CN104421934B - 炭素回转窑重油燃烧器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炭素回转窑重油燃烧器控制系统，在回转窑窑头内设有三个喷油嘴，每个喷油嘴设在喷油枪未端，在喷油嘴处设有点火器，窑头内设有整形风管路，喷油嘴外侧圆周上设有助燃风管路；每支喷油枪与一条供油管路连接，三条供油管路与重油加热器出油管连接，重油加热器进油管与增压油管的一端连接，重油加热器出油管与重油加热器进油管之间为重油加热器，在增压油管上设有增压泵，增压油管的另一端与过滤油管的一端连接，过滤油管上设有过滤器，过滤油管的另一端与柴油罐和重油罐连接；点火器接第一压缩压缩空气管路。优点效果：设置3只喷油枪，三只喷油枪的目的是为了增大油量的调节比和达到良好的雾化效果，使增压泵和喷油嘴更好的配合。

Description

炭素回转窑重油燃烧器控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种炭素回转窑重油燃烧器控制系统。

背景技术

在以重油为燃料煅烧生石油焦工艺中，烧成工序的煅后焦质量指标对整个生产过程的均衡稳定和后续炭素阳极的烧成有重大影响。在实际生产中，生石油焦成份和烧结温度是影响煅后焦质量的主要因素。如果燃料量控制不当，烧结带的温度比生焦要求的烧结温度高，就形成“过烧”熟料，如果煅烧温度过高，原料体积密度降低，制品机械强度下降，而且煅烧炉的耐火材料也不允许煅烧温度提得过高。因此，合适的煅烧温度是既可以保证煅烧物料的质量，又可以延长煅烧设备的使用寿命，根据长期的生产经验，炭质原料的煅烧温度一般为1250～1350℃；反之，烧结带温度比生石油焦要求的煅烧温度低，就形成“欠烧”熟料，炭质原料就得不到充分收缩，生石油焦中挥发份不能完全排除，原料的理化性能不能达到均匀稳定，在下一步焙烧过程中原料颗粒会再次收缩，会导致制品变形或产生裂纹，而且制品的密度和机械强度都比较低。为了避免炭质原料颗粒在焙烧热处理时产生再收缩，一般煅烧温度应高于焙烧温度。因此提高煅后焦的质量是当前提高煅烧法产量和降低成本的关键。石油焦煅烧的质量中，真密度、电阻率、机械强度、水分和挥发分是一项衡量生产质量，进行员工考核的重要的工艺指标。

石油焦煅烧回转窑的作用是物料在窑体运动过程中完成物理及化学变化，窑内煅烧温度控制在 1250－1350℃之间，回转窑内温度控制是通过精确控制燃烧器燃烧的重油流量和风量来实现的，只有精确的控制重油的流量才能在真正意义上精确控制回转窑煅烧带的温度，且温度变化的幅度要尽可能的平缓，否则可能导致煅后焦质量的波动或是不合格产品的产生，因此重油流量的自动、精确在线控制是整个石油焦煅烧工艺的核心问题。因重油的粘度较高，正常温度下流动性很差，特别是在11℃以下时几乎没有流动性，粘度表示燃油流动性能的好坏，粘度越大，流动性越差，粘度对燃烧和运输均有很大影响，粘度大，燃油在管道中运输的阻力增加，装卸和雾化都比较困难。更重要的是，粘度愈大的油越难以燃烧，特别是越难于充分燃烧。粘度与温度之间的关系为：随着温度升高，粘度开始时急剧减小，但当温度升高到一定程度后，重油粘度变化趋于稳定。由于粘度与压力基本关系不大，所以粘度愈大的油愈难以雾化，导致燃烧效果差，难以点火且着火后不稳定，火焰强度低，容易因无法充分燃烧而断火。温度对粘度的影响最显著，油温升高，粘度减小，因而高粘度的油为了顺利地运输和雾化必须进行加热升温。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种炭素回转窑重油燃烧器控制系统，目的是更加精确的控制回转窑煅烧带的温度。

