專利名稱：具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋁用陽極(陰極)炭素焙燒爐控制系統(tǒng)通常由燃燒系統(tǒng)、排煙架系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)組成。整個焙燒爐焙燒炭素制品的過程可分為預(yù)熱段、加熱段以及冷卻段，整個工作過程采取循環(huán)流動的方式進(jìn)行工作，即一個爐室的炭素制品按工藝要求加工一定的時間后，系統(tǒng)中的設(shè)備要從一個爐室移動至另外一個爐室，對另一個爐室的炭素制品進(jìn)行焙燒加工，如此反復(fù)循環(huán)。目前國內(nèi)炭素焙燒控制系統(tǒng)的預(yù)熱區(qū)域溫度控制均采用手動控制，由于炭素焙燒爐預(yù)熱區(qū)火道爐墻升溫所需的熱量主要來自兩方面一方面，由加熱區(qū)域燃料燃燒產(chǎn)生煙氣，然后依靠排煙架系統(tǒng)將其向前抽動產(chǎn)生負(fù)壓流動，從而為預(yù)熱區(qū)火道爐墻提供余熱；另一方面，由預(yù)熱區(qū)的炭素制品向火道內(nèi)排放可燃物，然后對其進(jìn)行燃燒，從而為預(yù)熱區(qū)火道爐墻提供熱量。因此，一方面，若預(yù)熱區(qū)炭素制品中的可燃燒物進(jìn)入火道而火道溫度卻未達(dá)到其燃點，可燃物就會被排煙架系統(tǒng)負(fù)壓抽給排煙凈化系統(tǒng)進(jìn)行排放，由于可燃物中含有大量有害氣體，如二氧化硫氣體，因此，可燃物如果不能被燃盡的話排放到大氣中會對環(huán)境造成污染；另一方面，若預(yù)熱區(qū)火道預(yù)先溫度過大，則有可能會使?fàn)t內(nèi)的炭素焙燒制品的質(zhì)量不能得到保證，這樣不僅浪費能源，加重了凈化煙氣的負(fù)荷，污染環(huán)境，而且炭素焙燒制品的質(zhì)量還不能得到很好的保證，這一缺陷一直以來都是困擾該行業(yè)的主要問題之一。因此，解決炭素焙燒爐預(yù)熱區(qū)溫度精確控制、可燃物未能燃盡以及保證炭素焙燒制品質(zhì)量的問題，達(dá)到節(jié)能減排和提高資源利用率的目的，便成為該領(lǐng)域技術(shù)人員重點研究的內(nèi)容。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)由于對焙燒爐預(yù)熱區(qū)溫度控制不精確導(dǎo)致可燃物未能燃盡、從而造成資源浪費且污染環(huán)境的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，包括連接有燃燒系統(tǒng)、排煙架系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的工作控制總站，還包括與工作控制總站相連的輔助燃燒控制系統(tǒng)。具體地說，所述輔助燃燒控制系統(tǒng)包括與工作控制總站相連的PLC控制柜，均與該PLC控制柜連接的控溫裝置和火檢裝置，以及同時與控溫裝置和火檢裝置連接的燃?xì)夤苈费b置。作為優(yōu)選，所述控溫裝置為溫度調(diào)節(jié)器。[0011]作為優(yōu)選，所述火檢裝置為火焰檢測控制器。為方便對通入燃?xì)夤苈费b置中的氣體壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)并進(jìn)行燃燒，所述燃?xì)夤苈费b置包括均與控溫裝置和火檢裝置相連接、并依次設(shè)置有減壓閥和調(diào)節(jié)閥的進(jìn)氣金屬管，以及與該進(jìn)氣金屬管連接的燃?xì)馊紵鳌Ｅc現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果(I)本實用新型將傳統(tǒng)的炭素焙燒爐控制方式與加入的輔助燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接，使得炭素焙燒爐自動化控制系統(tǒng)預(yù)熱區(qū)溫度控制和節(jié)能減排上升到新的高度，尤其是預(yù)熱區(qū)溫度完全自動控制和可燃物利用率最大化的技術(shù)方案更是具有獨創(chuàng)性，它的誕生使得炭素焙燒爐預(yù)熱區(qū)溫度能夠被精確控制以及可燃物被完全燃燒避免污染的目的得以實現(xiàn)，同時也能確保炭素焙燒制品的質(zhì)量，本實用新型不僅填補(bǔ)了該領(lǐng)域技術(shù)的空白，而且相比現(xiàn)有技術(shù)來說，具有實質(zhì)性的特點和顯著的進(jìn)步，相當(dāng)具有應(yīng)用價值。