CN109373773A - 炉窑连续式热交换控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炉窑连续式热交换控制装置，包括：第一蓄热室和第二蓄热室，以及分别与第一蓄热室和第二蓄热室烟气输入管道、烟气输出管道、空气输入管道以及空气输出管道，并且，所述的烟气输入管道、烟气输出管道、空气输入管道以及空气输出管道与第一蓄热室、第二蓄热室连通的管路上分别设有阀门，其中，通过控制系统控制管道与蓄热室之间的阀门周期性地打开与关闭，以实现第一蓄热室和第二蓄热室在吸热和放热模式间周期性地转换，本发明的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法具有简化的结构和工作流程，能够解决现有技术下对于换热周期短、换热频繁的蓄热燃烧中炉温和炉压波动大的问题，能够提升蓄热室连续燃烧稳定性，提高余热回收效率。

Description

炉窑连续式热交换控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及换向燃烧控制技术领域，具体地说，涉及一种炉窑连续式热交换控制装置及控制方法。

背景技术

蓄热燃烧技术是一种在高温低氧空气状况下燃烧的技术，通常高温空气温度大于1000℃，蓄热式燃烧技术从根本上提高了加热炉的能源利用率，特别是对低热值燃料(如高炉煤气)的合理利用，既减少了污染物(高炉煤气)的排放，又节约了能源，成为满足当前资源和环境要求的先进技术，并且蓄热式燃烧技术的采用又强化了加热炉内的炉气循环,均匀炉子的温度场,提高了加热质量，效果也非常显著。利用蓄热室可以将烟气排放温度降低到接近露点温度，实现“极限余热回收”和“高温低氧燃烧”。

在长期的生产和实践中人们发现，蓄热室燃烧技术同样存在着一定的局限性：

1)由于蓄热室内的烟气和空气间歇性经过蓄热体，并通过不同的蓄热体分别同步地进行烟气放热和空气吸热，继而，蓄热体需要在吸热和放热两种模式下进行周期性切换，因此，上述蓄热室工作原理必然要求蓄热室需要成对出现，单一的蓄热式无法完成烟气和空气的换热；

2)在现有技术下，蓄热室通过换向技术，实现吸热和放热两种模式的周期性切换。然而，在换向过程中，经过蓄热式的流体的性质和流动方向也随之发生变化。例如，当蓄热室由吸热周期切换至放热周期时，蓄热室由原本向炉内通入经余热的空气或煤气，切换为向炉外排放烟气，则此时，蓄热室内存留的部分高温空气或煤气也随之烟气的流动一起被排出炉外，导致这部分高温空气或煤气的物理热或化学热被直接排出，造成了热量的流失；同理，又例如当蓄热室由放热周期切换到吸热周期时，会造成部分烟气回流。现有技术下，对于大多换向周期短且换向频繁的蓄热式燃烧系统，上述的这种现象会加剧热量的流失；

3)基于第二点描述的现有技术下的蓄热式燃烧系统，蓄热式通过换向阀实现蓄热室内在吸热周期和放热周期之间的切换，换向阀的设置会大幅度提高蓄热式的建造成本，且换向阀自身的设置以及对换向阀的周期控制，一方面提升了燃烧系统的复杂度，另一方面也使得蓄热式燃烧系统的控制成本上升；并且，若采用诸如煤气类的易燃气体作为燃料，在换向过程中，系统换向会增加生产人员的操作和检修风险；

4)蓄热式的频繁换向致使换向时燃烧温度不连续，并出现燃烧温度阶层波动，这样，会使得原炉预热段安装的烧嘴失去预热功能，同时还会使得烧嘴出现堵塞、结焦、断火、甚至爆鸣、爆燃等现象，并且使得蓄热烧嘴的调节减低，继而提高了调节炉温的难度。

有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术中的上述技术问题。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种具有简化结构，能够解决现有技术下对于换热周期短、换热频繁的蓄热燃烧中炉温和炉压波动大的问题，能够提升蓄热室连续燃烧稳定性，提高余热回收利用效率的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种炉窑连续式热交换控制装置，所述装置包括：第一蓄热室，该第一蓄热室包括第一通口和第二通口；第二蓄热室，该第二蓄热室包括第三通口和第四通口；烟气输入管道，该烟气输入管道分别与所述第一蓄热室的第一通口以及第二蓄热室的第三通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；烟气输出管道，该烟气输出管道分别与所述第一蓄热室的第二通口以及第二蓄热室的第四通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；空气输入管道，该空气输入管道分别与所述第一蓄热室的第一通口以及第二蓄热室的第三通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；空气输出管道，该空气输出管道分别与所述第一蓄热室的第二通口以及第二蓄热室的第四通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门，其中，通过控制系统控制管道与蓄热室之间的阀门周期性地打开与关闭，以实现所述第一蓄热室和第二蓄热室在吸热和放热模式间周期性地转换。

