料切换器和N个喷枪，燃料切换器与喷枪一一对应，喷枪与窑膛连通；
所述煤气供应装置包括煤气输送风机和煤气环管，煤气环管连通有N个煤气支管，煤气输送风机与煤气环管通过煤气输送管道连通，煤气输送管道上设有煤气切断阀；
所述煤粉供应装置包括煤粉输送风机和煤粉环管，煤粉环管连通有N个煤粉支管，煤粉输送风机与煤粉环管通过煤粉输送管道连通，煤粉输送管道上设有煤粉切断阀；
每个燃料切换器包括煤气进口、煤粉进口和燃料出口，煤气进口与煤气支管连通，煤粉进口与煤粉支管连通，燃料出口与喷枪连通；煤气进口和煤粉进口处分别设有阀体。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述燃料在线切换系统还包括氮气吹扫装置，所述氮气吹扫装置包括氮气压缩罐和氮气环管，氮气环管连通有N个氮气支管，氮气压缩罐和氮气环管通过氮气输送管道连通，氮气输送管道上设有氮气切断阀。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，燃料切换器还包括氮气进口，氮气进口与氮气支管连通，氮气进口处设有阀体，通过调节各阀体，使同一时刻，煤气进口、煤粉进口和氮气进口中只有一个与燃料出口连通；当打开氮气切断阀和氮气进口处的阀体时，由氮气将燃料切换器内残留的煤气或煤粉吹送到喷枪中。
结合第一方面、第一方面第一种可能的实现方式和第一方面第二种可能的实现方式中的任一项，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述阀体包括刚性密封环、密封塞和复位弹簧；所述燃料切换器内部中央设有固定的支撑钢体；刚性密封环分别固定在煤气进口、煤粉进口和氮气进口的管口外围；复位弹簧的一端与支撑钢体连接，另一端与密封塞连接；当密封塞受到来自燃料切换器内部的压力时，密封塞与刚性密封环紧密压接，使阀体处于关闭状态；当密封塞受到来自燃料切换器外部的压力时，复位弹簧被压缩，则密封塞和刚性密封环分离，使阀体处于打开状态。
结合第一方面以及前述第一方面任意一种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述煤气供应装置还包括煤气回流管道，煤气回流管道上设置有煤气回流阀，煤气回流管道的出口端与煤气输送风机的进口端连通，煤气回流管道的进口端与煤气输送管道连通，并且煤气回流管道的进口端位于煤气切断阀和煤气输送风机的出口端之间；所述煤粉供应装置还包括煤粉回流管道，煤粉回流管道上设置有煤粉回流阀，煤粉回流管道的出口端与煤粉输送风机的进口端连通，煤粉回流管道的进口端与煤粉输送管道连通，并且煤粉回流管道的进口端位于煤粉切断阀和煤粉输送风机的出口端之间。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，N个煤气支管上分别设有煤气支管调节阀，N个煤粉支管上分别设有煤粉支管调节阀，N个氮气支管上分别设有氮气支管调节阀，使每个喷枪具有对应的煤气支管调节阀、煤粉支管调节阀和氮气支管调节阀，以控制单个喷枪的燃料切换。
第二方面，本申请提供一种石灰窑的控制方法，用于如第一方面至第一方面第四种可能的实现方式中任一项所述的石灰窑，是用于将全部喷枪的燃料由煤粉同步切换为煤气，切换前，煤粉切断阀、煤粉输送风机和N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体全部为开启状态，煤气切断阀和N个燃料切换器中煤气进口处的阀体全部为关闭状态，煤气输送风机待机，则所述方法包括：
依次关闭N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体和煤粉切断阀，将煤粉输送风机调至待机状态；
提高煤气输送风机的运转频率，当煤气风压达到入窑要求后，依次打开煤气切断阀和N个燃料切换器中煤气进口处的阀体，使煤气依次经过煤气输送管道、煤气环管、N个煤气支管、N个燃料切换器的煤气进口和燃料出口、以及N个喷枪，流入窑膛内部；
打开助燃风切断阀，调节助燃风机的运转频率，使入窑的助燃风量与煤气量相匹配，则切换过程结束。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，在将煤粉输送风机调节至待机状态之后，以及，在提高煤气输送风机的运转频率之前，所述方法还包括：打开氮气切断阀和N个燃料切换器中氮气进口处的阀体，在氮气将N个燃料切换器内部残留的煤粉吹送到对应喷枪后，依次关闭N个燃料切换器中氮气进口处的阀体和氮气切断阀。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：在关闭煤粉切断阀的同时，打开煤粉回流阀。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，在关闭氮气切断阀和N个燃料切换器中氮气进口处的阀体之后，以及，在提高煤气输送风机的运转频率之前，所述方法还包括：关闭煤气回流阀。