(2)本實用新型中的輔助燃燒控制系統(tǒng)加入了由溫度調(diào)節(jié)器構(gòu)成的控溫裝置和由·火焰檢測控制器構(gòu)成的火檢裝置，實現(xiàn)了天然氣和可燃物混合燃燒時燃燒溫度和火焰大小的控制，使其與PLC控制柜預(yù)設(shè)的溫度相符，此外，本實用新型還在燃?xì)夤苈费b置中設(shè)置了減壓閥和調(diào)節(jié)閥，可以對通入的天然氣進(jìn)行壓力降壓和穩(wěn)壓，使其符合燃燒的條件，控溫裝置、火檢裝置以及燃?xì)夤苈费b置的設(shè)置進(jìn)一步提高了可燃物的利用率，從而避免了資源的浪費。(3)本實用新型的控制方式清晰合理、布局巧妙，依靠有效的操作方式實現(xiàn)了傳統(tǒng)炭素焙燒爐自動化控制系統(tǒng)加入輔助燃燒控制系統(tǒng)后的運轉(zhuǎn)，本實用新型具有流程簡潔、全程自動化控制的優(yōu)點，徹底擺脫了以往需要手動控制預(yù)熱區(qū)溫度的方式，解決了行業(yè)內(nèi)的一大難題，本實用新型在科技創(chuàng)新上具有重大的突破。(4)本實用新型使用方便且可操作性強(qiáng)，能夠很好地響應(yīng)國家關(guān)于節(jié)能減排方面的號召，其擁有廣泛的應(yīng)用前景，因此，本實用新型具有很高的實用價值和推廣價值。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)框圖。圖2為輔助燃燒控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。圖3為燃?xì)夤苈费b置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型-實施例的工作原理圖。圖5為預(yù)熱室溫度控制的流程框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例如圖I所示，本實用新型包括工作控制總站、燃燒系統(tǒng)、輔助燃燒控制系統(tǒng)、排煙架系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。所有系統(tǒng)均通過工業(yè)以太網(wǎng)總線與工作控制總站相連通，由工作控制總站對所有的系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其中，燃燒系統(tǒng)用于點燃通入到焙燒爐加熱室中的燃料，使其對加熱室中的炭素制品進(jìn)行焙燒；輔助燃燒控制系統(tǒng)用于通入天然氣與放置在焙燒爐預(yù)熱室中的炭素制品排放到火道的可燃物混合，并進(jìn)行燃燒；排煙架系統(tǒng)用于控制燃燒煙氣的流向；而冷卻系統(tǒng)則用于控制冷卻空氣進(jìn)入焙燒爐與焙燒后的炭素制品進(jìn)行熱交換，從而對制品進(jìn)行冷卻。具體地說，所述輔助燃燒控制系統(tǒng)包括與工作控制總站相連的PLC控制柜，均與該PLC控制柜連接的控溫裝置和火檢裝置，以及同時與控溫裝置和火檢裝置連接的燃?xì)夤苈费b置，如圖2所示。PLC控制柜是整個輔助燃燒系統(tǒng)的核心，其通過工作控制總站發(fā)出的指令預(yù)設(shè)輔助燃燒系統(tǒng)燃燒的溫度值，并分別控制溫度調(diào)節(jié)器和火焰檢測控制器對預(yù)熱室火道中的燃燒情況(燃燒溫度、火焰大小)進(jìn)行檢測調(diào)節(jié)。如圖3所示，燃?xì)夤苈费b置用于為預(yù)熱室提供輔助熱能，具體地說，其包括均與控溫裝置和火檢裝置相連接、并依次設(shè)置有減壓閥200和調(diào)節(jié)閥300的進(jìn)氣金屬管100，以及與該進(jìn)氣金屬管100連接的燃?xì)馊紵?00，其中，作為優(yōu)選，所述的控溫裝置為溫度調(diào)節(jié)器500，而所述的火檢裝置則為火焰檢測控制器600，進(jìn)氣金屬管的輸出端與焙燒爐的預(yù)熱室相連通，作用在于將天然氣輸入到預(yù)熱室中與炭素制品排放的可燃物混合，減壓閥用于對輸入的天然氣進(jìn)行降壓，調(diào)節(jié)閥用于對降壓后的天然氣進(jìn)行穩(wěn)壓，而燃?xì)馊紵鲃t用于燃燒天然氣與炭素制品的混合物。通過上述設(shè)置,可以使加熱室燃燒煙氣的余熱和輔助燃燒系統(tǒng)燃燒可燃物產(chǎn)生的熱量共同對預(yù)熱室進(jìn)行預(yù)熱。下面對上述控制系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行詳細(xì)說明。