CN102517435B - 一种用于连续退火炉的炉压控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于连续退火炉的炉压控制装置，包括阀前管件(201)、高温阀门(202)、阀后管件(203)、点火装置(204)、密封装置(205)、执行机构(206)、工业计算机(207)、压力检测仪(208)及可控阀(209)。阀前管件(201)通过阀前管件安装孔(212)直接与炉膛(214)相通；高温阀门(202)通过配对法兰将阀前管件(201)和阀后管件(203)连接起来；点火装置(204)布置在阀后管件(203)出口旁；执行机构(206)驱动高温阀门(202)以控制炉内气体的排放；压力检测仪(208)与工业计算机(207)连接。

Description

一种用于连续退火炉的炉压控制装置

技术领域

本发明涉及退火设备，特别涉及一种用于连续退火炉的炉压控制装置。

背景技术

在带钢连续退火炉中，为了满足节能要求，其前部采用燃气燃烧产生的明火加热带钢，当带钢升温到一定温度后，再将带钢置于氮氢混合气氛内进行间接加热，所以退火炉前部的炉膛内为燃气燃烧后的烟气，后部的炉膛内为氮氢混合气。退火炉在正常工作状态下要求炉内气体的前部压力小于后部压力，后部的氮氢混合气向前部流动。如果前部炉膛内的气体压力控制不稳，前部压力会大于后部压力，此时烟气会向后流动，污染后部炉膛气氛，影响带钢表面质量及其他性能。

另外，当机组停车时，因炉内保护气体中的氢气含量太高，如果直接经风机、烟囱排出厂房，容易引起爆炸，会造成生产事故。故需在炉体前部设置炉压控制装置，这样既可以防止前部炉膛内的气压过高，同时还可以安全地释放出炉内的含氢气体。

图1所示的为现有技术中的炉压控制装置，该炉压控制装置包括：炉壳109、挡板壳体101、第一拉杆102、梁103、支撑杆105、第二拉杆106、配重107、气缸108、点火装置104，炉壳109的内部砌有耐火砖110，挡板壳体101内由钢材加耐火浇注料111制成。但需要释放炉内气体时，充当执行机构的气缸108下拉第二拉杆106，拉杆106带动梁103运动，进而通过第一拉杆102拉起挡板壳体101，从炉内释放的气体经点火装置104点燃。可见，此挡板壳体式结构的炉压控制装置需要复杂的执行机构和两套以上的点火装置，因此外形笨重、炉压控制反应缓慢，并且在机组运行期间点火装置一直在消耗燃料，所以浪费能源。此外，采用挡板壳体式结构的炉压控制装置会使炉膛砌筑难度加大并且退火炉外形不够美观。

中国专利200920288450.X公开了一种带保护气热处理炉的炉压调节装置，其主要包括设置在炉子下部并与炉子相通的供保护气系统，炉子上部设有装载水位计的密封水箱，炉子通过连通管与水箱相通。此炉压调节装置通过水箱内的水位调节控制炉内气体的排放，在发生生产事故而导致炉压变为负压时，则水箱中的水甚至外面的空气有倒流入炉膛内的危险，使炉内气体露点及含氧量升高，严重时炉外倒流进来的空气可能会与炉内氢气相遇而发生爆炸。

基于上述问题，本发明旨在提供一种新的用于连续退火炉的炉压控制装置，能确保炉内的气体快速准确泄压，且结构简单、操作方便。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于连续退火炉的炉压控制装置，其包括：阀前管件、高温阀门、阀后管件、点火装置、密封装置、执行机构、工业计算机、压力检测仪及可控阀。阀前管件通过阀前管件安装孔直接与炉膛相通。高温阀门通过配对法兰将阀前管件和阀后管件连接在一起。点火装置布置在阀后管件出口旁。执行机构驱动高温阀门以控制炉压控制装置的开闭。执行机构还可控制可控阀，以打开或闭合到点火装置的可燃气体。压力检测仪安装在炉壳上，其与工业计算机联接。根据本发明的炉压控制装置，可以确保在炉内气压过高时，及时稳定地泄压，实现炉内保护气体按工艺需要的方向流动。