第三方面，本申请提供一种石灰窑的控制方法，用于如第一方面至第一方面第四种可能的实现方式中任一项所述的石灰窑，是用于将全部喷枪的燃料由煤气同步切换为煤粉，切换前，煤气切断阀、煤气输送风和N个燃料切换器中煤气进口处的阀体全部为开启状态，煤粉切断阀和N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体全部为关闭状态，煤粉输送风机待机，则所述方法包括：
依次关闭N个燃料切换器中煤气进口处的阀体和煤气切断阀，将煤气输送风机调至待机状态；
提高煤粉输送风机的运转频率，当煤粉压力达到入窑要求后，依次打开煤粉切断阀和N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体，使煤粉依次经过煤粉输送管道、煤粉环管、N个煤粉支管、N个燃料切换器的煤粉进口和燃料出口、以及N个喷枪，流入窑膛内部；
打开助燃风切断阀，调节助燃风机的运转频率，使入窑的助燃风量与煤粉量相匹配，则切换过程结束。
结合第三方面，在第三方面第一种可能的实现方式中，在将煤气输送风机调节至待机状态之后，以及，在提高煤粉输送风机的运转频率之前，所述方法还包括：打开氮气切断阀和N个燃料切换器中氮气进口处的阀体，在氮气将N个燃料切换器内部残留的煤气吹送到对应喷枪后，依次关闭N个燃料切换器中氮气进口处的阀体和氮气切断阀。
结合第三方面或者第三方面第一种可能的实现方式，在第三方面第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：在关闭煤气切断阀的同时，打开煤气回流阀。
结合第三方面第一种可能的实现方式，在第三方面第三种可能的实现方式中，在关闭氮气切断阀和N个燃料切换器中氮气进口处的阀体之后，以及，在所述提高煤粉输送风机的运转频率之前，所述方法还包括：关闭煤粉回流阀。
第四方面，本申请提供一种石灰窑的控制方法，用于如第一方面第五种可能的实现方式所述的石灰窑，是用于将部分喷枪的燃料由煤粉切换为煤气，切换前，煤粉切断阀、煤粉输送风机和N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体为开启状态，煤气切断阀、氮气切断阀、N个燃料切换器中煤气进口处的阀体、以及N个燃料切换器中氮气进口处的阀体全部为关闭状态，煤气输送风机待机，N个煤气支管调节阀、N个煤粉支管调节阀和N个氮气支管调节阀为打开状态，则所述方法包括：
获取需要切换燃料的喷枪的部位和切换数量Nx，Nx小于喷枪总数N；
关闭其余N-Nx个喷枪对应的煤气支管调节阀和氮气支管调节阀，同时，关闭所述部位的Nx个喷枪对应的煤粉支管调节阀和燃料切换器中煤粉进口处的阀体；
依次打开氮气切断阀和所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中氮气进口处的阀体，在氮气将燃料切换器内部残留的煤粉吹送到喷枪后，依次关闭所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中氮气进口处的阀体和氮气切断阀；
提高煤气输送风机的运转频率，当煤气风压达到入窑要求后，依次打开煤气切断阀和所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中煤气进口处的阀体，使煤气依次经过煤气输送管道、煤气环管、Nx个煤气支管、Nx个燃料切换器的煤气进口和燃料出口、以及Nx个喷枪，流入窑膛内部；
打开助燃风切断阀，调节助燃风机的运转频率，使入窑的助燃风量与燃料总量相匹配，则切换过程结束。
第五方面，本申请提供一种石灰窑的控制方法，用于如第一方面第五种可能的实现方式所述的石灰窑，是用于将部分喷枪的燃料由煤气切换为煤粉，切换前，煤气切断阀、煤气输送风机和N个燃料切换器中煤气进口处的阀体为开启状态，煤粉切断阀、氮气切断阀、N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体、以及N个燃料切换器中氮气进口处的阀体全部为关闭状态，煤粉输送风机待机，N个煤气支管调节阀、N个煤粉支管调节阀和N个氮气支管调节阀为打开状态，则所述方法包括：
获取需要切换燃料的喷枪的部位和切换数量Nx，Nx小于喷枪总数N；
关闭其余N-Nx个喷枪对应的煤粉支管调节阀和氮气支管调节阀，同时，关闭所述部位的Nx个喷枪对应的煤气支管调节阀和燃料切换器中煤气进口处的阀体；
依次打开氮气切断阀和所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中氮气进口处的阀体，在氮气将燃料切换器内部残留的煤气吹送到喷枪后，依次关闭所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中氮气进口处的阀体和氮气切断阀；
提高煤粉输送风机的运转频率，当煤粉压力达到入窑要求后，依次打开煤粉切断阀和所述部位的Nx个喷枪对应的燃料切换器中煤粉进口处的阀体，使煤粉依次经过煤粉输送管道、煤粉环管、Nx个煤粉支管、Nx个燃料切换器的煤粉进口和燃料出口、以及Nx个喷枪，流入窑膛内部；
