CN102767957A - 一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法 - Google Patents

一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锅炉烘炉炉温控制组件，所述控制组件包括温度测量装置（4），所述温度测量装置（4）设置于锅炉炉墙（5）内侧，其特征在于：所述锅炉炉墙（5）内侧还设置有蒸汽散热管（2）和烧嘴（6），所述蒸汽散热管（2）在入口端设置有第一流量控制阀（1），所述蒸汽散热管（2）在出口端设置有第二流量控制阀（3）。同时，本发明还提供一种利用锅炉烘炉炉温控制组件对锅炉烘炉炉温控制的方法。所述控制组件及控制方法在不采用新的专用烘炉设备的前提下，利用锅炉自产蒸汽进行烘炉工作，通过锅炉烘炉控制方法简化烘炉操作方法，使温度场均匀分布、达到升温速率在线调整的精益控制目的，确保烘炉效果。

Description

一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制组件及其控制方法，具体地，涉及一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法，主要适用于20～75吨重型炉墙蒸汽锅炉。
背景技术
对于重型炉墙的锅炉（重型炉墙的锅炉：炉墙直接砌筑在锅炉地基上，即炉墙重量是由锅炉墙基直接承受，炉墙由耐火砖与红砖两层组成。）而言，炉膛要敷设大量的耐火耐磨炉衬材料，而炉墙材料中及砌筑过程中吸收了大量的水分，导致炉衬浇注料完成后，含有大量的游离水、结晶水，这些游离水、结晶水如与高温烟气接触，则炉墙中含有的水分因为温差过大，急剧蒸发，产生大量的蒸汽，由于蒸汽的急剧膨胀，使得炉墙变形、开裂。因此，在锅炉运行前须将其烘干，是炉墙中的水分缓慢溢出，确保炉墙热态运行的质量。因而耐火耐磨炉衬材料的使用质量性能，除了其材料特性、施工工艺等因素外，很大程度上取决于烘炉过程的合理性。
烘炉工作一直以来都是一个比较繁琐的工作。传统烘炉方法通常采用“木材烘烤+锅炉主油枪”烘烤的模式。此方法的特征在于：1、烘炉对燃烧所需的木材有特定要求，需要提前备料；2、烘炉温度不易控制，由于第一阶段烘炉是通过木材燃烧来获取热量的，故温度控制的好坏直接取决于木材的投用量和投用时间，这种方式就直接导致了烘炉温度的控制比较难，温度会随着加入木材料的多少、时间的不同而出现大的波动；3、烘炉过程中，随着锅炉炉门的打开，会出现大量进风的情况，造成短时间的温度波动过大，不利于温度的控制；4、工作劳动强度大，需要24小时不间断的人工供料，温度升降速度难以控制，工人劳动强度大，45T/H锅炉烘炉工作需要两卡车约8吨木材，木材的堆放和管理也给烘炉带来了诸多工作量，烘炉质量无法保证。
参考罐式煅烧炉、焦炉的烘炉方法及其设备（申请号/专利号：CN88108920.6），该发明涉及冶金工业中罐式煅烧炉、焦炉的烘炉方法及其设备。其特征是：（1）采用以燃油（汽油、柴油、重油）做能源烘炉；（2）将燃油在风机作用下雾化，直接喷射在一灯芯上进行燃烧，燃烧后的热空气经两个以上的分配小炉室再将热量再分配，最后将此热空气异入罐式煅烧炉、焦炉以及其它硅砖炉中进行烘炉。
对其分析后，发现此烘炉方法均是采用燃油进行燃烧而获取热量的方法去烘炉，此方法有其明显不足。在烘炉过程中发现：低温段温度不宜控制，重油加热温度为100℃左右，起始温度难以控制，而重型炉墙锅炉烘炉由于受耐材高铝砖升温曲线影响，高铝砖的线性膨胀较大，尤其在150℃内脱水量大，速率不能太快。如果水分排出太快，内部残存水分扩散速度赶不上表面蒸发速度，内部水也会受热变成蒸汽产生膨胀致使泥浆收缩发生龟裂，降低粘结强度，使砌体强度削弱，浇注料更是如此，由于烘炉第一阶段相对低温，故此阶段的温度控制尤显重要。
烘炉后需达到烘炉要求：按耐火耐磨浇注料厂家提供的温升曲线要求实施烘炉，具体要求如下：烘炉结束后要求表面无垮塌、无脱落、无鼓泡、无贯穿性裂纹。若表面鼓泡面积超过0.1m2或裂纹宽超过5mm，应进行局部修补，防止产生裂纹及凹凸变形等缺陷，低、中温烘炉结束后，衬层材料残余水分应小于2.5%。技术人员对采用“木材烘烤+锅炉主油枪”方法烘炉的效果进行了跟踪检查，发现烘炉后炉墙内壁有七八十处烧裂，这些裂纹主要集中在炉墙下部和烧嘴周边，分析为：木材和锅炉主油枪烘炉时火焰太过集中，烘炉温度不易控制，温度为“点式”布置，温度场不均匀分布，木材的火焰强度随着加入量的变化出现波动，燃油时初始阶段温度过高，易烧裂耐材而观察炉内上部衬层材料残余水分为4%～5%，超出了耐材升温曲线要求，整个烘炉下来不合格率达到了20～30%。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法，所述控制组件及控制方法在不采用新的专用烘炉设备的前提下，利用锅炉自产蒸汽进行烘炉工作，通过锅炉烘炉控制方法简化烘炉操作方法，使温度场均匀分布、达到升温速率在线调整的精益控制目的，确保烘炉效果。
