一种加热炉烧嘴安全点火控制系统和控制方法与流程

本发明属于工业加热炉技术领域，具体涉及一种加热炉烧嘴安全点火控制系统和控制方法。

背景技术：

加热炉是钢铁企业轧钢工序主要用能设备之一，加热炉的主要作用是对各种规格的钢坯进行加热，烧嘴是加热炉供热装置，烧嘴正常运行对加热炉的安全运行起到至关重要的作用，而烧嘴在点火初始阶段是出现安全事故的主要阶段，加热炉点火过程中如果烧嘴熄火极容易引起大量煤气聚集在炉内而引起加热炉发生爆炸事故。现有技术中主要有以下几点不足：点火过程主要以人工点火为主，用火把（明火）直接点燃烧主烧嘴，自动控制水平低；人工点火增加了操作人员的劳动强度和不安全因素，容易发生煤气泄漏中毒事故，存在较大安全隐患；全靠操作人员用眼睛观察烧嘴火焰情况，一旦发现烧嘴火焰熄灭，需要手动关闭煤气阀门，反应时间滞后，容易引起炉内煤气浓度快速升高，从而导致爆炸事故的发生，存在较大安全隐患。

为此，研究开发一种可有效解决加热炉点火过程中出现煤气泄漏、降低操作人员劳动强度，自动化程度高的加热炉烧嘴安全点火控制系统和控制方法是解决这一问题的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加热炉烧嘴安全点火控制系统和控制方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括可编程控制器plc、人机交互触摸显示屏、压力阀、复位阀、流量调节阀、点火装置、火焰探测器、温度探测器，其特征是：所述可编程控制器plc设置在操作柜内，所述人机交互触摸显示屏设置在操作柜面板表面，所述压力阀、复位阀、流量调节阀设置在空气管道和煤气管道上，所述点火装置、火焰探测器设置在加热炉各点火单元烧嘴附近，所述温度探测器设置在加热炉炉堂内，所述可编程控制器plc分别与人机交互触摸显示屏、压力阀、复位阀、流量调节阀、点火装置、火焰探测器、温度探测器电连接。

本发明的第二目的是这样实现的，包括如下步骤：

1）点火前准备，检查所有设备具备安全运行条件，打开手动阀；

2）吹扫控制，（a）可编程控制器plc通过控制吹扫管道上的吹扫电磁阀、烟道闸板利用氮气将炉膛内残余煤气派出，吹扫时间由触摸屏设定，（b）可编程控制器plc通过控制空气管道上的引风机、压力阀、流量调节阀将炉膛内残余煤气派出，吹扫时间由触摸屏设定；

3）点火控制，可编程控制器plc控制打开点火煤气管道上的点火煤气复位阀处、点火煤气流量调节阀，控制点火装置的点火变压器点燃点火烧嘴的混合气体；

4）点火段点燃控制，火焰探测器检测所有点火烧嘴已被点燃，可编程控制器plc控制点火段的主煤气复位阀、主煤气流量调节阀打开，通过点火烧嘴完成点火段主烧嘴的点燃；

5）点火器切断控制，温度探测器检测所有点火段的温度均达到自点火温度时，可编程控制器plc控制点火煤气管道上的点火煤气复位阀、点火煤气流量调节阀关闭，控制点火空气管道上的引风机、点火流量调节阀关闭，切断点火烧嘴用煤气和空气；

6）非点火段点燃控制，温度探测器检测到非点火段炉温达到自点火温度值时，可编程控制器plc控制非点火段支煤气管道上的煤气复位阀、煤气流量调节阀和支空气管道上的电磁阀打开，点燃非点火段主烧嘴。

本发明具有以下技术效果：可实现加热炉冷炉点火过程中的条件联锁、提高加热炉点火的自动化程度，有效避免加热炉点火过程中出现的煤气泄漏引起的煤气爆炸和中毒等安全事故，同时还可降低操作人员劳动强度、改善作业条件。

