CN110131713B - 一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置及其控制方法，弥散式燃烧系统包括一位于炉膛一侧的炉墙，炉墙上设置有主枪孔和设置在主枪孔一侧的主火焰探测孔，主枪孔内安装有主火枪，主火焰探测孔与主枪孔在炉墙内交汇，且主枪孔的侧壁上形成一凹陷区，主火焰探测孔内设置有检测凹陷区燃烧情况的主火焰探测头。本发明由于主火焰探测孔在主枪孔内主火焰探测点处产生凹陷、火焰在此产生回流区，形成稳定燃烧的火焰根部，避免了火焰根部不确定而无法稳定和准确检测的情况。同时，两级火焰检测和判断(即点火枪内增加一个火焰探测头)，双重保险确保准确判断火焰状况。

Description

一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及窑炉燃烧技术领域，尤其涉及一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置及其控制方法。

背景技术

弥散式蓄热燃烧技术由于其具有更好的节能效果、更低的污染物排放而在工业领域具有广阔的市场前景。弥散式蓄热燃烧系统将炉膛作为燃烧室，燃料由燃料输送管道送入炉膛，再与左边或右边进入炉膛的助燃空气(另一边排出烟气)相互卷吸逐渐混合燃烧而形成弥散式火焰。传统预混式燃烧系统由于要将空气和燃料充分混合，烧嘴内有较复杂的结构使得火焰稳定有所保证。但是，弥散式燃烧系统的燃料输送和空气输送通道几乎都是直通的，如果没有切实可行的技术稳定火焰，则火焰无法保持，即火焰极易被炉膛内高速气流吹灭，从而形成爆炸的安全隐患。因而，必须有一种让火焰“生根”的技术才可以保证弥散式燃烧系统的安全运行。

发明内容

本发明目的在于提供一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置及其控制方法，能准确判断系统尤其是弥散式蓄热燃烧系统的火焰状态，以确保系统安全运行，进而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，包括一位于炉膛一侧的炉墙，所述炉墙上设置有主枪孔和设置在主枪孔一侧的主火焰探测孔，所述主枪孔内安装有主火枪，所述主火焰探测孔与主枪孔在炉墙内交汇并在主枪孔的侧壁上形成一凹陷区，所述主火焰探测孔内设置有检测所述凹陷区火焰情况的主火焰探测头。这种结构通过凹陷区使火焰根部由炉膛中退回主枪孔内，由于主火焰探测孔在主枪孔内主火焰探测点处产生凹陷区，主火焰在此可产生稳定的回流，形成稳定燃烧的火焰根部，避免了火焰根部不确定带来无法稳定和准确检测主火焰燃烧情况的问题。

进一步的，所述凹陷区沿着所述主枪孔的径向向所述炉墙内扩展形成一凹陷区径向扩展区。

进一步的，所述凹陷区径向扩展区沿着所述主枪孔的周向扩展形成一凹陷区周向扩展区。

进一步的，所述主火枪内设置有对所述主枪孔点火的点火枪，所述点火枪内安装有用于检测点火枪的点火火焰燃烧情况的点火火焰探测头，通过点火火焰探测头和主火焰探测头两级火焰检测和判断，从而能够准确判断炉膛内火焰是否熄灭，避免目前燃料不断供应并与空气混合形成符合爆炸极限比列的混合气体，出现重大安全隐患的问题。

进一步的，所述炉墙位于主枪孔的另一侧设置有点火枪孔，所述点火枪孔内设置有对所述主枪孔点火的点火枪，所述点火枪内安装有用于检测点火枪的点火火焰燃烧情况的点火火焰探测头，同样通过点火火焰探测头和主火焰探测头两级火焰检测和判断，从而能够准确判断炉膛内火焰是否熄灭。

进一步的，所述炉墙为高温耐火材料，长期耐温温度大于或等于800℃，保证炉膛的保温效果，提高燃烧效率。

进一步的，所述点火枪为电子点火式点火枪，且所述点火枪点火时供应用于点火的燃料和助燃空气，从而实现点火的全自动控制。

进一步的，所述点火枪孔基本垂直所述炉墙设置，所述主枪孔和主火焰探测孔位于所述点火枪孔的上侧，且所述主枪孔倾斜朝向所述炉膛的底部设置。

进一步的，所述主枪孔与所述点火枪孔之间的夹角为20°-30°，所述主枪孔与所述主火焰探测孔之间的夹角为20°-30°。

然后，本发明公开了一种如上述方案所述弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置的控制方法，包括：

步骤1，启动弥散式燃烧系统；

步骤2，向点火枪供给点火燃气，启动点火枪的点火程序，点火火焰探测头检测点火火焰；

步骤3，向主枪孔供给主燃气，主火焰探测头检测主火焰，其中，

如果探测到点火火焰和主火焰都存在，则系统持续稳定运行；

如果探测到点火火焰和主火焰都不存在，则立即切断全部燃气供给，停止系统并报警；

如果探测到点火火焰不存在而主火焰存在，则持续向所述主火枪供应主燃气，同时启动点火枪电子点火程序，点火火焰点燃后转入稳定运行，点火枪电子点火程序多次启动仍无法探测点火火焰则切断全部燃气供给，停止弥散式燃烧系统并报警；

