CN105130166B - 用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统；解决的技术问题：现有技术中岩棉生产过程中的产品的熔化强度不够、酸度系数高且熔体通过组合溜槽的过程降温等技术问题。采用的技术方案：一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，本系统以天然气为燃料，采用氧气作为助燃介质，通过纯氧烧枪燃烧来对岩棉熔体加热，纯氧烧枪作用于岩棉熔体的位置具体为虹吸口顶部、1号活动溜槽下部、2号活动溜槽下部并通过对岩棉熔体多点温度的实时在线测量来对天然气或氧气流量进行实时多点精确调节，从而精确控制岩棉熔体所需的工艺温度。本系统可实现高酸度系数岩棉产品的稳定生产，提高岩棉熔体成纤率，有效降低岩棉熔体熔制过程中的能耗，降低产品渣球含量。

Description

用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，具体涉及建筑保温材料领域，特别涉及一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧装备与技术。
背景技术
岩棉生产过程中，熔化工艺决定了岩棉熔体的化学组分、熔体温度、熔体粘度等关键参数。这些参数直接影响岩棉纤维的酸度系数、渣球含量等性能指标。目前岩棉行业中普遍使用的冲天炉法来熔化原料得到岩棉熔体。该方法通过冲天炉中焦炭的燃烧反应放出的大量热能熔化混合好的矿石原料。矿石原料熔化后熔体通过冲天炉底部的虹吸口进入两组活动溜槽，后导入离心机进入成纤工序。
随着我国岩棉行业的发展对产品质量和生产过程中的节能减排的要求越来越高。现有的冲天炉法熔制技术存在以下问题：
1、生产高酸度系数产品时(酸度系数≥2.0)，熔化强度不够无法满足产品性能指标。
2、熔体通过组合溜槽的过程降温无法避免，导致熔体的温度、粘度无法满足高品质产品的需求。
3、产品的酸度系数的提高导致生产过程中能耗的急剧上升，同时带来更高的污染物排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有技术中岩棉生产过程中的产品的熔化强度不够、酸度系数高且熔体通过组合溜槽的过程降温等技术问题。
本发明的目的是，开发出一套利用纯氧燃烧技术对冲天炉至组合活动溜槽过程中的岩棉熔体进行高强度局部加热的装备与技术，可实现高酸度系数(酸度系统≥2.0)岩棉产品的稳定生产，提高岩棉熔体成纤率，有效降低岩棉熔体熔制过程中的能耗，降低产品渣球含量的用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统。
本发明的设计思想是，本纯氧燃烧系统采用天然气为燃料，氧气作为助燃介质，通过纯氧烧枪燃烧来对岩棉熔体加热；纯氧烧枪分别作用于虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处；同时该系统通过在虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处设置温度传感器对此温度进行实时在线测量，并对天然气和氧气流量进行实时精确调节，从而精确控制岩棉熔体所需的工艺温度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，包括冲天炉、1号活动溜槽、2号活动溜槽和离心机，1号活动溜槽和2号活动溜槽位于冲天炉底部的虹吸口与离心机进口之间；还包括三支纯氧烧枪、分别给三支纯氧烧枪提供天然气以及氧气的管路系统、在线温度实时监测系统和PLC控制柜；
三支纯氧烧枪分别为1号纯氧烧枪、2号纯氧烧枪和3号纯氧烧枪；1号纯氧烧枪设置在虹吸口的顶部，2号纯氧烧枪设置在1号活动溜槽下部，3号纯氧烧枪设置在2号活动溜槽下部；1号纯氧烧枪的信号输出端、2号纯氧烧枪的信号输出端和3号纯氧烧枪的信号输出端分别连接PLC控制柜；
天然气以及氧气的管路系统包括氧气主管路通道、天然气主管路通道和三条氧气和天然气混合管路通道；三条氧气和天然气混合管路通道的出气口分别连接1号纯氧烧枪、2号纯氧烧枪和3号纯氧烧枪的供气口；氧气主管路通道和天然气主管路通道均设置有压力变送器和温度变送器，压力变送器的信号输出端连接PLC控制柜，温度变送器的信号输出端连接PLC控制柜；三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有流量调节阀和压差变送器；流量调节阀的信号输入端连接PLC控制柜，压差变送器的信号输入端连接压差变送器；