附图说明

图1为本发明一种加热炉烧嘴安全点火控制系统的控制原理图；

图2为本发明一种加热炉烧嘴安全点火控制系统的点火段点火单元结构示意图；

图3为本发明一种加热炉烧嘴安全点火控制系统的主程序框图；

图中：1-压力阀，2-复位阀，3-流量调节阀，4-点火装置，5-火焰探测器，6-点火空气管道，7-点火煤气管道，8-主煤气管道，9-主空气管道，10-引风机，11-手动阀，12-点火烧嘴，13-主烧嘴，14-吹扫电磁阀，15-吹扫管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图1～3所示本发明包括可编程控制器plc、人机交互触摸显示屏、压力阀、复位阀、流量调节阀、点火装置、火焰探测器、温度探测器，其特征是：所述可编程控制器plc设置在操作柜内，所述人机交互触摸显示屏设置在操作柜面板表面，所述压力阀、复位阀、流量调节阀设置在空气管道和煤气管道上，所述点火装置、火焰探测器设置在加热炉各点火单元烧嘴附近，所述温度探测器设置在加热炉炉堂内，所述可编程控制器plc分别与人机交互触摸显示屏、压力阀、复位阀、流量调节阀、点火装置、火焰探测器、温度探测器电连接。

所述压力阀包括主煤气管道压力阀、主空气管道压力阀、点火煤气管道压力阀、点火空气管道压力阀，所述主煤气管道压力阀、主空气管道压力阀、点火煤气管道压力阀、点火空气管道压力阀分别设置在主煤气管道、主空气管道、点火煤气管道、点火空气管道上；所述复位阀包括主煤气管道复位阀、点火煤气管道复位阀，所述主煤气管道复位阀、点火煤气管道复位阀分别设置在主煤气管道、点火煤气管道上，并位于压力阀的供气流向下游。

所述主煤气管道压力阀、主煤气管道复位阀各有两个，分别串接在主煤气管道上。

所述点火煤气管道压力阀、点火煤气管道复位阀各有两个，分别串接在每组点火单元的点火煤气管道上。

所述流量调节阀包括主煤气管道流量调节阀、主空气管道流量调节阀、点火煤气管道流量调节阀、点火空气管道流量调节阀，所述主煤气管道流量调节阀、主空气管道流量调节阀、点火煤气管道流量调节阀、点火空气管道流量调节阀分别设置在主煤气管道、主空气管道、点火煤气管道、点火空气管道上，并位于复位阀的供气流向下游。

所述空气管道、煤气管道上均设置有手动阀，所述手动阀位于流量调节阀的供气流向下游。

还包括吹扫电磁阀，所述吹扫电磁阀设置在吹扫管道上，所述可编程控制器plc分别与吹扫电磁阀、烟道闸板电动阀电连接。

所述可编程控制器plc与非点火段支煤气管道、支空气管道上的电磁阀电连接。

一种加热炉烧嘴安全点火控制方法，控制方法是：可编程控制器plc接受传感器传来的待测数据信息，按照预定程序或由人机交互触摸显示屏设置后，信号传给执行机构，进而控制相应的设备部件动作，完成控制过程，步骤如下：

1）点火前准备，检查所有设备具备安全运行条件，打开手动阀；

2）吹扫控制，（a）可编程控制器plc通过控制吹扫管道上的吹扫电磁阀、烟道闸板利用氮气将炉膛内残余煤气派出，吹扫时间由触摸屏设定，（b）可编程控制器plc通过控制空气管道上的引风机、压力阀、流量调节阀将炉膛内残余煤气派出，吹扫时间由触摸屏设定；

3）点火控制，可编程控制器plc控制打开点火煤气管道上的点火煤气复位阀处、点火煤气流量调节阀，控制点火装置的点火阀点燃点火烧嘴的混合气体；

4）点火段点燃控制，火焰探测器检测所有点火烧嘴已被点燃，可编程控制器plc控制点火段的主煤气复位阀、主煤气流量调节阀打开，通过点火烧嘴完成点火段主烧嘴的点燃；

5）点火器切断控制，温度探测器检测所有点火段的温度均达到自点火温度时，可编程控制器plc控制点火煤气管道上的点火煤气复位阀、点火煤气流量调节阀关闭，控制点火空气管道上的引风机、点火流量调节阀关闭，切断点火烧嘴的空气和煤气；

6）非点火段点燃控制，温度探测器检测到非点火段炉温达到自点火温度值时，可编程控制器plc控制非点火段支煤气管道上的煤气复位阀、煤气流量调节阀打开，点燃非点火段主烧嘴。

