CN203298342U - 热处理炉的燃烧控制系统 - Google Patents

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李二楼
霍李均
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Jiangsu Botao Intelligent Thermal Engineering Co ltd
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SUZHOU BOTAO EQUIPMENT Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种热处理炉的燃烧控制系统，包括炉体、天然气总管、助燃风机和控制终端；助燃风机连接空气总管，空气总管通过空气预热器连接热风管，热风管连接若干热风支管，热风支管连接烧嘴，连接至同一热风管的各热风支管还连接均压管，热风管上设有热电偶；天然气总管连接有若干天然气支管，天然气支管连接烧嘴；炉体上还设有炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀；第一孔板流量计、第一电动调节蝶阀、第二孔板流量计、第二电动调节蝶阀、炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀分别连接至控制终端。本实用新型提供de热处理炉的燃烧控制系统，能精确的控制空气与天然气的流量以及炉内气氛。

Description

热处理炉的燃烧控制系统
技术领域
本实用新型涉及热处理炉的燃烧控制系统。
背景技术
空燃比的控制对于加热炉和热处理炉至关重要，不仅关系到炉子的能耗指标，还关系到热处理的质量及钢材加热的损耗。当空气过剩系数过大，大量的过剩空气不仅带走炉膛中的有用热量，还会造成炉膛气氛氧含量过剩，导致钢材氧化烧损厉害。不仅浪费了能源，还增加了钢材的损耗。而当助燃空气量不足时，导致燃料无法完全燃烧，不仅会造成能源的浪费，还会造成钢材的脱碳。当产生的大量还原型气氛在烟囱中燃烧时，还会造成设备的损坏。
空气系数α的控制对于燃料燃烧至关重要。当α＜1时，会导致燃料不完全燃烧，必然造成能源浪费；而当α＞1时，燃烧生成气量会增多，烟气带走的物理热也会增多。另外，空气系数α的变化还会影响燃料的燃烧温度。所以，如何将α控制在一定的范围内是很关键的技术。
空气系数α控制的理论依据：燃料是通过烧嘴实现能量释放的，烧嘴均设置空气和燃料管道。当燃料量确定后配置相应的助燃空气量便可达到空燃比的控制。通过以上分析看出，对于空燃比控制仅需要检测燃烧生成的烟气成分即可。当α＞1时，烟气成分中含有过剩的O2，而当α＜1时，烟气成分中含有因不完全燃烧产生的CO。
目前国内的工业炉燃烧控制方式很多采用脉冲或连续控制方式。
对于脉冲燃烧方式
脉冲燃烧方式燃料分为大小两路，助燃空气采用双位蝶阀进行控制。在使用过程中，当烧嘴小火状态时，小火电磁阀接通，同时双位蝶阀处于小风状态，保证燃料和助燃空气的配比。同样在大火时，大火电磁阀接通双位蝶阀处于大风状态。由于助燃空气和燃料是完全独立的两套系统，烧嘴的大小火状态下阀门的开度是固定的。当燃料或助燃空气管道压力发生变化时，会导致空气系数的变化。而脉冲燃烧烧嘴的大小火切换比较频繁，管道的压力波动也比较大，所以空燃比控制极不精确。另外，当助燃空气温度发生变化时，助燃空气的体积会产生膨胀，同样体积的助燃空气的氧含量也发生了改变，也会影响空气系数。由此可以看出，采用该方式燃烧无法保证正常的空燃比。
比例阀控制方式