打开助燃风切断阀，调节助燃风机的运转频率，使入窑的助燃风量与燃料总量相匹配，则切换过程结束。
本申请提供的石灰窑及其控制方法中，在现有石灰窑结构的基础上增设了燃料在线切换系统，所述燃料在线切换系统采用煤气供应装置和煤粉供应装置并行，并通过燃料切换器实现石灰窑燃料切换控制。具体来说，以将全部喷枪的燃料由煤粉向煤气切换为例，需要依次关闭N个燃料切换器中煤粉进口处的阀体和煤粉切断阀，同时将煤粉输送风机恢复待机状态，从而彻底切断煤粉供应管路，然后使煤气输送风机由待机状态逐渐提高运转频率，则煤气输送管道中的风压力升高，当煤气风压达到入窑要求后，即在保证煤气可以顺利打入窑膛内部后，依次打开煤气切断阀和燃料切换器中煤气进口处的阀体，从而将煤粉供应管路导通，则煤气从煤气输送风机流出，依次进过煤气输送管道、煤气环管、N个燃料切换器的煤气进口和燃料出口进入N个喷枪，并由N各喷枪将煤气喷射进窑膛内部，从而将燃料切换为煤气。
燃料切换器内部各个燃料进口处设置有阀体，且同一时刻只有一个进口处的阀体打开，其余阀体为关闭状态，从而避免由于进口间相互连通，导致的煤气窜入煤粉环管或煤粉窜入煤气环管，同时还能避免窑膛内的燃料回流造成的燃料混合，从而实现煤气煤粉的有效切断。通过燃料切换器将煤粉供应装置和煤气供应装置联合并隔离开来，通过控制石灰窑中各个阀门的启闭状态和风机的运行状态，即可快速、自动且灵活地切换石灰窑燃料，从而克服了石灰窑供热燃料种类单一、生产适应性差的缺陷，真正实现了石灰窑的燃料在线切换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一示出的一种石灰窑结构示意图；
图2为本申请实施例一示出的一种燃料切换器的结构示意图；
图3为本申请实施例一示出的另一种燃料切换器的结构示意图；
图4为本申请实施例四示出的另一种石灰窑的结构示意图。
其中，1-煤气供应装置，11-煤气输送风机，12-煤气环管，13-煤气支管，14-煤气输送管道，15-煤气切断阀，16-煤气回流管道，17-煤气回流阀，18-煤气支管调节阀；2-煤粉供应装置，21-煤粉输送风机，22-煤粉环管，23-煤粉支管，24-煤粉输送管道，25-煤粉切断阀，26-煤粉回流管道，27-煤粉回流阀，28-煤粉支管调节阀；3-氮气吹扫装置，31-氮气压缩罐，32-氮气环管，33-氮气支管，34-氮气输送管道，35-氮气切断阀，36-氮气支管调节阀；4-燃料切换器，41-煤气进口，42-煤粉进口，43-氮气进口，44-燃料出口，45-阀体，451-刚性密封环，452-密封塞，453-复位弹簧，46-支撑钢体；5-喷枪；6-助燃风机，61-助燃风管，611-助燃风切断阀；7-窑膛；8-布料器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本申请实施例一示出一种石灰窑，包括助燃风机6和窑膛7，助燃风机6与窑膛7通过之间连通有助燃风管61，助燃风管61上设有助燃风切断阀611，窑膛7的顶部设有布料器8。所述石灰窑还包括燃料在线切换系统，所述燃料在线切换系统还包括煤气供应装置1、煤粉供应装置2、N个燃料切换器4和N个喷枪5，燃料切换器4与喷枪5一一对应，喷枪5与窑膛7连通，图1仅示出了一组燃料切换器4与喷枪5的连接结构，其余N-1组燃料切换器4与喷枪5的连接结构与此相同，故而图1中并未示出。燃料切换器4用于将煤气供应装置1和煤粉供应装置2联合并相互隔离开来，保证石灰窑能够实现将燃料从煤气切换为煤粉，以及将燃料从煤粉切换到煤气，并保证石灰窑中煤气和煤粉之间不会出现混流。石灰石原料通过布料器8被装入窑膛7的内部，喷枪5用于将切换的燃料(煤气或煤粉)喷布到窑膛7中，然后打开助燃风切断阀611，使助燃风机6输送的助燃空气经助燃风管61进入窑膛7中，燃料燃烧为煅烧石灰石供热，以生成石灰成品。
其中，煤气供应装置1包括煤气输送风机11和煤气环管12，煤气环管12连通有N个煤气支管13，煤气输送风机11与煤气环管12通过煤气输送管道14连通，煤气输送管道14上设有煤气切断阀15。在煤气供应管路中，煤气输送风机11、煤气输送管道14和煤气环管12构成煤气总管路，从煤气环管12处开始产生N条煤气支路，所述煤气支路包括依次对应的煤气支管13、燃料切换器4和喷枪5。煤气切断阀15处于打开状态且煤气输送风机11正常工作时，煤气总管路被导通，N条煤气支路也一并导通，从而为窑膛7输送煤气燃料；当煤气切断阀15处于关闭状态，煤气输送风机11运转频率低至待机状态时，整个煤气供应管路被切断，此时则不再向窑膛7提供煤气。
