一种燃气加热炉的加热装置的制造方法
专利名称:一种燃气加热炉的加热装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，包括：多个加热单元，多个加热单元分布于加热炉的炉壳上；空气管道，空气管道的输出端与加热单元连接，且空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀；燃气管道，包括第一管道和第二管道，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与加热单元连接，且第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀；控制器，控制空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。本实用新型的实施例能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
【专利说明】
一种燃气加热炉的加热装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及加热炉技术领域，特别涉及一种燃气加热炉的加热装置。
【背景技术】
[0002]目前，许多工业线生产都需要使用燃气加热炉(该燃气加热炉的燃料使用气体燃料，例如天然气、城市煤气、焦炉煤气、液化石油气等)，而燃气加热炉作为工序中较高能耗的设备之一，其温度控制根据加热炉的工艺要求而不尽相同。
[0003]其中，温度控制的炉温均匀性与加热炉内的温度范围是密切相关的。
[0004]具体地，若炉温大于1000 °C以上，则要求炉温均匀性<30 °C，炉温控制精度<±10°c，而一般燃气加热炉都能达到该要求。
[0005]若炉温小于1000 °C，则要求炉温均匀性< 15°C，炉温控制精度< ± 5°C，为达到该要求，对于燃气加热炉而言，其加热装置就需要很高的要求，例如加热装置具有高速喷流功能、烧嘴的布置较为考究等。
[0006]但若炉温小于1000°C以下(例如950°C以下)，则要求炉温均匀性<10°C，炉温控制精度<±2°C，就目前使用燃气流量和使用开关烧嘴的数量、时间(脉冲调制燃烧)这两种控制加热炉温度的方法而言，无法在炉温小于950°C以下时，使燃气加热炉达到炉温均匀性<10°C的要求。
[0007]由此可见，目前燃气加热炉达到的炉温均匀性较低。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型实施例的目的在于提供一种燃气加热炉的加热装置，能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
[0009]为了达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，包括:
[0010]多个加热单元，多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于加热炉的炉壳上；
[0011 ]空气管道，空气管道的输出端与加热单元连接，且空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀；
[0012]燃气管道，燃气管道包括第一管道和第二管道，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与加热单元连接，且第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀；
[0013]用于检测加热炉炉内温度的温度检测元件；
[0014]控制器，控制器分别与温度检测元件、第一流量检测元件、空气调节阀、第二流量检测元件、第一燃气调节阀、第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀连接，接收第一流量检测元件检测到的第一流量值、第二流量检测元件检测到的第二流量值、第三流量检测元件检测到的第三流量值、温度检测元件检测到的温度值以及加热炉的目标温度，控制空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。
[0015]可选地，加热单元包括:
[0016]固定支架，固定支架固定于炉壳上；
[0017]微调结构，微调结构固定于固定支架上；
[0018]烧嘴，烧嘴与微调结构连接，且烧嘴具有一相对于水平面的预设下倾角度，空气管道的输出端与烧嘴的空气入口连接，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与烧嘴的燃料口连接。
