CN101306913A

CN101306913A - 泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统

Info

Publication number: CN101306913A
Application number: CNA2008100628674A
Authority: CN
Inventors: 张新湘; 张春华; 曹原; 张永福
Original assignee: ZHEJIANG ZHENSHEN THERMAL INSULATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHENSHEN THERMAL INSULATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2008-11-19

Abstract

本发明涉及一种泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，包括：①温度控制系统：发泡炉分为若干个炉区，每个炉区内部又分成1个以上温区，每个温区分别设有温度控制点，各温度控制点与HC900小型集散控制器连接；②上位机：工控机作为上位机，结合工控软件，与HC900小型集散控制器数据通迅，可实现炉体状态动态显示、管线状态动态显示、参数设置、历史数据记录、手动控制、故障记录功能；③现场控制箱：用以实现对每个烧嘴的手动启动进行控制，并实现火焰显示、火焰故障报警和燃料切断功能，现场控制箱和HC900小型集散控制器之间双向通讯。本发明使得泡沫玻璃生产大型化、智能化、低能耗、高品质、环境友好成为现实。

Description

泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统

(一)技术领域

本发明涉及一种泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统。

(二)背景技术

泡沫玻璃是多孔玻璃的一种，是一种内部充满无数微小气孔的玻璃制品，也就是均匀的气象和固相体系。其孔占总体积的80％-90％，气孔的大小为0.5-1.0mm.20世纪30年代法国St.Gobain公司开始研制以碳酸钙为发泡剂的泡沫玻璃制品，1935年申请了第一个泡沫玻璃的专利，与此同时，前苏联也研制成泡沫玻璃，于1939年在门捷列夫化工学院中间试验厂生产泡沫玻璃制品。随后，美、德、前苏联、英、捷克、日本等国发表了有关泡沫玻璃研制和生产的许多专利和研究报告。1941年美国匹茨堡-康宁公司(PPC)用碳素为发泡剂制成保温绝热用的泡沫玻璃，我国20世纪50年代末也开始进行了泡沫玻璃研究与生产，在吸声和绝热方面得到广泛应用。通常的泡沫玻璃生产方法可分为：

①粉末法，玻璃粉、助剂和发泡剂混合后在经热处理，因发泡剂分解而发泡；

②用发泡剂使玻璃粉末冷发泡，然后再烧结，使气泡结构固定；

③用空气和气体使玻璃熔体过饱和而形成气泡；

④在真空中使软化的玻璃所溶解的气体逸出形成气泡；

⑤在玻璃配料中加入能在熔制过程中产生大量泡沫的物质。

影响泡沫玻璃性能的工艺因素关键点为：原材料的选择、混合料的粒度、发泡温度及区间的分段控制、发泡时间、发泡剂的选择、退火温度、退火时间等因素。它直接影响产品的容重、气孔率、产品的强度、吸水率、导热系数、剪切强度、尺寸的稳定性等。目前应用发泡剂生产泡沫玻璃的过程直接受炉内气氛和温度的影响。在发泡前氧气会使发泡剂氧化烧损，丧失发泡作用。泡沫玻璃的特理性质(体积密度、机械强度、隔热性能等)主要取决于发泡温度，实验表明：发泡温度变动5℃，产品性质就可能产生不可接受的大幅度变化，要求控温精度±2℃。目前国内外普遍采用电能作为加热方式，虽然加热炉内温度，气温可控制，但成本较高，且炉内温度均匀性差，产品的质量波动大，生产量低。虽然国内外也有采用燃气加热的尝试，但由于发泡温度分区控制难以掌握，产品的质量波动大，生产量难以实现大幅提高。

(三)发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种对泡沫玻璃发泡炉进行多功能自动/手动控制，将点火顺序、燃烧安全、自动控温、监控报警和数据采集/通讯结合为一体的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统。

所述的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，所述发泡炉采用高速烧嘴进行燃气加热，包括：

①温度控制系统：发泡炉分为若干个炉区，每个炉区内部又分成1个以上温区，每个温区分别设有温度控制点，各温度控制点与HC900小型集散控制器连接；HC900小型集散控制器通过控制温度控制点的空气/燃料比例调节阀自动调节燃气配比，实现炉内气氛的一致性；

②上位机：工控机作为上位机，结合工控软件，与HC900小型集散控制器数据通迅，可实现炉体状态动态显示、管线状态动态显示、参数设置、历史数据记录、手动控制、故障记录功能；

③现场控制箱：用以实现对每个烧嘴的手动启动进行控制，并实现火焰显示、火焰故障报警和燃料切断功能，现场控制箱和HC900小型集散控制器之间双向通讯。

进一步，所述的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统还包括若干个独立于温度控制系统的高温报警箱，高温报警箱安装在现场.