在优选实施例中，所述阀前管件和炉壳之间的缝隙处设有密封装置，以确保炉壳的气密性。

优选的是，所述阀前管件由耐热钢材制成，其耐热温度大于退火炉的炉内最高设计温度。所述阀后管件也由耐热钢制成，其耐热温度不低于炉内最高设计温度，其上端为斜剖口。

在示范性实施例中，所述阀前管件的一端通往炉内，炉内部分的长度与所在位置的耐火材料的砌筑厚度相当，以保证能直接连接炉内气体；阀前管件的另一端伸向炉外，和高温阀门连接，且两个端面与管长方向垂直，阀前管件的炉外部分包裹有保温隔热材料。

优选的是，所述高温阀门采用蝶阀或者球阀，阀门的耐热温度大于炉内的最高设计温度。

在示范性实施例中，所述点火装置采用以煤气或天然气作为燃料的烧嘴，其内部设有点火电极，以能自动点火且能将炉内排放出来的氢气完全燃烧。

进一步的是，所述密封装置为法兰，其内孔径比阀前管件的外径稍大，在调好与阀前管件的相对位置后沿着内孔与阀前管件之间的缝隙气密焊接，法兰外缘与炉壳之间的缝隙也气密焊接。

优选的是，所述压力检测仪用来检测炉内气体的压力，并将压力信号反馈给工业计算机。

更加优选的是，所述可控阀是单个电磁阀，或者电磁阀与手动阀组合而成的阀组。

根据本发明的另一个方面，提供一种操作炉压控制装置的方法，所述方法包括：压力检测仪测量炉内的气体压力，并将即时压力反馈给工业计算机；工业计算机接收压力值并与内置在工业计算机中的预设压力值相对比，当气体压力超过预设值P₁时，工业计算机向执行机构发出打开高温阀门的指令，同时向可控阀发出开阀指令及点火装置发出点火指令；在收到指令后，可控阀开启，点火装置中的点火电极开始点火。

进一步优选的是，压力检测仪继续测量炉内的气体压力，当气体压力不大于预设值P₂时，工业计算机向执行机构发出关闭高温阀门的指令，经时间间隔(Δt)后发出指令将可控阀关闭。

进一步优选的是，当机组停车时，人为地打开可控阀，点火装置点火燃烧；随后打开高温阀门，将炉内的含氢气体排出，点火装置将炉内气体中的氢气完全燃烧。

采用根据本发明的用于连续退火炉的炉压控制装置，可以确保在炉内气压过高时，及时准确的泄压，实现炉内保护气体按工艺需要的方向流动，可以防止炉内气体倒流以污染后部气氛。同时该装置还可以在机组停车时安全地将炉内的保护气体排出炉外。与现有技术的挡板壳体式结构的炉压控制装置相比，本发明的炉压控制装置更加灵活准确，大大简化了制造过程，减少了燃料消耗，节约了成本。并进一步减小了炉膛砌筑难度，使退火炉更加美观整洁。与专利200920288450.X公开的炉压调节装置相比，本发明自动化程度高，更安全可靠，且带有氢气处理装置。

附图说明

现在将描述本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：

图1为现有技术中的挡板壳体式结构的炉压控制装置的结构示意图；以及

图2为根据本发明的用于连续退火炉的炉压控制装置的一个实施例的结构示意图。

图中，101—挡板壳体；102—第一拉杆；103—梁；104—点火装置；105—支撑杆；106—第二拉杆；107—配重；108—气缸；109—炉壳；110—耐火砖；111—耐火浇注料；201—阀前管件；202—高温阀门；203—阀后管件；204—点火装置；205—法兰；206—执行机构；207—工业计算机；208—压力检测仪；209—球阀；210—炉壳；211—耐火材料；212—阀前管件安装孔；213—炉压检测仪安装孔；214—炉膛。