[0019]可选地，预设下倾角度为6度至9度。
[0020]可选地，烧嘴的烧嘴砖包括:
[0021]一个喷射孔，或者，
[0022]多个喷射孔，且每相邻两个喷射孔之间的夹角为预设角度。
[0023]可选地，预设角度为20度至30度。
[0024]可选地，微调结构包括调整螺栓和调整环，调整螺栓和调整环均固定于固定支架上，且调整螺栓和调整环均与烧嘴连接。
[0025]本实用新型的上述方案有如下的有益效果:
[0026]在本实用新型的实施例中，通过根据第一流量检测元件检测到的第一流量值、第二流量检测元件检测到的第二流量值、第三流量检测元件检测到的第三流量值、温度检测元件检测到的温度值以及加热炉的目标温度，调节空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度，进而精准的控制空气和燃料的比例，使加热单元向加热炉提供的热量更加平衡、均匀，从而使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例中燃气加热炉的平面示意图；
[0028]图2为本实用新型实施例中燃气加热炉内部结构和加热装置的示意图；
[0029]图3为本实用新型实施例中控制器与各检测元件、各调节阀和燃气切断阀之间的连接示意图。
[0030]附图标记说明:
[0031]1、炉壳;2、空气管道;3、第一流量检测元件;4、空气调节阀；5第一管道;6、第二管道;7、第二流量检测元件;8、第一燃气调节阀；9、第三流量检测元件；10、第二燃气调节阀；
11、燃气切断阀；12、固定支架；13、微调结构；14、烧嘴；15、烧嘴砖；16、喷射孔；17、燃气源；18、助燃风机;19、控制器;20、温度检测元件。
【具体实施方式】
[0032]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0033]如图1?图3所示，本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，该加热装置包括:多个加热单元、空气管道2、燃气管道、用于检测加热炉炉内温度的温度检测元件20和控制器19。其中，空气管道2的输入端与助燃风机18连接。
[0034]其中，多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于加热炉的炉壳I上，空气管道2的输出端与加热单元连接，且空气管道2上设有第一流量检测元件3和空气调节阀4，燃气管道包括第一管道5和第二管道6，第一管道5的输入端和第二管道6的输入端均与一用于提供燃气的燃气源17连接，第一管道5的输出端和第二管道6的输出端均与加热单元连接，且第一管道5上设有第二流量检测元件7和第一燃气调节阀8，第二管道6上设有第三流量检测元件9、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11，控制器19分别与温度检测元件20、第一流量检测元件3、空气调节阀4、第二流量检测元件7、第一燃气调节阀8、第三流量检测元件9、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11连接，且控制器19用于接收第一流量检测元件3检测到的第一流量值、第二流量检测元件7检测到的第二流量值、第三流量检测元件9检测到的第三流量值、温度检测元件20检测到的温度值以及加热炉的目标温度，控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度。
[0035]其中，上述第一流量值是指空气管道2内空气的流量，第二流量值是指第一管道5内燃气的流量，第三流量值是指第二管道6内燃气的流量，加热炉的目标温度是指加热炉最终要达到的温度(例如950摄氏度)。需要说明的是，上述温度检测元件20可以为热电偶，其主要通过检测加热炉燃烧室顶温度来得到加热炉炉内温度，上述控制器19可以为中央处理器(CPU)，第一流量检测元件3可以为空气流量计，第二流量检测元件7和第三流量检测元件9均可以为燃气流量计。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定温度检测元件20、控制器19、第二流量检测元件7和第三流量检测元件9的具体型号，其可以根据实际需要进行调整。
[0036]可选地，在本实用新型的实施例中，上述加热单元包括:固定支架12、微调结构13和烧嘴14。其中，固定支架12固定于炉壳I上，微调结构13固定于固定支架12上，烧嘴14与微调结构13连接，且烧嘴14具有一相对于水平面的预设下倾角度，空气管道2的输出端与烧嘴14的空气入口连接，第一管道5的输出端和第二管道6的输出端均与烧嘴14的燃料口连接。