如果探测到点火火焰存在而主火焰不存在，立即切断主燃气供给，再打开主燃气供给，如果主火焰不存在则立即切断主燃气供给，多次切断主燃气供给后，停止弥散式燃烧系统并报警。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过应用流体力学的流体回流原理和燃烧学的火焰稳定原理将火焰根部由炉膛退回主枪孔内，具体位置为主火枪前方的主枪孔与主火焰探测孔的交叉点位置，由于主火焰探测孔在主枪孔内主火焰探测点处产生凹陷、火焰在此产生回流区，形成稳定燃烧的火焰根部，避免了火焰根部不确定而无法稳定和准确检测的情况。同时，两级火焰检测和判断(即点火枪内增加一个火焰探测头)，双重保险确保准确判断火焰状况。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置的结构示意图。

图例说明：

1、炉墙；2、炉膛；3、主枪孔；4、点火枪孔；5、主火枪；6、点火枪；7、主火焰探测孔；8、点火火焰；9、点火火焰探测头；10、主火焰；11、主火焰探测头；12、凹陷区；13、凹陷区径向扩展区；14、凹陷区周向扩展区。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明首先公开了一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，包括位于炉膛2一侧的炉墙1，其中，炉墙1为高温耐火材料(比如制作模具用不定型耐火材料浇注而成、或者耐火砖石棉等)，长期耐温温度大于或等于800℃。炉墙1上设置有主枪孔3和设置在主枪孔3一侧的主火焰探测孔7，主枪孔3内安装有主火枪5，点火枪孔4、主火焰探测孔7均与主枪孔3在炉墙1内交汇并在主枪孔的侧壁上形成一使主枪孔3内的主火焰10回流并稳定燃烧的凹陷区13，而主火焰探测孔7内设置有检测凹陷区13内主火焰10燃烧情况的的主火焰探测头11。安装时，主火焰探测头11朝向凹陷区13设置，从而通过凹陷区13使火焰根部由炉膛2中退回主枪孔3内，由于主火焰探测孔7在主枪孔3内主火焰探测点处产生凹陷区13，主火焰10在此可产生稳定的回流，形成稳定燃烧的火焰根部，避免了火焰根部不确定带来无法稳定和准确检测主火焰10燃烧情况的问题。

具体设置时，当系统功率大小不同时，主枪孔3内燃气和空气混合气体的流速不同，若混合气体输入速度太快，在凹陷区12反而可能无法形成稳定燃烧的火焰根部。为此，在本实施例中，凹陷区12一方面沿着主枪孔3的径向向炉墙1内扩展形成一凹陷区径向扩展区13，进一步，更优的，凹陷区径向扩展区13沿着主枪孔3的周向扩展形成凹陷区周向扩展区14，从而，即使混合气体输入速度加快，在凹陷区12附近同样可以形成可检测到的稳定燃烧的火焰根部，而凹陷区周向扩展区14也方便周向布局多个主火焰探测头11(考虑到主火焰探测头11在燃烧高温环境中容易损害的缘故)，只要其中一个主火焰探测头11能够检测到燃烧即可，避免因为单个主火焰探测头11失效导致系统停止的情况，多个主火焰探测头11的布设显著降低了主火焰10检测失效的概率，进而提高了燃烧系统的可靠性。

同时，炉墙1位于主枪孔3的另一侧设置有点火枪孔4，所述点火枪孔4内设置有对所述主枪孔3点火的点火枪6，所述点火枪6内安装有用于检测点火枪6的点火火焰8燃烧情况的点火火焰探测头9。从而，通过点火火焰探测头9和主火焰探测头11两级火焰检测和判断，从而能够准确判断炉膛2内火焰是否熄灭，避免目前燃料不断供应并与空气混合形成符合爆炸极限比列的混合气体，出现重大安全隐患的问题。可选的，点火枪6可以设置在主火枪5内。同时，主火焰探测孔7与主枪孔3的交汇位置位于主火枪5与凹陷区12之间，且靠近主火枪5设置，从而快速点燃主火焰10能第一时间在凹陷区12内产生稳定燃烧，便于主火焰探测头11在第一时间检测到。

同时，点火枪孔4基本垂直炉墙1设置，主枪孔3位于点火枪孔4的上侧，且与点火枪孔4之间的夹角为20°-30°，主火焰探测孔7位于主枪孔3的上侧，且与主枪孔3之间的夹角为20°-30°，其中主枪孔3倾斜朝向所述炉膛2的底部设置，从而保证主火焰10从主枪孔3喷出后，能够直接作用在炉膛2底部的待加热融化的金属上。

