CN205504980U - 一种节能燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃烧热处理领域，涉及节能燃烧装置，包括助燃风机(1)、空气总管(A)、空气支管(B)、空气嘴前管路(C)、燃气管道作业区分界点(13)、燃气总管(D)、燃气支管(E)、燃气嘴前管路(F)、烟气嘴前管路(G)、烟气支管(H)、烟气总管(J)、排烟风机(40)、烧嘴(11)、辐射管换热器(10)和辐射管(12)；加热采用双交叉限幅联合脉冲控制，响应快，能耗低；仪表的调节采用PLC控制，自动化程度高；采用双级辐射管换热器并设置水‑空气‑烟气换热器，余热利用高；在空气管路嘴前、燃气管路的支管和嘴前设置电磁切断阀，出现异常立即切断燃气、空气，燃气、空气管路上设有压力开关用于报警监测，安全系数高。
Description
技术领域
本实用新型属于燃烧热处理领域，具体涉及一种节能燃烧装置。
背景技术
目前市场上利用燃气作为能源介质进行热处理十分普遍，传统的燃烧系统通常采用双交叉限幅控制或脉冲控制，各种控制方式都有各自的优缺点。双交叉限幅控制精细，燃烧器件不易损坏，但控制周期较长；脉冲控制控制周期短，但空燃比一般较大，不停开启对燃烧器件损害较大。
燃气作为一种易燃易爆的能源介质，要求燃烧系统安全系数高；同时，随着环保和节能标准的提高，烟气余热的合理利用也越来越受到关注。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供了一种节能燃烧装置，实现燃烧控制装置的快速响应，保证燃气的使用安全，达到节能降耗的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种节能燃烧装置，包括助燃空气管路、燃气管路和烟气管路，烟气管路上设置水-空气-烟气换热器，该换热器为辐射管双级换热器；助燃空气通过辐射管换热器10与烟气进行热交换预热，预热后助燃空气在烧嘴11处与燃气混合点火燃烧，所述助燃空气管路包括：助燃风机1位于空气总管A的入端，空气总管A的出端连通至少一根空气支管B，空气支管B的出端连通至少一根空气嘴前管路C；所述燃气管路包括：燃气管道作业区分界点13位于燃气总管D的入端，燃气总管D的出端连通至少一根燃气支管E，燃气支管E的出端连通至少一根燃气嘴前管路F，燃气嘴前管路F与烧嘴11连通，烧嘴11上带有火焰检测电极47；所述烟气管路包括：烟气嘴前管路G与烟气支管H连通，烟气总管J的一个出端连通至少一根烟气支管H，烟气总管J另一出端的末端安装排烟风机40，排烟风机40与烟囱41连通；
上述各个气体管路安装有可控制的调节阀和监控用仪表组。
该装置还包括辐射管换热器10和辐射管12，空气嘴前管路C的出端与辐射管换热器10连通，辐射管换热器10通过辐射管12与烧嘴11连通；辐射管换热器10还与烟气嘴前管路G连通。
所述空气总管A上设有空气放散阀2、空气总管压力表3、空气总管压力开关4和空气总管压力变送器5；
所述空气支管B上设有空气支管手动调节阀6、空气流量孔板7、空气支管电动调节阀8和空气支管膨胀节9。
所述燃气总管D上设有燃气总管手动切断阀14、燃气总管压力表15、燃气总管压力开关16和燃气总管压力变送器17；
所述燃气支管E上设有燃气支管手动切断阀18、稳压阀19、燃气支管压力开关20、燃气支管压力表21、燃气支管电磁切断阀22、燃气流量孔板23、燃气支管电动调节阀24和燃气支管膨胀节25。
所述烟气支管H上设有烟气支管热电偶26、烟气支管膨胀节27、烟气支管闸板阀28和烟气支管温度表29；
所述烟气总管J上设有烟气总管压力变送器30、换热前温度表31、换热前冷风阀32、烟气总管压力表33、换热前热电偶34、烟气-空气-水换热器35、换热后冷风阀36、换热后热电偶37、换热后温度表38和烟气总管膨胀节39。
所述空气嘴前管路C上依次设有空气嘴前管路电磁切断阀48、空气嘴前管路手动调节阀49；
