CN212988001U

CN212988001U - 一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统

Info

Publication number: CN212988001U
Application number: CN202021380195.4U
Authority: CN
Inventors: 张之磊; 郑守东; 高峰; 钟伟添; 佟宝帅; 曾凡宇; 郑祎凡; 崔健
Original assignee: Liaoning Zhongwang Machinery Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Liaoning Zhongwang Machinery Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2030-07-14

Abstract

本实用新型公开了一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，属于蓄热式燃烧技术领域，包括熔炼炉以及为熔炼炉提供热量的燃烧单元，燃烧单元由两组成对设置的燃烧器和蓄热器组成，并分别与熔炼炉连接，其一组中的燃烧器与熔炼炉连通后，另一组中的蓄热器被来自于该熔炼炉的炉膛烟气加热。本燃烧控制系统能更稳、更精确的控制炉内温度及压力，使设备运行平稳，增加各个部件的寿命，热效率高达50％以上。

Description

一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统

技术领域

本实用新型属于蓄热式燃烧技术领域，具体涉及一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统。

背景技术

传统的燃烧控制系统对熔炼炉的温度控制精度不够精确，温度控制精度≤±15℃，对炉压波动控制的也是不够稳定，炉压控制精度在50-100Pa，甚至更高，这对炉子的性能和寿命都会降低，实现不了完美的控制，节能、排放方面更不达标。因此，有必要进行燃烧控制系统的改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，以解蓄热式熔炼炉燃烧效率及炉压和炉温控制问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，包括熔炼炉以及为熔炼炉提供热量的燃烧单元，所述燃烧单元由两组成对设置的燃烧器和蓄热器组成，并分别与熔炼炉连接，其一组中的燃烧器与熔炼炉连通后，另一组中的蓄热器被来自于该熔炼炉的炉膛烟气加热。

进一步，所述熔炼炉内在位于熔液液面以上的炉壁设有压力传感器，所述压力传感器通过微差压变送器与程控器电性连接。

进一步，所述程控器与安装在熔炼炉的炉膛烟道上的烟气调节阀联锁。

进一步，所述熔炼炉内在位于溶液液面上或/及下的炉壁设有与程控器电性连接的炉膛温度传感器。

进一步，所述燃烧单元设有助燃排烟子系统，包括助燃风机以及设置在助燃风机出口侧的二次风孔板流量计和二次风调节阀，所述二次风调节阀通过二次风换向阀分别与两个蓄热器连接。

进一步，所述助燃排烟子系统还包括设置在助燃风机出口侧的一次风孔板流量计和一次风调节阀，所述一次风调节阀通过一次风换向阀分别与两个燃烧器连接。

进一步，所述助燃排烟子系统还包括排烟风机以及与排烟风机进口侧分别同两个蓄热器连接的烟气温度传感器和烟气换向阀。

进一步，所述一次风调节阀、一次风换向阀、二次风调节阀、二次风换向阀、烟气调节阀、烟气换向阀均为电动型。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对温度、和压力的控制，最终使系统平稳运行，且达到更好的节能效果，照比传统的控制系统，本套燃烧控制系统能更稳、更精确的控制炉内温度及压力，使设备运行平稳，增加各个部件的寿命，热效率高达50％以上。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型的原理图。

附图标记：助燃风机1，一次风孔板流量计2，一次风调节阀3，一次风换向阀4、4’，燃烧器5、5’，蓄热器6、6’，熔炼炉7、压力传感器8、微差压变送器9、程控器10、烟气调节阀11、炉膛温度传感器12、12’，烟气温度传感器13、13’，烟气换向阀14、14’，二次风孔板流量计15，二次风调节阀16，二次风换向阀17、17’，排烟风机18；炉膛烟道A，排烟管道B；实心箭头及实心半箭头为烟气流向，空心箭头为二次风流向，空心半箭头为一次风流向。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，对于本实施例所推荐的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，包括熔炼炉 7以及为熔炼炉7提供热量的燃烧单元，该燃烧单元由两组成对的燃烧器5和5’、蓄热器6 和6’组成，即每一个燃烧器匹配有一个蓄热器(热交换器)。该蓄热器是一个安装有耐火内衬的箱体，其中有蓄热小球，作为蓄热体。来自于熔炼炉7的炉膛烟道A的烟气将蓄热小球加热到1000℃。在切换到燃烧器运行状态后，冷的助燃空气将通过陶瓷的蓄热小球，可以使空气的温度加热到900℃。热的助燃空气穿过烧嘴，用于燃烧的过程中。每一个蓄热器都连接到助燃空气的管路和烟气管路，通过各自的控制阀来控制。来自于熔炼炉的烟气通过蓄热器后，经过排烟风机18，然后进入到后续的除尘系统。在熔炼炉正常运行的过程中，大约 80％的燃烧产物将通过蓄热器，余下的烟气抽到排烟管道B，用于熔炼炉的炉压的控制。烟气温度的不同(在进入蓄热器之前的温度)，换热效率也不同。一般平均可以达到85％。系统设计的最高温度为1150℃(即在蓄热器进口的废气温度)，因此可以使得助燃空气的最高温度预热到900℃。离开蓄热器的废气的温度一般在180-220℃之间。燃烧系统的效率恒定在75-85％之间。与传统的冷空气燃烧系统相比较，效率可以提高大约21％(如果烟气的温度在600℃时)或到69％(如果烟气的温度在1150℃)。