[0037]其中，烧嘴14的烧嘴砖15包括一个喷射孔16，或者，多个喷射孔16，且若包括多个喷射孔16的话，每相邻两个喷射孔16之间的夹角为预设角度，该预设角度可为20度至30度。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定该预设角度的具体数值，即，其可以根据实际需要进行调整。
[0038]需要说明的是，加热装置中的每个烧嘴14都是加热炉的一个供热源，且烧嘴14的每个喷射孔16都具有高速喷流功能(流速最高可达125米/秒)。其中，烧嘴14的燃烧在烧嘴14内部就全部完成燃料的燃烧，烧嘴14内部燃烧的高温度燃烧气体，通过压力转换成高速的流体从喷射孔16喷射而出，进而对炉内温度场的气体交换形成充分搅拌作用。
[0039]在本实用新型的实施例中，以烧嘴砖15包括2个喷射孔16的烧嘴14为例，进一步阐述上述加热装置。对于每个烧嘴14而言，由于2个喷射孔16之间是有角度的(S卩2个喷射孔16分别向左右分开)，同时加热单元的整体安装方式使得烧嘴14具有一相对于水平面的第一下倾角度(该第一下倾角度是相对于水平面由上而下的角度)，这样高速的高温度燃烧气体喷出烧嘴砖15后，卷吸部分回流气体直喷入炉膛上部空间，并且有一个向下和向外的分速度，在碰到加热炉对面的墙体后，有速度的气流就向下向外折向返回，高温燃烧气体气流通过与炉墙撞击后进一步温度均匀化，返回形成回流气体经过加热炉床上部，在整个炉膛断面上观看，高温喷射气流和回流气体形成一部分闭合的另一部分进一步循环的回转型流场，从而形成一种蜗壳型流场。而由于每个烧嘴14在双向上(即左右方向)都形成双向蜗壳型流场，从而促进加热炉炉内温度场的热量交换和气流交换，促进炉内温度场的均匀进度，使燃气加热炉能达到更高的炉温均匀性要求。其中，第一下倾角度可通过使固定支架12与炉壳I之间保持一角度来实现。
[0040]可选地，在本实用新型的实施例中，上述微调结构13可包括调整螺栓和调整环，调整螺栓和调整环均固定于固定支架12上，且调整螺栓和调整环均与烧嘴14连接。该微调结构13(即调整螺栓和调整环)主要用于调节烧嘴14在上下方向和左右方向的位置，以将上述第一下倾角度调整为上述预设下倾角度，从而避免由于烧嘴14本身存在制造、安装、使用的偏差，影响炉温均匀性的情况出现，确保燃气加热炉能达到更高的炉温均匀性要求。需要说明的是，为提高燃气加热炉的炉温均匀性，经多次试验研究证明，上述预设下倾角度可为6度至9度。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定该预设下倾角度的具体数值，SP，其可以根据实际需要进行调整。
[0041]在本实用新型的实施例中，在加热炉点炉开炉、且操作员确认助燃风机18正常启动、燃气压力正常后，操作员会点火并确保加热装置中的每个烧嘴14着火和正常燃烧，同时操作员还会根据需要在控制器19中设定温度曲线(该温度曲线中包括加热炉最终要达到的温度)和保温时间，进而便于控制器19控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度。
[0042]具体地，在升温过程开始时，控制器19会计算出初始的燃气流量，并根据第二流量检测元件7检测到的第一管道5上的燃气流量、第三流量检测元件9检测到的第二管道6上的燃气流量、第一流量检测元件3检测到的空气流量以及PI控制逻辑，精准的控制空气调节阀
4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度，进行流量调节。更具体地，当燃气流量较大时，第一管道5和第二管道6会同时打开为烧嘴14提供燃料，而当燃气流量较小时，会通过燃气切断阀11切断第二管道6，只通过第一管道5为烧嘴14提供燃料。同时为便于形成稳定和完全的燃烧气体(即废烟气)，避免燃料不完全燃烧的浪费，会根据燃料的量来控制空气调节阀4的开度，使空气的量足以使燃料完全燃烧。其中，上述控制器19可根据预设函数计算出初始的燃气流量，该预设函数是根据加热炉燃烧的历史数据分析得出的。且需要说明的是，控制器19控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度的具体方式可采用常用的控制方式(例如控制信号)实现，因此在此，不对具体的控制方式进行过多赘述。
