流化床焙烧炉的燃控系统及其控制方法与流程

专利2026-04-06  133


本发明属于工业炉燃烧控制领域,涉及一种流化床焙烧炉的燃控系统及其控制方法。


背景技术:

1、在有色冶金、铸造及固废处理等多个重要工业领域中,流化床焙烧炉作为一种高效、灵活的加热设备,扮演着举足轻重的角色。然而,传统的流化床焙烧炉在燃烧控制和温度调节方面存在诸多不足,这已成为制约其进一步发展和应用的关键因素。

2、具体而言,当前市场上的流化床焙烧炉普遍采用较为粗糙的燃烧控制系统,难以实现精确的温度和燃烧效率控制。这种粗放式的控制方式不仅导致了能源的大量浪费,还严重影响了焙烧炉的运行稳定性和经济性。以某铸造砂热法再生流化床型焙烧炉为例,该炉子在正常工作时需维持在约600℃以上的高温环境。但在实际运行过程中,由于炉膛压力的持续波动,特别是空炉与满负荷状态之间炉膛压力的巨大差异,使得传统的燃控系统难以应对。

3、为了满足设备在满负荷时的稳定运行需求,现有的燃控系统通常会将燃气的供气压力设定在较高的水平。然而,当炉膛背压较低时,这种设定会导致燃气消耗远超理论值,从而造成了不必要的能源浪费。此外,现有的燃控系统大多依赖于炉膛温度的变化通过pid调节助燃空气的流量,并根据空气流量的反馈值等比例地调整燃气流量以控制炉温。但这种控制方式存在明显的滞后性,当助燃空气流量发生瞬时变化时,燃气流量的调整往往无法及时跟上,导致温度控制精度大打折扣。例如,在需要增加助燃空气流量以提高炉温的情况下,由于燃气供应的变化滞后,低温的助燃空气进入炉膛后反而会使炉温下降。同时,供气量的增加还会引起炉膛背压的上升,进一步降低燃气的供入量,从而加剧了控制精确性的问题。

4、综上所述,针对流化床焙烧炉燃控系统存在的炉膛背压波动影响、温度控制稳定性和及时性问题,亟需开发一种新型的燃控系统及燃控方法,以提高焙烧炉的运行经济性和稳定性。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种流化床焙烧炉的燃控系统及其控制方法,可在炉膛背压连续变化的情况下,实现高温助燃空气与燃气在燃烧过程中始终保持稳定比例,从而增强温度调节的稳定性和及时性。

2、为达到上述目的,本发明提供一种流化床焙烧炉的燃控系统,包括分别连接至炉膛的燃气管路和空气管路,燃气管路上设置有空燃比例阀;导压支路一端连接至空燃比例阀,另一端连接至空气管路;导压支路上设置有节流孔板以减少空气管路内的高温空气对空燃比例阀的冲击;调节支路一端连接至导压支路,另一端连通至外部环境,以允许导压支路内的高温空气被排放至外部环境中,从而补偿由于空气温度升高引起的空燃比例阀的调节比例波动。

3、可选的,沿燃气流动方向,燃气管路上设置有第一调压阀和第二调压阀,第一调压阀和第二调压阀位于空燃比例阀之前,点火支路一端连接至第一调压阀和第二调压阀之间,另一端连接至空燃比例阀之后。

4、可选的,点火支路上设置有第三调压阀,炉压反馈支路一端连接至炉膛,另一端分别连接至第二调压阀和第三调压阀,以向燃气管路和点火支路反馈炉膛压力,并通过第一调压阀动态调整燃气的供气压力。

5、可选的,第二调压阀和空燃比例阀之间设置有第一电磁阀和第二电磁阀,第二电磁阀的开启速度小于第一电磁阀的开启速度。

6、可选的,沿燃气流动方向,点火支路的第三调压阀后顺次设置有第三电磁阀、第四电磁阀和第一手动精调阀,第四电磁阀的开启速度小于第三电磁阀的开启速度。

7、可选的,调节支路上设置有第五电磁阀和第二手动精调阀。

8、可选的,空气管路上设置有助燃风机、换热器和电动调节阀。

9、可选的,沿燃气流动方向,燃气管路在第一调压阀之前顺次设置有手动球阀、过滤器、压力表和流量计。

10、可选的,导压支路为直径不超过8mm的毛细铜管,其局部具有螺旋盘管。

11、基于上述流化床焙烧炉的燃控系统,本发明还提供一种流化床焙烧炉的燃控系统的控制方法,包括以下步骤:

12、点火启动:关闭燃气管路位于第一调压阀之后的部分,开启空气管路和点火支路,以点燃炉膛的烧嘴,

13、启动成功,正常运行:当烧嘴稳定燃烧时,关闭点火支路,开启整条燃气管路,向炉膛供给燃气和空气;

14、当空气管路内的空气温度超过空燃比例阀的额定使用温度时,开启调节支路,排出部分高温空气以补偿由于空气温度升高引起的空燃比例阀的调节比例波动。

15、本发明的有益效果在于:

16、首先,本发明通过引入空燃比例阀和改进后的导压支路,有效地解决了pid调节方法中存在的温度控制滞后性和不精确性问题。相比于传统的pid调节助燃空气流量的方式,空燃比例阀的引入使得燃气流量能够与助燃空气流量实时匹配,这大大减少了温度调节过程中的滞后效应,提高了温度控制的精度,降低了燃气的消耗量。当需要增加助燃空气流量以提升炉温时,空燃比例阀可以迅速做出反应,同步增加燃气流量,防止由于燃气供给延迟而引发的温度下降,从而避免了由于燃气供应变化滞后导致的炉温不稳定情况。

17、此外,由于空气管路在高温条件下压力变化较为显著,本发明通过在导压管与空气管路连接处增加节流孔板来稳定导压管内的压力,进一步减少了高温空气对比例阀的压力冲击,保证了燃烧过程的稳定性。与此同时,本发明还在导压管上增设了一个带有电磁阀和手动精调阀的调节支路。这一设计允许在助燃空气温度超过常规操作温度时,通过打开电磁阀并利用手动精调阀排出部分气体,从而补偿由于温度升高导致的比例阀调节失准的问题。这种方式不仅实现了助燃空气预热条件下空燃比例阀出口压力与空气控制压力的恒定比例控制,而且相比传统流量反馈控制方式,每个空气支路可以减少一个带温压补偿的空气流量计,从而降低了设备成本,简化了控制系统。

18、本发明的其他优点、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,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。



技术特征:

1.一种流化床焙烧炉的燃控系统,其特征在于:包括分别连接至炉膛(7)的燃气管路(1)和空气管路(2),所述燃气管路(1)上设置空燃比例阀(17);导压支路(4)一端连接至所述空燃比例阀(17),另一端连接至所述空气管路(2);

2.根据权利要求1所述的燃控系统,其特征在于:沿燃气流动方向,所述燃气管路(1)上顺次设置有第一调压阀(13)和第二调压阀(14),所述第一调压阀(13)和第二调压阀(14)设置于所述空燃比例阀(17)之前,点火支路(3)一端连接至所述第一调压阀(13)和第二调压阀(14)之间,另一端连接至所述空燃比例阀(17)之后。

3.根据权利要求2所述的燃控系统,其特征在于:所述点火支路(3)上设置有第三调压阀(31),炉压反馈支路(6)一端连接至炉膛(7),另一端分别连接至所述第二调压阀(14)和所述第三调压阀(31),以向所述燃气管路(1)和所述点火支路(3)反馈炉膛(7)压力,并通过所述第一调压阀(13)动态调整燃气的供气压力。

4.根据权利要求所述的燃控系统,其特征在于:所述第二调压阀(14)和所述空燃比例阀(17)之间设置有第一电磁阀(15)和第二电磁阀(16),所述第二电磁阀(16)的开启速度小于所述第一电磁阀(15)的开启速度。

5.根据权利要求3所述的燃控系统,其特征在于:沿燃气流动方向,所述点火支路(3)的第三调压阀(31)后顺次设置有第三电磁阀(32)、第四电磁阀(33)和第一手动精调阀(34),所述第四电磁阀(33)的开启速度小于所述第三调压阀(31)的开启速度。

6.根据权利要求1~5任一所述的燃控系统,其特征在于:所述调节支路(5)上设置有第五电磁阀(51)和第二手动精调阀(52)。

7.根据权利要求1~5任一所述的燃控系统,其特征在于:所述空气管路(2)上设置有助燃风机(21)、换热器(22)和电动调节阀(23)。

8.根据权利要求2~5任一所述的燃控系统,其特征在于:沿燃气流动方向,所述燃气管路(1)在所述第一调压阀(13)之前顺次设置有手动球阀(8)、过滤器(11)、压力表(9)和流量计(12)。

9.根据权利要求1~5任一所述的燃控系统,其特征在于:所述导压支路(4)为直径不超过8mm的毛细铜管,其局部具有螺旋盘管。

10.一种流化床焙烧炉的燃控系统的控制方法,基于权利要求1所述的流化床焙烧炉的燃控系统,其特征在于:包括以下步骤:


技术总结
本发明属于工业炉燃烧控制领域,涉及一种流化床焙烧炉的燃控系统及其控制方法。燃控系统包括分别连接至炉膛的燃气管路和空气管路,燃气管路上设置有用于调节燃气流量以改变燃气和空气比例的空燃比例阀;导压支路一端连接至空燃比例阀,另一端连接至空气管路;导压支路上设置有节流孔板以减少高温空气对空燃比例阀的冲击;调节支路一端连接至导压支路,另一端完全开放以允许导压支路内的高温空气被排放至外部环境中,从而补偿由于空气温度升高引起的空燃比例阀的调节比例波动。基于本发明提供的燃控系统和控制方法,在炉膛背压连续变化的情况下,高温助燃空气与燃气在燃烧过程中能够始终保持稳定比例,从而增强温度调节的稳定性和及时性。

技术研发人员:赵锦,方异锋,徐仁强,宋文付,王鸿艳,傅文煜,周岳晖
受保护的技术使用者:中机中联工程有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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