专利名称：池炉天然气燃烧系统的安全互锁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及池炉天然气燃烧领域，更具体而言，本实用新型适用于使用天然气作为燃料的玻璃池炉。
背景技术：
在玻璃制造行业，熔制玻璃的池炉中有相当一部分采用天然气作为燃料。天然气是一种极易引发爆炸的燃料，必须满足一定的条件才能安全燃烧。这些条件主要包括(1)足够多的助燃风。一般空气与天然气的比例高于8∶1时，可保证天然气充分燃烧；如果空气与天然气的比例低于5∶1，可能引起燃烧不充分，引发炉内冒黑烟；特别是如果助燃风机发生故障停机时，若继续向炉内提供天然气，是非常危险的。炉内可燃气体积聚达到一定浓度时，将会引发爆炸，所以在此之前，必需快速切断天然气，保证池炉安全。
(2)天然气和助燃风的压力较低或较高时，将会引起燃烧火焰的不正常。
(3)当炉内压力非常高或低时，若继续向炉内提供天然气，将会对池炉带来致命的损坏。
由此可见，天然气池炉的安全燃烧条件非常苛刻。在以往的池炉上并没有设置一套有效的安全保护装置，即没有设置助燃风和天然气的压力、流量的在线检测装置，也没有设置危险状态下的天然气自动切断装置。在现有技术中，完全是依靠人工对燃烧状态的判断来决定是否切断天然气，而这种不安全因素是随时都可能出现的，所以现有技术中的池炉始终处于一种不安全的运行状态。
如何在池炉天然气燃烧过程中更有效地引入安全联锁因素，保证燃料燃烧的安全性一直是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可以在线连续监测天然气、助燃风和池炉压力的变化，在出现压力超限、停电等不安全因素时，能够及时切断天然气供应，保证池炉安全的安全互锁装置。
根据本实用新型，提供了一种池炉天然气燃烧系统的安全互锁装置，包括安装在天然气管路上的第一压力检测单元，用以检测通向池炉的天然气的实际压力；安装在天然气管路上的安全截止单元；安装在助燃风管路上的第二压力检测单元，用于检测通向池炉的助燃风的压力；安装在池炉烟道上的第三压力检测单元，用以检测池炉内的压力；以及互锁盘，在该互锁盘中设定了天然气、助燃风和池炉压力的燃烧安全设定范围；所述第一压力检测单元、安全截止单元、第二压力检测单元和第三压力检测单元分别连接至所述互锁盘，该安全互锁装置被设置成所述第一、第二和第三压力检测单元的任何一个检测到的压力超出相应的安全设定范围，产生动作以向互锁盘发出信号，通过所述互锁盘发出联锁信号，致动安全截止单元以切断天然气供给。
图1是本实用新型的安全互锁装置的示意图。
具体实施方式
用于熔制玻璃的池炉分别连接有天然气管路、助燃风管路和池炉排烟管路。天然气和助燃风分别通过天然气管路和助燃风管路通入池炉，而池炉内产生的废气通过排烟管路从池炉排出。
根据本实用新型，在天然气管路上安装有一个第一压力检测单元，用以检测通向池炉的天然气的实际压力。优选地，该第一压力检测单元采用一个低压开关和一个高压开关的形式。此外，在天然气管路上还安装有一个安全截止单元。优选地，该安全截止单元采用两个安全截止阀的形式，即一个自动安全截止阀和一个手动安全截止阀。
在助燃风管路上同样也安装有一个第二压力检测单元。优选地，该第二压力检测单元采用一个低压开关的形式。
在池炉排烟管路处安装有一个第三压力检测单元，以检测池炉压力。优选地，安装在池炉排烟管路上的第三压力检测单元采用负压开关的形式。
在本申请文件中，将“打开安全截止阀以恢复燃料的供给”定义为“启动安全截止阀”；而将“关闭安全截止阀以切断燃料的供给”定义为“关闭安全截止阀”。
下面参照附图对本实用新型的优选实施方案进行描述。
用于熔制玻璃的池炉分别连接有天然气管路1、助燃风管路2和池炉排烟管路3。天然气和助燃风分别通过天然气管路1和助燃风管路2通入池炉，而池炉内产生的废气通过排烟管路3从池炉排出。
在天然气管路1上装设了优选采用一高压开关4和一低压开关5的第一压力检测单元、以及优选采用自动安全截止阀8和和手动安全截止阀9的安全截止单元。
在助燃风管路2上装设了优选采用一个低压开关6的第二压力检测单元。
在池炉排烟管路3的出口处装设了优选采用一个负压开关7的第三压力检测单元。
将助燃风状态、天然气截止阀状态、天然气状态、池炉废气状态集成在一个互锁盘10上。参见附图1所示，安装在天然气管路上的低压开关4、高压开关5和安全截止阀8和9、安装在助燃风管路上的低压开关6以及安装在池炉排烟管路上的负压开关7分别与该互锁盘10连通。
安装在天然气管路上的作为第一压力检测单元的低压开关5和高压开关4的动作原理相同，但动作特性不同。低压开关5和高压开关4的动作参数分别在现场设定并进行实际测试。低压开关的动作特性为在检测到的压力处于正常压力(即安全设定范围)时，其触点保持，而当检测到的压力低于设定值时，触点动作，发出工作信号，以触发安全截止阀关闭。高压开关的动作特性则相反，在检测到的压力处于正常压力时，其触点保持，而当检测到的压力高于设定值时，触点动作，发出工作信号，触发安全截止阀关闭。