该方式燃料管道设置比例调节阀，在助燃空气官道上设置电动调节阀。当烧嘴输出功率发生变化时，助燃空气调节阀根据控制系统的输出调节电动调节阀，进入烧嘴的助燃空气量会发生变化。由于进入烧嘴的管径不变，实际上是进入烧嘴的助燃空气压力发生了变化。通过信号管取样反馈到燃气比例阀，实现助燃空气和燃料的联动调节。该方式在助燃空气没有预热的前提下是可以保证空燃比的，但由于助燃空气温度的改变，导致空气体积变化，该方式就无法精确的控制空燃比了。还有比例阀阀芯压力的调节都为现场人工调试，本身就不是很精确，所以精确控制空燃比就变得很困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种热处理炉的燃烧控制系统，其能精确的控制空气与天然气的流量以及炉内气氛。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种热处理炉的燃烧控制系统，包括炉体、天然气总管、助燃风机和控制终端；
助燃风机连接空气总管，空气总管通过空气预热器连接热风管，热风管连接若干热风支管，热风支管连接烧嘴，连接至同一热风管的各热风支管还连接均压管，热风管上设有热电偶；空气总管上设有第一孔板流量计、第一电动调节蝶阀；
天然气总管连接有若干天然气支管，天然气支管连接烧嘴；天然气总管上设有第二孔板流量计、第二电动调节蝶阀；
烧嘴配有烧嘴控制器，烧嘴设于炉体上，炉体上还设有炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀；
第一孔板流量计、第一电动调节蝶阀、第二孔板流量计、第二电动调节蝶阀、炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀分别连接至控制终端。
优选的，所述空气总管上还设有压力开关。
优选的，所述热风支管上设有蝶阀。
优选的，所述天然气总管上还设有第一膜盒压力表、手动截止阀、燃气稳压阀、第二膜盒压力表、压力开关、压力变送器、快速切断阀、第三膜盒压力表。
优选的，所述天然气支管上设有针型阀和快切阀。
本实用新型的优点和有益效果在于：提供一种热处理炉的燃烧控制系统，其能精确的控制空气与天然气的流量以及炉内气氛。
通过自动控制炉内压力保证炉内温度稳定，时时控制空气燃烧系数保证燃料完全燃烧，检测炉内气氛参与控制。以上方式，可以让加热炉处于最佳的燃烧状况，达到节能与提高产量的目的。
在天然气管路和助燃空气管路上均设置电动调节阀和孔板流量计，通过检测进入烧嘴的燃料和助燃空气的流量与压力，利用控制系统的运算实现助燃空气和燃料的配比。
由于助燃空气的管道制作会有大小差异，导致同一区域内的管路压力会有不同，一根管路的进气端与末端的压力也不一样，造成每个烧嘴的压力也不同。所以在热风支管的边上，我们加装了一个热风旁管(均压管)，用于热风支管的压力平衡。天然气管路全部做成闭环形式，保证每个烧嘴的压力都一样，这样空气与天然气到烧嘴前的压力就可以在可控制的范围内。
由于助燃空气通过换热器(空气预热器)后为热风，空气的体积会发生变化，同样体积的空气氧气的含量变化很大，所以测量热风温度是非常重要的。将热风温度与控制电动阀之间建立专门的函数关系，来补偿因为空气体积的变化所带来的氧气含量的变化，将流量计设在冷风管(空气总管)上，避免空气温度的影响。
通过以上改进，能精确的控制空气与天然气的流量。
在炉内加装气氛检测装置参与控制，时时检测烟气的含量，实现炉内气氛的时时控制。每时每刻都可以控制α系数，使它在标定的范围内波动。
通过压力变送器，时刻监视炉内的压力，保证炉内微正压，减少炉内气氛外泄造成炉膛的温度的变化。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
本实用新型具体实施的技术方案是：
如图1所示，一种热处理炉的燃烧控制系统，包括炉体1、天然气总管2、助燃风机3和控制终端4；
助燃风机3连接空气总管31，空气总管31通过空气预热器32连接热风管33，热风管33连接若干热风支管34，热风支管34连接烧嘴5，连接至同一热风管33的各热风支管34还连接均压管35，热风管33上设有热电偶331；空气总管31上设有第一孔板流量计311、第一电动调节蝶阀312；
天然气总管2连接有若干天然气支管21，天然气支管21连接烧嘴5；天然气总管2上设有第二孔板流量计211、第二电动调节蝶阀212；