在线温度实时监测系统包括1号温度传感器、2号温度传感器和3号温度传感器；1号温度传感器设置在虹吸口的顶部测量1号纯氧烧枪加热处的熔体的温度，2号温度传感器设置在1号活动溜槽下部测量2号纯氧烧枪加热处的熔体的温度，3号温度传感器设置在2号活动溜槽下部测量3号纯氧烧枪加热处的熔体的温度；1号温度传感器、2号温度传感器和3号温度传感器的信号输出端分别连接PLC控制柜。
本发明系统中的三支纯氧烧枪均为现有技术中的产品，因此其具体的结构和工作过程本发明不作详细的说明。本纯氧烧枪火焰长度可调、火焰宽度可调、刚度低以及热量集中，可实现火焰全覆盖熔体，同时也可避免烧枪火焰的刚度对岩棉流股产生冲击，扰动流股，从而可能导致流股偏离生产中心线。
本发明系统中所述的冲天炉、1号活动溜槽、2号活动溜槽和离心机均为现有技术中岩棉生产过程中所需的设备且其各部件之间的连接关系也均为现有技术中，因此，本发明对各部件之间的连接关系均不再作详细的说明。
本发明系统中作用于岩棉熔体的进行加热的三支纯氧烧枪的加热位置具体设置在虹吸口顶部、1号活动溜槽下部和2号固定溜槽下部；同时在虹吸口顶部、1号活动溜槽下部、2号固定溜槽下部分别设置在线式红外线温度传感器，对该处岩棉熔体温度进行在线实时测量；本发明系统中的氧气主管路通道和天然气主管路通道均设置有压力变送器和温度变送器，将天然气和氧气的压力信号和温度信号反馈到PLC控制柜内；三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有流量调节阀和压差变送器，根据温度对天然气和氧气流量进行实时精确调节，同时也可实现单独对每一支纯氧烧枪进行流量的调节与压力的调节，保证燃烧火焰的温度。
本发明系统中的1号温度传感器、2号温度传感器和3号温度传感器分别与燃烧系统PLC控制柜内的PLC控制程序进行连锁；当温度偏离设定温度时，程序根据内设的热工计算公式，通过岩棉熔体流量以及所需补偿温度反馈出具体天然气或氧气流量调节值信号，进而对天然气或氧气流量进行实时精确调节。
由于三个加热点工艺温度要求不同，燃烧系统PLC控制程序可实现分别对三支纯氧烧枪的天然气或氧气流量进行控制调节。
PLC控制程序内设热工计算公式：
Vn为天然气流量(Nm3/h)，Vo为氧气流量(Nm3/h)，Cm为熔体比热容(kJ/kg·℃)，Qm为熔体流量(kg/h)，ts为熔体设定温度值(℃)，tp为熔体实际测定值(℃)，qn为天然气热值(kJ/Nm3)，k为熔体流量修正系数，η为熔体对火焰的热吸收率。
本发明系统中的PLC控制程序内设热工计算公式为现有技术中的热工计算公式，其具体的推导过程本发明不作详细的说明。
对上述技术方案的改进，温度传感器为红外温度传感器。
对上述技术方案的进一步改进，氧气主管路通道和天然气主管路通道还设置有压力开关和安全切断阀。本发明系统设置的压力开关和安全切断阀连锁可实现当天然气或氧气压力高于或者低于设定值范围时，安全切断阀能快速切断天然气或氧气，以保证本系统的安全运行。
对上述技术方案的进一步改进，氧气主管路通道和天然气主管路通道还设置有压力表、过滤器、调压阀和流量计。本发明系统在主管路通道中设置压力表便于方便观察；设置过滤器、调压阀和流量计可实现对天然气或氧气进行过滤、调压、流量计量以及保证本系统的安全运行。
对上述技术方案的进一步改进，三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有手动调节阀和单向阀。本发明在混合管路通道中设置手动调节阀和单向阀可自动完成对天然气或氧气流量的实时多点精确调节，
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、本纯氧燃烧系统采用天然气为燃料，氧气作为助燃介质，通过纯氧烧枪燃烧来对岩棉熔体加热；纯氧烧枪分别作用于虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处；同时该系统通过在虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处设置温度传感器对此温度进行实时在线测量，并对天然气和氧气流量进行实时精确调节，从而精确控制岩棉熔体所需的工艺温度，有效地解决了现有技术中岩棉生产过程中的产品的熔化强度不够、酸度系数高且熔体通过组合溜槽的过程降温等技术问题。