优选地，还可以包括第三蓄热室、第四蓄热室以及煤气输入管道、煤气输出管道，所述第三蓄热室包括第五通口和第六通口，所述第四蓄热室包括第七通口和第八通口，其中，所述烟气输入管道分别与所述第五通口和第七通口连通，所述烟气输出管道分别与第六通口和第八通口连通；所述煤气输入管道分别与第五通口和第七通口连通，所述煤气输出管道分别与第六通口和第八通口连通。

进一步优选地，所述第一蓄热室和所述第二蓄热室内可以包括多个蓄热单元。

相应的，本发明还提供了一种基于上述内容所述的炉窑连续式热交换控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1、在一个换热周期开始时，控制系统控制所述烟气输入管道与第三通口之间、烟气输出管道与第二通口之间、空气输入管道与第一通口之间、空气输出管道与第四通口之间的通路打开，同时控制所述烟气输入管道与第一通口之间、烟气输出管道与第四通口之间、空气输入管道与第三通口之间、空气输出管道与第二通口之间的通路关闭；步骤S2、通入烟气，烟气进入所述第二蓄热室并加热第二蓄热室内的蓄热体，而后烟气被冷却，同时，通入空气，空气进入所述第一蓄热室，冷却第一蓄热室内的蓄热体，而后空气被加热；步骤S3、控制系统控制当前关闭的通路打开，同时控制当前开启的通路关闭，完成换向，而后烟气经过所述第一蓄热室被冷却，完成放热，空气经过第二蓄热室被加热，完成吸热，然后继续回到所述步骤S1。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法中，通过设置与蓄热室分别连通的烟气输入管道、烟气输出管道、空气输入管道、空气输出管道、煤气输入管道以及煤气输出管道，再通过控制装置控制管道周期性的打开和关闭，以取代现有技术下通过换向阀完成换向的蓄热燃烧方式，大幅度降低了蓄热燃烧装置和系统的复杂度，也降低了蓄热燃烧的换向成本，同时降低了以诸如煤气作为燃料时的施工安全隐患；另外，本发明中，基于换向次数少，提高了连续燃烧的稳定性，有效地提高了蓄热燃烧余热的回收率，并且，通过减少换向次数和频率，可以有效的解决现有技术中烧嘴容易堵塞、结焦、断火、甚至爆鸣爆燃等技术问题。综上所述，本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法具有简化的结构和工作流程，能够解决现有技术下对于换热周期短、换热频繁的蓄热燃烧中炉温和炉压波动大的问题，能够提升蓄热室连续燃烧稳定性，提高余热回收利用效率。

附图说明

图1为示意图，示出了本发明实施例一中所述的炉窑连续式热交换控制装置的结构；

图2为示意图，示出了本发明的实施例二中所述的炉窑连续式热交换控制装置的结构；

图3为流程图，示出了本发明的一实施例中所述的炉窑连续式热交换控制方法的流程。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

实施例一

图1为示意图，示出了本发明实施例一中所述的炉窑连续式热交换控制装置的结构，图中实心箭头示出了烟气在装置内流动的方向，图中空心箭头示出了空气在装置内流动的方向。如图1所示，在本发明的该实施例中所述的炉窑连续式热交换控制装置包括第一蓄热室1、第二蓄热室2，以及与第一蓄热室1、第二蓄热室2连通的烟气输入管道3、烟气输出管道4、空气输入管道5、空气输出管道6。

具体地说，第一蓄热室1包括第一通口11和第二通口12，第二蓄热室2包括第三通口21与第四通口22，参看图1，烟气输入管道3分别与第一蓄热室1的第一通口11以及第二蓄热室2的第三通口21连通，且其与第一蓄热室1和第二蓄热室2连通的管路上分别设置有阀门7，烟气输出管道4分别与第一蓄热室1的第二通口12以及第二蓄热室2的第四通口22连通，且其与第一蓄热室1和第二蓄热室2连接的通路上分别设置有阀门7；空气输入管道5分别与第一蓄热室1的第一通口11以及第二蓄热室2的第三通口21连通，且其与第一蓄热室1和第二蓄热室2连接的通路上分别设置有阀门7；空气输出管道6分别与第一蓄热室1的第二通口12以及第二蓄热室2的第四通口22连通，且其与第一蓄热室1和第二蓄热室2连接的通路上分别设置有阀门7。