所述煤气复位阀为手自两用阀。

本发明工作过程：

（1）操作人员必须检查燃烧设备以确保所有设备运行正常并具备安全运行条件。辅助系统必须正常运行（主要是指仪表空气和冷却水供应），所有烧嘴前的煤气阀已关闭，打开手动阀。

（2）启动系统，可编程控制器plc自检助燃空气压力（psl阀）、主煤气压力（psl阀、psh阀）正常，主煤气复位阀（mrv阀）关闭、点火煤气复位阀（mrv阀）关闭、煤气管网支管上的煤气切断阀关闭，氮气吹扫电磁阀关闭，plc计时器正常。

（3）启动吹扫，当上述（2）中所列的条件满足时，现场操作箱上的“燃烧联锁正常”灯键点亮。炉子准备好吹扫循环，此时按下操作箱上或hmi上的“启动吹扫”键。

（4）执行吹扫，可编程控制器plc控制打开烟道闸板、吹扫电磁阀，利用氮气吹扫炉膛内残余煤气，吹扫计时器开始计时，控制箱上的“吹扫”灯键开始点亮且hmi上的“氮气吹扫正在进行”显示器点亮，表示炉内氮气吹扫程序正在进行，吹扫过程持续10分钟（设定时间）后，可编程控制器plc控制关闭吹扫电磁阀，打开各段空气流量调节阀并使其阀门开度开到80%。同时，人机交互触摸显示屏（hmi屏）幕上的“空气流量正常”指示器将点亮，吹扫计时器计时，hmi上的“空气吹扫正在进行”显示器点亮，表示炉内空气吹扫程序正在进行，吹扫过程持续5分钟（设定时间），整个吹扫过程中点火按键键和指示灯键将一直亮着；若吹扫过程中任何条件不满足，吹扫过程都将被中断并在hmi上出现一个吹扫故障报警，此时操作必须进行认真检查并排除故障，然后再次执行步骤（3）。

（5）吹扫时间结束时，控制箱上的“吹扫结束”点火灯亮且hmi上的“吹扫结束”指示器灯亮。

（6）启动点火，可编程控制器plc检测点火空气压力（psl阀）正常、点火煤气压力（psl阀和psh阀）正常，吹扫程序已结束。此时，控制箱上和操作面板上的“点火煤气允许”灯键亮。操作人员即可通过hmi（或手动）依次打开点火煤气复位阀（mrv阀）。

（7）一旦点火煤气复位阀显示是“开”，点火段上的点火烧嘴即可点燃；通过将“点火”选择开旋转到“启动”位置，启动点火变压器（产生火花）进行点火，点燃点火烧嘴。

（8）若火焰传感器未检测到点火烧嘴被点燃，则可编程控制器plc控制自动关闭点火煤气复位阀（mrv阀），重复上述第6到7步骤直到点火烧嘴被点燃。

（9）点火段主烧嘴点燃，当某一段上的所有点火烧嘴已被点燃且火焰传感元件检测到火焰时，现场操作箱上和操作面板上的“主煤气允许”灯键将点亮。操作人员通过hmi（或手动）打开主煤气复位阀（mrv阀），主烧嘴将被点燃。

（10）如果火焰监测器检测到10秒内主烧嘴未被点燃，则可编程控制器plc控制自动关闭点火煤气复位阀及主煤气复位阀。重复上述第3到9步骤直到所有点火段上的烧嘴全部被点燃。

（11）当点火段上形成稳定的火焰时，即可将各段空气和煤气流量控制器设定到串级控制方式，温度控制器设定到手动方式，按规定的升温速度将炉温升到550℃，此时方可将温度控制器设定到自动方式；炉堂内温度检测器实时将温度显示在hmi面板上。

（12）当点火段上的温度达到自点火温度（760℃）时，可编程控制器plc控制点火煤气管道上的点火煤气复位阀、点火煤气流量调节阀关闭，控制点火空气管道上的引风机、点火流量调节阀关闭，切断点火烧嘴的混合气体。

（13）非点火段烧嘴点燃，当非点火段的炉温达到自点火温度值（760℃）时，现场操作箱上和hmi面板上的“支煤气允许”灯键将点亮。操作人员通过hmi（或手动）打开支煤气管上的电磁阀和支空气管道上的电磁阀将非点火段烧嘴点燃，完成整个加热炉烧嘴点燃工作。