所述燃气嘴前管路F上设有燃气嘴前管路手动切断阀44、燃气嘴前管路电磁切断阀45和燃气嘴前手动调节阀46。
所述辐射管换热器10为双级辐射管换热器。
所述烟气-空气-水换热器35内部设有外接的烟-空气换热管路42和外接的烟-水换热管路43。
本发明的有益效果在于：
在控制方面，本实用新型的节能燃烧装置采用双交叉限幅联合脉冲控制，响应速度快，能耗低，小功率时用脉冲控制，降温速度快，大功率使用双交叉限幅控制，燃气利用率高；各电动阀组的调节、启闭采用PLC控制，自动化程度高；在余热利用方面，本实用新型的节能燃烧装置采用双级辐射管换热器并在烟气回路上设置水-空气-烟气换热器，余热利用率高；在安全方面，本实用新型的节能燃烧装置在空气管路嘴前设置电磁切断阀，在燃气管路的支管、嘴前设置电磁切断阀，一旦出现异常立即切断燃气、空气，燃气、空气管路上还设有压力开关用于报警监测，安全系数高。
附图说明
图1是本实用新型的节能燃烧装置的示意图；
图2是图1中嘴前管路的局部放大图。
附图标记
1助燃风机 2空气放散阀
3空气总管压力表 4空气总管压力开关
5空气总管压力变送器 6空气支管手动调节阀
7空气流量孔板 8空气支管电动调节阀
9空气支管膨胀节 10辐射管换热器
11烧嘴 12辐射管
13燃气管道作业区分界点 14燃气总管手动切断阀
15燃气总管压力表 16燃气总管压力开关
17燃气总管压力变送器 18燃气支管手动切断阀
19稳压阀 20燃气支管压力开关
21燃气支管压力表 22燃气支管电磁切断阀
23燃气流量孔板 24燃气支管电动调节阀
25燃气管路膨胀节 26烟气支管热电偶
27烟气支管膨胀节 28烟气支管闸板阀
29烟气支管温度表 30烟气总管压力变送器
31换热前温度表 32换热前冷风阀
33烟气总管压力表 34换热前热电偶
35烟-空气-水换热器 36换热后冷风阀
37换热后热电偶 38换热后温度表
39烟气总管膨胀节 40排烟风机
41烟囱 42烟-空气换热管路
43烟-水换热管路 44燃气嘴前手动切断阀
45燃气嘴前电磁切断阀 46燃气嘴前手动调节阀
47火焰检测电极 48空气嘴前电磁切断阀
49空气嘴前手动调节阀
A空气总管 B空气支管
C空气嘴前管路 D燃气总管
E燃气支管 F燃气嘴前管路
G烟气嘴前管路 H烟气支管
J烟气总管
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本实用新型的节能燃烧装置包括助燃风机1、空气总管A、空气支管B、空气嘴前管路C、燃气管道作业区分界点13、燃气总管D、燃气支管E、燃气嘴前管路F、烟气嘴前管路G、烟气支管H、烟气总管J、辐射管换热器10、辐射管12和排风烟机40。其中，助燃风机1位于空气总管A的入端，空气总管A的出端连通有至少一根空气支管B，空气支管B的出端连通有至少一根空气嘴前管路C，空气嘴前管路C的出端与辐射管换热器10连通，辐射管换热器10通过辐射管12与烧嘴11连通，所述辐射管换热器10为双级辐射管换热器；燃气管道作业区分界点13位于燃气总管D的入端，燃气总管D的出端连通有至少一根燃气支管E，燃气支管E的出端连通有至少一根燃气嘴前管路F，燃气嘴前管路F与烧嘴11连通；辐射管换热器10还与烟气嘴前管路G连通，并且烟气嘴前管路G与烟气支管H连通，烟气总管J的一个出端连通有至少一根烟气支管H，烟气总管J的另一出端末端安装排烟风机40，排烟风机40与烟囱41连通。
助燃风机1提供的助燃空气由空气总管A进入空气支管B，最后通过空气嘴前管路C进入辐射管换热器10预热后与燃气混合参与点火燃烧。由燃气管道作业区分界点13过来的燃气经过燃气总管D进入燃气支管E，最后通过燃气嘴前管路F与助燃空气混合参与点火燃烧。在排烟风机40的作用下，燃气与助燃空气混合燃烧后产生的高温烟气从辐射管12经由辐射管换热器10进入烟气嘴前管路G，再汇入烟气支管H，进入排烟总管J，通过烟-空气-水换热器35，排入烟囱41。