从负压开关7引出不锈钢管插到池炉排烟管路3中，对排烟管路中的压力进行检测。在除尘风机正常工作时或排烟管路3畅通时，烟气流动顺畅，该负压开关经不锈钢管检测到的压力为负压。而当除尘风机故障或排烟管路3发生其它故障时，燃烧产生的大量废气排放不出去，该负压开关经不锈钢管检测到的压力为正压。该负压开关作为一种形式的压力开关，其工作原理是在检测到的压力为负压时，其触点保持；而当检测到压力为正压时，其触点动作，发出信号，从而触发安全截止阀关闭，迅速切断燃料的供给，保证了燃烧安全。
在生产过程中，根据实际生产需要，设定安装于天然气管路上的高压开关5和低压开关4的安全设定范围(安全设定值的上限和下限)，并且设定安装于助燃风管路上的低压开关6的安全设定下限、以及安装于池炉排烟管路上的负压开关7的安全设定上限。
在池炉的实际生产运行过程中，当天然气压力有明显的变化，安装在天然气管路上的高压开关5或者低压开关4测得的天然气压力过高或过低而超出安全设定范围(上限或者下限)时，作为第一压力检测单元的高压开关或低压开关会发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，天然气管路上的安全截止阀自动关闭，及时切断天然气的供应，同时向操作人员发出报警信号。
或者，在池炉的实际生产运行过程中，当助燃风压力有明显的变化，安装在助燃风管路上的低压开关6测得的助燃风压力低于安全设定下限(即显示出助燃风明显供应不足)时，作为第二压力检测单元的低压开关6会发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，天然气管路上的安全截止阀自动关闭，及时切断天然气的供应，同时向操作人员发出报警信号。
或者，在玻璃池炉的生产过程中，当池炉废气不能正常排出，池炉内部压力急剧升高时，安装在池炉排烟管路3上的作为第三压力检测单元的负压开关7动作，迅速发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，天然气管路上的安全截止阀自动关闭，及时切断天然气的供给，同时向操作人员发出报警信号。
在上述任何一种情况发生时，操作人员在得到报警后，必须到现场根据互锁盘10确认不安全因素已排除，具备安全燃烧条件之后，方能手动启动天然气截止阀，恢复天然气的供应，从而有效地保证了燃料恢复的安全性。
在安全截止阀关闭后，如果引发安全截止阀关闭的原因未被排除，即便相关联锁信号恢复，安全截止阀也无法打开，燃料也不能随即重新供给。在此情况下，操作人员必须先排除引发安全截止阀关闭的不安全因素，直至安全互锁装置确认相关条件均满足后，才能启动安全互锁装置上的安全截止阀开启按钮，通过手动安全截止阀启动天然气的供给，恢复燃料的燃烧。
本实用新型的安全互锁装置设定了天然气安全燃烧所必需具备的三种条件，使用安装在天然气管路、助燃风管路和排烟管路上的压力检测单元来检测实际的天然气、助燃风和池炉压力变化信息，并在其发生变化而不满足设定条件时迅速触发安全截止单元，以使燃料的供给被安全截断。
此外，将安全条件和各单元的状态集成到一个互锁盘上，更利于操作人员观察和操作。
在互锁盘的控制面板上，只有当助燃风的压力满足所需条件时，助燃风指示灯才会指示。而当所有的安全条件具备时，联锁指示灯才有指示。然后才能启动天然气启动按钮，给出启动信号开启安全截止阀。此外，在该互锁盘上装设了紧急停止按钮，该紧急停止按钮与安装在天然气管路上的手动安全截止阀连通，当意外紧急情况下，可通过操作该紧急停止按钮来直接切断燃料的供给。另外，在发生停电的情况下，助燃风机就会停止运转，风压就会降低，此时，自动安全截止阀被启动，自动切断燃料的供应。
正如本实用新型在背景技术部分中所介绍的，作为燃料的天然气必须满足以下条件才能安全燃烧足够多的助燃风；天然气和助燃风的压力应保持在一定的水平；池炉内的压力应保持在一定水平。
以下的表1以示例性的方式例举了满足天然气安全燃烧的三种燃烧条件的设定范围。
表1
如果不设置本安全互锁装置，可能会发生以下后果当通向池炉的天然气压力低于0.3Kg/cm2时，将会引起火焰变长、烧损对面胸墙的后果。当通向池炉的天然气压力高于2.8Kg/cm2时，将会引发爆炸。
当助燃风的压力低于22-28mmH2O时，将会引发助燃风供应不足、燃烧不完全而引发爆炸的危险。
当池炉压力高于20-30mmH2O时，将加剧对池炉的侵蚀。