[0043]在此，为了提高检测第一管道5上的燃气流量和第二管道6上的燃气流量的准确性，可选择直径较小的管道制成第一管道5和第二管道6，同时在选取第二流量检测元件7和第三流量检测元件9时，应确保第一管道5上的燃气流量的测量值位于第二流量检测元件7量程的中段，以及第二管道6上的燃气流量的测量值位于第三流量检测元件9量程的中段。类似地，为了提高检测空气流量的准确性，在选取第一流量检测元件3时，应确保空气管道2中空气流量的测量值位于第一流量检测元件3量程的中段。
[0044]上述PI控制逻辑是指，根据操作员设定的目标温度(S卩加热炉最终要达到的温度)，将一次升温过程分为多个较小的升温阶段，且为每次升温阶段都设定一个逐步接近目标温度的阶段目标温度，当加热炉的实际温度接近阶段目标温度时，该控制逻辑将根据预设程序自动修改PI参数(如设定新的阶段目标温度，减小比例参数等)，进入下一个升温阶段。达到使加热炉的实际温度高效可控的上升，逐阶逼近目标温度的效果。而当加热炉的实际温度接近操作员设定的目标温度时，通过跟踪检测加热炉的升温曲线，适量限制温度PI控制逻辑的输出上限，限制升温速度，防止温度超调。例如，当升温过程的温度为从500°c上升到950°C，通过上述PI控制逻辑，便可以使炉膛有效加热空间内，当控制点温度(S卩加热炉的实际温度)到达950°C (即操作员设定的目标温度)后，升温过冲小于4°C，控制点温度与目标温度差值小于2°C，炉温均匀性控制在正负5°C以内。
[0045]由此可见，本实用新型实施例中的加热装置，不仅能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性(例如炉温均匀性< 10°C )要求，还能提高炉温控制精度(例如使炉温控制精度<± 1°C)，加快升温速度，节约燃料成本，节约时间，提高产量。
[0046]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种燃气加热炉的加热装置，其特征在于，包括: 多个加热单元，所述多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于所述加热炉的炉壳上； 空气管道，所述空气管道的输出端与所述加热单元连接，且所述空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀； 燃气管道，所述燃气管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的输出端和所述第二管道的输出端均与所述加热单元连接，且所述第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，所述第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀； 用于检测所述加热炉炉内温度的温度检测元件； 控制器，所述控制器分别与所述温度检测元件、所述第一流量检测元件、所述空气调节阀、所述第二流量检测元件、所述第一燃气调节阀、所述第三流量检测元件、所述第二燃气调节阀和所述燃气切断阀连接，接收所述第一流量检测元件检测到的第一流量值、所述第二流量检测元件检测到的第二流量值、所述第三流量检测元件检测到的第三流量值、所述温度检测元件检测到的温度值以及所述加热炉的目标温度，控制所述空气调节阀、所述第一燃气调节阀、所述第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热单元包括: 固定支架，所述固定支架固定于所述炉壳上； 微调结构，所述微调结构固定于所述固定支架上； 烧嘴，所述烧嘴与所述微调结构连接，且所述烧嘴具有一相对于水平面的预设下倾角度，所述空气管道的输出端与所述烧嘴的空气入口连接，所述第一管道的输出端和所述第二管道的输出端均与所述烧嘴的燃料口连接。3.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述预设下倾角度为6度至9度。4.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述烧嘴的烧嘴砖包括: 一个喷射孔，或者， 多个喷射孔，且每相邻两个喷射孔之间的夹角为预设角度。5.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述预设角度为20度至30度。6.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述微调结构包括调整螺栓和调整环，所述调整螺栓和所述调整环均固定于所述固定支架上，且所述调整螺栓和所述调整环均与所述烧嘴连接。
【文档编号】F23D14/48GK205717171SQ201620389315