煤粉供应装置2包括煤粉输送风机21和煤粉环管22，煤粉环管22连通有N个煤粉支管23，煤粉输送风机21与煤粉环管22通过煤粉输送管道24连通，煤粉输送管道24上设有煤粉切断阀25。在煤粉供应管路中，煤粉输送风机21、煤粉输送管道24和煤粉环管22构成煤粉总管路，从煤粉环管22处开始产生N条煤粉支路，所述煤粉支路包括依次对应的煤粉支管23、燃料切换器4和喷枪5。煤粉切断阀25处于打开状态且煤粉输送风机21正常工作时，煤粉总管路被导通，N条煤粉支路也一并导通，从而为窑膛7输送煤粉燃料；当煤粉切断阀25处于关闭状态，煤粉输送风机21运转频率低至待机状态时，整个煤粉供应管路被切断，此时则不再向窑膛7提供煤粉。
参照图2，每个燃料切换器4包括煤气进口41、煤粉进口42和燃料出口44，煤气进口41与煤气支管13连通，煤粉进口42与煤粉支管23连通，燃料出口44与喷枪5连通；煤气进口41和煤粉进口42处分别设有阀体45。以向窑膛7输送煤粉为例，打开煤粉进口42处的阀体45，并且关闭煤气进口41处的阀体45，以避免煤粉支管23过来的煤粉燃料通过煤气进口41进入煤气供应管路中，从而避免煤粉煤气混流。此时，只有煤粉进口42与燃料出口44连通，煤粉从煤粉进口42流入，从燃料出口44流出后，进入喷枪5内。同一时刻，煤气进口41和煤粉进口42中只有一个与燃料出口44连通，从而对煤粉和煤气进行隔离。阀体45可以是电磁阀或者其他类型结构的流体控制阀，本申请对此不作限定。
由于燃料切换器4的截面积大于各个进口(煤气进口41、煤粉进口42和氮气进口43)的直径，可能导致少部分燃料未充分从燃料出口44中排出，导致燃料切换器4中可能有燃料残留。另外，由于燃料出口44、喷枪5和窑膛7是相互连通的，也可能出现窑膛7中的燃料回流至燃料切换器4中的情况。比如，当需要将石灰窑燃料由煤粉切换至煤气时，由于燃料切换器4中可能存在残留的煤粉，一旦煤气进口41处的阀体45打开，残留的煤粉可能会从煤气进口41进入煤气供应管路中，导致煤气和煤粉混流，即没有对煤气和煤粉进行有效隔离和切断。一方面，如果煤气和煤粉的混流进入窑膛7内，由于煤气和煤粉的燃烧特性不同，将会对窑膛7内煅烧带温度分布的均匀性产生影响，从而影响石灰窑的产品质量；另一方面，如果煤粉和煤气混合，也容易引起爆炸，从而使石灰窑生产时存在安全隐患。
对此，在本实施例优选的方案中，所述燃料在线切换系统还包括氮气吹扫装置3，氮气吹扫装置3包括氮气压缩罐31和氮气环管32，氮气环管32连通有N个氮气支管33，氮气压缩罐31和氮气环管32通过氮气输送管道34连通，氮气输送管道34上设有氮气切断阀35。燃料切换器4还包括氮气进口43，氮气进口43与氮气支管33连通，氮气进口43处设有阀体45，通过调节各阀体45，使同一时刻，煤气进口41、煤粉进口42和氮气进口43中只有一个与燃料出口44连通；当打开氮气切断阀35和氮气进口43处的阀体45时，由氮气将燃料切换器4内残留的煤气或煤粉吹送到喷枪5中。
在氮气供应管路中，氮气压缩罐31、氮气输送管道34和氮气环管32构成氮气总管路，从氮气环管32处开始产生N条氮气支路，所述氮气支路包括依次对应的氮气支管33、燃料切换器4和喷枪5。氮气切断阀35处于打开状态时，氮气总管路被导通，N条氮气支路也一并导通，N个燃料切换器4内氮气进口43处的阀体45打开，氮气将燃料切换器4内部残留的燃料吹扫入喷枪5中，并由喷枪5回归窑膛7；吹扫完毕后，将氮气切断阀35和氮气进口43处的阀体45关闭，则整个氮气供应管路被切断，切换过程的前序工作完成，可以基于前述煤气供应管路或煤粉供应管路切换燃料。由于氮气为惰性气体，不具有可燃性，因此采用氮气将燃料吹入窑膛7内，不会对燃料的燃烧产生影响，同时也避免了爆炸风险，通过设置氮气吹扫装置，实现了煤粉和煤气的有效隔断，并提高了石灰窑生产的安全性。
在本实施例优选的方案中，如图3所示，本实施例提供一种阀体45的具体结构，不同于电子控制阀，所述阀体45包括刚性密封环451、密封塞452和复位弹簧453；燃料切换器4内部中央设有固定的支撑钢体46；刚性密封环451分别固定在煤气进口41、煤粉进口42和氮气进口43的管口外围；复位弹簧453的一端与支撑钢体46连接，另一端与密封塞452连接；当密封塞452受到来自燃料切换器4内部的压力时，密封塞452与刚性密封环451紧密压接，使阀体45处于关闭状态；当密封塞452受到来自燃料切换器4外部的压力时，复位弹簧453被压缩，则密封塞452和刚性密封环451分离，使阀体45处于打开状态。
以向窑膛7内输送煤粉为例，从煤粉支管23过来的煤粉输送风具有一定的压力，在经过煤粉进口42时，会从外部推动密封塞452，复位弹簧453被压缩，从而将煤粉进口42打开，使煤粉进口42与燃料出口44连通，可见，对于煤粉进口42处的阀体45而言，其密封塞452受到煤粉支管23的煤粉输送风压力是属于来自燃料切换器4外部的压力；当煤粉输送风从煤粉进口42进入燃料切换器4的内部时，煤粉输送风的风压会使煤气进口41和氮气进口43处的密封塞452压紧刚性密封环451，从而确保煤气进口41和氮气进口43的密封性，煤气进口41和氮气进口43处的密封塞452受到的是来自燃料切换器4内部的压力。