为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
一种锅炉烘炉炉温控制组件，所述控制组件包括温度测量装置，所述温度测量装置设置于锅炉炉墙内侧，其特征在于：所述锅炉炉墙内侧还设置有蒸汽散热管和烧嘴，所述蒸汽散热管在入口端设置有第一流量控制阀，所述蒸汽散热管在出口端设置有第二流量控制阀。
根据本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件，采用的是，所述烧嘴通过天然气管道设置于锅炉炉墙内侧，所述天然气管道上设置有第三流量调节阀。
根据本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件，采用的是，所述蒸汽散热管在锅炉炉墙内侧部分采用立体式布置。
根据本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件，采用的是，所述烧嘴的数量为4个，分别设置于锅炉炉墙内侧。
同时本发明还提供一种应用所述锅炉烘炉炉温控制组件对锅炉烘炉炉温进行控制的方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
A、根据温度测量装置所示温度，通过第一流量控制阀和第二流量控制阀控制锅炉炉墙内侧的蒸汽流量，将锅炉炉墙内侧的升温速度控制在25℃~40℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉4~5天；
B、步骤A中的烘炉过程结束后，根据温度测量装置所示温度，通过烧嘴燃烧天然气继续提升锅炉炉墙内侧的温度，同时通过第三流量控制阀控制天然气管道内的天然气流量以控制烧嘴所燃烧天然气流量，将锅炉炉墙内侧的升温速度控制在30℃~50℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉1~2天，结束烘炉。
根据本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制方法，采用的是，所述步骤A中采用蒸汽为过热蒸汽，所述蒸汽压强为1.4MPa~1.8MPa，温度为230℃~270℃，M为800~1200kg/h。
本发明的有益效果在于：
1）、通过采用蒸汽散热管，避免了传统烘炉工艺中火焰过于集中的温度“点式”布置导致温度场分布不均匀的缺陷，使得温度场布置实现了“由点到面”的转变，初始阶段由低温开始，避免炉内温度波动，使温度场均匀分布、达到升温速率在线调整的精益控制目的，确保烘炉质量；
2）、通过在蒸汽散热管入口和出口处分别设置流量控制阀，通过调节流量控制阀的开度，以调节蒸汽流量来控制炉墙内温度，实现对升温速度进行控制的目的；
3）、通过设置烧嘴和流量控制阀，利用锅炉炉墙内烧嘴用天然气小火进行烘炉，控制模式采用反馈控制，实现对升温速率、温度的控制。
附图说明
图1为本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件中蒸汽散热管采用立体式布置的结构示意图。
图2为本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件的结构示意图。
图3为本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件中天然气燃烧火焰流向示意图。
图中，1、第一流量控制阀，2、蒸汽散热管，3、第二流量控制阀，4、温度测试装置，5、锅炉炉墙，501、锅炉炉墙开口，6、烧嘴，7、天然气管道，8、第三流量控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件及其控制方法作进一步的解释说明。
本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制组件的结构如下：