2、本纯氧燃烧系统可以根据岩棉熔体实时温度自动调节各纯氧烧枪天然气或氧气流量，实现岩棉熔体工艺温度的稳定。
3、本系统可实现高酸度系数(酸度系统≥2.0)岩棉产品的稳定生产，提高岩棉熔体成纤率，有效降低岩棉熔体熔制过程中的能耗，降低产品渣球含量。
附图说明
图1是本实施例纯氧燃烧系统的结构示意图。
图2是本实施例纯氧燃烧系统的加热位置与温度传感器安装位置及PLC控制柜连锁的示意图。
图3是本实施例纯氧燃烧系统中给三支纯氧烧枪提供天然气以及氧气的管路系统图。
图中：1、虹吸口；2、1号纯氧烧枪；3、熔体；4、1号活动溜槽；5、1号温度传感器；6、2号温度传感器；7、2号活动溜槽；8、3号温度传感器；9、2号纯氧烧枪；10、3号纯氧烧枪；11、PLC控制柜；12、压力变送器；13、压力表；14、过滤器；15、调压阀；16、压力开关；17、安全切断阀；18、流量计；19、温度变送器；20、压差变送器；21、手动调节阀；22、流量调节阀；23、单向阀；24、冲天炉，25、离心机。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-3和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
参见图1，本实施例中的一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，包括冲天炉24、1号活动溜槽4、2号活动溜槽7和离心机25，1号活动溜槽4和2号活动溜槽7位于冲天炉底部的虹吸口1与离心机进口之间。
本实施例中的一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，还包括三支纯氧烧枪、分别给三支纯氧烧枪提供天然气以及氧气的管路系统、在线温度实时监测系统和PLC控制柜11。如图2所示。
三支纯氧烧枪分别为1号纯氧烧枪2、2号纯氧烧枪9和3号纯氧烧枪10；1号纯氧烧枪2设置在虹吸口1的顶部，2号纯氧烧枪9设置在1号活动溜槽4下部，3号纯氧烧枪10设置在2号活动溜槽7下部；1号纯氧烧枪2的信号输出端、2号纯氧烧枪9的信号输出端和3号纯氧烧枪10的信号输出端分别连接PLC控制柜11。如图2所示。
在线温度实时监测系统包括1号温度传感器5、2号温度传感器6和3号温度传感器8；1号温度传感器5设置在虹吸口1的顶部测量1号纯氧烧枪2加热处的熔体3的温度，2号温度传感器6设置在1号活动溜槽4下部测量2号纯氧烧枪9加热处的熔体3的温度，3号温度传感器8设置在2号活动溜槽7下部测量3号纯氧烧枪10加热处的熔体3的温度；1号温度传感器5、2号温度传感器6和3号温度传感器8的信号输出端分别连接PLC控制柜11。如图2所示。
天然气以及氧气的管路系统包括氧气主管路通道、天然气主管路通道和三条氧气和天然气混合管路通道；三条氧气和天然气混合管路通道的出气口分别连接1号纯氧烧枪2、2号纯氧烧枪9和3号纯氧烧枪10的供气口；氧气主管路通道和天然气主管路通道均设置有压力变送器12和温度变送器19，压力变送器12的信号输出端连接PLC控制柜11，温度变送器19的信号输出端连接PLC控制柜11；三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有流量调节阀22和压差变送器20；流量调节阀22的信号输入端连接PLC控制柜11，压差变送器20的信号输入端连接压差变送器20；如图3所示。
本实施例的工作过程如下所述：
本实施例中，氧气主管路通道和天然气主管路通道均设置有压力变送器12和温度变送器19，可将天然气或氧气的压力信号和温度信号反馈到PLC控制柜11内的PLC控制系统，同时设有压力表13方便观察，设置过滤器14、调压阀15以及流量计18可实现对天然气或氧气进行过滤、调压以及流量计量，设置压力开关16和安全切断阀17连锁则可实现当天然气或氧气压力高于或者低于设定值范围时，安全切断阀17能快速切断天然气或氧气，以保证系统的安全运行。