支撑钢体46设置在燃料切换器4的中央且位置是固定的，复位弹簧453的一端与支撑钢体46连接，复位弹簧453的另一端与密封塞452连接，密封塞452可以随着复位弹簧453的伸缩而移动，当燃料输送完毕后，复位弹簧453复位带动密封塞452压接刚性密封环451，从而控制燃料进口和氮气进口的启闭，避免各进口之间相互连通。刚性密封环451设置在各个进口周围，刚性密封环451的直径稍大于进口的直径，并且密封塞452的尺寸应大于刚性密封环451的直径，以保证各个进口的密封性能。如果不设置刚性密封环451，则密封塞452直接堵住燃料切换器4的进口，这种面接触密封的密封性能较差，而刚性密封环451与密封塞452压接方式，会使阀体45具备很好的密封性，保证燃料切换效果。图3所示的阀体结构简单，可以降低石灰窑的设备成本，通过自发感应来自燃料切换器4内外部的压力，自动控制阀体4的打开和关闭，而无需发送电控制信号进行控制，提高了阀体45的密封性能和控制效率。
当窑膛7内的燃料回流时，可能会从燃料出口44进入燃料切换器4的内部，这时煤气进口41、煤粉进口42和氮气进口43处阀体45的密封塞452均受到来自燃料切换器4内部的压力，配合复位弹簧453，可使三个阀体45全部处于关闭状态，燃料切换器4的三个进口具备良好的密封性，保证回流的燃料不会进入煤气支管13、煤粉支管23和氮气支管33中。在切换燃料时，利用氮气吹扫装置，将残留在燃料切换器4内部的回流燃料重新吹到喷枪5中，并由喷枪5喷回窑膛7内部即可。
在进行燃料切换时，以将燃料由煤气切换为煤粉为例，当关闭煤气切断阀15后，煤气总管路被切断，而煤气输送风机11无法突然停止运转，而是需要逐渐降低运转频率至待机状态，导致煤气切断阀15与煤气输送风机11之间的煤气输送管道14压力增大，进而影响煤气供应管路的安全。同理，煤粉供应管路也存在相同的问题。
对此，在本实施例优选的方案中，参照图1，煤气供应装置1还包括煤气回流管道16，煤气回流管道16上设置有煤气回流阀17，煤气回流管道16的出口端与煤气输送风机11的进口端连通，煤气回流管道16的进口端与煤气输送管道14连通，并且煤气回流管道16的进口端位于煤气切断阀15和煤气输送风机11的出口端之间，当打开煤气回流阀17时，可使煤气输送风在煤气回流管道16与煤气输送风机11之间循环流动，以释放煤气输送风机11的压力，从而保障煤气供应管路的安全。
煤粉供应装置2还包括煤粉回流管道26，煤粉回流管道26上设置有煤粉回流阀27，煤粉回流管道26的出口端与煤粉输送风机21的进口端连通，煤粉回流管道26的进口端与煤粉输送管道24连通，并且煤粉回流管道26的进口端位于煤粉切断阀25和煤粉输送风机21的出口端之间，当打开煤粉回流阀27时，可使煤粉输送风在煤粉回流管道26与煤粉输送风机21之间循环流动，以释放煤粉输送风机21的压力，从而保障煤粉供应管路的安全。
针对实施例一所述的石灰窑，存在两种控制方法，一种是将全部N个喷枪5的燃料由煤粉同步切换为煤气，或者另一种是将全部N个喷枪5的燃料由煤气同步切换为煤粉，在下述实施例二和实施例三中将分别对两种控制方法进行描述。
本申请实施例二提供一种石灰窑的控制方法，该方法针对实施例一所述的石灰窑，用于将全部N个喷枪的燃料由煤粉同步切换为煤气，切换前，是利用煤粉供应装置2、N个燃料切换器4和N个喷枪5向窑膛7内输送煤粉，因此系统状态为：煤粉切断阀25、煤粉输送风机21和N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45全部为开启状态；煤气切断阀15和N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45全部为关闭状态，煤气输送风机11为待机状态；氮气切断阀35和N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45全部为关闭状态；煤气回流阀17为打开状态，煤粉回流阀27为关闭状态。
在上述系统状态下，当同时控制N个喷枪的燃料由煤粉切换为煤气时，需要执行如下程序步骤：
第一，依次关闭N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45和煤粉切断阀25，同时打开煤粉回流阀27，将煤粉输送风机21调至待机状态。此时，整个煤粉供应管路被切断，系统不再向窑膛7内输送煤粉，同时利用回流来释放煤粉输送风机21的压力。
第二，依次打开氮气切断阀35和N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45，在氮气将N个燃料切换器4内部残留的煤粉吹送到对应喷枪5后，则氮气吹扫过程结束，依次关闭N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45和氮气切断阀35。此时，N个燃料切换器4内残留煤粉被清除，有效避免了切换过程中煤粉与煤气混流的可能性，即可切断整个氮气供应管路，准备进行后续输送煤气。
