CN202770245U

CN202770245U - 具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统

Info

Publication number: CN202770245U
Application number: CN2012204918697U
Authority: CN
Inventors: 郭力
Original assignee: Sichuan Huasuo Automation Information Engineering Co Ltd
Current assignee: Sichuan Huasuo Automation Information Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-09-25

Abstract

本实用新型公开了一种具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，解决现有的炭素焙烧炉控制系统由于对焙烧炉预热区温度控制不精确导致可燃物未能燃尽、从而造成资源浪费且污染环境的问题。该控制系统，包括连接有燃烧系统、排烟架系统、冷却系统和辅助燃烧控制系统的工作控制总站，该辅助燃烧控制系统包括与工作控制总站相连的PLC控制柜，均与该PLC控制柜连接的控温装置和火检装置，以及同时与控温装置和火检装置连接的燃气管路装置。本实用新型将传统的炭素焙烧炉控制方式与加入的辅助燃烧控制系统进行无缝连接，并进行操控，从而达到了炭素焙烧炉预热区温度的精确控制和可燃物被完全燃烧避免污染的目的，因此，本实用新型适于推广使用。

Description

具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种炭素焙烧炉控制系统，具体地说，是涉及一种具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统。

背景技术

铝用阳极(阴极)炭素焙烧炉控制系统通常由燃烧系统、排烟架系统以及冷却系统组成。整个焙烧炉焙烧炭素制品的过程可分为预热段、加热段以及冷却段，整个工作过程采取循环流动的方式进行工作，即一个炉室的炭素制品按工艺要求加工一定的时间后，系统中的设备要从一个炉室移动至另外一个炉室，对另一个炉室的炭素制品进行焙烧加工，如此反复循环。

目前国内炭素焙烧控制系统的预热区域温度控制均采用手动控制，由于炭素焙烧炉预热区火道炉墙升温所需的热量主要来自两方面：一方面，由加热区域燃料燃烧产生烟气，然后依靠排烟架系统将其向前抽动产生负压流动，从而为预热区火道炉墙提供余热；另一方面，由预热区的炭素制品向火道内排放可燃物，然后对其进行燃烧，从而为预热区火道炉墙提供热量。

因此，一方面，若预热区炭素制品中的可燃烧物进入火道而火道温度却未达到其燃点，可燃物就会被排烟架系统负压抽给排烟净化系统进行排放，由于可燃物中含有大量有害气体，如二氧化硫气体，因此，可燃物如果不能被燃尽的话排放到大气中会对环境造成污染；另一方面，若预热区火道预先温度过大，则有可能会使炉内的炭素焙烧制品的质量不能得到保证，这样不仅浪费能源，加重了净化烟气的负荷，污染环境，而且炭素焙烧制品的质量还不能得到很好的保证，这一缺陷一直以来都是困扰该行业的主要问题之一。

因此，解决炭素焙烧炉预热区温度精确控制、可燃物未能燃尽以及保证炭素焙烧制品质量的问题，达到节能减排和提高资源利用率的目的，便成为该领域技术人员重点研究的内容。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，主要解决现有的炭素焙烧炉控制系统由于对焙烧炉预热区温度控制不精确导致可燃物未能燃尽、从而造成资源浪费且污染环境的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，包括连接有燃烧系统、排烟架系统和冷却系统的工作控制总站，还包括与工作控制总站相连的辅助燃烧控制系统。

具体地说，所述辅助燃烧控制系统包括与工作控制总站相连的PLC控制柜，均与该PLC控制柜连接的控温装置和火检装置，以及同时与控温装置和火检装置连接的燃气管路装置。

作为优选，所述控温装置为温度调节器。

作为优选，所述火检装置为火焰检测控制器。

为方便对通入燃气管路装置中的气体压力进行调节并进行燃烧，所述燃气管路装置包括均与控温装置和火检装置相连接、并依次设置有减压阀和调节阀的进气金属管，以及与该进气金属管连接的燃气燃烧器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型将传统的炭素焙烧炉控制方式与加入的辅助燃烧控制系统进行无缝连接，使得炭素焙烧炉自动化控制系统预热区温度控制和节能减排上升到新的高度，尤其是预热区温度完全自动控制和可燃物利用率最大化的技术方案更是具有独创性，它的诞生使得炭素焙烧炉预热区温度能够被精确控制以及可燃物被完全燃烧避免污染的目的得以实现，同时也能确保炭素焙烧制品的质量，本实用新型不仅填补了该领域技术的空白，而且相比现有技术来说，具有实质性的特点和显著的进步，相当具有应用价值。

（2）本实用新型中的辅助燃烧控制系统加入了由温度调节器构成的控温装置和由火焰检测控制器构成的火检装置，实现了天然气和可燃物混合燃烧时燃烧温度和火焰大小的控制，使其与PLC控制柜预设的温度相符，此外，本实用新型还在燃气管路装置中设置了减压阀和调节阀，可以对通入的天然气进行压力降压和稳压，使其符合燃烧的条件，控温装置、火检装置以及燃气管路装置的设置进一步提高了可燃物的利用率，从而避免了资源的浪费。