在一个换热周期开始时，控制系统控制烟气输入管道3与第三通口21之间、烟气输出管道4与第二通口12之间、空气输入管道5与第一通口11之间、空气输出管道6与第四通口22之间的通路打开，同时控制烟气输入管道3与第一通口11之间、烟气输出管道4与第四通口22之间、空气输入管道5与第三通口21之间、空气输出管道6与第二通口12之间的通路关闭；而后通入烟气，烟气进入第二蓄热室2并加热第二蓄热室2内的蓄热体，而后烟气被冷却，同时，通入空气，空气进入第一蓄热室1，冷却第一蓄热室1内的蓄热体，而后空气被加热；之后控制系统控制当前关闭的通路打开，同时控制当前开启的通路关闭，完成换向，而后烟气经过第一蓄热室1被冷却，完成放热，空气经过第二蓄热室2被加热，完成吸热，然后继续下一个换热周期。

实施例二

图2为示意图，示出了本发明实施例二中所述的炉窑连续式热交换控制装置的结构。如图2所示，在本发明的实施例二中所述的炉窑连续式热交换控制装置包括第一蓄热室1’、第二蓄热室2’、第三蓄热室3’以及第四蓄热室4’，以及与第一蓄热室1’、第二蓄热室2’、第三蓄热室3’、第四蓄热室4’连通的烟气输入管道5’、烟气输出管道6’、空气输入管道7’、空气输出管道8’、煤气输入管道9’以及煤气输出管道10’。

具体地说，第一蓄热室1’包括第一通口11’和第二通口12’，第二蓄热室2’包括第三通口21’与第四通口22’，第三蓄热室3’包括第五通口31’与第六通口32’，第四蓄热室4’包括第七通口41’与第八通口42’。参看图2，烟气输入管道5’分别与第一蓄热室1’的第一通口11’、第二蓄热室2’的第三通口21’、第三蓄热室3’的第五通口31’以及第四蓄热室4’的第七通口41’连通，且其与第一蓄热室1’、第二蓄热室2’、第三蓄热室3’以及第四蓄热室4’连通的管路上分别设置有阀门13’；烟气输出管道6’分别与第一蓄热室1’的第二通口12’、第二蓄热室2’的第四通口22’、第三蓄热室3’的第六通口32’以及第四蓄热室4’的第八通口42’连通，且其与第一蓄热室1’、第二蓄热室2’、第三蓄热室3’以及第四蓄热室4’连接的通路上分别设置有阀门13’；空气输入管道7’分别与第一蓄热室1’的第一通口11’以及第二蓄热室2’的第三通口21’连通，且其与第一蓄热室1’和第二蓄热室2’连接的通路上分别设置有阀门13’；空气输出管道8’分别与第一蓄热室1’的第二通口12’以及第二蓄热室2’的第四通口22’连通，且其与第一蓄热室1’和第二蓄热室2’连接的通路上分别设置有阀门13’；煤气输入管道9’分别与第五通口31’和第七通口41’连通，煤气输出管道10’分别与第六通口32’和第八通口42’连通。

在一个换热周期开始时，控制系统控制烟气输入管道5’与第一通口11’、第五通口31’之间的阀门13’打开，烟气输出管道6’与第二通口12’、第六通口32’之间的阀门13’打开，空气输入管道7’与第三通口21’之间的阀门13’打开，空气输出管道8’与第四通口22’之间的阀门13’打开，煤气输入管道9’与第七通口41’之间的阀门13’打开，煤气输出管道10’与第八通口42’之间的阀门13’打开，同时控制其他通路的阀门关闭；而后通入烟气，烟气进入第一蓄热室1’和第三蓄热室3’并加热第一蓄热室1’和第三蓄热室3’内的蓄热体，而后烟气被冷却，同时，通入空气和煤气，空气进入第二蓄热室2’，冷却第二蓄热室2’内的蓄热体，而后空气被加热，煤气进入第四蓄热室4’，冷却第四蓄热室4’内的蓄热体，而后煤气被加热；之后控制系统控制当前关闭的通路打开，同时控制当前开启的通路关闭，完成换向，而后烟气经过第二蓄热室2’和第四蓄热室4’被冷却，完成放热，空气经过第一蓄热室1’被加热，煤气经过第三蓄热室3’被加热，完成吸热，然后继续下一个换热周期。