如图2所示，所述控制组件包括温度测量装置4，所述温度测量装置4设置于锅炉炉墙5内侧，所述锅炉炉墙5内侧还设置有蒸汽散热管2和烧嘴6，所述蒸汽散热管2在入口端设置有第一流量控制阀1，所述蒸汽散热管2在出口端设置有第二流量控制阀3，所述烧嘴6通过天然气管道7设置于锅炉炉墙5内侧，所述天然气管道7上设置有第三流量控制阀8，所述蒸汽散热管2在锅炉炉墙5内侧部分采用立体式布置，所述烧嘴6的数量为4个，分别设置于锅炉炉墙5内侧，所述4个烧嘴6分布于锅炉炉墙5内侧的四周，通过烧嘴6燃烧天然气以及通过第三流量控制阀8对天然气流量的控制，实现第二阶段（即步骤B）的温度提升。
其中，所述立体式布置的含义为，如图1所示，即一根蒸汽散热管2从锅炉底部深入锅炉炉墙5内侧，所述蒸汽散热管2在锅炉炉墙5内侧的进行弯折，所述蒸汽散热管2在锅炉炉墙5内侧的部分经弯折后，与锅炉炉墙5内表面呈平行设置。换句话说，所述蒸汽散热管2为整体的一根蒸汽散热管，而非有多根蒸汽散热管组成，所述的一根蒸汽散热管2一端（即蒸汽散热管2的入口端）从锅炉炉墙开口501伸入锅炉炉墙5内侧后，经过弯折，在锅炉炉墙5内侧形成一个与锅炉炉墙5内侧四周表面平行设置的框体，之后从锅炉炉墙开口501伸出锅炉炉墙5（伸出的一端即为蒸汽散热管出口端），从而保证炉膛（即锅炉炉墙5内侧）内温度场分布均匀。如图3所示，图中虚线所示即为烧嘴6喷出的火焰方向，四周四个烧嘴6喷出的火焰在锅炉中心围绕虚拟圆进行燃烧，以使锅炉炉墙5内侧温度上升。
本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制方法的步骤如下：
A（即第一阶段）、根据温度测量装置4所示温度，通过第一流量控制阀1和第二流量控制阀3控制锅炉炉墙5内侧的蒸汽流量，将锅炉炉墙5内侧的升温速度控制在25℃~40℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉4~5天，当锅炉炉墙5内侧温度达到140℃~160℃即可完成第一阶段烘炉；
B（即第二阶段）、步骤A中的烘炉过程结束后，根据温度测量装置4所示温度，通过烧嘴6燃烧天然气继续提升锅炉炉墙5内侧的温度，同时通过第三流量控制阀8控制天然气管道7内的天然气流量以控制烧嘴6所燃烧天然气流量，将锅炉炉墙5内侧的升温速度控制在30℃~50℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉1~2天，结束烘炉。
其中，所述步骤A中采用蒸汽为过热蒸汽，所述蒸汽压强为1.4~1.8MPa，温度为230~270℃，M为800~1200kg/h，M表示小时蒸汽流量。
下面给出本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制方法的实施例：
锅炉采用20~70吨蒸汽锅炉。
实施例1
第一阶段烘炉采用高负荷烘炉（高负荷烘炉：即平均每天温度上升范围为35℃～45℃，不包括35℃），每天温度上升40℃，烘炉持续4天。烘炉蒸汽散热管2采用立体式布置，蒸汽采用过热蒸汽，其参数如下：P=1.4MPa，T=230℃，M=1200Kg/h。同时通过反馈控制，即通过第一流量控制阀1和第二流量控制阀3对炉温进行微调，确保了烘炉严格按照烘炉曲线（烘炉曲线：烘炉时必须遵守的升温速度、保温时间，以时间一温度来表示的图表称为烘炉曲线）进行。第二阶段采用烧嘴6利用天然气小火烘烤方法，锅炉炉墙5内侧温度每天上升30℃，烘炉持续2天，此阶段也是通过小流量反馈控制，即通过第三流量控制阀8对炉内温度进行控制。
第一、第二阶段烘炉结束后经过现场检查，表面没有发现垮塌、脱落、鼓泡、贯穿性裂纹等缺陷，对炉膛内20余处不同部位灰分进行检验，结果显示衬层材料残余水分均小于2.5%，满足耐火材料的特性要求，升温曲线具有均匀性特征，烘炉合格率达到了100%，完全满足烘炉要求。
实施例2
第一阶段烘炉采用中等负荷烘炉（中等负荷烘炉：即平均每天温度上升范围为25℃～35℃，不包括25℃），每天温度上升30℃，烘炉持续4.5天。烘炉蒸汽散热管2采用立体式布置，蒸汽采用过热蒸汽，其参数如下：P=1.6MPa，T=250℃，M=1000Kg/h。同时通过反馈控制，即通过第一流量控制阀1和第二流量控制阀3对炉温进行了微调，确保了烘炉严格按照烘炉曲线进行。第二阶段采用烧嘴6利用天然气小火烘烤方法，锅炉炉墙5内侧温度每天上升40℃，烘炉持续1.5天，此阶段也是通过小流量反馈控制，即通过第三流量控制阀8对炉内温度进行控制。