（3）本实用新型的控制方式清晰合理、布局巧妙，依靠有效的操作方式实现了传统炭素焙烧炉自动化控制系统加入辅助燃烧控制系统后的运转，本实用新型具有流程简洁、全程自动化控制的优点，彻底摆脱了以往需要手动控制预热区温度的方式，解决了行业内的一大难题，本实用新型在科技创新上具有重大的突破。

（4）本实用新型使用方便且可操作性强，能够很好地响应国家关于节能减排方面的号召，其拥有广泛的应用前景，因此，本实用新型具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

图2为辅助燃烧控制系统的系统框图。

图3为燃气管路装置的结构示意图。

图4为本实用新型-实施例的工作原理图。

图5为预热室温度控制的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型包括工作控制总站、燃烧系统、辅助燃烧控制系统、排烟架系统以及冷却系统。所有系统均通过工业以太网总线与工作控制总站相连通，由工作控制总站对所有的系统进行协调控制，其中，燃烧系统用于点燃通入到焙烧炉加热室中的燃料，使其对加热室中的炭素制品进行焙烧；辅助燃烧控制系统用于通入天然气与放置在焙烧炉预热室中的炭素制品排放到火道的可燃物混合，并进行燃烧；排烟架系统用于控制燃烧烟气的流向；而冷却系统则用于控制冷却空气进入焙烧炉与焙烧后的炭素制品进行热交换，从而对制品进行冷却。

具体地说，所述辅助燃烧控制系统包括与工作控制总站相连的PLC控制柜，均与该PLC控制柜连接的控温装置和火检装置，以及同时与控温装置和火检装置连接的燃气管路装置，如图2所示。PLC控制柜是整个辅助燃烧系统的核心，其通过工作控制总站发出的指令预设辅助燃烧系统燃烧的温度值，并分别控制温度调节器和火焰检测控制器对预热室火道中的燃烧情况（燃烧温度、火焰大小）进行检测调节。

如图3所示，燃气管路装置用于为预热室提供辅助热能，具体地说，其包括均与控温装置和火检装置相连接、并依次设置有减压阀200和调节阀300的进气金属管100，以及与该进气金属管100连接的燃气燃烧器400，其中，作为优选，所述的控温装置为温度调节器500，而所述的火检装置则为火焰检测控制器600，进气金属管的输出端与焙烧炉的预热室相连通，作用在于将天然气输入到预热室中与炭素制品排放的可燃物混合，减压阀用于对输入的天然气进行降压，调节阀用于对降压后的天然气进行稳压，而燃气燃烧器则用于燃烧天然气与炭素制品的混合物。

通过上述设置，可以使加热室燃烧烟气的余热和辅助燃烧系统燃烧可燃物产生的热量共同对预热室进行预热。下面对上述控制系统的控制过程进行详细说明。

在说明本实用新型的控制过程前，首先对本实用新型的工作原理进行介绍。本实用新型中的燃烧系统和排烟架系统、冷却系统均与现有技术相同，其中，燃烧系统主要由三个燃烧架构成；排烟架系统主要由一个排烟架和一个测温测压架构成；冷却系统则主要由一个鼓风架、一个零压架以及一个冷却架构成，并且为了配合辅助燃烧控制系统的使用，本实用新型还特别配置了一个辅助燃烧架。一般的焙烧炉均设有多个炉室，多个炉室构成一个环状，为便于说明，本实用新型以18室阳极焙烧炉为例，并标明每个炉室的编号1、2、3……18。

如图4所示，以15号炉室为起始炉室，燃料从该15号炉室进入并通过三个燃烧架对该燃料进行加温燃烧，这里的15号炉室成为温度最高的炉室，其完成对制品焙烧后，高温废烟气并不立即排入烟道，而是在排烟架负压抽力的作用下依次流经16、17、18、1、2号炉室，利用烟气余热对放置在这些炉室中的炭素制品进行焙烧前的预热，同时燃气管路装置在辅助燃烧架的作用下引入天然气并对其依次进行减压和稳压后，通入到预热室火道中与炭素制品排放的可燃物进行混合并燃烧，加热室传输的烟气余热与可燃物燃烧的烟气余热共同对16、17、18、1、2号炉室进行预热。在这一过程中，烟气温度逐渐降低，从2号炉室流出后，已无再利用的价值，在排烟架的负压抽动下排出焙烧炉，于是从15号至2号炉室便构成了一个火焰系统，15号炉室为加热室，16至2号炉室则为预热室。

7至14号炉室是焙烧完的制品通行冷却的炉室，冷却制品的空气靠鼓风架强制鼓入。冷却用空气在流经7至14号炉室时，与进入冷却温度高达1000℃的炭素制品发生热交换，既冷却了炭素制品，又加热了自身，然后进入15号炉室供烧料燃烧。3至6号炉室用于装炉和产品成型出炉。炉子运行一定的间隔时间后，15号炉室的炭素制品焙烧结束，停止向其供热，整个火焰系统沿燃烧方向向前移动一组炉室，因此，将燃烧架移至16号炉室，15号炉室进入冷却阶段，16号炉室则变成新的加热室，17号至3号炉室则变为预热室，8号至l5号炉室为冷却室，火焰系统按一定的作业周期这样周而复始的循环。