所述空气总管A上设有空气放散阀2、空气总管压力表3、空气总管压力开关4和空气总管压力变送器5。其中，空气放散阀2用于调整助燃空气压力，防止助燃风机2的喘振；空气总管压力表3和空气总管压力变送器5用于监测助燃空气压力；空气总管压力开关4则用于助燃空气压力异常报警。
所述空气支管B上设有空气支管手动调节阀6、空气流量孔板7、空气支管电动调节阀8和空气支管膨胀节9。其中，空气支管手动调节阀6用于手动调整空气支管B的助燃空气流量；空气流量孔板7用于监测助燃空气流量；空气支管电动调节阀8用于自动调整助燃空气流量；空气支管膨胀节9用于补偿空气支管因温度差与机械振动引起的附加应力。
所述燃气总管D上设有燃气总管手动切断阀14、燃气总管压力表15、燃气总管压力开关16和燃气总管压力变送器17。其中，燃气总管手动切断阀14用于手动开启或关闭燃气；燃气总管压力表15与燃气总管压力变送器17用于监测燃气压力；燃气总管压力开关16则用于燃气压力异常报警。
所述燃气支管E上设有燃气支管手动切断阀18、稳压阀19、燃气支管压力开关20、燃气支管压力表21、燃气支管电磁切断阀22、燃气流量孔板23、燃气支管电动调节阀24和燃气支管膨胀节25。其中，燃气支管手动切断阀18用于手动开启或切断燃气支管E的燃气；稳压阀19用于稳定燃气支管E的燃气压力；燃气支管压力开关20用于燃气支管E的燃气压力异常报警；燃气支管压力表21用于检测燃气支管E的燃气压力；燃气支管电磁切断阀22用于自动开启或切断燃气支管E的燃气；燃气流量孔板23用于监测燃气支管E的燃气流量；燃气支管电动调节阀24用于自动调节燃气支管E的燃气流量；燃气支管膨胀节25用于补偿燃气支管E因温度差与机械振动引起的附加应力。
所述烟气支管H上设有烟气支管热电偶26、烟气支管膨胀节27、烟气支管闸板阀28和烟气支管温度表29。其中，烟气支管热电偶26用于在线监测烟气支管H的烟气温度；烟气膨胀节27用于补偿烟气支管H因温度差与机械振动引起的附加应力；烟气支管闸板阀28用于调节烟气支管H的烟气量；烟气支管温度表29用于检测烟气支管H的烟气温度。
所述烟气总管J上设有烟气总管压力变送器30、换热前温度表31、换热前冷风阀32、烟气总管压力表33、换热前热电偶34、烟气-空气-水换热器35、换热后冷风阀36、换热后热电偶37、换热后温度表38和烟气总管膨胀节39；烟气-空气-水换热器35内部设有外接的烟-空气换热管路42和外接的烟-水换热管路43。其中，烟气总管压力变送器30用于在线监测烟气总管J的排烟压力；换热前温度表31、换热后温度表38分别用于检测换热前、换热后烟气总管J的烟气温度；换热前冷风阀32、换热后冷风阀36分别用于换热前、换热后添加冷空气降低烟气温度；烟气总管压力表33用于检测烟气总管J的排烟压力；换热前热电偶34、换热后热电偶37分别用于在线监测换热前换热、后烟气总管J的烟气温度；烟气-空气-水换热器35用于利用烟气总管J的烟气余热。
如图2所示，所述空气嘴前管路C上设有空气嘴前管路电磁切断阀48、空气嘴前管路手动调节阀49。其中，空气嘴前管路电磁切断阀48用于自动开启或切断烧嘴11前的助燃空气；空气嘴前管路手动调节阀49用于烧嘴11前助燃空气流量的手动调节。
所述燃气嘴前管路F上设有燃气嘴前管路手动切断阀44、燃气嘴前管路电磁切断阀45和燃气嘴前手动调节阀46。其中，燃气嘴前管路手动切断阀44用于手动开启或切断烧嘴11前的燃气；燃气嘴前管路电磁切断阀45用于自动开启或切断烧嘴11前的燃气；燃气嘴前管路手动调节阀46用于手动调节烧嘴11前的燃气量。
烧嘴11上带有火焰检测电极47，当点火烧嘴信号发出后，一旦火焰检测电极47如果检测不到火焰，通过连锁控制，燃气嘴前管路电磁切断阀45、空气嘴前管路电磁切断阀48会立即自动切断。
各电磁切断阀、电动调节阀、风机以及压力开关、压力变送器及流量孔板、热电偶均采用PLC控制。
本实用新型的节能燃烧装置的工作过程如下：