具体实施方式

以下的描述本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

现在参考图2，图2为根据本发明的用于连续退火炉的炉压控制装置的一个实施例的结构示意图。该炉压控制装置安装于退火炉的炉顶，它由阀前管件201、高温阀门202、阀后管件203、点火装置204、密封装置205、执行机构206、工业计算机207、压力检测仪208及可控阀209组成。阀前管件201为耐高温的管件，其耐热温度超过炉壳210内的最高设计温度，一般需大于800℃，通常阀前管件由耐热钢制成。阀后管件203的材质和耐热要求大体上同于阀前管件201。阀前管件201通过阀前管件安装孔212直接与炉膛214相通，在与炉壳210的连接处采用密封装置205密封。高温阀门202的耐热温度应当大于炉壳210内的最高设计温度，其通过法兰将阀前管件201和阀后管件203连接起来，用以控制炉内气体的排放。点火装置204布置在阀后管件203的出口旁，以对经阀后管件203所排出的混合气进行点燃。执行机构206驱动高温阀门202，用以实现炉壳210内的气氛的排放。压力检测仪208通过炉压检测仪安装孔213设置在炉壳210的侧部或顶部的适当位置处，其与工业计算机207连接，用以检测炉壳210内的气氛压力，并将压力值不间断地反馈给工业计算机207。执行机构206用来控制高温阀门202的运动，以实现高温阀门202的打开与关闭。可控阀209设置在点火装置204的燃气管道上游，以控制送往点火装置204的可燃气体。点火装置204用来点燃经阀后管件203所排放出来的氢气。执行机构206、可控阀209及点火装置204均由工业计算机207控制。

阀前管件201的一端通往炉内，其在炉内部分的长度与所在位置的耐火材料211砌筑厚度相当，以保证能直接连接炉内气体；另一端伸向炉外，和高温阀门202连接，且两个端面与管的长度方向垂直，炉外部分的管件包裹保温隔热材料，例如陶瓷纤维。阀后管件203的具体长度可以根据需要进行调整，上端为斜剖口。高温阀门202可以采用蝶阀或者球阀等能迅速开闭的阀门。点火装置204可以采用煤气或天然气作为燃料的烧嘴，其内部设有点火电极，以便能实现自动点火且有足够的燃烧能力将炉内排放出来的氢气完全燃烧。密封装置205可以是一个法兰，其内孔径比阀前管件201外径稍大。在安装过程中，调好与阀前管件201的相对位置后沿着内孔与阀前管件201之间的缝隙气密焊接。密封装置205的外缘与炉壳210之间的缝隙也需气密焊接。执行机构206与高温阀门202相匹配，以能灵活地驱动高温阀门202进行开、闭操作。压力检测仪208可以实时、准确地将炉壳210内的气体压力转化成电信号，并将该电信号反馈给工业计算机207。可以根据实际需要，可以在退火炉的不同部位安装多个压力检测仪208。可控阀209可以是单个电磁阀，或者电磁阀与手动阀组合而成的阀组等。

本发明的具体实施过程是：当机组正式生产时，压力检测仪208将即时压力P反馈给工业计算机207，工业计算机207会一直将即时压力值P跟预设压力值相对比，当炉膛内气体压力P超过预设值P₁时，工业计算机207向执行机构206发出打开高温阀门202的指令，同时向可控阀209、点火装置204发出开阀指令，这些装置收到指令后，可控阀209开启，点火装置204中的点火电极开始点火。执行机构206按照指令打开高温阀门202，炉膛内的气体通过阀前管件201、高温阀门202、阀后管件203到达阀后管件203的出口。可控阀209打开后，燃气顺着管道到达点火装置204的出口并被点燃。点火装置204将炉内排出气体中的氢气燃烧完全。高温阀门202打开后，炉膛内气体压力P会下降，当P不大于预设值P₂时，工业计算机207向执行机构206发出关闭高温阀门202的指令，经时间间隔(Δt)后发出指令将可控阀209关闭。执行机构206按照指令关闭高温阀门202，点火装置204因为燃气供应中断而自动熄灭。

当机组停车时，可以人为地打开可控阀209，火装置204点火燃烧。随后打开高温阀门202，将炉内的含氢气体排出，点火装置204将炉内气体中的氢气燃烧完全，这样可以安全地排放出炉内的含氢气体。