具体的，燃烧单元设有助燃排烟子系统，它包括助燃风机1，二次风孔板流量计15，二次风调节阀16，二次风换向阀17和17’，一次风孔板流量计2，一次风调节阀3，一次风换向阀4和4’，排烟风机18，烟气温度传感器13和13’和烟气换向阀14和14’。其中，助燃风机1提供的冷态空气分别在进入两个燃烧器5和5’中被分成一次风和二次风，其一次风由助燃风机1出来的冷态空气依次经一次风孔板流量计2，一次风调节阀3，手动蝶阀(未标记，用于检修用)，一次风换向阀4和4’分别可进入燃烧器5或5’，所供的一次风的作用为：辅助燃烧，冷却燃烧器烧嘴及降低氧化物产生；而二次风则由助燃风机1出来的冷态空气依次经二次风孔板流量计15，二次风调节阀16，二次风换向阀17和17’分别可进入蓄热器6 或6’中，并受熔炼炉7的烟气加热后再进入相应的燃烧器5或5’中燃烧，经热交换后的二次风为热态空气。二次风的风量远大于一次风的风量，如两者比例为7:3，8:2或9:1。进入蓄热器6或6’中的高温烟气经与冷态的二次风换热后被降温，并从烟气换向阀14或14’进入排烟风机18排向除尘系统，在排烟过程中，烟气温度传感器13或13’用于分别监测蓄热器 6或6’经热交换后的烟气温度，以反映蓄热器的蓄热体温度，从而以便两个蓄热器的切换工作。

采用上述方案，助燃排烟子系统中每对燃烧器/蓄热器组合中的一个蓄热体在被来自于熔炼炉内的烟气加热时，相对的另一个燃烧器/蓄热器组合就在同时向熔炼炉内提供热量。冷态的助燃空气在与燃气混合并燃烧以前，就在蓄热体中首先被预热。当一个周期结束时，或者蓄热体的出口温度太高时，两个蓄热器中的流动风向就切换逆转一次。即当第一个燃烧器/蓄热器组合在加热冷态的助燃空气时，第二个蓄热器/燃烧器组合就在利用来自熔炼炉的烟气加热其蓄热体。根据工作周期，二次风换向阀可以切断通往燃烧器的任一方向的气流。根据程序设定的温度也可以时时调节二次风调节阀或者助燃风机频率来实现当前烧嘴功率下所需要的助燃风量，实现充分燃烧。在节能环保方面采用先进的蓄热式燃烧系统，以便适应铝熔炼车间的腐蚀性和多尘的运行环境。在具有较低的维护保养费用的同时，由于采用了先进的技术，因而可以取得较高的效率，较低的能耗，并且可以将CO，CO₂和NO_X的产生降低到最少。

本实施例中在铝熔炼铸造过程中，炉压控制非常重要，炉压既不能过低也不能超高，合适的炉压既能避免冷空气渗透入炉内，减少炉内氧化渣的形成和热量的损耗；又能避免高温气体外渗带来的安全隐患和热量的损失，防止烧坏炉门密封元件。为了实现该效果，将炉压应设定在10-40Pa范围，形成微正压，并采用压力传感器8和微差压变送器9通过程控器10 (程控器为公知的PLC模块)对炉膛压力实行全自动控制。熔炼炉内在铝液液面以上炉壁的合适位置设有测压孔，压力传感器安装其中，所有的差压信号均由微差变送器转换成4-20mADC标准信号，通过AI模块输入程控器的炉压控制PID回路，并与设定值进行比较。程控器还与安装在炉膛烟道A上烟气调节阀11联锁以实现炉压全自动控制，保证熔炼炉在微正压状态下运行。