助燃风机1提供的助燃空气首先进入空气总管A，这个过程中在空气放散阀2的作用下，助燃空气压力稳定在一个设定值；通过空气总管压力表3现场观察助燃空气压力；空气总管压力变送器5将助燃空气压力实时传输到控制界面，实现助燃空气压力在线监测，一旦压力出现异常，在连锁作用下空气总管压力开关4即会报警。
助燃空气由空气总管A进入空气支管B，通过空气支管手动调节阀6手动调节助燃空气量；空气流量孔板7在线监测助燃空气流量；空气支管电动调节阀8根据目标温度设定自动调整助燃空气流量；空气支管膨胀节9补偿运行过程中管路因温度差与机械振动引起的附加应力。
助燃空气由空气支管B进入空气嘴前管路C，在该过程中开启空气嘴前管路电磁切断阀48，调整空气嘴前管路手动调节阀49的开度。助燃空气通过辐射管换热器10与烟气进行热交换，预热后助燃空气在烧嘴11处与燃气混合点火燃烧。
开启燃气总管手动切断阀14，燃气从燃气管道作业区分界点13过来，进入燃气总管D，通过燃气总管压力表15现场观察燃气压力；燃气总管压力变送器17将燃气压力实时传输到控制界面，实现燃气压力在线监测，一旦燃气总管压力开关16检测到压力出现异常，在连锁作用下即会报警，燃气支管电磁切断阀22会自动切断燃气供应。
燃气从燃气总管D进入燃气支管E，打开燃气支管手动切断阀18，通过稳压阀19的作用保持燃气压力稳定，通过燃气支管压力表21现场观察支管燃气压力；一旦燃气支管压力开关20检测到压力出现异常，在连锁作用下即会报警，燃气支管电磁切断阀22会自动切断燃气供应；开启燃气支管电磁切断阀22，燃气流量孔板23在线监测燃气流量，燃气支管电动调节阀24根据目标温度设定自动调整燃气流量；燃气支管膨胀节25补偿运行过程中管路因温度差与机械振动引起的附加应力。
燃气从燃气支管E进入燃气嘴前管路F，开启燃气嘴前管路手动切断阀44和燃气嘴前管路电磁切断阀45，按要求调整好燃气嘴前管路手动调节阀46的开度，最终燃气进入烧嘴与预热后的助燃空气混合后燃烧。
助燃空气和燃气燃烧后产生的烟气在排烟风机40的作用下，从辐射管12进入辐射管换热器10，与助燃空气换热后进入烟气嘴前管路G，再汇入烟气支管H。烟气支管热电偶26实时监测烟气温度，烟气支管膨胀节27补偿运行过程中管路因温度差与机械振动引起的附加应力，调节烟气支管闸板阀28控制支管烟气量，通过烟气支管温度表29现场观察支管烟气温度值。烟气经过烟气支管H汇入烟气总管J，烟气总管压力变送器30将烟气压力实时传输到控制界面，实现排烟压力在线监测，通过烟气总管温度表31现场观察总管烟气温度值，调节换热前冷风阀32的开度来控制换热前烟气温度，通过烟气总管压力表33现场观察总管烟气压力值，利用换热前热电偶34实时监测换热前烟气温度，烟气通过烟-空气-水换热器35将烟气余热回收利用，调节换热后冷风阀36的开度来控制换热后烟气温度，利用换热后热电偶37实时监测换热后烟气温度，通过换热后温度表38现场观察换热后烟气温度值，烟气总管膨胀节39补偿运行过程中管路因温度差与机械振动引起的附加应力，最终烟气由排烟风机40排入烟囱41。
本实用新型的节能燃烧装置为提高安全系数设置了一系列安全互锁措施：燃气总管压力开关16、燃气支管压力开关20检测燃气压力正常，空气总管压力开关4检测助燃空气压力正常，燃气支管电磁切断阀22才可以打开，电磁切断阀22开启，烧嘴11才可以点火，无论任何一个压力开关检测到压力异常，燃气支管电磁切断阀22均会自动切断，燃气嘴前管路电磁切断阀45以及空气嘴前管路电磁切断阀48也会立即关闭，烧嘴11无法点火；烧嘴11点火信号发出后，如果点火失败，火焰检测电极47检测不到火焰，燃气嘴前管路电磁切断阀45、空气嘴前管路电磁切断阀48会立即关闭。
助燃风机1、空气放散阀2、空气总管压力开关4、空气总管压力变送器5、空气流量孔板7、空气支管电动调节阀8、烧嘴11、燃气总管压力开关16、燃气总管压力变送器17、燃气支管压力开关20、燃气支管电磁切断阀22、燃气流量孔板23、燃气支管电动调节阀24、烟气支管热电偶26、烟气总管压力变送器30、换热前热电偶34、换热后热电偶37、排烟风机40、燃气嘴前电磁切断阀45、火焰检测电极47、空气嘴前电磁切断阀48，其相关信号均传送入PLC柜，采用PLC自动控制。
