CN107355788B - 智能燃烧装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能燃烧装置与系统，涉及工业燃烧领域。该智能燃烧装置与系统通过将控制器分别与火焰传感端、点火开关、电极端、地线端及安全状态执行组件电连接，点火开关可以发送点火信号至控制器，控制器在接收到点火信号后控制电极端放电并产生火焰，此时火焰传感端采集燃烧室内的火焰燃烧情况，然后控制器判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制安全状态执行组件执行相应的操作，从而实现了点火的自动化控制，安全状态执行组件可随时根据火焰火焰燃烧情况的所处状态执行相应操作以使智能燃烧装置在燃烧过程中处于安全的燃烧状态，智能燃烧装置不易出现故障，使用寿命长。

Description

智能燃烧装置与系统

技术领域

本发明涉及工业燃烧领域，具体而言，涉及一种智能燃烧装置与系统。

背景技术

燃料电池是一种具有较高的能源利用率和环境友好型的能源利用方式，其中固体氧化物燃料电池可利用甲烷、乙烷和丙烷等为燃气进行重整，但是如果想利用原料燃料提供其工作所需要的高温环境，进行高度集成化设计，则需要根据其电堆大小和结构设计燃烧器。燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。燃烧器一种将物质通过燃烧这一化学反应方式转化热能的一种设备—即将空气与燃料通过预混装置按适当比例混兑以使其充分燃烧。

现有技术中的燃烧器的基本功能很单一，甚至都是分立元件，且无法自动化的应对在燃烧过程中对整个燃烧进程的各种状态进行有效的调整与控制，并且使用安全性差，容易损坏，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能燃烧装置与系统，其旨在改善上述的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能燃烧装置，所述智能燃烧装置包括燃烧器、控制器、火焰传感器、点火开关、电极端、地线端、火焰传感端以及安全状态执行组件，所述燃烧器设置有至少三个通孔，所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端分别通过一个所述通孔伸入所述燃烧器的燃烧室内，所述控制器分别与所述火焰传感端、所述点火开关、所述电极端、所述地线端及所述安全状态执行组件电连接，所述点火开关用于发送点火信号至所述控制器，所述控制器用于接收到点火信号后控制电极端放电并产生火焰，所述火焰传感端用于采集燃烧室内的火焰燃烧情况，所述控制器用于判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制所述安全状态执行组件执行相应的操作。

进一步地，所述智能燃烧装置还包括燃气输送管、空气输送管，所述燃气输送管、所述空气输送管分别与所述燃烧器的燃烧室导通，所述安全状态执行组件包括分别设置于所述燃气输送管、所述空气输送管的电磁阀，所述控制器用于若采集到的火焰状态处于非正常状态时，则控制每个所述电磁阀以及所述点火开关关闭。

进一步地，所述智能燃烧装置还包括散热器，所述散热器与所述控制器电连接，所述控制器还用于在控制每个所述电磁阀以及所述点火开关关闭的同时，控制所述散热器开启。

进一步地，所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端均位于所述燃烧器的燃烧室内的顶部，所述安全状态执行组件包括三个驱动升降组件，三个所述驱动升降组件分别与所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端连接，每个所述驱动升降组件与所述控制器电连接，所述控制器还用于若采集到的火焰状态处于正常状态时，控制三个所述驱动升降组件分别驱动所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端下降到预设定的位置。

进一步地，每个所述驱动升降组件包括驱动马达、弹簧以及连接杆，每个所述驱动马达与所述控制器电连接，其中一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述电极端依次连接，另一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述地线端依次连接，再一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述火焰传感端依次连接。

进一步地，所述智能燃烧装置还包括燃气输送管、空气输送管，所述燃气输送管、所述空气输送管内均设置有气压传感器，每个所述气压传感器均与所述控制器电连接，每个所述气压传感器用于采集所述燃气输送管、所述空气输送管内的气压值，若采集到的火焰状态处于正常状态时，所述控制器还用于判断所述燃气输送管内的气压值及所述空气输送管内的气压值是否大于预设定的阈值，在所述燃气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制所述点火开关及安装于燃气输送管的电磁阀关闭；在所述空气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制所述安装于所述空气输送管内的电磁阀关闭。

进一步地，所述智能燃烧装置还包括散热器，所述散热器与所述控制器电连接，所述控制器还用于在控制任一所述电磁阀以及所述点火开关关闭的同时，控制所述散热器开启。

进一步地，所述燃气输送管、所述空气输送管内均设置有流量控制阀门。

进一步地，所述燃烧器为陶瓷燃烧器。

第二方面，本发明实施例还提供了另一种智能燃烧系统，包括燃气储存设备、空气储存设备、燃气输送管、空气输送管以及上述的智能燃烧装置，所述燃气储存设备通过所述燃气输送管与所述燃烧器的燃烧室导通，所述空气储存设备通过所述空气输送管与所述燃烧器的燃烧室导通，其中，所述燃气输送管、所述空气输送管均设置有手动阀。