从上述原理不难看出，本实用新型的工作过程主要包含以下步骤：

（1）分别在焙烧炉的加热室和预热室中加入炭素制品，并在加热室中通入燃料，在工作控制总站的控制下分别启动燃烧系统和排烟架系统，该燃烧系统点燃燃料使其对加热室中的炭素制品进行焙烧，且燃烧的烟气在排烟架系统的控制下从加热室流向焙烧炉的预热室；

（2）启动辅助燃烧控制系统，在进气金属管中通入天然气，并输送到焙烧炉的预热室火道与炭素制品排放的可燃物混合，利用燃气燃烧器对该混合物进行点火燃烧，其燃烧的烟气余热与加热室排放的烟气余热共同对预热室进行预热；

（3）预热后，排烟架系统将降温后的烟气排出焙烧炉外；

（4）启动冷却系统，在焙烧炉鼓入冷却空气，使其对焙烧后的炭素制品进行冷却。冷却后焙烧炉进入预备作业，同时控制冷却架降低炉室的火道和阳极温度，最后将焙烧成型产品出炉。

上述步骤中，步骤（1）中的燃料利用燃烧架来进行点燃，而燃烧后的烟气则利用排烟架来进行流动。

并且，具体地说，步骤（2）包括以下步骤：

（2a）在进气金属管中通入天然气；

（2b）利用减压阀对天然气进行降压；

（2c）降压后，利用调节阀对天然气进行稳压，以使其符合燃烧的条件；

（2d）稳压后的天然气进入预热室火道与可燃物混合并由燃气燃烧器进行点火燃烧。

如图5所示，在上述步骤（2d）中，天然气与可燃物混合燃烧的程度由PLC控制柜控制，其包括以下步骤：

（a）温度调节器检测实时燃烧的温度，并将检测的结果反馈给PLC控制柜；

（b）PLC控制柜将温度调节器传输的结果与预先设定的燃烧温度进行对比，根据二者的差值进行处理并将处理的结果分别传输至温度调节器和火焰检测控制器；

（c）温度调节器根据PLC控制柜传输的结果对燃烧的实时温度进行调节，同时火焰检测控制器也根据该结果对实时燃烧的火焰大小进行检测和调节，使其与PLC控制柜预设的燃烧温度相符。

为了验证本实用新型在实际应用中的使用效果，将本实用新型专门投入到现场进行了试验，并与现有技术进行对比，对比后，并与现有技术进行对比，发现本实用新型相较于现有技术来说，在预热区温度控制精度上，本实用新型的温度控制精度为±5°，现有技术的温度控制精度为±15°；本实用新型的可燃物利用率可达99%，现有技术的可燃物利用率仅为70%；本实用新型的节能率为10%，而现有技术的节能率仅为3%，如下表所示：

技术指标	本实用新型	现有技术
			温度控制精度	±5°	±15°
可燃物利用率	99%	70%
			节能率	10%	3%

由上表数据可以看出，本实用新型无论是在温度控制精度方面，还是在可燃物利用率和节能率方面，均要优于现有技术，因此，本实用新型既能实现预热区温度的精确控制，又能确保炭素焙烧制品的质量不会出现任何问题，还能保证可燃物被烧尽，避免有害气体排出污染环境，本实用新型将传统的炭素焙烧炉控制方式与加入的辅助燃烧控制系统进行无缝连接，并采用有效的操作方式实现了传统炭素焙烧炉自动化控制系统加入辅助燃烧控制系统后的运转，其具有流程简洁、全程自动化控制的优点，彻底摆脱了以往需要手动控制预热区温度的方式，本实用新型相比现有技术来说，具有突出的实质性特点和显著的进步，适于推广应用。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。

Claims

1.具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，包括连接有燃烧系统、排烟架系统和冷却系统的工作控制总站，其特征在于：还包括与工作控制总站相连的辅助燃烧控制系统。

2.根据权利要求1所述的具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，其特征在于：所述辅助燃烧控制系统包括与工作控制总站相连的PLC控制柜，均与该PLC控制柜连接的控温装置和火检装置，以及同时与控温装置和火检装置连接的燃气管路装置。

3.根据权利要求2所述的具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，其特征在于：所述控温装置为温度调节器。

4.根据权利要求3所述的具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，其特征在于：所述火检装置为火焰检测控制器。

5.根据权利要求2～4任一项所述的具有辅助燃烧功能的炭素焙烧炉控制系统，其特征在于：所述燃气管路装置包括均与控温装置和火检装置相连接、并依次设置有减压阀和调节阀的进气金属管，以及与该进气金属管连接的燃气燃烧器。