Claims (8)
1.一种节能燃烧装置，包括助燃空气管路、燃气管路和烟气管路，烟气管路上设置水-空气-烟气换热器，该换热器为辐射管双级换热器；助燃空气通过辐射管换热器(10)与烟气进行热交换预热，预热后助燃空气在烧嘴(11)处与燃气混合点火燃烧，其特征在于：
所述助燃空气管路包括：助燃风机(1)位于空气总管(A)的入端，空气总管(A)的出端连通至少一根空气支管(B)，空气支管(B)的出端连通至少一根空气嘴前管路(C)；所述燃气管路包括：燃气管道作业区分界点(13)位于燃气总管(D)的入端，燃气总管(D)的出端连通至少一根燃气支管(E)，燃气支管(E)的出端连通至少一根燃气嘴前管路(F)，燃气嘴前管路(F)与烧嘴(11)连通，烧嘴(11)上带有火焰检测电极(47)；所述烟气管路包括：烟气嘴前管路(G)与烟气支管(H)连通，烟气总管(J)的一个出端连通至少一根烟气支管(H)，烟气总管(J)另一出端的末端安装排烟风机(40)，排烟风机(40)与烟囱(41)连通；
上述各个气体管路安装有可控制的调节阀和监控用仪表组。
2.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
该装置还包括辐射管换热器(10)和辐射管(12)，空气嘴前管路(C)的出端与辐射管换热器(10)连通，辐射管换热器(10)通过辐射管(12)与烧嘴(11)连通；辐射管换热器(10)还与烟气嘴前管路(G)连通。
3.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述空气总管(A)上设有空气放散阀(2)、空气总管压力表(3)、空气总管压力开关(4)和空气总管压力变送器(5)；
所述空气支管(B)上设有空气支管手动调节阀(6)、空气流量孔板(7)、空气支管电动调节阀(8)和空气支管膨胀节(9)。
4.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述燃气总管(D)上设有燃气总管手动切断阀(14)、燃气总管压力表(15)、燃气总管压力开关(16)和燃气总管压力变送器(17)；
所述燃气支管(E)上设有燃气支管手动切断阀(18)、稳压阀(19)、燃气支管压力开关(20)、燃气支管压力表(21)、燃气支管电磁切断阀(22)、燃气流量孔板(23)、燃气支管电动调节阀(24)和燃气支管膨胀节(25)。
5.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述烟气支管(H)上设有烟气支管热电偶(26)、烟气支管膨胀节(27)、烟气支管闸板阀(28)和烟气支管温度表(29)；
所述烟气总管(J)上设有烟气总管压力变送器(30)、换热前温度表(31)、换热前冷风阀(32)、烟气总管压力表(33)、换热前热电偶(34)、烟气-空气-水换热器(35)、换热后冷风阀(36)、换热后热电偶(37)、换热后温度表(38)和烟气总管膨胀节(39)。
6.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述空气嘴前管路(C)上依次设有空气嘴前管路电磁切断阀(48)、空气嘴前管路手动调节阀(49)；
所述燃气嘴前管路(F)上设有燃气嘴前管路手动切断阀(44)、燃气嘴前管路电磁切断阀(45)和燃气嘴前手动调节阀(46)。
7.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述辐射管换热器(10)为双级辐射管换热器。
8.根据权利要求1所述的节能燃烧装置，其特征在于：
所述烟气-空气-水换热器(35)内部设有外接的烟-空气换热管路(42)和外接的烟-水换热管路(43)。
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