本实施例中，每只红外温度传感器的实时温度信号均与PLC控制系统连锁，当某测点岩棉熔体温度偏离设定温度时，PLC控制程序根据内设的热工计算公式，通过岩棉熔体流量以及所需补偿温度反馈出具体天然气或氧气流量调节值信号，信号作用于该测点对应烧枪的天然气/氧气流量调节阀22与压差变送器20，同时备用手动调节阀21，配置单向阀23，从而自动完成对天然气或氧气流量的实时多点精确调节。
本实施例中的纯氧燃烧系统采用天然气为燃料，氧气作为助燃介质，通过纯氧烧枪燃烧来对岩棉熔体加热；纯氧烧枪分别作用于虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处；同时该系统通过在虹吸口的顶部，1号活动溜槽下部以及2号活动溜槽下部的岩棉熔体处设置温度传感器对此温度进行实时在线测量，并对天然气和氧气流量进行实时精确调节，从而精确控制岩棉熔体所需的工艺温度，有效地解决了现有技术中岩棉生产过程中的产品的熔化强度不够、酸度系数高且熔体通过组合溜槽的过程降温等技术问题。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (5)

1.一种用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，包括冲天炉(24)、1号活动溜槽(4)、2号活动溜槽(7)和离心机(25)，1号活动溜槽(4)和2号活动溜槽(7)位于冲天炉底部的虹吸口(1)与离心机进口之间；其特征在于，还包括三支纯氧烧枪、分别给三支纯氧烧枪提供天然气以及氧气的管路系统、在线温度实时监测系统和PLC控制柜(11)；
三支纯氧烧枪分别为1号纯氧烧枪(2)、2号纯氧烧枪(9)和3号纯氧烧枪(10)；1号纯氧烧枪(2)设置在虹吸口(1)的顶部，2号纯氧烧枪(9)设置在1号活动溜槽(4)下部，3号纯氧烧枪(10)设置在2号活动溜槽(7)下部；1号纯氧烧枪(2)的信号输出端、2号纯氧烧枪(9)的信号输出端和3号纯氧烧枪(10)的信号输出端分别连接PLC控制柜(11)；
天然气以及氧气的管路系统包括氧气主管路通道、天然气主管路通道和三条氧气和天然气混合管路通道；三条氧气和天然气混合管路通道的出气口分别连接1号纯氧烧枪(2)、2号纯氧烧枪(9)和3号纯氧烧枪(10)的供气口；氧气主管路通道和天然气主管路通道均设置有压力变送器(12)和温度变送器(19)，压力变送器(12)的信号输出端连接PLC控制柜(11)，温度变送器(19)的信号输出端连接PLC控制柜(11)；三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有流量调节阀(22)和压差变送器(20)；流量调节阀(22)的信号输入端连接PLC控制柜(11)，压差变送器(20)的信号输入端连接压差变送器(20)；
在线温度实时监测系统包括1号温度传感器(5)、2号温度传感器(6)和3号温度传感器(8)；1号温度传感器(5)设置在虹吸口(1)的顶部测量1号纯氧烧枪(2)加热处的熔体(3)的温度，2号温度传感器(6)设置在1号活动溜槽(4)下部测量2号纯氧烧枪(9)加热处的熔体(3)的温度，3号温度传感器(8)设置在2号活动溜槽(7)下部测量3号纯氧烧枪(10)加热处的熔体(3)的温度；1号温度传感器(5)、2号温度传感器(6)和3号温度传感器(8)的信号输出端分别连接PLC控制柜(11)。
2.如权利要求1所述的用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，其特征在于，温度传感器为红外温度传感器。
3.如权利要求1所述的用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，其特征在于，氧气主管路通道和天然气主管路通道还设置有压力开关(16)和安全切断阀(17)。
4.如权利要求3所述的用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，其特征在于，氧气主管路通道和天然气主管路通道还设置有压力表(13)、过滤器(14)、调压阀(15)和流量计(18)。
5.如权利要求1所述的用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧系统，其特征在于，三条氧气和天然气混合管路通道上均设置有手动调节阀(21)和单向阀(23)。
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