第三，关闭煤气回流阀17，提高煤气输送风机11的运转频率，当煤气风压达到入窑要求后，即保障了煤气能够通过喷枪5打进窑膛7内后，依次打开煤气切断阀15和N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45，使煤气依次经过煤气输送管道14、煤气环管12、N个煤气支管13、N个燃料切换器4的煤气进口41和燃料出口44、以及N个喷枪5，流入窑膛7的内部。通过这种方式可以实现N个喷枪内的燃料同步切换为煤气。
第四，打开助燃风切断阀611，调节助燃风机6的运转频率，使入窑的助燃风量与煤气量相匹配，则切换过程结束。
本申请实施例三提供一种石灰窑的控制方法，该方法针对实施例一所述的石灰窑，用于将全部N个喷枪的燃料由煤气同步切换为煤粉，切换前，是利用煤粉供应装置2、N个燃料切换器4和N个喷枪5向窑膛7内输送煤粉，因此系统状态为：煤气切断阀15、煤气输送风机11和N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45全部为开启状态；煤粉切断阀25和N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45全部为关闭状态，煤粉输送风机21为待机状态；氮气切断阀35和N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45全部为关闭状态；煤气回流阀17为关闭状态，煤粉回流阀27为打开状态。
在上述系统状态下，当同时控制N个喷枪的燃料由煤气切换为煤粉时，需要执行如下程序步骤：
第一，依次关闭N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45和煤气切断阀15，同时打开煤气回流阀17，将煤气输送风机11调至待机状态。此时，整个煤气供应管路被切断，系统不再向窑膛7内输送煤气，同时利用回流来释放煤气输送风机11的压力。
第二，依次打开氮气切断阀35和N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45，在氮气将燃料切换器4内部残留的煤粉吹送到喷枪5后，则氮气吹扫过程结束，依次关闭N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45和氮气切断阀35。此时，N个燃料切换器4内残留煤粉被清除，有效避免了切换过程中煤粉与煤气混流的可能性，即可切断整个氮气供应管路，准备进行后续输送煤粉。
第三，关闭煤粉回流阀27，提高煤粉输送风机21的运转频率，当煤粉压力达到入窑要求后，即保障了煤粉能够通过喷枪5打进窑膛7内后，依次打开煤粉切断阀25和N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45，使煤粉依次经过煤粉输送管道24、煤粉环管22、N个煤粉支管23、N个燃料切换器4的煤粉进口42和燃料出口44、以及N个喷枪5，流入窑膛7的内部。通过这种方式可以实现N个喷枪内的燃料同步切换为煤粉。
第四，打开助燃风切断阀611，调节助燃风机6的运转频率，使入窑的助燃风量与煤粉量相匹配，则切换过程结束。
对于实施例一所述的石灰窑，当向窑膛7输送煤气时，整个煤粉供应管路被切断，并打开煤粉回流阀27以释放煤粉输送风机21的压力，或者，当向窑膛7输送煤粉时，整个煤气供应管路被切断，并打开煤气回流阀17以释放煤气输送风机11的压力，因此实施例一是对N个喷枪的燃料进行同步切换，这样N个喷枪中的燃料全部是煤气，或者全部是煤粉。而在实际应用中，尤其是对于建在钢铁厂内的石灰窑，煤气作为炼铁炼钢等工序的副产品，虽然成本低，但是供应并不稳定，煤气的气量和热值往往波动较大，仅以煤气作为单一燃料很难保证生产稳定性，而仅以煤粉作为单一燃料则会增加石灰生产成本，因此可能会采用煤气煤粉复合供热。
实施例一中，相互独立的煤气供应装置1和煤粉供应装置2共享一套由N个喷枪5组成的喷枪组，在优先采用煤气供热时，当煤气波动大导致煤气压力过低时，可以通过检测煤气环管压力和窑膛内部压力，以确定是否将N个喷枪中的部分切换为煤粉燃料，以及获取切换煤粉燃料的喷枪部位和喷枪数量Nx，Nx小于喷枪总数N，从而实现两种燃料复合均匀供热，具体的实现方式可以参照与本申请同日提交的其他专利文件，本申请说明书中不再赘述。这种煤气煤粉复合供热模式，不仅要求N个喷枪的燃料能实现同步切换，还要求能以单独的喷枪5作为最小切换单位，将喷枪组的燃料切换落实到其中某个喷枪5或某些部分的喷枪5。
