CN215337787U - 一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，包括中央处理器、显示器、雾化风分配器、天然气分配器、手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；天然气分配器和雾化风分配器均水平安装于地面上，天然气分配器和雾化风分配器的进气口分别与相应的气源管道连接，天然气分配器和雾化风分配器上均设置有12支出气管接头，每个出气管接头的输出端依次连接有手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；燃气流量计和雾化风流量计的出气口分别通过管道与燃气接口和雾化风接口连接；中央处理器的进出口端子经数据线分别与温压传感器、自动执行器和流量计连接；显示器经连接线分别与中央处理器的端子口和输入设备连接。

Description

一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统

技术领域

本实用新型涉及超高温烧结装置的燃烧控制领域，尤其是涉及一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统。

背景技术

烧结板状刚玉，是以工业氧化铝为原料，经粉磨、成型后，以天然气为燃料，经1890～1940℃超高温度下快速烧结而成的再结晶阿尔法三氧化二铝(α-Al₂O₃)，其体积密度≥3.55g/cm³，显气孔率≤5.0％，吸水率≤1.5％，具有纯度高、化学稳定性强、耐热震稳定性优异等显著优点，是冶金、军工和航天等领域不可或缺的重要基础材料。

烧结竖窑是生产烧结板状刚玉产品的关键设备，具有控制难度大和温度稳定性要求高的特点，其性能的优劣，决定着板状刚玉产品的质量和最终产品成本，是整个工艺技术的重点和关键。

现有的烧结竖窑按功能可分为物料预热区(以下简称预热带)、高温集中区(以下简称高温带)和物料冷却区(以下简称冷却带)。烧结竖窑工作时，物料经顶部下料装置进入窑内，自上而下，经预热带预热、高温带煅烧和冷却带降温冷却后出窑。

现有技术中的天然气分配器和雾化风分配器均安装于窑体上，按所需流量，经手动截止阀调节和流量计计量后进入燃烧器，在燃烧器出口混合后，以35m/s的流速喷入竖窑，燃烧后产生高温气流。为了防止燃烧器出口处产生过高温度和保证竖窑内截面温度的均匀，每1m³天然气所配给的雾化风量(以下简称配比)不大于9m³，混合气体喷入窑内后，因缺氧尚未燃烧的燃气与来自下部的助燃风再混合、燃烧，并在燃烧器上部形成1890～1940℃的烧成带，物料经预热带预热后，以0.045m/min的速度匀速下行，通过高温带而烧成，并经低温助燃风和常温冷却风冷却后，由圆盘出料机排出；进入窑内的所有空气，经竖窑尾气出风口有组织排出，进入后道脱硝装置。

现有烧结竖窑虽能满足生产合格烧结板状刚玉的要求，但使用中的技术经济指标一直不如人意，其结构和控制手段明显存在缺陷和不足，尤其是在燃烧控制方式上的缺陷，具体如下：

烧结竖窑对天然气和雾化风采用的是手动截止阀调节流量的人工控制方式。这种控制方式，无法实现流量调节的及时性和准确性。同时，环境温度的变化，必将引起管道系统内气体的压力发生变化，进而引起在阀门开度保持不变的情况下，燃气和雾化风的流量发生变化，这种变化是不间断的，而手动截止阀门开度的精准度和频率根本无法对应温度的变化，就会形成两个严重的问题：一是给入窑内的天然气总量失控：总量增大，不仅浪费燃气，还会导致物料过度煅烧，出现结块；总量减少，会导致物料欠烧，造成质量不合格；二是配比失灵：天然气和雾化风的特性并不一致，温度变化引起的压力变化也不尽相同，当温度变化到某一数值时，天然气和雾化风的流量变化值也各有差异，必将导致配比失调：配比变大，过多的冷空气会降低窑温；配比变小，不能完全燃烧，不仅会降低窑内温度，而且还造成燃气浪费。上述问题既造成产品质量波动，又增加能源消耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统。通过对现有窑体的燃烧器采用PLC自动控制方式实现燃烧控制，实现提升生产效率、提高生产质量、实时自动控制等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，板状刚玉烧结窑包括窑体、燃烧器、助燃风分配器、冷却风分配器、圆盘出料机和高温链板输送机，所述窑体顶部两侧分别设有受料斗和出风口，所述窑体中部设置有两层安装接口，每层安装接口包括环绕窑体壁等间距设置的六个安装接口，所述燃烧器经法兰与所述安装接口连接；所述燃烧器下方的窑体上设有助燃风分配器，所述窑体的下部设有冷却风分配器，窑体底部设有所述圆盘出料机，所述圆盘出料机的输出端与高温链板输送机连接；每个所述燃烧器内均设置有燃气接口和雾化风接口；所述控制系统包括中央处理器、显示器、雾化风分配器、天然气分配器、手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；