本实施例中的温度控制为熔炼炉的控制核心，与之连接两个快热式烧嘴燃烧器。炉温实施定温控制，即炉温控制是根据炉膛温度传感器12或12’采集到的温度信号送入程控器10 中的模拟量输入模块经冷端补偿，线性化处理，与给定温度比较，经PID运算后，输出电信号连续控制和调节燃烧负荷的大小，以达到温度自动调节的目的。采用程控器自动控制燃烧系统，温度控制精度≤±5℃，炉膛温度控制上限，铝液控制目标温度可调，实际温度：区间控制(如设置目标值为735℃，则低于720℃时烧嘴启动，高于750℃时烧嘴停止；停止后只要温度不低于720℃则不启动烧嘴，启动后只要温度不超过750时，不停止)，实现闭环控制。系统带手动和自动控制模式，温度自动控制方式为炉膛和铝液两种方式，可自动和人工切换。炉膛、铝液温度连续测量、显示、记录。热电偶安装孔能够方便清渣。燃烧系统、温度控制系统、排烟系统各种参数通过程控器控制，显示于触摸屏，并能通过触摸屏调整各种工艺参数。本控制系统对空燃比、温度、压力均可精准控制，使设备运行更加可靠。

本实施例中的炉膛温度传感器、烟气温度传感器采用热电偶或热电阻。一次风调节阀、一次风换向阀、二次风调节阀、二次风换向阀、烟气调节阀、烟气换向阀采用电动型，实现自动化控制。

另外，本燃烧单元中除了本文中涉及的助燃排烟子系统外，还包括为燃烧器提供燃气的燃气子系统和用于燃烧器点火的点火子系统，均为常规化设计，就简单的说明下：其燃气子系统，通过连续切换的空气流以及对每一个燃烧器的不同的加热功率输出的调节，使之成为了一个高动态的系统。一套与此相配合的控制系统，它可以在保持适当的空/燃比下，确保系统可靠性，有稳压阀稳定燃气管路压力，安全切断阀控制通断，确保无泄漏，通过孔板流量计反馈信号到程控器最终计算后调节电动调节蝶阀，实现合理的空燃配比，实现充分燃烧。其点火子系统，通过点火烧嘴来实现的，每一个燃烧器都配备了自己的点火装置和火焰控制系统，该点火燃烧器是高引流式的，两级点火器，按连续方式工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，包括熔炼炉(7)以及为熔炼炉提供热量的燃烧单元，其特征在于，所述燃烧单元由两组成对设置的燃烧器(5、5’)和蓄热器(6、6’)组成，并分别与熔炼炉连接，其一组中的燃烧器与熔炼炉连通后，另一组中的蓄热器被来自于该熔炼炉的炉膛烟气加热。

2.根据权利要求1所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述熔炼炉内在位于熔液液面以上的炉壁设有压力传感器(8)，所述压力传感器通过微差压变送器(9)与程控器(10)电性连接。

3.根据权利要求2所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述程控器与安装在熔炼炉的炉膛烟道(A)上的烟气调节阀(11)联锁。

4.根据权利要求2或3所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述熔炼炉内在位于溶液液面上或/及下的炉壁设有与程控器电性连接的炉膛温度传感器(12、12’)。

5.根据权利要求1所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述燃烧单元设有助燃排烟子系统，包括助燃风机(1)以及设置在助燃风机出口侧的二次风孔板流量计(15)和二次风调节阀(16)，所述二次风调节阀通过二次风换向阀(17、17’)分别与两个蓄热器连接。

6.根据权利要求5所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述助燃排烟子系统还包括设置在助燃风机出口侧的一次风孔板流量计(2)和一次风调节阀(3)，所述一次风调节阀通过一次风换向阀(4、4’)分别与两个燃烧器连接。

7.根据权利要求6所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述助燃排烟子系统还包括排烟风机(18)以及与排烟风机进口侧分别同两个蓄热器连接的烟气温度传感器(13、13’)和烟气换向阀(14、14’)。

8.根据权利要求7所述的适用于蓄热式熔炼炉的燃烧控制系统，其特征在于，所述一次风调节阀、一次风换向阀、二次风调节阀、二次风换向阀、烟气调节阀、烟气换向阀均为电动型。