进一步，每台高温报警箱内装两套数字温度控制器、按钮和报警器，用于发泡炉的安全监控；高温报警箱与温度控制系统通迅连接。本高温报警箱可用于一个炉区内两个温区的安全监控。出现报警现象时，报警箱将向HC900控制系统传送报警信号，从而在本地和控制室都可以得到信息，并及时采取措施。

进一步，所述发泡炉分为12个炉区，每个炉区内部又分成2个温区。

本系统具有全自动、自动和手动功能。无论在何种方式下，都含有一种强制功能。该功能可以立即启动或停止某种操作，以应付一些突发事件的发生，使系统具有更强的应变能力。

自动：系统在PLC逻辑单元的控制下，按原程序和预定的精度进行操作。

手动：去掉系统的连锁功能，单台启动输送或转换设备进行操作。该方式一般为试车及紧急状态时使用。

系统在自动方式(包括全自动)时，接到启动请求的指令后，报警铃响，通知现场人员注意，然后按照逆工艺的顺序启动输送设备。

本发明的有益效果在于：

1.节能降耗，增进环保：选用高速烧嘴，提高燃烧效率和降低污染；选用精确配比的空燃比控制策略，消除能源浪费。

2.智能型点火和燃烧安全控制：先进的专用燃烧控制器，由(DCS)小型集散控制系统HC900按国际燃烧安全控制规范制定燃烧控制方案，对过程和自身进行完备的诊断，保证整个燃烧过程的安全。

3.先进控制，仪电一体：采用国际先进的(DCS)小型集散控制系统HC900，集回路控制，温控程序，监控数采，以及燃烧/点火程序，安全保护连锁为一体化/全过程控制。并提供开放的通讯接口，方便将各类过程数据和设备工况信息传输到上位机，简便高效。

4.高可靠性和性价比。使得泡沫玻璃生产大型化、智能化、低能耗、高品质、环境友好成为现实。

(四)附图说明

图1为本发明所述泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统的框图。

(五)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1，一种泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，所述发泡炉采用高速烧嘴进行燃气加热，包括：

①温度控制系统：发泡炉分为12个炉区，每个炉区内部又分成2个温区，每个温区分别设有温度控制点1，各温度控制点1与HC900小型集散控制器2连接；HC900小型集散控制器2通过控制温度控制点1的空气/燃料比例调节阀自动调节燃气配比，实现炉内气氛的一致性；

②上位机：工控机3作为上位机，结合工控软件，与HC900小型集散控制器2数据通迅，可实现炉体状态动态显示、管线状态动态显示、参数设置、历史数据记录、手动控制、故障记录功能；

③现场控制箱4：用以实现对每个烧嘴的手动启动进行控制，并实现火焰显示、火焰故障报警和燃料切断功能，现场控制箱4和HC900小型集散控制器2之间双向通讯。

本发明用于辊道式连续烧结炉时，控制系统的工作流程是：

1、燃烧启动过程

1)辊道式连续烧结炉(发泡窑)点火启动前，控制系统将确认系统条件是否满足：

●燃气压力正常：燃气高压开关断开，燃气低压开关闭合

●系统要求的其它联锁条件

2)按键启动

在系统满足相关条件，操作人员确认启动要求，选择加热工艺配方后，操作人员按键启动主启动键。

●控制系统按程序启动主燃气安全切断阀，在燃气压力正常后处于保持状态。

●控制系统按程序启动风机在10秒内确认风压和空气流量建立后，驱动空气阀至100％阀位(可调整)，对炉膛进行吹扫(30S)，然后驱动空气蝶阀至15％阀位(可调整)，接通点火变压器点火，打开引导火阀。