烧嘴5配有烧嘴控制器51，烧嘴5设于炉体1上，炉体1上还设有炉内压力检测装置11、炉内气氛检测装置12和烟气阀13；
第一孔板流量计311、第一电动调节蝶阀312、第二孔板流量计211、第二电动调节蝶阀212、炉内压力检测装置11、炉内气氛检测装置12和烟气阀13分别连接至控制终端4。
所述空气总管31上还设有压力开关313。
所述热风支管34上设有蝶阀341。
所述天然气总管2上还设有第一膜盒压力表201、手动截止阀202、燃气稳压阀203、第二膜盒压力表204、压力开关205、压力变送器206、快速切断阀207、第三膜盒压力表208。
所述天然气支管21上设有针型阀213和快切阀214。
通过自动控制炉内压力保证炉内温度稳定，时时控制空气燃烧系数保证燃料完全燃烧，检测炉内气氛参与控制。以上方式，可以让加热炉处于最佳的燃烧状况，达到节能与提高产量的目的。
在天然气管路和助燃空气管路上均设置电动调节阀和孔板流量计，通过检测进入烧嘴5的燃料和助燃空气的流量与压力，利用控制系统的运算实现助燃空气和燃料的配比。
由于助燃空气的管道制作会有大小差异，导致同一区域内的管路压力会有不同，一根管路的进气端与末端的压力也不一样，造成每个烧嘴5的压力也不同。所以在热风支管34的边上，我们加装了一个热风旁管(均压管35)，用于热风支管34的压力平衡。天然气管路全部做成闭环形式，保证每个烧嘴5的压力都一样，这样空气与天然气到烧嘴5前的压力就可以在可控制的范围内。
由于助燃空气通过换热器(空气预热器32)后为热风，空气的体积会发生变化，同样体积的空气氧气的含量变化很大，所以测量热风温度是非常重要的。将热风温度与控制电动阀之间建立专门的函数关系，来补偿因为空气体积的变化所带来的氧气含量的变化，将流量计设在冷风管(空气总管31)上，避免空气温度的影响。
通过以上改进，能精确的控制空气与天然气的流量。
在炉内加装气氛检测装置参与控制，时时检测烟气的含量，实现炉内气氛的时时控制。每时每刻都可以控制α系数，使它在标定的范围内波动。
通过压力变送器，时刻监视炉内的压力，保证炉内微正压，减少炉内气氛外泄造成炉膛的温度的变化。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.热处理炉的燃烧控制系统，其特征在于，包括炉体、天然气总管、助燃风机和控制终端；
助燃风机连接空气总管，空气总管通过空气预热器连接热风管，热风管连接若干热风支管，热风支管连接烧嘴，连接至同一热风管的各热风支管还连接均压管，热风管上设有热电偶；空气总管上设有第一孔板流量计、第一电动调节蝶阀；
天然气总管连接有若干天然气支管，天然气支管连接烧嘴；天然气总管上设有第二孔板流量计、第二电动调节蝶阀；
烧嘴配有烧嘴控制器，烧嘴设于炉体上，炉体上还设有炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀；
第一孔板流量计、第一电动调节蝶阀、第二孔板流量计、第二电动调节蝶阀、炉内压力检测装置、炉内气氛检测装置和烟气阀分别连接至控制终端。
2.根据权利要求1所述的热处理炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述空气总管上还设有压力开关。
3.根据权利要求1所述的热处理炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述热风支管上设有蝶阀。
4.根据权利要求1所述的热处理炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述天然气总管上还设有第一膜盒压力表、手动截止阀、燃气稳压阀、第二膜盒压力表、压力开关、压力变送器、快速切断阀、第三膜盒压力表。
5.根据权利要求1所述的热处理炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述天然气支管上设有针型阀和快切阀。
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