第一、第二阶段烘炉结束后经过现场检查，表面没有发现垮塌、脱落、鼓泡、贯穿性裂纹等缺陷，对炉膛内20余处不同部位灰分进行检验，结果显示衬层材料残余水分均小于2.5%，满足耐火材料的特性要求，升温曲线具有均匀性特征，烘炉合格率达到了100%，完全满足烘炉要求。
实施例3
第一阶段烘炉采用低负荷烘炉（低负荷烘炉：即平均每天温度上升范围为15℃～25℃，不包括15℃），每天温度上升25℃，烘炉持续5天。烘炉蒸汽散热管2采用立体式布置，蒸汽采用过热蒸汽，其参数如下：P=1.8MPa，T=270℃，M=800Kg/h。同时通过反馈控制，即通过第一流量控制阀1和第二流量控制阀3对炉温进行了微调，保证烘炉严格按照烘炉曲线进行。第二阶段采用烧嘴6利用天然气小火烘烤方法，锅炉炉墙5内侧温度每天上升50℃，烘炉为期1天，此阶段也是通过小流量反馈控制，即通过第三流量控制阀8对炉内温度进行控制。
第一、第二阶段烘炉结束后经过现场检查，表面没有发现垮塌、脱落、鼓泡、贯穿性裂纹等缺陷，对炉膛内20余处不同部位灰分进行检验，结果显示衬层材料残余水分均小于2.5%，满足耐火材料的特性要求，升温曲线具有均匀性特征，烘炉合格率达到了100%，完全满足烘炉要求。
在45吨蒸汽锅炉采用，一改原来采用木材烘炉，炉温不易控制，时高时低，尤其是低温段的炉温更难控制导致烘炉质量较差的现状。此烘炉方法的采用大大简化了操作，尤其是第一阶段的蒸汽烘炉中，通过采用新的方法，每次烘炉可减少约8吨的优质木材的使用，新方法中的蒸汽散热管道的采用可谓一大创举，只需要布置一根立体式蒸汽散热管道，极大的简化了操作，并且使温度更易于控制，整个一阶段烘炉过程采用以流量控制为主，以反馈控制为辅的控制方法。第二阶段的小火烘炉温度也是比较容易控制的，一改过去传统的烘炉方式，避免烘炉炉温波动，使温度场均匀分布，达到升温速率在线调整的精益控制目的。
采用本发明所提供的一种锅炉烘炉炉温控制方法烘炉结束后，经过现场检查，表面没有发现垮塌、脱落、鼓泡、贯穿性裂纹等缺陷，对炉膛内多处不同部位灰分进行检验，结果显示衬层材料残余水分均小于2.5%，满足耐火材料的特性要求，升温曲线具有均匀性特征，烘炉合格率达到了100%，满足烘炉要求。

Claims (6)

1.一种锅炉烘炉炉温控制组件，所述控制组件包括温度测量装置（4），所述温度测量装置（4）设置于锅炉炉墙（5）内侧，其特征在于：所述锅炉炉墙（5）内侧还设置有蒸汽散热管（2）和烧嘴（6），所述蒸汽散热管（2）在入口端设置有第一流量控制阀（1），所述蒸汽散热管（2）在出口端设置有第二流量控制阀（3）。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉烘炉炉温控制组件，其特征在于所述烧嘴（6）通过天然气管道（7）设置于锅炉炉墙（5）内侧，所述天然气管道（7）上设置有第三流量控制阀（8）。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉烘炉炉温控制组件，其特征在于所述蒸汽散热管（2）在锅炉炉墙（5）内侧部分采用立体式布置。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉烘炉炉温控制组件，其特征在于所述烧嘴（6）的数量为4个，分别设置于锅炉炉墙（5）内侧。
5.一种应用权利要求1所述的锅炉烘炉炉温控制组件对锅炉烘炉炉温进行控制的方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
A、根据温度测量装置（4）所示温度，通过第一流量控制阀（1）和第二流量控制阀（3）控制锅炉炉墙（5）内侧的蒸汽流量，将锅炉炉墙（5）内侧的升温速度控制在25℃~40℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉4~5天；
B、步骤A中的烘炉过程结束后，根据温度测量装置（4）所示温度，通过烧嘴（6）燃烧天然气继续提升锅炉炉墙（5）内侧的温度，同时通过第三流量控制阀（8）控制天然气管道（7）内的天然气流量以控制烧嘴（6）所燃烧天然气流量，将锅炉炉墙（5）内侧的升温速度控制在30℃~50℃/天，进行升温烘炉，持续烘炉1~2天，结束烘炉。
6.根据权利要求5所述的一种锅炉烘炉炉温控制方法，其特征在于所述步骤A中采用蒸汽为过热蒸汽，所述蒸汽压强为1.4MPa~1.8MPa，温度为230℃~270℃，M为800~1200kg/h。
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