在說明本實用新型的控制過程前，首先對本實用新型的工作原理進(jìn)行介紹。本實用新型中的燃燒系統(tǒng)和排煙架系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)均與現(xiàn)有技術(shù)相同，其中，燃燒系統(tǒng)主要由三個燃燒架構(gòu)成；排煙架系統(tǒng)主要由一個排煙架和一個測溫測壓架構(gòu)成；冷卻系統(tǒng)則主要由一個鼓風(fēng)架、一個零壓架以及一個冷卻架構(gòu)成，并且為了配合輔助燃燒控制系統(tǒng)的使用，本實用新型還特別配置了一個輔助燃燒架。一般的焙燒爐均設(shè)有多個爐室，多個爐室構(gòu)成一個環(huán)狀，為便于說明，本實用新型以18室陽極焙燒爐為例，并標(biāo)明每個爐室的編號1、2、3......18。如圖4所示，以15號爐室為起始爐室，燃料從該15號爐室進(jìn)入并通過三個燃燒架對該燃料進(jìn)行加溫燃燒，這里的15號爐室成為溫度最高的爐室，其完成對制品焙燒后，高溫廢煙氣并不立即排入煙道，而是在排煙架負(fù)壓抽力的作用下依次流經(jīng)16、17、18、1、2號爐室，利用煙氣余熱對放置在這些爐室中的炭素制品進(jìn)行焙燒前的預(yù)熱，同時燃?xì)夤苈费b置在輔助燃燒架的作用下引入天然氣并對其依次進(jìn)行減壓和穩(wěn)壓后，通入到預(yù)熱室火道中與炭素制品排放的可燃物進(jìn)行混合并燃燒，加熱室傳輸?shù)臒煔庥酂崤c可燃物燃燒的煙氣余熱共同對16、17、18、1、2號爐室進(jìn)行預(yù)熱。在這一過程中，煙氣溫度逐漸降低，從2號爐室流出后，已無再利用的價值，在排煙架的負(fù)壓抽動下排出焙燒爐，于是從15號至2號爐室便構(gòu)成了一個火焰系統(tǒng)，15號爐室為加熱室，16至2號爐室則為預(yù)熱室。7至14號爐室是焙燒完的制品通行冷卻的爐室，冷卻制品的空氣靠鼓風(fēng)架強(qiáng)制鼓入。冷卻用空氣在流經(jīng)7至14號爐室時，與進(jìn)入冷卻溫度高達(dá)1000°C的炭素制品發(fā)生熱交換，既冷卻了炭素制品，又加熱了自身，然后進(jìn)入15號爐室供燒料燃燒。3至6號爐室用于裝爐和產(chǎn)品成型出爐。爐子運行一定的間隔時間后，15號爐室的炭素制品焙燒結(jié)束，停止向其供熱，整個火焰系統(tǒng)沿燃燒方向向前移動一組爐室，因此，將燃燒架移至16號爐室，15號爐室進(jìn)入冷卻階段，16號爐室則變成新的加熱室，17號至3號爐室則變?yōu)轭A(yù)熱室，8號至15號爐室為冷卻室，火焰系統(tǒng)按一定的作業(yè)周期這樣周而復(fù)始的循環(huán)。從上述原理不難看出，本實用新型的工作過程主要包含以下步驟(I)分別在焙燒爐的加熱室和預(yù)熱室中加入炭素制品，并在加熱室中通入燃料，在工作控制總站的控制下分別啟動燃燒系統(tǒng)和排煙架系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)點燃燃料使其對加熱室中的炭素制品進(jìn)行焙燒，且燃燒的煙氣在排煙架系統(tǒng)的控制下從加熱室流向焙燒爐的預(yù)熱室；(2)啟動輔助燃燒控制系統(tǒng)，在進(jìn)氣金屬管中通入天然氣，并輸送到焙燒爐的預(yù)熱室火道與炭素制品排放的可燃物混合，利用燃?xì)馊紵鲗υ摶旌衔镞M(jìn)行點火燃燒，其燃燒的煙氣余熱與加熱室排放的煙氣余熱共同對預(yù)熱室進(jìn)行預(yù)熱；(3)預(yù)熱后，排煙架系統(tǒng)將降溫后的煙氣排出焙燒爐外；(4)啟動冷卻系統(tǒng)，在焙燒爐鼓入冷卻空氣，使其對焙燒后的炭素制品進(jìn)行冷卻。冷卻后焙燒爐進(jìn)入預(yù)備作業(yè)，同時控制冷卻架降低爐室的火道和陽極溫度，最后將焙燒成型產(chǎn)品出爐。上述步驟中，步驟(I)中的燃料利用燃燒架來進(jìn)行點燃，而燃燒后的煙氣則利用排煙架來進(jìn)行流動。并且，具體地說，步驟(2)包括以下步驟(2a)在進(jìn)氣金屬管中通入天然氣；(2b)利用減壓閥對天然氣進(jìn)行降壓；(2c)降壓后，利用調(diào)節(jié)閥對天然氣進(jìn)行穩(wěn)壓，以使其符合燃燒的條件；(2d)穩(wěn)壓后的天然氣進(jìn)入預(yù)熱室火道與可燃物混合并由燃?xì)馊紵鬟M(jìn)行點火燃