为达上述目的本发明一种炭素回转窑重油燃烧器控制系统，在回转窑窑头内设有三个喷油嘴，每个喷油嘴设在喷油枪未端，在喷油嘴处设有点火器，窑头内设有整形风管路，喷油嘴外侧圆周上设有助燃风管路；每支喷油枪与一条供油管路连接，三条供油管路与重油加热器出油管连接，重油加热器进油管与增压油管的一端连接，重油加热器出油管与重油加热器进油管之间为重油加热器，在增压油管上设有增压泵，增压油管的另一端与过滤油管的一端连接，过滤油管上设有过滤器，过滤油管的另一端与柴油罐和重油罐连接；点火器接第一压缩空气管路。

三条供油管路的出油端设有压力表，进油端设有电动蝶阀，压力表与电动蝶阀之间设有单向阀，电动蝶阀与单向阀之间设有电磁阀，压力表与单向阀之间的管路与第一压缩空气管路通过第二压缩空气管路连接，在第二压缩空气管路上设有电磁阀和单向阀。

重油加热器出油管上按出油方向依次设有压力变送器、压力表和电动调节蝶阀，压力变送器与电动调节蝶阀之间设有PID控制器。

重油加热器上设有压力表、温度控制器和压力控制器，重油加热器进油管上设有电动蝶阀，重油加热器的两端并联旁路油管，在旁路油管的两端设有电动蝶阀。

增压油管为两路，每路上的增压泵两侧设有电动蝶阀，其中一路增压泵回路连接在柴油罐出油管上，另一路增压泵回路连接在重油罐出油管上，两条增压泵回路上分别设有电动蝶阀，柴油罐出油管和重油罐出油管上分别设有电动蝶阀和单向阀。

过滤油管为两路，每路上的过滤器两侧设有电动蝶阀，过滤油管出油端设有压力表。

第一压缩空气管路上设有气源三联件，气源三联件通过管路与压缩空气泵连接，气源三联件出气管路上设有第一截止阀和第二截止阀，第一截止阀和第二截止阀之间管路上设有压力表，第一压缩空气管路接在第二截止阀与压力表之间的管路，第二截止阀通过管路与火焰监视器连接。