本发明提供的智能燃烧装置与系统的有益效果是：通过将控制器分别与火焰传感端、点火开关、电极端、地线端及安全状态执行组件电连接，点火开关可以发送点火信号至控制器，控制器在接收到点火信号后控制电极端放电并产生火焰，此时火焰传感端采集燃烧室内的火焰燃烧情况，然后控制器判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制安全状态执行组件执行相应的操作，从而实现了点火的自动化控制，安全状态执行组件可随时根据火焰火焰燃烧情况的所处状态执行相应操作以使智能燃烧装置在燃烧过程中处于安全的燃烧状态，智能燃烧装置不易出现故障，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的智能燃烧装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的燃烧器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的智能燃烧装置的电路连接框图；

图4为本发明实施例提供的智能燃烧系统的结构示意图。

图标：101-控制器；102-点火开关；103-通孔；104-电极端；105-地线端；106-火焰传感端；107-电磁阀；108-流量控制阀门；109-气压控制设备；110-气压传感器；111-电源；112-手动阀；113-散热器；114-燃气输送管；115-空气输送管；116-燃气储存设备；117-空气储存设备；118-燃烧器；119-燃烧室；120-驱动马达；121-弹簧；122-连接杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参阅图1，本发明实施例提供了一种智能燃烧装置，智能燃烧装置包括燃烧器118、控制器101、点火开关102、电极端104、地线端105、火焰传感端106、电源111以及安全状态执行组件。如图2所示，燃烧器118设置有三个通孔103，电极端104、地线端105以及火焰传感端106分别通过一个通孔103伸入燃烧器118的燃烧室119内。如图3所示，控制器101分别与火焰传感端106、点火开关102、电极端104、地线端105及安全状态执行组件电连接。

本实施例中，如图2所示，燃烧器118为陶瓷燃烧器。其中，制作陶瓷燃烧器的组分包括预设定比例的三氧化二铝、聚甲基丙烯酸甲酯、羟丙基甲基纤维素、油酸、糊精。例如，三氧化二铝的占比为80％～90％，作为耐火材料，聚甲基丙烯酸甲酯的占比为7％～17％，在烧结时可产生气泡使得陶瓷燃烧器多孔隙，从而使得陶瓷燃烧器更为轻便，羟丙基甲基纤维素占比为2.5％～3.5％，糊精占比为2.5％～3.5％，羟丙基甲基纤维素与糊精均起到制作泥料时的粘结作用。油酸占比为2.5％～3.5％，且三氧化二铝、聚甲基丙烯酸甲酯、羟丙基甲基纤维素、油酸、糊精的总占比等于100％，油酸起到制作泥料时的分散与润滑作用。

另外，陶瓷燃烧器包括有燃烧嘴，燃烧嘴表面镀有膜层。由于陶瓷燃烧器多孔隙，为了避免燃烧时燃气泄露，因此，需要对陶瓷燃烧器模型的燃烧嘴进行镀膜。具体地，镀上的膜层的原料组分包括三氧化二铝陶瓷粉、有机粘结剂、无机粘结剂以及功能添加剂。其中，所述三氧化二铝陶瓷粉的占比为75％～85％，有机粘结剂的占比为10％～20％，无机粘结剂(例如，无铅玻璃)的占比为3.5％～4％，功能添加剂占0.5％～1.5％。该陶瓷燃烧器具备耐火、耐高温、不易受腐蚀、使用寿命长、致密性强的特点。

本实施例中，电源111可以采用但不限于UPS(Uninterruptible Power System，UPS)，即不间断电源111。

点火开关102用于发送点火信号至控制器101，控制器101用于接收到点火信号后控制电极端104放电并产生火焰。本实施例中，当打火开关打开时发出高压脉冲，通过导线传导到电极端104和地线端105，向周围空气放电，从而产生电火花促使燃气燃烧。本实施例中，控制器101采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。微控制单元是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

火焰传感端106用于采集燃烧室119内的火焰燃烧情况，控制器101用于判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制安全状态执行组件执行相应的操作。本实施例中，火焰传感端106可以采用紫外火焰传感器106，当然地，也可以采用红外火焰传感器106，不同的火焰辐射强度、波长分布有所差异，因此火焰传感端106可以用于探测火焰的离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。