对此，如图4所示，本申请实施例四提供另一种石灰窑，与实施例一所述的石灰窑相比，区别在于：N个煤气支管13上分别设有煤气支管调节阀18，N个煤粉支管23上分别设有煤粉支管调节阀28，N个氮气支管33上分别设有氮气支管调节阀36，使每个喷枪5具有对应的煤气支管调节阀18、煤粉支管调节阀28和氮气支管调节阀36，以控制单个喷枪5的燃料切换。煤气支管调节阀18可以控制煤气支路的导通和切断，煤粉支管调节阀28可以控制煤粉支路的导通和切断，氮气支管调节阀36可以控制氮气支路的导通和切断，从而使系统的切换过程落实到每只喷枪5，能够实现煤气煤粉复合供热。图4仅示出了一组燃料切换器4与喷枪5的连接结构，并示出了一组喷枪5与各个支管调节阀的对应结构关系，其余N-1组连接结构与此相同，因而图4中并未示出。具体地，针对实施例四所述的石灰窑，至少存在两种可能的控制方法，一种是将部分喷枪5的燃料由煤粉切换为煤气，或者另一种是将部分喷枪5的燃料由煤气切换为煤粉，在下述实施例五和实施例六中将分别对两种控制方法进行描述。
本申请实施例五提供一种石灰窑的控制方法，用于如实施例四所述的石灰窑，是将部分喷枪5的燃料由煤粉切换为煤气，切换前，N个喷枪5的燃料均为煤粉，即采用单一煤粉供热，这时系统状态为：煤粉切断阀25、煤粉输送风机21和N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45为开启状态，煤粉回流阀27为关闭状态；煤气切断阀15、氮气切断阀35、N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45、以及N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45全部为关闭状态；煤气输送风机11为待机状态，煤气回流阀17为打开状态；N个煤气支管调节阀18、N个煤粉支管调节阀28和N个氮气支管调节阀36全部为打开状态。
在上述系统状态下，当控制N个喷枪5中，部分喷枪的燃料由煤粉切换为煤气时，需要执行如下程序步骤：
第一，获取需要切换燃料的喷枪5的部位和切换数量Nx，Nx小于喷枪总数N。这一步骤可以根据石灰窑实际生产工况以及N个喷枪5的分布状态等因素适应性地获取。
第二，关闭其余N-Nx个喷枪5对应的煤气支管调节阀18和氮气支管调节阀36，同时，关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的煤粉支管调节阀28，以及，关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45。
对于其余N-Nx个喷枪5，经过第二步骤调节后，对应的煤气支路和氮气支路被切断，只有煤粉支路仍保持导通，因此这N-Nx个喷枪5喷出的燃料介质仍是煤粉，不会受后续氮气吹扫以及切换至煤气的影响，煤粉依次经过煤粉输送管道24、煤粉环管22、N-Nx个煤粉支管23、N-Nx个燃料切换器4的煤粉进口42和燃料出口44、以及N-Nx个喷枪5，流入窑膛7内部。对于所述部位的Nx个喷枪5，对应的煤粉支路被切断，可以开启氮气供应管路，吹扫燃料切换器4内部残留的煤粉，以保证喷枪5不会吹出煤气煤粉的混合燃料。
第三，依次打开氮气切断阀35和所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45，在氮气将燃料切换器4内部残留的煤粉吹送到喷枪5后，依次关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45和氮气切断阀35。当打开氮气切断阀35后，氮气总管路导通，氮气从氮气环管32进入所述部位的Nx个喷枪5对应的Nx条氮气支路，并将对应的Nx个燃料切换器4内部残留的煤粉吹扫后送入各自喷枪5后，即可切断氮气支路，准备进行后续将所述部位的Nx个喷枪5的燃料切换为煤气。
第四，提高煤气输送风机11的运转频率，当煤气风压达到入窑要求后，依次打开煤气切断阀15和所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45，使煤气依次经过煤气输送管道14、煤气环管12、Nx个煤气支管13、Nx个燃料切换器4的煤气进口41和燃料出口44、以及Nx个喷枪5，流入窑膛7内部。
对于配备了实施例一所述的煤气回流管道16和煤气回流阀17的燃料在线切换系统，在提高煤气输送风机11的运转频率之前，还需要关闭煤气回流阀17。本实施例中，煤气输送风机11和煤粉输送风机21可以同时正常运转，煤气输送风机11用于向所述部位的Nx个喷枪5输送煤气，煤粉输送风机21则向另外N-Nx个喷枪5输送煤粉，由于每个喷枪5具有对应的煤气支管调节阀18、煤粉支管调节阀28和氮气支管调节阀36，可以保证煤气供应装置1和煤粉供应装置2能够同时进行燃料供应，且相互之间不会产生扰，因此能实现煤气煤粉复合供热。
第五，打开助燃风切断阀611，调节助燃风机6的运转频率，使入窑的助燃风量与燃料总量相匹配，则切换过程结束。这里所述的燃料总量为Nx个喷枪5的煤气输送量与N-Nx个喷枪5的煤粉输送量的总量。
