CN115183232A - 一种安全节能环保的天然气燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业燃烧系统总成技术领域，具体公开了一种安全节能环保的天然气燃烧系统，包括燃气管路区域、空气管路区域、炉膛加热区域和控制区域；所述燃气管路区域的出气口与空气管路区域的出气口的连接处设置有烧嘴，所述烧嘴一侧设置有炉膛加热区域；所述燃气管路区域通过烧嘴连接炉膛加热区域；所述燃气管路区域通过烧嘴连接炉膛加热区域；所述控制区域用于控制燃气管路区域和炉膛加热区域，燃气管路区域设置有过滤器解决了燃烧系统的燃烧效率低和燃烧不充分的问题，通过控制区域能实时检测并反馈燃气管道中流体的流量和压力进行监控，控制区域同时能实时检测燃气管路区域存在燃气泄漏，避免了燃气系统在工作时出现的安全问题。

Description

一种安全节能环保的天然气燃烧系统

技术领域

本发明涉及工业燃烧系统总成技术领域，特别涉及一种安全节能环保的天然气燃烧系统。

背景技术

工业燃烧系统是工业生产制造体系的重要组成部分，在当前的工业燃烧系统中大部分是需要采用天然气进行工作，现有的工业燃烧系统往往存在燃烧效率低，燃烧不充分的问题；在燃烧系统只能单独进行燃气的供应和燃烧操作，无法实时的监控燃烧系统中燃气的各种参数，而且现有的工业燃烧系统无法对实现工作前自检，往往需要用到人工进行检测各个阀门节点，使用人工的检测操作，会降低企业生产效率，严重的会影响到企业生产人员的人身安全。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种安全节能环保的天然气燃烧系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全节能环保的天然气燃烧系统，用于工业窑炉燃烧系统，包括燃气管路区域、空气管路区域、炉膛加热区域和控制区域；其中，

所述燃气管路区域的出气口与空气管路区域的出气口的连接处设置有烧嘴，所述烧嘴一侧设置有炉膛加热区域；

所述燃气管路区域用于控制烧嘴的燃气供应流量，所述燃气管路区域通过烧嘴连接炉膛加热区域；

所述空气管路区域用于控制烧嘴的空气供应流量，所述燃气管路区域通过烧嘴连接炉膛加热区域；

所述控制区域用于控制燃气管路区域和炉膛加热区域。

作为上述技术方案的进一步描述，所述燃气管路区域包括手动切断阀，所述手动切断阀设置在燃气管路区域的源头，所述手动切断阀的下游安装有过滤器，手动切断阀的下游设置有减压阀，所述减压阀的下游设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀下游设置有压力变送器，所述燃气管路区域从压力变送器处分流出高压流道和低压流道，所述高压流道和低压流道出口处连接有燃气金属软管，所述燃气金属软管与烧嘴连通。

作为上述技术方案的进一步描述，所述高压流道包括第二电池阀和第一调节阀，所述第二电池阀与压力变送器相连接， 第二电池阀的下游连接第一自动控制蝶阀，所述第一自动控制蝶阀下游连接第一调节阀，所述第一调节阀与燃气金属软管连通；

所述低压流道包括第三电池阀和第二调节阀，所述第三电池阀与压力变送器相连接，所述第三电池阀的下游连接第二调节阀，所述第二调节阀与燃气金属软管连通。

作为上述技术方案的进一步描述，所述空气管路区域包括风机，所述风机设置在空气管路区域源头，所述风机出口安装第二自动控制蝶阀，所述风机与第二自动控制蝶阀连接处设置有压力开关，所述第二自动控制蝶阀下游设置有手动蝶阀，所述手动蝶阀的出口处设置有空气金属软管，所述手动蝶阀通过空气金属软管与烧嘴连通。

作为上述技术方案的进一步描述，所述炉膛加热区域包括炉膛和排烟口，所述炉膛一侧连接烧嘴，所述炉膛的另一侧设置有热电偶，所述排烟口设置在炉膛的顶部，所述排烟口出口处设置有排烟囱，所述排烟囱的出口处设置有烟气分析探头。