具体地，依据火焰燃烧情况的所处状态控制安全状态执行组件执行相应的操作包括但不限于以下两种情况：

第一种：智能燃烧装置还包括燃气输送管114、空气输送管115，燃气输送管114、空气输送管115分别与燃烧器118的燃烧室119导通，安全状态执行组件包括分别设置于燃气输送管114、空气输送管115的电磁阀107，控制器101用于若采集到的火焰状态处于非正常状态时，则控制每个电磁阀107以及点火开关102关闭，从而可以防止从燃气储存设备116和空气储存设备117的燃气及空气积聚在燃烧器118的燃烧室119，从而在一定程度上防止爆炸或火灾的情况发生，预防了安全事故。

另外，燃气输送管114、空气输送管115还可以先与一根总输送管导通，总输送管与燃烧器118的燃烧室119导通，燃气和空气可以先在总输送管充分混合后输入燃烧器118的燃烧室119。

由于燃烧器118在燃烧时温度很高，为了避免由于温度高，导致智能燃烧装置的电子元件发生损坏，因此，智能燃烧装置还包括散热器113，散热器113与控制器101电连接，控制器101还用于在控制每个电磁阀107以及点火开关102关闭的同时，控制散热器113开启，散热器113开启后可以迅速降低燃烧器118的温度。

第二种：

电极端104、地线端105以及火焰传感端106均位于燃烧器118的燃烧室119内的顶部，安全状态执行组件包括三个驱动升降组件，三个驱动升降组件分别与电极端104、地线端105以及火焰传感端106连接。每个驱动升降组件与控制器101电连接，控制器101还用于若采集到的火焰状态处于正常状态时，控制三个驱动升降组件分别驱动电极端104、地线端105以及火焰传感端106下降到预设定的位置，从而可以使得电极端104、地线端105以及火焰传感端106免受高温环境的破坏，延长了智能燃烧装置的使用寿命。

具体地，本实施例中，每个驱动升降组件包括驱动马达120、弹簧121以及连接杆122，每个驱动马达120与控制器101电连接，其中一个驱动马达120与一个弹簧121、一根连接杆122以及电极端104依次连接，另一个驱动马达120与一个弹簧121、一根连接杆122以及地线端105依次连接，再一个驱动马达120与一个弹簧121、一根连接杆122以及火焰传感端106依次连接。控制器101控制驱动马达120驱动弹簧121压缩或拉伸，从而有效调整电极端104、地线端105以及火焰传感端106的位置。

燃气输送管114、空气输送管115内均设置有气压传感器110，每个气压传感器110均与控制器101电连接。每个气压传感器110用于采集燃气输送管114、空气输送管115内的气压值，在采集到的火焰状态处于正常状态时，控制器101还用于判断燃气输送管114内的气压值及空气输送管115内的气压值是否大于预设定的阈值，在燃气输送管114内的气压值大于预设定的阈值时，控制点火开关102及安装于燃气输送管114的电磁阀107关闭。在空气输送管115内的气压值大于预设定的阈值时，控制安装于空气输送管115内的电磁阀107关闭，从而可以防止气压过高，导致智能燃烧装置出现故障，从而延长了智能燃烧装置的使用寿命。

智能燃烧装置还包括散热器113，散热器113与控制器101电连接，控制器101还用于在控制任一电磁阀107以及点火开关102关闭的同时，控制散热器113开启，散热器113开启后可以迅速降低燃烧器118的温度。

另外，燃气输送管114、空气输送管115内均设置有流量控制阀门108及气压控制设备109，气压控制设备109用于调整燃气输送管114、空气输送管115内的气压，流量控制阀门108用于控制流过燃气输送管114、空气输送管115的流量。

请参阅图4，本发明实施例还提供了另一种智能燃烧系统，包括燃气储存设备116、空气储存设备117、燃气输送管114、空气输送管115以及上述的智能燃烧装置，燃气储存设备116通过燃气输送管114与燃烧器118的燃烧室119导通，空气储存设备117通过空气输送管115与燃烧器118的燃烧室119导通，其中，燃气输送管114、空气输送管115均设置有手动阀112。

