CN110513718A - 一种无焰燃烧控制系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无焰燃烧控制系统的方法，包括控制器的启动步骤：火焰信号检测的步骤；主火开启的步骤；报警的步骤；控制器的启动步骤在常温下启动，并使用紫外火焰探测器，当温度达到天然气自燃温度后，切换为无焰燃烧模式。火焰信号检测的步骤使用双热电偶温度传感器。报警的步骤中每次报警都需要手动复位。无焰、有焰两种燃烧模式下，均使用高低火脉冲控制。采用此发明便于控制调节，可以有效在有焰无焰之间无扰切换。

Description

一种无焰燃烧控制系统的方法

技术领域

本发明涉及无焰燃烧，具体涉及一种无焰燃烧控制系统的方法。

背景技术

现有燃烧器的控制无法实现有焰燃烧与无焰燃烧的切换，而无焰燃烧的优点明显，包括氮氧化物排放降低，无焰燃烧的温度更加均匀，而如何在现有系统的基础上实现无焰燃烧一直是一个难题。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种无焰燃烧控制系统的方法，便于控制调节，可以有效在有焰无焰之间无扰切换。

为解决上述问题，本发明提供一种无焰燃烧控制系统的方法，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无焰燃烧控制系统的方法，控制器的启动步骤：火焰信号检测的步骤；主火开启的步骤；报警的步骤；所述控制器的启动步骤在常温下启动，并使用紫外火焰探测器，当温度达到天然气自燃温度后，切换为无焰燃烧模式。

采用上述技术方案的有益效果是：无焰燃烧控制系统有效实现在有焰无焰之间切换，报警步骤提高切换的安全性，紫外火焰探测器感知自然温度，以便精准得实现有焰到无焰的切换，同时便于人员手动进行调节。

作为本发明的进一步改进，控制器的启动步骤包括：1)控制器得电；2)若有错误信号：复位；3)安全连锁检测通过；4)系统准备状态；5)点火信号；6)火花塞点火，开启点火阀，火焰信号监测；7)安全等待时间T1；8)开启主火阀，火焰信号监测。

采用上述技术方案的有益效果是：防止在错误状态下启动，安全等待时间为点火提供必要的时间运作。

作为本发明的更进一步改进，火焰信号检测的步骤包括：9)安全等待时间T2，若检测无火焰，报警；则回到步骤4)；10)火焰信号监测。

采用上述技术方案的有益效果是：杜绝初始启动后的无火焰状态，自动重新经历准备状态。

作为本发明的又进一步改进，步骤9)中最多尝试三次点火，三次点火失败则报警。

采用上述技术方案的有益效果是：三次尝试提供了足够的保险性，同时也不会浪费太多时间。

作为本发明的又进一步改进，主火开启的步骤包括：16)安全等待时间T1完成，开启主火阀；17)若检测无火焰，最多尝试三次点火，三次失败则系统报警；18)火焰提供阶段，若检测无火焰，则报警；19)主火阀开启状态，若检测无火焰，则报警。

采用上述技术方案的有益效果是：主火开启时若就经历无火焰状态，则提供报警，且报警的准确度、保险度高。

作为本发明的又进一步改进，主火开启的步骤包括：20)当温度传感器检测温度大于850℃时，进入高温无焰燃烧模式；具体步骤包括：a)关闭燃气电磁阀，并使风阀开度降低到10％；b)打开主火阀，风阀回到最大开度；c)主火开启状态。

采用上述技术方案的有益效果是：风阀开度降低到10％。降低了风的进入量，为无焰燃烧提供条件。10％的选择具备意想不到的有益效果。

作为本发明的又进一步改进，火焰信号检测的步骤使用双热电偶温度传感器。

采用上述技术方案的有益效果是：双热电偶的温度传感器，当其中有一个热电偶坏了或者短路，不会影响检测到的温度值，从保证了系统的安全性。

作为本发明的又进一步改进，报警的步骤中每次报警都需要手动复位。

采用上述技术方案的有益效果是：手动复位以后会从点火程序初始状态重新开始点火。所有的报警状态和工作状态均可被监视，提高系统的安全性。

作为本发明的又进一步改进，当火焰温度降低并低于850℃时，控制器被激活，实施对火焰的监视，燃烧形式切换到有焰燃烧方式，无焰与有焰燃烧情况下均使用脉冲控制。

采用上述技术方案的有益效果是：实现从无焰燃烧到有焰燃烧的切换。脉冲控制可以实现高速燃烧状态下的安全一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明一种实施方式的常温启动时火焰示意图；

图2是本发明一种实施方式的高温无焰模式的示意图；

图3是本发明一种实施方式的流程示意图。

1-天然气管道；2-助燃风管道；3-手动阀；4-压力调节器；5-滤波器；6-蝶阀；7-复位安全切断阀；8-柔性软管；9-比例调节阀；10-压力开关；11-三通安全切断阀；12-带球形截止阀的压力表；13-连接法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

为了达到本发明的目的，无火焰燃烧控制系统包括：温度传感器，用于实时检测燃烧炉内的温度；空气控制阀，用于控制进入燃烧炉内的空气流量；燃气控制阀，用于控制进入燃烧炉内的燃气流量；控制器，分别与温度传感器、氧气传感器、空气控制阀和燃气控制阀连接，温度传感器和氧气传感器分别将检测得到的实时温度和实时氧量发送给控制器，控制器进行对比分析，形成空气控制信号和燃气控制信号分别发送给空气控制阀和燃气控制阀。