应当注意的是，本发明所用的术语“炉内”指退火炉的内部空间，即炉壳210所包围的内部空间，“高温阀门”是耐高温的阀门，其耐热温度一般高于炉内的最高设计温度。

以上所述仅为最基本的实施例而已，当然在更复杂的工况下，可能需要多套这样的装置，或者一套装置中配多个压力检测仪。压力预设值会更多，控制更复杂。本发明意图覆盖包含在附加权利要求的精神和范围内的不同改型和等效布置方案。

Claims (10)

1.一种用于连续退火炉的炉压控制装置，其安装在退火炉的炉体上，其特征在于，该炉压控制装置包括：

阀前管件(201)，其通过阀前管件安装孔(212)直接与炉膛(214)相通；

阀后管件(203)；

高温阀门(202)，其通过配对法兰将阀前管件(201)和阀后管件(203)连接起来；

点火装置(204)，其布置在阀后管件(203)的出口旁；

可控阀(209)，其安装于点火装置(204)的燃气管道上游；

执行机构(206)，其用来驱动高温阀门(202)；

压力检测仪(208)，其通过炉压检测仪安装孔(213)安装于炉壳(210)的顶部或侧面；

工业计算机(207)，其接收来自压力检测仪(208)的即时压力，并将即时压力值与预设压力值相比，以控制执行机构(206)，同时向可控阀(209)以及点火装置(204)发出开阀指令；

所述阀前管件(201)由耐热钢材制成，其耐热温度大于退火炉的炉内最高设计温度；

所述阀后管件(203)由耐热钢制成，其耐热温度不低于炉内最高设计温度，其上端为斜剖口。

2.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述阀前管件(201)和炉壳(210)之间的缝隙处设有密封装置(205)，以确保炉壳(210)的气密性。

3.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述阀前管件(201)的一端通往炉内，炉内部分的长度与所在位置的耐火材料(211)的砌筑厚度相当，以保证能直接连接炉内气体；阀前管件(201)的另一端伸向炉外，和高温阀门(202)连接，且两个端面与管长方向垂直，阀前管件(201)的炉外部分包裹有保温隔热材料。

4.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述高温阀门(202)采用蝶阀或者球阀，阀门的耐热温度大于炉内的最高设计温度。

5.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述点火装置(204)采用以煤气或天然气作为燃料的烧嘴，其内部设有点火电极，以能自动点火且能将炉内排放出来的氢气完全燃烧。

6.如权利要求2所述的炉压控制装置，其特征在于，所述密封装置(205)为法兰，其内孔径比阀前管件的外径稍大，在调好与阀前管件(201)的相对位置后沿着内孔与阀前管件(201)之间的缝隙气密焊接，法兰外缘与炉壳之间的缝隙也气密焊接。

7.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述压力检测仪(208)用来检测炉内气体的压力，并将压力信号反馈给工业计算机(207)。

8.如权利要求1所述的炉压控制装置，其特征在于，所述可控阀(209)是单个电磁阀，或者电磁阀与手动阀组合而成的阀组。

9.一种操作如权利要求1-8中任一项所述的炉压控制装置的方法，所述方法包括：

压力检测仪(208)测量炉内的气体压力(P)，并将即时压力(P)反馈给工业计算机(207)；

工业计算机(207)接收压力值(P)并与存储在工业计算机(207)中的预设压力值相对比，当气体压力超过预设值(P1)时，工业计算机(207)向执行机构(206)发出打开高温阀门(202)的指令，同时向可控阀(209)发出开阀指令及点火装置(204)发出点火指令；

在收到指令后，可控阀(209)开启，点火装置(204)中的点火电极开始点火；

压力检测仪(208)继续测量炉内的气体压力(P)，当气体压力不大于预设值(P₂)时，工业计算机(207)向执行机构(206)发出关闭高温阀门(202)的指令，经时间间隔(Δt)后发出指令将可控阀(209)关闭。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

当机组停车时，人为地打开可控阀(209)，点火装置(204)点火燃烧；

随后打开高温阀门(202)，将炉内的含氢气体排出，点火装置(204)将炉内气体中的氢气完全燃烧。

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