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】刘志强, 王若然, 彭善忠, 吴兆军, 宋忠政, 孙二刚, 左发, 王宁
【申请人】山东省冶金设计院股份有限公司
【专利摘要】本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，包括：多个加热单元，多个加热单元分布于加热炉的炉壳上；空气管道，空气管道的输出端与加热单元连接，且空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀；燃气管道，包括第一管道和第二管道，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与加热单元连接，且第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀；控制器，控制空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。本实用新型的实施例能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
【专利说明】
一种燃气加热炉的加热装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及加热炉技术领域，特别涉及一种燃气加热炉的加热装置。
【背景技术】
[0002]目前，许多工业线生产都需要使用燃气加热炉(该燃气加热炉的燃料使用气体燃料，例如天然气、城市煤气、焦炉煤气、液化石油气等)，而燃气加热炉作为工序中较高能耗的设备之一，其温度控制根据加热炉的工艺要求而不尽相同。
[0003]其中，温度控制的炉温均匀性与加热炉内的温度范围是密切相关的。
[0004]具体地，若炉温大于1000 °C以上，则要求炉温均匀性<30 °C，炉温控制精度<±10°c，而一般燃气加热炉都能达到该要求。
[0005]若炉温小于1000 °C，则要求炉温均匀性< 15°C，炉温控制精度< ± 5°C，为达到该要求，对于燃气加热炉而言，其加热装置就需要很高的要求，例如加热装置具有高速喷流功能、烧嘴的布置较为考究等。
[0006]但若炉温小于1000°C以下(例如950°C以下)，则要求炉温均匀性<10°C，炉温控制精度<±2°C，就目前使用燃气流量和使用开关烧嘴的数量、时间(脉冲调制燃烧)这两种控制加热炉温度的方法而言，无法在炉温小于950°C以下时，使燃气加热炉达到炉温均匀性<10°C的要求。
[0007]由此可见，目前燃气加热炉达到的炉温均匀性较低。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型实施例的目的在于提供一种燃气加热炉的加热装置，能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
[0009]为了达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，包括:
[0010]多个加热单元，多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于加热炉的炉壳上；
[0011 ]空气管道，空气管道的输出端与加热单元连接，且空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀；
[0012]燃气管道，燃气管道包括第一管道和第二管道，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与加热单元连接，且第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀；
[0013]用于检测加热炉炉内温度的温度检测元件；
[0014]控制器，控制器分别与温度检测元件、第一流量检测元件、空气调节阀、第二流量检测元件、第一燃气调节阀、第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀连接，接收第一流量检测元件检测到的第一流量值、第二流量检测元件检测到的第二流量值、第三流量检测元件检测到的第三流量值、温度检测元件检测到的温度值以及加热炉的目标温度，控制空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。
[0015]可选地，加热单元包括:
[0016]固定支架，固定支架固定于炉壳上；
[0017]微调结构，微调结构固定于固定支架上；