无火焰燃烧控制系统在常温下启动，在此燃烧过程中使用紫外火焰探测器，过程温度达到天然气自燃温度(1550°F/850℃)后，切换为无焰燃烧方式。如图1所示，为常温启动时火焰示意图。

常温启动，通过电火花点燃混合气体，高速火焰在沙丘驻涡外形的帮助下，具有强力的废气回流效果，氧化氮的排放比，大大减少。

当温度到达高温时，控制系统将火焰检测控制模式停止，1秒钟后，开启温度检测模式。开启风阀和燃气电磁阀。

由于燃烧状况的变化，风阀的开度约关闭到10％，其它不变。由于高速混合气流顺速进入高温燃烧区，呈现出无焰燃烧的状态，沙丘驻窝外形燃烧管，更是在高温区，增加回流效果。

无火焰燃烧控制系统在无焰、有焰两种燃烧模式下，均使用高低火脉冲控制，这样可以实现高速燃烧状态下的安全一致性。燃烧器使用直接点火，可以使用多种燃料。如图2所示，为高温无焰模式的示意图。

无火焰燃烧控制系统使用具有模块化PLC程序的可编程控制器控制，当给控制器启动信号，在控制器没有检测到任何报警的情况下，此时控制器进入启动准备状态，即步骤4)。若存在一个上一次操作过程中出现的报警，必须先给控制器一个复位信号以确保此时没有故障报警存在。

进入启动状态后控制器会先检测火焰探测器的信号，即步骤5)，确保此时没有火焰信号，若有，则报警。然后给控制器一个点火信号，即步骤6)，此时控制器打开点火阀，并且让火花塞持续进行点火一段时间，即步骤9)，在点火阶段，若火焰探测器检测到有持续的火焰，那么认为点火成功，反之，则进入报警状态，即步骤10)。系统会自动尝试三次点火，三次点火失败则进入报警状态。

当检测点火成功后，给控制器一个主火开启信号，即步骤13)，控制器开启主火阀，若火焰探测器检测到持续的火焰状态，此时认为主火开启成功，并且可以选择关闭或者保持点火阀。系统每次报警都需要手动复位，手动复位以后会从点火程序初始状态重新开始点火。所有的报警状态和工作状态均可被监视。

当过程温度高于850℃时，控制器接受到热电偶大于850℃的信号，此时紫外火焰探测器检测到的火焰信号将被控制器屏蔽，这种状态称之为无焰模式，即步骤20)。控制器输出一个信号关闭燃气管路的点火阀和主火阀，使风阀开度降低到10％左右，即步骤21)，并且控制器自身复位到点火程序的初始状态，然后重新开始点火程序，先打开点火阀，此时火花塞不会点火，然后打开主火阀并且风阀重新慢慢回到最大开度，即步骤22)。

由于无焰模式下紫外火焰探测器不再监视火焰，为了确保火焰真实存在，我们使用一种有双热电偶的温度传感器，当其中有一个热电偶坏了或者短路，不会影响检测到的温度值，从保证了系统的安全性。

当过程温度降低，低于850℃时，控制器自动激活火焰控制器，实施对火焰的监视，同时燃烧器切换到有焰燃烧方式。

如图3所示，是本发明一种实施方式的流程示意图。天然气管道1与助燃风管道2并列布置，随着气体流经方向，天然气管道1先后与手动阀3、滤波器5、压力调节器4连接，末端是柔性软管8，这之间还依次连接有比例调节阀9、压力开关10、带球形截止阀的压力表12。助燃风管道2与柔性软管8间依次连接有连接法兰13、三通安全切断阀11、蝶阀6、复位安全切断阀7。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于，包括：

控制器的启动步骤：

火焰信号检测的步骤；

主火开启的步骤；

报警的步骤；

所述控制器的启动步骤在常温下启动，并使用紫外火焰探测器，当温度达到天然气自燃温度后，切换为无焰燃烧模式。

2.根据权利要求1所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述控制器的启动步骤包括：

1)控制器得电；

2)若有错误信号：复位；

3)安全连锁检测通过；

4)系统准备状态；

5)点火信号；

6)火花塞点火，开启点火阀，火焰信号监测；

7)安全等待时间T1；

8)开启主火阀，火焰信号监测。

3.根据权利要求2所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述火焰信号检测的步骤包括：

9)安全等待时间T2，若检测无火焰，报警；则回到步骤4)；

10)火焰信号监测。

4.根据权利要求3所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述步骤9)中最多尝试三次点火，三次点火失败则报警。

5.根据权利要求4所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述主火开启的步骤包括：

16)安全等待时间T1完成，开启主火阀；

17)若检测无火焰，最多尝试三次点火，三次失败则系统报警；

18)火焰提供阶段，若检测无火焰，则报警；

19)主火阀开启状态，若检测无火焰，则报警。

6.根据权利要求5所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述主火开启的步骤包括：

20)当温度传感器检测温度大于850℃时，进入高温无焰燃烧模式；具体步骤包括：

a)关闭燃气电磁阀，并使风阀开度降低到10％；

b)打开主火阀，风阀回到最大开度；

c)主火开启状态。

7.根据权利要求6所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述火焰信号检测的步骤使用双热电偶温度传感器。

8.根据权利要求7所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：所述报警的步骤中每次报警都需要手动复位。

9.根据权利要求8所述的一种无焰燃烧控制系统的方法，其特征在于：当火焰温度降低并低于850℃时，控制器被激活，实施对火焰的监视，燃烧形式切换到有焰燃烧方式，无焰与有焰燃烧情况下均使用脉冲控制。