本申请实施例六提供一种石灰窑的控制方法，用于如实施例四所述的石灰窑，是将部分喷枪5的燃料由煤气切换为煤粉，切换前，N个喷枪5的燃料均为煤气，即采用单一煤气供热，这时系统状态为：煤气切断阀15、煤气输送风机11和N个燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45为开启状态，煤气回流阀17为关闭状态；煤粉切断阀25、氮气切断阀35、N个燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45、以及N个燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45全部为关闭状态；煤粉输送风机21为待机状态，煤粉回流阀27为打开状态；N个煤气支管调节阀18、N个煤粉支管调节阀28和N个氮气支管调节阀36全部为打开状态。
在上述系统状态下，当控制N个喷枪5中，部分喷枪的燃料由煤气切换为煤粉时，需要执行如下程序步骤：
第一，获取需要切换燃料的喷枪5的部位和切换数量Nx，Nx小于喷枪总数N。这一步骤可以根据石灰窑实际生产工况以及N个喷枪5的分布状态等因素适应性地获取。
第二，关闭其余N-Nx个喷枪5对应的煤粉支管调节阀28和氮气支管调节阀36，同时，关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的煤气支管调节阀18，以及，关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中煤气进口41处的阀体45。
对于其余N-Nx个喷枪5，经过第二步骤调节后，对应的煤粉支路和氮气支路被切断，只有煤气支路仍保持导通，因此这N-Nx个喷枪5喷出的燃料介质仍是煤气，不会受后续氮气吹扫以及切换至煤粉的影响，煤气依次经过煤气输送管道14、煤气环管12、N-Nx个煤气支管13、N-Nx个燃料切换器4的煤气进口41和燃料出口44、以及N-Nx个喷枪5，流入窑膛7内部。对于所述部位的Nx个喷枪5，对应的煤气支路被切断，可以开启氮气供应管路，吹扫燃料切换器4内部残留的煤气，以保证喷枪5不会吹出煤气煤粉的混合燃料。
第三，依次打开氮气切断阀35和所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45，在氮气将燃料切换器4内部残留的煤气吹送到喷枪5后，依次关闭所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中氮气进口43处的阀体45和氮气切断阀35。当打开氮气切断阀35后，氮气总管路导通，氮气从氮气环管32进入所述部位的Nx个喷枪5对应的Nx条氮气支路，并将对应的Nx个燃料切换器4内部残留的煤气吹扫后送入各自喷枪5后，即可切断氮气支路，准备进行后续将所述部位的Nx个喷枪5的燃料切换为煤粉。
第四，提高煤粉输送风机21的运转频率，当煤粉压力达到入窑要求后，依次打开煤粉切断阀25和所述部位的Nx个喷枪5对应的燃料切换器4中煤粉进口42处的阀体45，使煤粉依次经过煤粉输送管道24、煤粉环管22、Nx个煤粉支管23、Nx个燃料切换器4的煤粉进口42和燃料出口44、以及Nx个喷枪5，流入窑膛7内部。
对于配备了实施例一所述的煤粉回流管道26和煤粉回流阀27的燃料在线切换系统，在提高煤粉输送风机21的运转频率之前，还需要关闭煤粉回流阀27。本实施例中，煤气输送风机11和煤粉输送风机21可以同时正常运转，煤粉输送风机21用于向所述部位的Nx个喷枪5输送煤粉，煤气输送风机11则向另外N-Nx个喷枪5输送煤气，由于每个喷枪5具有对应的煤气支管调节阀18、煤粉支管调节阀28和氮气支管调节阀36，可以保证煤气供应装置1和煤粉供应装置2能够同时进行燃料供应，且相互之间不会产生扰，因此能实现煤气煤粉复合供热。
第五，打开助燃风切断阀611，调节助燃风机6的运转频率，使入窑的助燃风量与燃料总量相匹配，则切换过程结束。这里所述的燃料总量为Nx个喷枪5的煤粉输送量与N-Nx个喷枪5的煤气输送量的总量。
以上各个控制方法的实施例中，燃料切换器4内部三个进口处的阀体45可以采用如图2所示的阀体结构，比如传统的电磁阀等，也可以采用如图3所示的特殊设计的压力感应式自动调节阀，只要能实现燃料切换器4内部三个进口的密封和启闭即可。实施例一和实施例四所述的石灰窑还包括计算机控制单元，所述计算机控制单元被配制为执行实施例二、实施例三、实施例五和实施例六所述控制方法的程序步骤。
需要说明的是，针对实施例一和实施例四所述的石灰窑，并不限于本申请列举的几种控制方法，在实际石灰窑供热时，本领域技术人员可以灵活控制燃料在线切换系统中所涉及的各个阀门的启闭状态，以及风机的运行状态，以达到期望的燃料切换效果。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加石灰窑中的各个实体设备来实现。具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的石灰窑的控制方法实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、个读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