[0018]烧嘴，烧嘴与微调结构连接，且烧嘴具有一相对于水平面的预设下倾角度，空气管道的输出端与烧嘴的空气入口连接，第一管道的输出端和第二管道的输出端均与烧嘴的燃料口连接。
[0019]可选地，预设下倾角度为6度至9度。
[0020]可选地，烧嘴的烧嘴砖包括:
[0021]一个喷射孔，或者，
[0022]多个喷射孔，且每相邻两个喷射孔之间的夹角为预设角度。
[0023]可选地，预设角度为20度至30度。
[0024]可选地，微调结构包括调整螺栓和调整环，调整螺栓和调整环均固定于固定支架上，且调整螺栓和调整环均与烧嘴连接。
[0025]本实用新型的上述方案有如下的有益效果:
[0026]在本实用新型的实施例中，通过根据第一流量检测元件检测到的第一流量值、第二流量检测元件检测到的第二流量值、第三流量检测元件检测到的第三流量值、温度检测元件检测到的温度值以及加热炉的目标温度，调节空气调节阀、第一燃气调节阀、第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度，进而精准的控制空气和燃料的比例，使加热单元向加热炉提供的热量更加平衡、均匀，从而使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性要求。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例中燃气加热炉的平面示意图；
[0028]图2为本实用新型实施例中燃气加热炉内部结构和加热装置的示意图；
[0029]图3为本实用新型实施例中控制器与各检测元件、各调节阀和燃气切断阀之间的连接示意图。
[0030]附图标记说明:
[0031]1、炉壳;2、空气管道;3、第一流量检测元件;4、空气调节阀；5第一管道;6、第二管道;7、第二流量检测元件;8、第一燃气调节阀；9、第三流量检测元件；10、第二燃气调节阀；
11、燃气切断阀；12、固定支架；13、微调结构；14、烧嘴；15、烧嘴砖；16、喷射孔；17、燃气源；18、助燃风机;19、控制器;20、温度检测元件。
【具体实施方式】
[0032]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0033]如图1?图3所示，本实用新型的实施例提供了一种燃气加热炉的加热装置，该加热装置包括:多个加热单元、空气管道2、燃气管道、用于检测加热炉炉内温度的温度检测元件20和控制器19。其中，空气管道2的输入端与助燃风机18连接。
[0034]其中，多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于加热炉的炉壳I上，空气管道2的输出端与加热单元连接，且空气管道2上设有第一流量检测元件3和空气调节阀4，燃气管道包括第一管道5和第二管道6，第一管道5的输入端和第二管道6的输入端均与一用于提供燃气的燃气源17连接，第一管道5的输出端和第二管道6的输出端均与加热单元连接，且第一管道5上设有第二流量检测元件7和第一燃气调节阀8，第二管道6上设有第三流量检测元件9、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11，控制器19分别与温度检测元件20、第一流量检测元件3、空气调节阀4、第二流量检测元件7、第一燃气调节阀8、第三流量检测元件9、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11连接，且控制器19用于接收第一流量检测元件3检测到的第一流量值、第二流量检测元件7检测到的第二流量值、第三流量检测元件9检测到的第三流量值、温度检测元件20检测到的温度值以及加热炉的目标温度，控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度。
[0035]其中，上述第一流量值是指空气管道2内空气的流量，第二流量值是指第一管道5内燃气的流量，第三流量值是指第二管道6内燃气的流量，加热炉的目标温度是指加热炉最终要达到的温度(例如950摄氏度)。需要说明的是，上述温度检测元件20可以为热电偶，其主要通过检测加热炉燃烧室顶温度来得到加热炉炉内温度，上述控制器19可以为中央处理器(CPU)，第一流量检测元件3可以为空气流量计，第二流量检测元件7和第三流量检测元件9均可以为燃气流量计。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定温度检测元件20、控制器19、第二流量检测元件7和第三流量检测元件9的具体型号，其可以根据实际需要进行调整。