所述天然气分配器和雾化风分配器均水平安装于地面上，天然气分配器和雾化风分配器的进气口分别与相应的气源管道连接，天然气分配器和雾化风分配器上均设置有12支出气管接头，每个出气管接头的输出端依次连接有所述手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；所述天然气分配器上安装的流量计为燃气流量计，雾化风分配器上安装的流量计为雾化风流量计；所述燃气流量计和雾化风流量计的出气口分别通过管道与所述燃气接口和雾化风接口连接；

所述中央处理器的进出口端子经数据线分别与温压传感器、自动执行器和流量计连接；所述显示器经连接线分别与中央处理器的端子口和输入设备连接。

进一步的，天然气分配器和雾化风分配器均为罐体结构，所述天然气分配器上的12支出气管接头分为两排轴向均布的焊接于天然气分配器的上弧面；同样的，雾化风分配器上的12支出气管接头分为两排轴向均布的焊接于雾化风分配器的上弧面。

进一步的，所述出气管接头的输出端经管丝与手动截止阀的进气口连接，手动截止阀的出气口经管丝和短管与温压传感器的进气口连接；自动执行器的进气口经连接短管与温压传感器的出气口连接，自动执行器的出气口经短管和法兰与流量计的进气口连接，流量计的出气口经法兰、管道与燃烧器连接。

进一步的，所述中央处理器内设置有温压补偿模块。

进一步的，两层安装接口的高度差为700mm。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

(1)天然气和配比可根据需要任意设定和实时调整，一经设定流量值，中央处理器根据采集的当前温压，计算出所设定的天然气和雾化风的流量值所需的执行器开度，并即刻向所有执行器发出执行指令，所有执行器即根据指令同时动作，快速将流量调节到设定值，有效避免了人工调节误差大和有先有后的时间差，有效提高了竖窑生产效率；

(2)以设定流量为基准，中央处理器实时采集变量因子，并实时计算、命令和调整每个执行器的开度，每只燃烧器喷入窑内燃气的均衡一致，使窑内温度始终保持均衡稳定，促进了烧成物料显气孔率的一致性；

(3)中央处理器特有的温压补偿模块，消除了环境温度、气源和风源压力的变化对实际流量的影响，有效地保证了燃气和雾化风配比的稳定，避免了配比失准导致的过氧或缺氧等不良燃烧现象的发生，可有效节约燃气消耗。

(4)每个出气管接头的输出端依次与手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计这些执行器连接，实现每个指出气管接头与各个燃烧器一一对应，实现精准调控和运行，提高烧结窑成品质量，降低工人成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A部分的放大结构示意图。

附图标记：1-窑体，2-燃烧器，3-受料斗，4-出风口，5-助燃风分配器，6-冷却风分配器，7-圆盘出料机，8-高温链板输送机，9-天然气分配器，10-雾化风分配器，11-显示器，12-中央处理器，13-手动截止阀，14-温压传感器，15-自动执行器，16-流量计。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供的用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，板状刚玉烧结窑包括窑体1、燃烧器2、助燃风分配器5、冷却风分配器6、圆盘出料机7、高温链板输送机8；控制系统包括中央处理器12、显示器11、天然气分配器9、雾化风分配器10、手动截止阀13、温压传感器14、自动执行器15和流量计16；

窑体1的顶部为锥形结构，窑体1顶部两侧分别设有受料斗3和出风口4，受料斗3通过法兰与窑体1连接；出风口4焊接于窑体；出风口4的输出端与后道脱销装置连接；

窑体1中部设置有两层安装接口，每层安装接口包括环绕窑体壁等间距设置的六个安装接口，共计12个安装接口，燃烧器2经法兰与安装接口连接，燃烧器2上设置有燃气接口和雾化风接口；圆盘出料机7通过安装法兰与窑体1连接；燃烧器2下方的窑体上设有助燃风分配器5，窑体的下部设有冷却风分配器6；助燃风分配器5与冷却风分配器6的输入端均与相应气源管道连接。窑体底部通过法兰安装圆盘出料机7，圆盘出料机7的输出端与高温链板输送机8连接，最终将烧结窑产生的成品输出。