进一步，本发明公开了一种上述弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置的控制方法，其中，

步骤1，启动弥散式燃烧系统；

步骤2，向点火枪6供给点火燃气，启动点火枪6的点火程序，点火火焰探测头9检测点火火焰8；

步骤3，向主枪孔3供给主燃气，主火焰探测头11检测主火焰10，其中，

如果探测到点火火焰8和主火焰10都存在，则系统持续稳定运行；

如果探测到点火火焰8和主火焰10都不存在，则立即切断全部燃气(包括向点火枪6供给点火燃气和向主枪孔3供给主燃气)供给，停止系统并报警；

如果探测到点火火焰8不存在而主火焰10存在，则持续向所述主火枪5供应主燃气，同时启动点火枪6电子点火程序，点火火焰8点燃后转入稳定运行，点火枪6电子点火程序多次启动仍无法探测点火火焰8则切断全部燃气供给，停止弥散式燃烧系统并报警，进行故障排查和检修工作；

如果探测到点火火焰8存在而主火焰10不存在，立即切断主燃气供给，再打开主燃气供给，如果主火焰10不存在则立即切断主燃气供给，多次打开主燃气供给-切断主燃气供给后，停止弥散式燃烧系统并报警，进行故障排查和检修工作，从而，通过两级火焰检测和判断(即点火枪内增加一个火焰探测头)，双重保险，确保准确判断火焰状况。

以上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 (9)

1.一种弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，包括一位于炉膛（2）一侧的炉墙（1），所述炉墙（1）上设置有主枪孔（3）和设置在主枪孔（3）一侧的主火焰探测孔（7），所述主枪孔（3）内安装有主火枪（5），其特征在于，所述主火焰探测孔（7）与主枪孔（3）在炉墙（1）内交汇并在主枪孔（3）的侧壁上形成一凹陷区（12），所述主火焰探测孔（7）内设置有检测所述凹陷区（12）火焰情况的主火焰探测头（11）；所述凹陷区（12）沿着所述主枪孔（3）的径向向所述炉墙（1）内扩展形成一凹陷区径向扩展区（13）；所述炉墙（1）为高温耐火材料；所述主枪孔（3）倾斜朝向所述炉膛（2）的底部设置。

2.根据权利要求1所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述凹陷区径向扩展区（13）沿着所述主枪孔（3）的周向扩展形成一凹陷区周向扩展区（14）。

3.根据权利要求1-2任一所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述主火枪（5）内设置有对所述主枪孔（3）点火的点火枪（6），所述点火枪（6）内安装有用于检测点火枪（6）的点火火焰（8）火焰情况的点火火焰探测头（9）。

4.根据权利要求1-2任一所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述炉墙（1）位于主枪孔（3）的另一侧设置有点火枪孔（4），所述点火枪孔（4）内设置有对所述主枪孔（3）点火的点火枪（6），所述点火枪（6）内安装有用于检测点火枪（6）的点火火焰（8）火焰情况的点火火焰探测头（9）。

5.根据权利要求4所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述炉墙（1）的长期耐温温度大于或等于800℃。

6.根据权利要求4所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述点火枪（6）为电子点火式点火枪，且所述点火枪（6）点火时供应用于点火的燃料和助燃空气。

7.根据权利要求4所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述点火枪孔（4）基本垂直所述炉墙（1）设置，所述主枪孔（3）和主火焰探测孔（7）位于所述点火枪孔（4）的上侧。

8.根据权利要求7所述的弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置，其特征在于，所述主枪孔（3）与所述点火枪孔（4）之间的夹角为20°-30°，所述主枪孔（3）与所述主火焰探测孔（7）之间的夹角为20°-30°。

9.一种如权利要求3-8任一所述弥散式燃烧系统的火焰稳定、探测装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，启动弥散式燃烧系统；

步骤2，向点火枪（6）供给点火燃气，启动点火枪（6）的点火程序，点火火焰探测头（9）检测点火火焰（8）；

步骤3，向主枪孔（3）供给主燃气，主火焰探测头（11）检测主火焰（10），其中，

如果探测到点火火焰（8）和主火焰（10）都存在，则系统持续稳定运行；

如果探测到点火火焰（8）和主火焰（10）都不存在，则立即切断全部燃气供给，停止系统并报警；

如果探测到点火火焰（8）不存在而主火焰（10）存在，则持续向所述主火枪（5）供应主燃气，同时启动点火枪（6）电子点火程序，点火火焰（8）点燃后转入稳定运行，点火枪（6）电子点火程序多次启动仍无法探测点火火焰（8）则切断全部燃气供给，停止弥散式燃烧系统并报警；

如果探测到点火火焰（8）存在而主火焰（10）不存在，立即切断主燃气供给，再打开主燃气供给，如果主火焰（10）不存在则立即切断主燃气供给，多次切断主燃气供给后，停止弥散式燃烧系统并报警。