助燃风机管路上依次设有变频助燃风机、压力传感器、第四截止阀、压力表和流量控制器。

整形风机管路依次设有变频整形风机、压力传感器、第三截止阀、压力表和流量控制器。

火焰监视器设在窑头下方。

本发明的优点效果：

本发明使用重油、柴油两种燃料。柴油的主要作用是：低温起车时，重油不宜燃烧，需要柴油将窑头温度加热至500℃以上，方可再用重油；并且长时间停车时，也需要先将重油转换为柴油，当喷出柴油后，才可停车，否则油泵、阀组、管路将被重油凝住，下次无法使用。重油则是在正常生产过程中使用；燃烧器结构特点是设置3只喷油枪，三只喷油枪的目的是为了增大油量的调节比和达到良好的雾化效果，并且使增压泵和喷油嘴更好的配合，其实质是为了更加精确的控制回转窑煅烧带温度，每个喷油枪的喷嘴都可以独立调节油量，并可对喷油枪进行远程开关控制，还可根据实际情况设计符合实际工况的喷油嘴。重油中含胶性沥青质，如果油中含胶质沥青较多，在输送过程中就易产生沉淀物，产生油泥，使过滤网甚至较细的管道发生堵塞，在燃烧时喷嘴处易产生结焦，考虑到油路易发生堵塞的情况，本发明使用双油路、双过滤器供油，且每个供油通道的过滤器的输入/输出端采用独立的阀门控制，目的是防止重油因粘度和杂质等问题导致过滤器损坏或故障时，维修人员可以在不影响回转窑工作的情况下，通过调节阀门将异常过滤器隔离，对已经隔离的异常过滤器进行检修和更换；本发明在窑头喷嘴位置设置一个火焰监视器，应用了紫外线对日光、灯光、红外辐射光线不敏感，而对火焰燃烧时光谱中的紫外光敏感的特点而设计，可有效的监控喷油嘴火焰的状况，控制点火枪，不仅可以实现自动点火的目的，还能大大提高点火的成功率。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图中：1、喷油嘴；2、喷油枪；3、点火器；4、供油管路；5、重油加热器出油管；6、增压油管；7、重油加热器进油管；8、重油加热器；9、增压泵；10、过滤油管；11、过滤器；12、柴油罐；13、重油罐；14、第一压缩空气管路；15、助燃风机管路；16、整形风机管路；17、压力表；18、电动蝶阀；19、单向阀；20、电磁阀；21、第二压缩空气管路；22、压力变送器；23、PID控制器；24、温度控制器；25、压力控制器；26、旁路油管；27、柴油罐出油管；28、重油罐出油管；29、增压泵回路；30、气源三联件；31、压缩空气泵；32、第一截止阀；33、第二截止阀；34、变频助燃风机；35、压力传感器；36、第四截止阀；37、第三截止阀；38、火焰监视器；39、变频整形风机；40、流量控制器；41、电动调节蝶阀；42、窑头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示本发明一种炭素回转窑重油燃烧器控制系统，包括在回转窑窑头42内设有三个喷油嘴1，每个喷油嘴1设在喷油枪2未端，在喷油嘴1处设有点火器3，窑头42内设有整形风管路16，喷油嘴1外侧圆周上设有助燃风管路15；每支喷油枪2与一条供油管路4连接，三条供油管路4与重油加热器出油管5连接，重油加热器进油管7与增压油管6的一端连接，重油加热器出油管5与重油加热器进油管7之间为重油加热器8，在增压油管6上设有增压泵9，增压油管6的另一端与过滤油管10的一端连接，过滤油管10上设有过滤器11，过滤油管10的另一端与柴油罐12和重油罐13连接；点火器3接第一压缩空气管路14。

三条供油管路4的出油端设有压力表17，进油端设有电动蝶阀18，压力表17与电动蝶阀18之间设有单向阀19，电动蝶阀18与单向阀19之间设有电磁阀20，压力表17与单向阀19之间的管路与第一压缩空气管路14通过第二压缩空气管路21连接，在第二压缩空气管路21上设有电磁阀20和单向阀19。

重油加热器出油管5上按出油方向依次设有压力变送器22、压力表17和电动调节蝶阀，压力变送器22与电动调节蝶阀之间设有PID控制器23。

重油加热器8上设有压力表17、温度控制器24和压力控制器25，重油加热器进油管7上设有电动蝶阀18，重油加热器8的两端并联旁路油管26，在旁路油管26的两端设有电动蝶阀18。

增压油管6为两路，每路上的增压泵9两侧设有电动蝶阀18，其中一路增压泵回路29连接在柴油罐出油管27上，另一路增压泵回路29连接在重油罐出油管28上，两条增压泵回路29上分别设有电动蝶阀18，柴油罐出油管27和重油罐出油管28上分别设有电动蝶阀18和单向阀19。

过滤油管10为两路，每路上的过滤器11两侧设有电动蝶阀18，过滤油管10出油端设有压力表17。

第一压缩空气管路14上设有气源三联件30，气源三联件30通过管路与压缩压缩空气泵31连接，气源三联件30出气管路上设有第一截止阀32和第二截止阀33，第一截止阀32和第二截止阀33之间管路上设有压力表17，第二压缩空气管路21接在第二截止阀33与压力表17之间的管路，第二截止阀33通过管路与火焰监视器38连接。