[0036]可选地，在本实用新型的实施例中，上述加热单元包括:固定支架12、微调结构13和烧嘴14。其中，固定支架12固定于炉壳I上，微调结构13固定于固定支架12上，烧嘴14与微调结构13连接，且烧嘴14具有一相对于水平面的预设下倾角度，空气管道2的输出端与烧嘴14的空气入口连接，第一管道5的输出端和第二管道6的输出端均与烧嘴14的燃料口连接。
[0037]其中，烧嘴14的烧嘴砖15包括一个喷射孔16，或者，多个喷射孔16，且若包括多个喷射孔16的话，每相邻两个喷射孔16之间的夹角为预设角度，该预设角度可为20度至30度。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定该预设角度的具体数值，即，其可以根据实际需要进行调整。
[0038]需要说明的是，加热装置中的每个烧嘴14都是加热炉的一个供热源，且烧嘴14的每个喷射孔16都具有高速喷流功能(流速最高可达125米/秒)。其中，烧嘴14的燃烧在烧嘴14内部就全部完成燃料的燃烧，烧嘴14内部燃烧的高温度燃烧气体，通过压力转换成高速的流体从喷射孔16喷射而出，进而对炉内温度场的气体交换形成充分搅拌作用。
[0039]在本实用新型的实施例中，以烧嘴砖15包括2个喷射孔16的烧嘴14为例，进一步阐述上述加热装置。对于每个烧嘴14而言，由于2个喷射孔16之间是有角度的(S卩2个喷射孔16分别向左右分开)，同时加热单元的整体安装方式使得烧嘴14具有一相对于水平面的第一下倾角度(该第一下倾角度是相对于水平面由上而下的角度)，这样高速的高温度燃烧气体喷出烧嘴砖15后，卷吸部分回流气体直喷入炉膛上部空间，并且有一个向下和向外的分速度，在碰到加热炉对面的墙体后，有速度的气流就向下向外折向返回，高温燃烧气体气流通过与炉墙撞击后进一步温度均匀化，返回形成回流气体经过加热炉床上部，在整个炉膛断面上观看，高温喷射气流和回流气体形成一部分闭合的另一部分进一步循环的回转型流场，从而形成一种蜗壳型流场。而由于每个烧嘴14在双向上(即左右方向)都形成双向蜗壳型流场，从而促进加热炉炉内温度场的热量交换和气流交换，促进炉内温度场的均匀进度，使燃气加热炉能达到更高的炉温均匀性要求。其中，第一下倾角度可通过使固定支架12与炉壳I之间保持一角度来实现。
[0040]可选地，在本实用新型的实施例中，上述微调结构13可包括调整螺栓和调整环，调整螺栓和调整环均固定于固定支架12上，且调整螺栓和调整环均与烧嘴14连接。该微调结构13(即调整螺栓和调整环)主要用于调节烧嘴14在上下方向和左右方向的位置，以将上述第一下倾角度调整为上述预设下倾角度，从而避免由于烧嘴14本身存在制造、安装、使用的偏差，影响炉温均匀性的情况出现，确保燃气加热炉能达到更高的炉温均匀性要求。需要说明的是，为提高燃气加热炉的炉温均匀性，经多次试验研究证明，上述预设下倾角度可为6度至9度。可以理解的是，在本实用新型的实施例中，并不限定该预设下倾角度的具体数值，SP，其可以根据实际需要进行调整。
[0041]在本实用新型的实施例中，在加热炉点炉开炉、且操作员确认助燃风机18正常启动、燃气压力正常后，操作员会点火并确保加热装置中的每个烧嘴14着火和正常燃烧，同时操作员还会根据需要在控制器19中设定温度曲线(该温度曲线中包括加热炉最终要达到的温度)和保温时间，进而便于控制器19控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度。
[0042]具体地，在升温过程开始时，控制器19会计算出初始的燃气流量，并根据第二流量检测元件7检测到的第一管道5上的燃气流量、第三流量检测元件9检测到的第二管道6上的燃气流量、第一流量检测元件3检测到的空气流量以及PI控制逻辑，精准的控制空气调节阀
4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度，进行流量调节。更具体地，当燃气流量较大时，第一管道5和第二管道6会同时打开为烧嘴14提供燃料，而当燃气流量较小时，会通过燃气切断阀11切断第二管道6，只通过第一管道5为烧嘴14提供燃料。同时为便于形成稳定和完全的燃烧气体(即废烟气)，避免燃料不完全燃烧的浪费，会根据燃料的量来控制空气调节阀4的开度，使空气的量足以使燃料完全燃烧。其中，上述控制器19可根据预设函数计算出初始的燃气流量，该预设函数是根据加热炉燃烧的历史数据分析得出的。且需要说明的是，控制器19控制空气调节阀4、第一燃气调节阀8、第二燃气调节阀10和燃气切断阀11的开度的具体方式可采用常用的控制方式(例如控制信号)实现，因此在此，不对具体的控制方式进行过多赘述。