如图2所示，天然气分配器9和雾化风分配器10均为罐体结构，本实施例中天然气分配器9和雾化风分配器10均设置有16个出气管接头，多出的出气管接头以作备用。天然气分配器9和雾化风分配器10均通过安装工装水平安装于地面上，天然气分配器9进气口经法兰及管道与气源管道连接，16支出气管接头的一端分两排沿轴向均布于上弧面，垂直焊接，出气管的另一端经管丝与手动截止阀13的进气口连接，手动截止阀13的出气口经管丝及短管与温压传感器14的进气口连接；自动执行器15的进气口经连接短管与温压传感器14的出气口连接，其中连接短管的一端为管丝，另一端为法兰；自动执行器15的出气口经短管、法兰与流量计16的进气口连接，流量计16的出气口经法兰及管道与来自燃烧器的燃气接口连接。

雾化风分配器10中的手动截止阀13、温压传感器14、自动执行器15、流量计16的连接方式同天然气分配器内各器件的连接方式相同；最终雾化风分配器10上的流量计的出气口经法兰及管道与来自燃烧器的雾化风接口连接。

本实施例中的雾化风和助燃风都是自然空气，雾化风是经螺杆空压机加压到0.8Mpa，助燃风是经罗茨风机加压到50Kpa

中央处理器12的进出口端子经数据线分别与温压传感器14、自动执行器15和流量计16连接；显示器11连接经专用数据线分别与中央处理器端子口和键盘、鼠标等输入设备连接；

本实例的板状刚玉烧结窑在运行时，窑体上部的给料装置将物料连续定量给入受料斗进入窑内，自上而下匀速下行，经过竖窑预热带预热后进入高温带烧成，通过助燃风分配器输入助燃风进行助燃，通过冷却风分配器输入冷却风冷却后经出料机排出，经高温链板输送机转入再加工工段使用。

运行时，控制系统采用PLC的燃烧控制方式将输入的天然气流量数值和配比，以及实时采集的温压数据，以4～20ma的模拟信号输入中央处理器，计算出执行器在当期工况下所需的开度，并下达执行指令，控制各执行器以0.01s的响应速度同时动作，同时，还将从流量计采集实时流量值，以485通讯方式反馈给中央处理器，再计算、再执行，如此循环往复，确保每只燃烧器的瞬时流量值与设定值的误差不超过在1％(即精度等级0.01级)。

采用本实用新型燃烧控制系统，使天然气的总给入流量准确稳定，每只燃烧器的给入流量一致，配比精准稳定，在实施例中体现出了优异的技术经济性能。具体差异见表1。

表1

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，板状刚玉烧结窑包括窑体、燃烧器、助燃风分配器、冷却风分配器、圆盘出料机和高温链板输送机，所述窑体顶部两侧分别设有受料斗和出风口，所述窑体中部设置有两层安装接口，每层安装接口包括环绕窑体壁等间距设置的六个安装接口，所述燃烧器经法兰与所述安装接口连接；所述燃烧器下方的窑体上设有助燃风分配器，所述窑体的下部设有冷却风分配器，窑体底部设有所述圆盘出料机，所述圆盘出料机的输出端与高温链板输送机连接；其特征在于，每个所述燃烧器内均设置有燃气接口和雾化风接口；所述控制系统包括中央处理器、显示器、雾化风分配器、天然气分配器、手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；

所述天然气分配器和雾化风分配器均水平安装于地面上，天然气分配器和雾化风分配器的进气口分别与相应的气源管道连接，天然气分配器和雾化风分配器上均设置有12支出气管接头，每个出气管接头的输出端依次连接有所述手动截止阀、温压传感器、自动执行器和流量计；所述天然气分配器上安装的流量计为燃气流量计，雾化风分配器上安装的流量计为雾化风流量计；所述燃气流量计和雾化风流量计的出气口分别通过管道与所述燃气接口和雾化风接口连接；

所述中央处理器的进出口端子经数据线分别与温压传感器、自动执行器和流量计连接；所述显示器经连接线分别与中央处理器的端子口和输入设备连接。

2.根据权利要求1所述一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，其特征在于，天然气分配器和雾化风分配器均为罐体结构，所述天然气分配器上的12支出气管接头分为两排轴向均布的焊接于天然气分配器的上弧面；同样的，雾化风分配器上的12支出气管接头分为两排轴向均布的焊接于雾化风分配器的上弧面。

3.根据权利要求1所述一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，其特征在于，所述出气管接头的输出端经管丝与手动截止阀的进气口连接，手动截止阀的出气口经管丝和短管与温压传感器的进气口连接；自动执行器的进气口经连接短管与温压传感器的出气口连接，自动执行器的出气口经短管和法兰与流量计的进气口连接，流量计的出气口经法兰、管道与燃烧器连接。

4.根据权利要求1所述一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，其特征在于，所述中央处理器内设置有温压补偿模块。

5.根据权利要求1所述一种用于板状刚玉烧结窑的燃烧控制系统，其特征在于，两层安装接口的高度差为700mm。

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