助燃风机管路15上依次设有变频助燃风机34、压力传感器35、第四截止阀36、压力表17和流量控制器40。

整形风机管路16上依次设有变频整形风机39、压力传感器35、第三截止阀37、压力表17和流量控制器40。

火焰监视器38设在窑头42下方。

本发明的工作原理：

本发明的的燃料油为柴油和重油，由油罐供应，经过滤器滤除油中杂质后，再经增压泵增压，经加压后的重油经过蝶阀进入重油加热器进行加热，当用的是柴油时不需加热，旁路油管是当加热器故障维修时使用，加热后的重油通过PID控制器调节，调节重油和压缩空气的比例燃烧，经调节后的油经电动蝶阀、电磁阀和单向阀流向喷油枪，由喷嘴以雾化的形式喷出，此时点火器将雾化形式的油点燃燃烧，同时火焰监视器检测到有火焰燃烧后，立即关闭点火器。

助燃风和整形风由变频助燃风机和变频整形风机产生，经过压力传感器、截止阀、压力表和流量控制器后到达喷油嘴和回转窑。

当喷油枪停止喷油时，压缩空气经第二压缩空气管路进入供油管路清扫管路内的油，防止滞留在喷管里的残油在辐射热下炭化，堵塞油路；点火器和火焰监视器处的压缩空气起到风冷降温的作用。

为了保证喷油嘴火焰稳定、可控的燃烧，通入助燃风和整形风，为喷油嘴重油燃烧和窑内煅烧带温度的稳定提供了重要保证。

本发明通过重油加热器的自动控制将燃油加热自动控制在115±3℃。

Claims (10)

1.炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于在回转窑窑头内设有三个喷油嘴，每个喷油嘴设在喷油枪未端，在喷油嘴处设有点火器，窑头内设有整形风管路，喷油嘴外侧圆周上设有助燃风管路；每支喷油枪与一条供油管路连接，三条供油管路与重油加热器出油管连接，重油加热器进油管与增压油管的一端连接，重油加热器出油管与重油加热器进油管之间为重油加热器，在增压油管上设有增压泵，增压油管的另一端与过滤油管的一端连接，过滤油管上设有过滤器，过滤油管的另一端与柴油罐和重油罐连接；点火器接第一压缩压缩空气管路。

2.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于三条供油管路的出油端设有压力表，进油端设有电动蝶阀，压力表与电动蝶阀之间设有单向阀，电动蝶阀与单向阀之间设有电磁阀，压力表与单向阀之间的管路与第一压缩压缩空气管路通过第二压缩空气管路连接，在第二压缩空气管路上设有电磁阀和单向阀。

3.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于重油加热器出油管上按出油方向依次设有压力变送器、压力表和电动调节蝶阀，压力变送器与电动调节蝶阀之间设有PID控制器。

4.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于重油加热器上设有压力表、温度控制器和压力控制器，重油加热器进油管上设有电动蝶阀，重油加热器的两端并联旁路油管，在旁路油管的两端设有电动蝶阀。

5.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于增压油管为两路，每路上的增压泵两侧设有电动蝶阀，其中一路增压泵回路连接在柴油罐出油管上，另一路增压泵回路连接在重油罐出油管上，两条增压泵回路上分别设有电动蝶阀，柴油罐出油管和重油罐出油管上分别设有电动蝶阀和单向阀。

6.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于过滤油管为两路，每路上的过滤器两侧设有电动蝶阀，过滤油管出油端设有压力表。

7.根据权利要求2所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于第一压缩空气管路上设有气源三联件，气源三联件通过管路与压缩空气泵连接，气源三联件出气管路上设有第一截止阀和第二截止阀，第一截止阀和第二截止阀之间管路上设有压力表，第一压缩空气管路接在第二截止阀与压力表之间的管路，第二截止阀通过管路与火焰监视器连接。

8.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于助燃风管路上依次设有变频助燃风机、压力传感器、第四截止阀、压力表和流量控制器。

9.根据权利要求1所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于整形风管路依次设有变频整形风机、压力传感器、第三截止阀、压力表和流量控制器。

10.根据权利要求7所述的炭素回转窑重油燃烧器控制系统，其特征在于火焰监视器设在窑头下方。