该智能燃烧系统的工作流程可以为：分别打开燃气输送管和空气输送管的手动阀再开启分别设置于燃气输送管、空气输送管的电磁阀，然后调节别设置于燃气输送管、空气输送管的气压控制设备，使其指针指向所需求的位置处，之后调流量控制阀门，使空气和燃气平稳的进入燃烧器的燃烧室中，此时打开电源与点火开关，产生高压脉冲，电极端和地线端周围空气放电，产生的电火花促使空气和燃气的混合气体燃烧，火焰传感端用于采集燃烧室内的火焰燃烧情况，控制器用于若采集到的火焰状态处于非正常状态时，则控制每个电磁阀以及点火开关关闭及散热器开启；在采集到的火焰状态处于正常状态时，控制器判断燃气输送管内的气压值及空气输送管内的气压值是否大于预设定的阈值，在燃气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制点火开关及安装于燃气输送管的电磁阀关闭以及散热器开启，然后控制器判断设置于燃气输送管、空气输送管的气压传感器采集到的燃气输送管内的气压值及空气输送管内的气压值是否大于预设定的阈值，在燃气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制点火开关及安装于燃气输送管的电磁阀关闭。

综上所述，本发明提供的智能燃烧装置与系统，通过将控制器分别与火焰传感端、点火开关、电极端、地线端及安全状态执行组件电连接，点火开关可以发送点火信号至控制器，控制器在接收到点火信号后控制电极端放电并产生火焰，此时火焰传感端采集燃烧室内的火焰燃烧情况，然后控制器判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制安全状态执行组件执行相应的操作，从而实现了点火的自动化控制，安全状态执行组件可随时根据火焰火焰燃烧情况的所处状态执行相应操作以使智能燃烧装置在燃烧过程中处于安全的燃烧状态，智能燃烧装置不易出现故障，使用寿命长。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能燃烧装置，其特征在于，所述智能燃烧装置包括燃烧器、控制器、点火开关、电极端、地线端、火焰传感端以及安全状态执行组件，所述燃烧器设置有至少三个通孔，所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端分别通过一个所述通孔伸入所述燃烧器的燃烧室内，所述控制器分别与所述火焰传感端、所述点火开关、所述电极端、所述地线端及所述安全状态执行组件电连接，所述点火开关用于发送点火信号至所述控制器，所述控制器用于接收到点火信号后控制电极端放电并产生火焰，所述火焰传感端用于采集燃烧室内的火焰燃烧情况，所述控制器用于判断采集到的火焰燃烧情况的所处状态，并依据火焰燃烧情况的所处状态控制所述安全状态执行组件执行相应的操作；

所述智能燃烧装置还包括燃气输送管、空气输送管，所述燃气输送管、所述空气输送管分别与所述燃烧器的燃烧室导通，所述安全状态执行组件包括分别设置于所述燃气输送管、所述空气输送管的电磁阀，所述控制器用于若采集到的火焰状态处于非正常状态时，则控制每个所述电磁阀以及所述点火开关关闭；

所述智能燃烧装置还包括散热器，所述散热器与所述控制器电连接，所述控制器还用于在控制每个所述电磁阀以及所述点火开关关闭的同时，控制所述散热器开启；

所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端均位于所述燃烧器的燃烧室内的顶部，所述安全状态执行组件包括三个驱动升降组件，三个所述驱动升降组件分别与所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端连接，每个所述驱动升降组件与所述控制器电连接，所述控制器还用于若采集到的火焰状态处于正常状态时，控制三个所述驱动升降组件分别驱动所述电极端、所述地线端以及所述火焰传感端下降到预设定的位置；

每个所述驱动升降组件包括驱动马达、弹簧以及连接杆，每个所述驱动马达与所述控制器电连接，其中一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述电极端依次连接，另一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述地线端依次连接，再一个所述驱动马达与一个所述弹簧、一根所述连接杆以及所述火焰传感端依次连接。

2.根据权利要求1所述的智能燃烧装置，其特征在于，所述智能燃烧装置还包括燃气输送管、空气输送管，所述燃气输送管、所述空气输送管内均设置有气压传感器，每个所述气压传感器均与所述控制器电连接，每个所述气压传感器用于采集所述燃气输送管、所述空气输送管内的气压值，若采集到的火焰状态处于正常状态时，所述控制器还用于判断所述燃气输送管内的气压值及所述空气输送管内的气压值是否大于预设定的阈值，在所述燃气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制所述点火开关及安装于燃气输送管的电磁阀关闭；在所述空气输送管内的气压值大于预设定的阈值时，控制所述安装于所述空气输送管内的电磁阀关闭。

3.根据权利要求2所述的智能燃烧装置，其特征在于，所述燃气输送管、所述空气输送管内均设置有流量控制阀门。

4.根据权利要求1所述的智能燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器为陶瓷燃烧器。

5.一种智能燃烧系统，其特征在于，包括燃气储存设备、空气储存设备以及权利要求1所述的智能燃烧装置，所述燃气储存设备通过所述燃气输送管与所述燃烧器的燃烧室导通，所述空气储存设备通过所述空气输送管与所述燃烧器的燃烧室导通，其中，所述燃气输送管、所述空气输送管均设置有手动阀。

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