Jyti o如圖5所示，在上述步驟(2d)中，天然氣與可燃物混合燃燒的程度由PLC控制柜控制，其包括以下步驟(a)溫度調(diào)節(jié)器檢測實時燃燒的溫度，并將檢測的結(jié)果反饋給PLC控制柜；(b)PLC控制柜將溫度調(diào)節(jié)器傳輸?shù)慕Y(jié)果與預(yù)先設(shè)定的燃燒溫度進(jìn)行對比，根據(jù)二者的差值進(jìn)行處理并將處理的結(jié)果分別傳輸至溫度調(diào)節(jié)器和火焰檢測控制器；(c)溫度調(diào)節(jié)器根據(jù)PLC控制柜傳輸?shù)慕Y(jié)果對燃燒的實時溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時火焰檢測控制器也根據(jù)該結(jié)果對實時燃燒的火焰大小進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)，使其與PLC控制柜預(yù)設(shè)的燃燒溫度相符。為了驗證本實用新型在實際應(yīng)用中的使用效果，將本實用新型專門投入到現(xiàn)場進(jìn)行了試驗，并與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對比，對比后，并與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)本實用新型相較于現(xiàn)有技術(shù)來說，在預(yù)熱區(qū)溫度控制精度上，本實用新型的溫度控制精度為±5°，現(xiàn)有技術(shù)的溫度控制精度為±15° ;本實用新型的可燃物利用率可達(dá)99%，現(xiàn)有技術(shù)的可燃物利用率僅為70% ;本實用新型的節(jié)能率為10%，而現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)能率僅為3%，如下表所示
權(quán)利要求1.具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，包括連接有燃燒系統(tǒng)、排煙架系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的工作控制總站，其特征在干還包括與工作控制總站相連的輔助燃燒控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，其特征在于所述輔助燃燒控制系統(tǒng)包括與工作控制總站相連的PLC控制柜，均與該PLC控制柜連接的控溫裝置和火檢裝置，以及同時與控溫裝置和火檢裝置連接的燃?xì)夤苈费b置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，其特征在于所述控溫裝置為溫度調(diào)節(jié)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，其特征在于所述火檢裝置為火焰檢測控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4任一項所述的具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，其特征在于所述燃?xì)夤苈费b置包括均與控溫裝置和火檢裝置相連接、并依次設(shè)置有減壓閥和調(diào)節(jié)閥的進(jìn)氣金屬管，以及與該進(jìn)氣金屬管連接的燃?xì)馊紵鳌?br> 專利摘要本實用新型公開了一種具有輔助燃燒功能的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的炭素焙燒爐控制系統(tǒng)由于對焙燒爐預(yù)熱區(qū)溫度控制不精確導(dǎo)致可燃物未能燃盡、從而造成資源浪費且污染環(huán)境的問題。該控制系統(tǒng)，包括連接有燃燒系統(tǒng)、排煙架系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和輔助燃燒控制系統(tǒng)的工作控制總站，該輔助燃燒控制系統(tǒng)包括與工作控制總站相連的PLC控制柜，均與該PLC控制柜連接的控溫裝置和火檢裝置，以及同時與控溫裝置和火檢裝置連接的燃?xì)夤苈费b置。本實用新型將傳統(tǒng)的炭素焙燒爐控制方式與加入的輔助燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接，并進(jìn)行操控，從而達(dá)到了炭素焙燒爐預(yù)熱區(qū)溫度的精確控制和可燃物被完全燃燒避免污染的目的，因此，本實用新型適于推廣使用。
文檔編號F27D19/00GK202770245SQ201220491869
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者郭力 申請人:四川華索自動化信息工程有限公司