作为上述技术方案的进一步描述，所述控制区域包括有电路控制柜，所述电路控制柜内部设置电源稳压模块、控制模块、通讯模块、烟气分析仪，触摸屏，工作状态指示灯，按钮控制板和燃气检测器，所述电源稳压模块设置在电路控制柜内部上部，所述控制模块设置在电源稳压模块下方处，所述控制模块一侧设置有烟气分析仪，所述控制模块的下方设置有通讯模块，所述通讯模块一侧设置有可燃气检测器，所述触摸屏与按钮控制板设置在电路控制柜的表面，所述工作状态指示灯设置在电路控制柜的上部，所述可燃气检测器一侧设置有变频器。

作为上述技术方案的进一步描述，所述控制模块包括PLC控制器、点火控制器和温度控制器，所述PLC控制器用于发送控制信号到燃气管路区域和空气管路区域，所述点火控制器主要用于检测烧嘴内部火焰的燃烧状态，所述点火控制器与所述按钮控制板相连接通，所述温度控制器主要用于接收炉膛内部温度信号，所述通讯模块用于第一自动控制碟阀、第二自动控制碟阀、烟气分析仪、触摸屏、PLC控制器、可燃气检测器的信号通讯，所述烟气分析仪与烟气分析探头相连接，烟气分析仪用于分析炉膛内部的烟气，所述触摸屏用于操作控制区域的参数变化。

作为上述技术方案的进一步描述，所述燃气检测器分为检测主机和燃气检测探头，所述检测主机安装于电路控制柜内部，所述燃气检测探头安装在燃气管路区域的上部。

作为上述技术方案的进一步描述，所述手动切断阀与减压阀之间设置有流量计，所述减压阀与第一电磁阀之间设置有高压检测开关和低压检测开关，所述高压检测开关和低压检测与PLC控制器相连接。

本发明的有益效果是：

1．本发明在燃气管路区域设置有过滤器，能防止≥5um的颗粒物或灰尘等杂质进入到过滤器下游，采用过滤完成的燃气，能解决了的燃烧系统的燃烧效率低和燃烧不充分的问题，后续在燃气管路区域设置有气体的流量计，能实时检测并反馈燃气管道中流体的流量和压力给到控制区域进行监控，避免了燃气系统在工作时出现的安全问题。

2．本发明在炉膛加热区域内部设置有烟气分析探头能对炉膛内部的燃烧烟气的各项参数检测，并将各项数据实时传输到电路控制柜中，能通过电路控制柜中的控制模块来设定燃烧温度和烟气排放速率。

3.本发明通过控制区域中的控制模块能控制整个燃烧系统各个元器件信号的采集，并且能通过通讯模块发送命令去动作控制燃烧系统的各个元器件，后续在控制区域中设置有燃气检测器，燃气检测器分为检测主机和燃气检测探头，检测主机安装于控制电柜上，燃气检测探头安装在燃气管路区域的上方，能燃气检测探头检测燃气管路区域存在燃气泄漏，当出现燃气泄漏时燃气检测探头能将信号第一时间反馈检测主机，检测主机能触发报警，能取消使用人工的检测的操作，并且在第一时间拉响警报，能保证燃烧系统整体的安全性。

附图说明

图1为本发明燃烧系统整体的结构图；

图2为本发明燃烧系统内部的结构图；

图3为本发明燃烧系统气体流向示意图；

图4为本发明电路控制柜的外表面结构示意图；

图5为本发明电路控制柜的内部结构示意图；

图6为本发明控制模块控制电路图。

图中所示：燃气管路区域1、手动切断阀11、过滤器12、减压阀13、第一电磁阀14、压力变送器15、高压流道16、第二电池阀161、第一调节阀162、第一自动控制蝶阀163、低压流道17、第三电池阀171、第二调节阀172、燃气金属软管18、空气管路区域2、风机21、第二自动控制蝶阀22、压力开关23、手动蝶阀24、空气金属软管25、炉膛加热区域3、炉膛31、排烟口32、排烟囱33、烟气分析探头34、热电偶35、控制区域4、烧嘴5、电路控制柜6、电源稳压模块61、控制模块62、PLC控制器621、点火控制器622、温度控制器623、通讯模块63、烟气分析仪64，触摸屏65，工作状态指示灯66，按钮控制板67、燃气检测器68、检测主机681、燃气检测探头682、变频器69、流量计7、高压检测开关8、低压检测9开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1和2所示，本发明提供了一种安全节能环保的天然气燃烧系统，用于工业窑炉燃烧系统，包括燃气管路区域1、空气管路区域2、炉膛加热区域3和控制区域4；其中，燃气管路区域1的出气口与空气管路区域2的出气口的连接处设置有烧嘴5，烧嘴5一侧设置有炉膛加热区域3；燃气管路区域1用于控制烧嘴5的燃气供应流量，燃气管路区域1通过烧嘴5连接炉膛加热区域3；空气管路区域2用于控制烧嘴5的空气供应流量，燃气管路区域1通过烧嘴5连接炉膛加热区域3；控制区域4用于控制燃气管路区域1和炉膛加热区域3。