●在点火安全时间(5秒)确认点火成功，10秒后将空气蝶阀控制权移交温度控制系统控制，至此，启动过程结束。

2、温度控制启动过程

控制权的移交：在启动过程中，温度程序/比值控制器将对空气蝶阀的控制权暂时移交给燃烧控制系统，由燃烧控制系统确定空气蝶阀位置，以保证实现大火位置吹扫、小火位置点火启动，当燃烧控制系统在完成燃烧启动程序后，将空气蝶阀控制权归还温度控制系统进行自动控制。

各控温区温度设定点的选择：操作人员可按不同烧结工艺将各控温区温度设定点输入上位机以组成加热工艺配方，按键选择已储存在温度控制系统内的配方，以实现各控温区温度的设定，或由操作人员通过上位机手动逐区输入各控温区温度设定点。

3、运行过程控制

燃烧监控过程：进入运行状态后，燃烧控制系统进入监控系统。

燃烧火焰的监控：燃烧控制器通过火焰探测器全程检测火焰，一旦火焰丢失，立即切断(＜1秒)燃气供应，使故障烧嘴锁停。

系统联锁量的监控：燃烧控制系统全程检测系统相关联锁量(燃气压力，空气压力等)的状态，一旦发现状态有误，将报警锁停系统。

4、温度控制过程

小型集散控制系统HC900将按各控温区设定温度，通过PID运算控制输出量的大小(助燃空气蝶阀)使加热过程符合各控温区设定温度要求，在各控温区温度与设定温度设定值偏差达到一定值(厂方要求)时，发出声光报警，提醒操作人员干预，以排除故障，确保发泡窑正常工作。燃气比值阀将按设定燃气/空气比值，随空气流量变化而提供精确配比的燃气供给。

5、停止过程控制

燃烧停止过程

正常停止加热：按下停止键，燃烧控制系统将关闭燃气安全截止阀以切断燃气供应，无报警。故障联锁停止。

6、温度控制停止过程

正常停止加热：在燃烧控制停止加热后，虽然燃气供应切断，燃烧已停止，但小型集散控制系统HC900将继续自动工作并显示相关的值，但却不报警。

7、安全保护与自锁

启动过程

当燃气压力不正常(即燃气压力过高、过低)时，无法启动点火，并在按下启动键时，发出声光报警。

●启动时的空气压力联锁：如在风机启动前就检测出空气压力，那么启动将无法进行，并将发出声光报警，在风机启动后10秒内，风压不能建立，将锁停报警。

●点火失败锁停：在引导火阀打开后5秒内，点火不能成功，即火焰探测器未能检测到火焰信号，将立即锁停点火失败烧嘴并报警。

注：所以联锁均需在故障排除后，手动复位方可再次启动。

运行过程：

●燃气压力，空气压力和流量，燃烧火焰均处于联锁状态，任何一个处于错误状态，均将引起锁停并报警。各烧嘴燃烧火焰处于联锁状态，火焰探测器未能检测到火焰信号，将立即锁停点火失败烧嘴并报警。

●燃烧温度偏差，即各控温区温度设定值与实际温度偏差在达到某一值时(与厂方商定)，将发出声光报警，提示燃烧系统有问题，但不造成系统锁停。

停止过程的报警

空气开关动作，将发出声光报警。

火焰探测器探测到火焰将发出声光报警。

应急操作

应急：在工作必需并得到上级批准以及燃烧范围内无人员、易燃物和确保安全的情况下，可强制点火启动(所有联锁均不起作用)。

Claims

1、一种泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，所述发泡炉采用高速烧嘴进行燃气加热，其特征在于包括：

2、根据权利要求1所述的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，其特征在于还包括若干个独立于温度控制系统的高温报警箱，高温报警箱安装在现场。

3、根据权利要求2所述的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，其特征在于每台高温报警箱内装两套数字温度控制器、按钮和报警器，用于发泡炉的安全监控；高温报警箱与温度控制系统通迅连接。

4、根据权利要求1～3之一所述的泡沫玻璃发泡炉燃烧控制系统，其特征在于所述发泡炉分为12个炉区，每个炉区内部又分成2个温区。