相应的，本发明还提供了一种基于上述内容所述的炉窑连续式热交换控制方法，图3为流程图，示出了本发明的一实施例中所述的炉窑连续式热交换控制方法的流程。如图3所示，在本发明的该实施例中所述的炉窑连续式热交换控制方法包括以下步骤：步骤S1、在一个换热周期开始时，控制系统控制所述烟气输入管道与第三通口之间、烟气输出管道与第二通口之间、空气输入管道与第一通口之间、空气输出管道与第四通口之间的通路打开，同时控制所述烟气输入管道与第一通口之间、烟气输出管道与第四通口之间、空气输入管道与第三通口之间、空气输出管道与第二通口之间的通路关闭；步骤S2、通入烟气，烟气进入所述第二蓄热室并加热第二蓄热室内的蓄热体，而后烟气被冷却，同时，通入空气，空气进入所述第一蓄热室，冷却第一蓄热室内的蓄热体，而后空气被加热；步骤S3、控制系统控制当前关闭的通路打开，同时控制当前开启的通路关闭，完成换向，而后烟气经过所述第一蓄热室被冷却，完成放热，空气经过第二蓄热室被加热，完成吸热，然后继续回到所述步骤S1。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法中，通过设置与蓄热室分别连通的烟气输入管道、烟气输出管道、空气输入管道、空气输出管道、煤气输入管道以及煤气输出管道，再通过控制装置控制管道周期性的打开和关闭，以取代现有技术下通过换向阀完成换向的蓄热燃烧方式，大幅度降低了蓄热燃烧装置和系统的复杂度，也降低了蓄热燃烧的换向成本，同时降低了以诸如煤气作为燃料时的施工安全隐患；另外，本发明中，基于换向次数少，提高了连续燃烧的稳定性，有效地提高了蓄热燃烧余热的回收率，并且，通过减少换向次数和频率，可以有效的解决现有技术中烧嘴容易堵塞、结焦、断火、甚至爆鸣爆燃等技术问题。综上所述，本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法具有简化的结构和工作流程，能够解决现有技术下对于换热周期短、换热频繁的蓄热燃烧中炉温和炉压波动大的问题，能够提升蓄热室连续燃烧稳定性，提高余热回收利用效率。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明所述的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的炉窑连续式热交换控制装置及控制方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (4)

1.一种炉窑连续式热交换控制装置，其特征在于，所述装置包括：

第一蓄热室，该第一蓄热室包括第一通口和第二通口；

第二蓄热室，该第二蓄热室包括第三通口和第四通口；

烟气输入管道，该烟气输入管道分别与所述第一蓄热室的第一通口以及第二蓄热室的第三通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；

烟气输出管道，该烟气输出管道分别与所述第一蓄热室的第二通口以及第二蓄热室的第四通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；

空气输入管道，该空气输入管道分别与所述第一蓄热室的第一通口以及第二蓄热室的第三通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门；

空气输出管道，该空气输出管道分别与所述第一蓄热室的第二通口以及第二蓄热室的第四通口连通，且其与所述第一蓄热室和第二蓄热室连接的通路上分别设置有阀门，其中，

通过控制系统控制管道与蓄热室之间的阀门周期性地打开与关闭，以实现所述第一蓄热室和第二蓄热室在吸热和放热模式间周期性地转换。

2.如权利要求1所述的炉窑连续式热交换控制装置，其特征在于，还包括第三蓄热室、第四蓄热室以及煤气输入管道、煤气输出管道，所述第三蓄热室包括第五通口和第六通口，所述第四蓄热室包括第七通口和第八通口，其中，

所述烟气输入管道分别与所述第五通口和第七通口连通，所述烟气输出管道分别与第六通口和第八通口连通；

所述煤气输入管道分别与第五通口和第七通口连通，所述煤气输出管道分别与第六通口和第八通口连通。

3.如权利要求1或2所述的炉窑连续式热交换控制装置，其特征在于，所述第一蓄热室和所述第二蓄热室内包括多个蓄热单元。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述的炉窑连续式热交换控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、在一个换热周期开始时，控制系统控制所述烟气输入管道与第三通口之间、烟气输出管道与第二通口之间、空气输入管道与第一通口之间、空气输出管道与第四通口之间的通路打开，同时控制所述烟气输入管道与第一通口之间、烟气输出管道与第四通口之间、空气输入管道与第三通口之间、空气输出管道与第二通口之间的通路关闭；

步骤S2、通入烟气，烟气进入所述第二蓄热室并加热第二蓄热室内的蓄热体，而后烟气被冷却，同时，通入空气，空气进入所述第一蓄热室，冷却第一蓄热室内的蓄热体，而后空气被加热；

步骤S3、控制系统控制当前关闭的通路打开，同时控制当前开启的通路关闭，完成换向，而后烟气经过所述第一蓄热室被冷却，完成放热，空气经过第二蓄热室被加热，完成吸热，然后继续回到所述步骤S1。