如附图1、2和3所示，燃气管路区域1包括手动切断阀11，手动切断阀11设置在燃气管路区域1的源头，手动切断阀11的下游安装有过滤器12，能有效防止≥5um的颗粒物杂质进入到过滤器12下游，手动切断阀11的下游设置有减压阀13，减压阀13内部的弹簧空腔位于燃气管路的中心水平安装，减压阀13的下游设置有第一电磁阀14，第一电磁阀14下游设置有压力变送器15，燃气管路区域1从压力变送器15处分流出高压流道16和低压流道17，高压流道16和低压流道17出口处连接有燃气金属软管18，燃气金属软管18与烧嘴5连通，燃气按照附图3中箭头标识往烧嘴5内部进行输送。

如附图1、2和3所示，高压流道16包括第二电池阀161和第一调节阀162，第二电池阀161与压力变送器15相连接， 第二电池阀161的下游连接第一自动控制蝶阀163，第一自动控制蝶阀163下游连接第一调节阀162，第一调节阀162与燃气金属软管18连通；低压流道17包括第三电池阀171和第二调节阀172，第三电池阀171与压力变送器15相连接，第三电池阀171的下游连接第二调节阀172，第二调节阀172与燃气金属软管18连通。

如附图1、2和3所示，空气管路区域2包括风机21，风机21设置在空气管路区域2源头，风机21出口安装第二自动控制蝶阀22，风机21与第二自动控制蝶阀22连接处设置有压力开关23，第二自动控制蝶阀22下游设置有手动蝶阀24，手动蝶阀24的出口处设置有空气金属软管25，手动蝶阀24通过空气金属软管25与烧嘴5连通。

如附图1、2和3所示，炉膛加热区域3包括炉膛31和排烟口32，炉膛一侧连接烧嘴5，炉膛31的另一侧设置有热电偶35，通过热电偶35能检测炉膛31内部的燃烧状态，排烟口32设置在炉膛31的顶部，排烟口32出口处设置有排烟囱33，排烟囱33的出口处设置有烟气分析探头34，烟气分析探头34能对炉膛内部的燃烧烟气的各项参数检测。

如附图1、4、5和6所示，控制区域4包括有电路控制柜6，电路控制柜6内部设置电源稳压模块61、控制模块62、通讯模块63、烟气分析仪64，触摸屏65，工作状态指示灯66，按钮控制板67和燃气检测器68，电源稳压模块61设置在电路控制柜6内部上部，控制模块62设置在电源稳压模块61下方处，控制模块62一侧设置有烟气分析仪64，控制模块62的下方设置有通讯模块63，通讯模块63一侧设置有可燃气检测器68，触摸屏65与按钮控制板67设置在电路控制柜6的表面，工作状态指示灯66设置在电路控制柜6的上部，可燃气检测器68一侧设置有变频器69。

如附图1、4、5和6所示，控制模块62包括PLC控制器621、点火控制器622和温度控制器623，PLC控制器621用于发送控制信号到燃气管路区域1和空气管路区域2，点火控制器622主要用于检测烧嘴5内部火焰的燃烧状态，点火控制器622与按钮控制板67相连接通，温度控制器623主要用于接收炉膛31内部温度信号，通讯模块63用于第一自动控制碟阀163、第二自动控制碟阀22、烟气分析仪64、触摸屏65、PLC控制器621、可燃气检测器68的信号通讯，烟气分析仪64与烟气分析探头34相连接，烟气分析仪64用于分析炉膛31内部的烟气，触摸屏65用于操作控制区域4的参数变化。

如附图1、4、5和6所示，燃气检测器68分为检测主机681和燃气检测探头682，检测主机681安装于电路控制柜6内部，燃气检测探头682安装在燃气管路区域1的上部。