通过采用本实用新型的安全互锁装置，可以将燃料(天然气)安全燃烧的三种燃烧条件分别设定不同的范围，确保在池炉的实际运行过程中，天然气压力、助燃风压力或者池炉压力有一项燃烧条件超出安全设定范围时，本安全互锁装置就会通过互锁盘向安全截止单元发出信号，关闭天然气安全截止阀，切断燃料供应。只有工作人员排除故障，在安全状态下，才能确保池炉的安全运行。
对于本领域的技术人员而言，可以理解，本实用新型并不局限于上面所描述的优选实施方案。在不脱离本实用新型的精神的前提下，可以对本实用新型作出种种变化。例如，安装在助燃风管路上的第二压力检测单元以及安装在池炉排烟管路上的第三压力检测单元均可以采用一个高压开关和一个低压开关的形式，可以对助燃风压力和池炉压力(排烟管路)的安全上限和下限(安全范围)分别进行设定。
本安全互锁装置有效地利用了安全联锁的思想，在各燃烧安全条件都具备时才可启动燃料供给，而只要有其中任一条件不满足就直接触发安全截止单元截断燃料的供给。通过将所有燃烧安全条件和各单元状态集成至互锁盘，确保所有安全联锁条件均满足后，方可打开天然气截止阀，供给燃料，从而显著提高了天然气装置的燃烧安全系数。
此外，在天然气管路上装设两路安全截止阀，其中一个安全截止阀为只能人工手动恢复，更强调了操作人员对装置运行状态的现场确认，实现了提高安全互锁性能的构想。
权利要求1.一种池炉天然气燃烧系统的安全互锁装置，其特征在于，包括安装在天然气管路上的第一压力检测单元，用以检测通向池炉的天然气的压力；安装在助燃风管路上的第二压力检测单元，用于检测通向池炉的助燃风的压力；安装在池炉烟道上的第三压力检测单元，用以检测池炉内的压力；安装在天然气管路上的安全截止单元；以及互锁盘，在该互锁盘中设定了天然气、助燃风和池炉压力的燃烧安全设定范围；所述第一压力检测单元、安全截止单元、第二压力检测单元和第三压力检测单元分别连接至所述互锁盘，该安全互锁装置被设置成所述第一、第二和第三压力检测单元的任何一个检测到的压力超出相应的安全设定范围，产生动作以向互锁盘发出信号，通过所述互锁盘发出联锁信号，致动安全截止单元以切断天然气供给。
2.根据权利要求书1所述的安全互锁装置，其特征在于，所述安全截止单元包括一个自动安全截止阀和一个手动安全截止阀。
3.根据权利要求书1或2所述的安全互锁装置，其特征在于，所述第一压力检测单元包括一个高压开关和一个低压开关，将该第一压力检测单元设定成当其测得的天然气压力过高或过低而超出安全设定范围时，发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，使天然气管路上的安全截止单元动作，切断天然气供给并发出报警信号。
4.根据权利要求书1或2所述的安全互锁装置，其特征在于，所述第二压力检测单元包括一个低压开关，将该第二压力检测单元设定成当其测得的助燃风压力低于安全设定下限时，发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，使天然气管路上的安全截止单元动作，切断天然气供给并发出报警信号。
5.根据权利要求书1或2所述的安全互锁装置，其特征在于，所述第三压力检测单元包括一个负压开关，将该第三压力检测单元设定成当其测得的池炉压力为正压时，发出检测信号至互锁盘，通过互锁盘发出联锁信号，使天然气管路上的安全截止单元动作，切断天然气供给并发出报警信号。
6.根据权利要求书2所述的安全互锁装置，其特征在于，在该互锁盘的控制面板上设置有紧急停止按钮，该紧急停止按钮与安装在天然气管路上的手动安全截止阀连通，通过操作该紧急停止按钮直接切断燃料的供给。
7.根据权利要求书2所述的安全互锁装置，其特征在于，在互锁盘的控制面板上设置有联锁指示灯，该安全互锁装置被设置成在符合天然气、助燃风和池炉压力的燃烧安全条件时，联锁指示灯指示，启动天然气供给。
专利摘要一种池炉天然气燃烧系统的安全互锁装置，包括安装在天然气管路上的第一压力检测单元；安装在天然气管路上的安全截止单元；安装在助燃风管路上的第二压力检测单元；安装在池炉烟道上的第三压力检测单元；互锁盘，在该互锁盘中设定了天然气、助燃风和池炉压力的燃烧安全设定范围。第一压力检测单元、安全截止单元、第二压力检测单元和第三压力检测单元分别连接至互锁盘，该安全互锁装置被设置成所述第一、第二和第三压力检测单元的任何一个检测到的压力超出相应的安全设定范围，产生动作以向互锁盘发出信号，通过所述互锁盘发出联锁信号，致动安全截止单元以切断天然气供给。该装置能有效地防止池炉发生故障，保证天然气的安全燃烧。
文档编号F23N5/24GK2755453SQ200420112138
公开日2006年2月1日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者李留恩, 贾伟, 苍利民, 崔祥林, 付玉川 申请人:河南安彩高科股份有限公司