[0043]在此，为了提高检测第一管道5上的燃气流量和第二管道6上的燃气流量的准确性，可选择直径较小的管道制成第一管道5和第二管道6，同时在选取第二流量检测元件7和第三流量检测元件9时，应确保第一管道5上的燃气流量的测量值位于第二流量检测元件7量程的中段，以及第二管道6上的燃气流量的测量值位于第三流量检测元件9量程的中段。类似地，为了提高检测空气流量的准确性，在选取第一流量检测元件3时，应确保空气管道2中空气流量的测量值位于第一流量检测元件3量程的中段。
[0044]上述PI控制逻辑是指，根据操作员设定的目标温度(S卩加热炉最终要达到的温度)，将一次升温过程分为多个较小的升温阶段，且为每次升温阶段都设定一个逐步接近目标温度的阶段目标温度，当加热炉的实际温度接近阶段目标温度时，该控制逻辑将根据预设程序自动修改PI参数(如设定新的阶段目标温度，减小比例参数等)，进入下一个升温阶段。达到使加热炉的实际温度高效可控的上升，逐阶逼近目标温度的效果。而当加热炉的实际温度接近操作员设定的目标温度时，通过跟踪检测加热炉的升温曲线，适量限制温度PI控制逻辑的输出上限，限制升温速度，防止温度超调。例如，当升温过程的温度为从500°c上升到950°C，通过上述PI控制逻辑，便可以使炉膛有效加热空间内，当控制点温度(S卩加热炉的实际温度)到达950°C (即操作员设定的目标温度)后，升温过冲小于4°C，控制点温度与目标温度差值小于2°C，炉温均匀性控制在正负5°C以内。
[0045]由此可见，本实用新型实施例中的加热装置，不仅能使燃气加热炉达到更高的炉温均匀性(例如炉温均匀性< 10°C )要求，还能提高炉温控制精度(例如使炉温控制精度<± 1°C)，加快升温速度，节约燃料成本，节约时间，提高产量。
[0046]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种燃气加热炉的加热装置，其特征在于，包括: 多个加热单元，所述多个加热单元沿加热炉的炉体的长度方向分布于所述加热炉的炉壳上； 空气管道，所述空气管道的输出端与所述加热单元连接，且所述空气管道上设有第一流量检测元件和空气调节阀； 燃气管道，所述燃气管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的输出端和所述第二管道的输出端均与所述加热单元连接，且所述第一管道上设有第二流量检测元件和第一燃气调节阀，所述第二管道上设有第三流量检测元件、第二燃气调节阀和燃气切断阀； 用于检测所述加热炉炉内温度的温度检测元件； 控制器，所述控制器分别与所述温度检测元件、所述第一流量检测元件、所述空气调节阀、所述第二流量检测元件、所述第一燃气调节阀、所述第三流量检测元件、所述第二燃气调节阀和所述燃气切断阀连接，接收所述第一流量检测元件检测到的第一流量值、所述第二流量检测元件检测到的第二流量值、所述第三流量检测元件检测到的第三流量值、所述温度检测元件检测到的温度值以及所述加热炉的目标温度，控制所述空气调节阀、所述第一燃气调节阀、所述第二燃气调节阀和燃气切断阀的开度。2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热单元包括: 固定支架，所述固定支架固定于所述炉壳上； 微调结构，所述微调结构固定于所述固定支架上； 烧嘴，所述烧嘴与所述微调结构连接，且所述烧嘴具有一相对于水平面的预设下倾角度，所述空气管道的输出端与所述烧嘴的空气入口连接，所述第一管道的输出端和所述第二管道的输出端均与所述烧嘴的燃料口连接。3.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述预设下倾角度为6度至9度。4.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述烧嘴的烧嘴砖包括: 一个喷射孔，或者， 多个喷射孔，且每相邻两个喷射孔之间的夹角为预设角度。5.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述预设角度为20度至30度。6.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述微调结构包括调整螺栓和调整环，所述调整螺栓和所述调整环均固定于所述固定支架上，且所述调整螺栓和所述调整环均与所述烧嘴连接。
【文档编号】F23D14/48GK205717171SQ201620389315
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】刘志强, 王若然, 彭善忠, 吴兆军, 宋忠政, 孙二刚, 左发, 王宁
【申请人】山东省冶金设计院股份有限公司
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1