如附图1、2、3和6所示，手动切断阀11与减压阀13之间设置有流量计7，减压阀13与第一电磁阀14之间设置有高压检测开关8和低压检测9开关，高压检测开关8和低压检测9与PLC控制器621相连接。

本发明具体实现流程：通过电路控制柜6打开电源开关，使系统通电实现开机，按下点火控制器622，此时系统会自动进行一次燃气管路区域自检流程操作；

燃气管路区域自检流程：打开第一自动控制蝶阀163，通过对比输入与输出信号对比是否有差异，若输入与输出信号在控制电柜上显示一致能说明第一自动控制蝶阀163正常，在检测时打开第二电池阀161与第三电池阀171进行排空五秒后关闭，能检测第一电磁阀14是否存在泄漏情况，等待三十秒后控制电柜上的燃气气体压力参数显示为零时，则说明总电磁阀无泄漏；后续打开第一电磁阀14五秒后关闭，此时读取压力值，等待三十秒后压力值不增减，则说明第二电池阀161与第三电池阀171密封性正常不存在泄漏的情况，若途中有异常情况通过燃气检测探头682会将信号直接反馈到检测主机681上，检测主机681把警报的信号发散到触摸屏上，并且发出声光报警并停止工作；

当燃气管路区域自检流程完成再自动进行对炉膛31进行吹扫动作，先开启风机21和第二自动控制蝶阀22，同时烟气分析仪64进行工作，通过风机21将送风进行炉膛31内部进行吹扫，将炉膛31内存在残余的可燃气体排出，烟气分析仪64通过烟气分析探头34进行同步检测，保证烧嘴5在点火前的安全环境，当吹扫动作完毕之后，燃烧系统会根据操作人员在控制模块62设定的温度烟气参数进入工作状态，通过控制电柜内部的控制模块62输出信号控制第一电磁阀14、第三电池阀171开启，并通过高压点火器对烧嘴5进行点火动作，此时烧嘴5进行小火燃烧工作状态，当热电偶35检测到小火燃烧正常后，此时开启第二电池阀161，增大第一自动控制蝶阀163和第二自动控制蝶阀22的开启角度，逐渐增大气体流量，转换大火燃烧模式，后续工作人员还可根据实际生产需求通过调节手动切断阀11和手动蝶阀24来调节空气与燃气的流量及混合比例进而调节火焰效果，使排放量达到一个的稳定状态，燃烧使炉膛31内部温度升高，热电偶35将炉膛31温度实时传输到电路控制柜6，烟气从烟囱排出，烟气分析仪64将烟气分析的数据实时传输到电路控制柜6，后续能通过第一自动控制蝶阀163和第二自动控制蝶阀22来调节燃气与空气的混合比例，从而达到火焰最佳，排放最佳效果。

当炉膛31温度达到设定的一级温度值时，电路控制柜6给出信号，能控制第一自动控制蝶阀163和第二自动控制蝶阀22缓慢减少角度，达到设定值时第二电池阀161关闭，烧嘴5从大火燃烧状态转换到小火燃烧状态对炉膛31进行保温，若炉膛31温度继续升高到电路控制柜6设置设定的二级温度值时，燃气系统将会关闭第一电磁阀14和第三电池阀171，烧嘴5停止燃烧工作，只维持少量进风量对烧嘴5冷却保护，若温度降低于一级温度值后再重新自动转换大火燃烧状态。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种安全节能环保的天然气燃烧系统，用于工业窑炉燃烧系统，其特征在于：包括燃气管路区域（1）、空气管路区域（2）、炉膛加热区域（3）和控制区域（4）；其中，

所述燃气管路区域（1）的出气口与空气管路区域（2）的出气口的连接处设置有烧嘴（5），所述烧嘴（5）一侧设置有炉膛加热区域（3）；

所述燃气管路区域（1）用于控制烧嘴（5）的燃气供应流量，所述燃气管路区域（1）通过烧嘴（5）连接炉膛加热区域（3）；

所述空气管路区域（2）用于控制烧嘴（5）的空气供应流量，所述燃气管路区域（1）通过烧嘴（5）连接炉膛加热区域（3）；

所述控制区域（4）用于控制燃气管路区域（1）和炉膛加热区域（3）。

2.根据权利要求1所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述燃气管路区域（1）包括手动切断阀（11），所述手动切断阀（11）设置在燃气管路区域（1）的源头，所述手动切断阀（11）的下游安装有过滤器（12），手动切断阀（11）的下游设置有减压阀（13），所述减压阀（13）的下游设置有第一电磁阀（14），所述第一电磁阀（14）下游设置有压力变送器（15），所述燃气管路区域（1）从压力变送器（15）处分流出高压流道（16）和低压流道（17），所述高压流道（16）和低压流道（17）出口处连接有燃气金属软管（18），所述燃气金属软管（18）与烧嘴（5）连通。

3.根据权利要求2所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述高压流道（16）包括第二电池阀（161）和第一调节阀（162），所述第二电池阀（161）与压力变送器（15）相连接， 第二电池阀（161）的下游连接第一自动控制蝶阀（163），所述第一自动控制蝶阀（163）下游连接第一调节阀（162），所述第一调节阀（162）与燃气金属软管（18）连通；

所述低压流道（17）包括第三电池阀（171）和第二调节阀（172），所述第三电池阀（171）与压力变送器（15）相连接，所述第三电池阀（171）的下游连接第二调节阀（172），所述第二调节阀（172）与燃气金属软管（18）连通。

4.根据权利要求1所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述空气管路区域（2）包括风机（21），所述风机（21）设置在空气管路区域（2）源头，所述风机（21）出口安装第二自动控制蝶阀（22），所述风机（21）与第二自动控制蝶阀（22）连接处设置有压力开关（23），所述第二自动控制蝶阀（22）下游设置有手动蝶阀（24），所述手动蝶阀（24）的出口处设置有空气金属软管（25），所述手动蝶阀（24）通过空气金属软管（25）与烧嘴（5）连通。

5.根据权利要求1所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述炉膛加热区域（3）包括炉膛（31）和排烟口（32），所述炉膛一侧连接烧嘴（5），所述炉膛（31）的另一侧设置有热电偶（35），所述排烟口（32）设置在炉膛（31）的顶部，所述排烟口（32）出口处设置有排烟囱（33），所述排烟囱（33）的出口处设置有烟气分析探头（34）。

6.根据权利要求1所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述控制区域（4）包括有电路控制柜（6），所述电路控制柜（6）内部设置电源稳压模块（61）、控制模块（62）、通讯模块（63）、烟气分析仪（64），触摸屏（65），工作状态指示灯（66），按钮控制板（67）和燃气检测器（68），所述电源稳压模块（61）设置在电路控制柜（6）内部上部，所述控制模块（62）设置在电源稳压模块（61）下方处，所述控制模块（62）一侧设置有烟气分析仪（64），所述控制模块（62）的下方设置有通讯模块（63），所述通讯模块（63）一侧设置有可燃气检测器（68），所述触摸屏（65）与按钮控制板（67）设置在电路控制柜（6）的表面，所述工作状态指示灯（66）设置在电路控制柜（6）的上部，所述可燃气检测器（68）一侧设置有变频器（69）。

7.根据权利要求5所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述控制模块（62）包括PLC控制器（621）、点火控制器（622）和温度控制器（623），所述PLC控制器（621）用于发送控制信号到燃气管路区域（1）和空气管路区域（2），所述点火控制器（622）主要用于检测烧嘴（5）内部火焰的燃烧状态，所述点火控制器（622）与所述按钮控制板（67）相连接通，所述温度控制器（623）主要用于接收炉膛（31）内部温度信号，所述通讯模块（63）用于第一自动控制碟阀（163）、第二自动控制碟阀（22）、烟气分析仪（64）、触摸屏（65）、PLC控制器（621）、可燃气检测器（68）的信号通讯，所述烟气分析仪（64）与烟气分析探头（34）相连接，烟气分析仪（64）用于分析炉膛（31）内部的烟气，所述触摸屏（65）用于操作控制区域（4）的参数变化。

8.根据权利要求5所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述燃气检测器（68）分为检测主机（681）和燃气检测探头（682），所述检测主机（681）安装于电路控制柜（6）内部，所述燃气检测探头（682）安装在燃气管路区域（1）的上部。

9.根据权利要求2所述的一种安全节能环保的天然气燃烧系统，其特征在于：所述手动切断阀（11）与减压阀（13）之间设置有流量计（7），所述减压阀（13）与第一电磁阀（14）之间设置有高压检测开关（8）和低压检测（9）开关，所述高压检测开关（8）和低压检测（9）与PLC控制器（621）相连接。

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