一种智能式连续蓄热燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及燃烧装置领域，特别涉及一种智能式连续蓄热燃烧装置。

背景技术：

蓄热式高温空气燃烧技术是20世纪80年代末出现的一种全新概念燃烧技术。使用该技术的工业炉，可降低燃料消耗、减少污染物排放、增加产量等。蓄热式换热技术在铝熔炉等冶金企业的加热炉上得到了广泛的应用。传统的蓄热式燃烧装置，是采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气流经蓄热体，蓄热体吸收烟气的余热后用于加热空气或气体燃料，以能够在最大程度上回收高温烟气的余热，并通过换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀。常用的蓄热式燃烧装置包括脉冲式蓄热燃烧装置和旋转式蓄热燃烧装置。

脉冲式蓄热燃烧装置是使用一对或者多对蓄热式烧嘴，正常工作时，当一只烧嘴处于燃烧工作状态时，此燃料通路开通，冷空气通过炽热蓄热体，被加热为热空气去助燃；另一只烧嘴一定处于蓄热状态作为烟道，此燃烧通路关闭，燃烧产物在排烟风机的作用下经燃烧通道到蓄热体，使蓄热体蓄积下热量后，经烟道由烟囱排出。这样就会导致烧嘴处于交替燃烧和排烟的状态，会产生炉内压力不稳，燃烧间断、烧嘴再次点火失败等一系列问题。另外，成对的蓄热式烧嘴在维修以及蓄热体除灰方面也给工作带来了很大的不便，在蓄热池检修或除尘时必须停止工业炉的工作，因此也会降低生产效率。而旋转式蓄热燃烧装置是通过蓄热介质机械转动来切换空气预热和烟气余热回收，可以实现烧嘴连续燃烧，但其也存在由于机械转动带来的密封性问题，从而导致在运行过程中会出现烟气和空气泄露的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能式连续蓄热燃烧装置，从而克服现有的脉冲式蓄热燃烧装置需要烧嘴处于交替燃烧和排烟的状态以及旋转式蓄热燃烧装置会出现漏气的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能式连续蓄热燃烧装置，其中，包括燃烧炉以及换热系统，所述燃烧炉设置有至少一个该换热系统，每个该换热系统包括：若干个烧嘴，其设置于所述燃烧炉上；每个该烧嘴通过一个燃料管道与燃料源连接；烟道，其设置于所述燃烧炉上；第一管道，每个所述烧嘴均与该第一管道连接，且每个所述烧嘴与该第一管道的连接处均设置有一个第一阀门；至少两个蓄热池，每个该蓄热池通过一个第二管道与所述第一管道连接，且每个所述第二管道上设置有一个第二阀门；每个该蓄热池通过一个第三管道与所述烟道连接，且每个所述第三管道上设置有一个第三阀门；空气泵，每个所述蓄热池通过一个第四管道与该空气泵连接，且每个所述第四管道上设置有一个第四阀门；排烟风机，每个所述蓄热池通过一个第五管道与该排烟风机连接，且每个所述第五管道上设置有一个第五阀门；温度检测装置，所述燃烧炉内设置有一个该温度检测装置，且每个所述蓄热池与对应的所述第五管道的连接处设置有一个该温度检测装置；以及控制器，所述空气泵、所述排烟风机、所述温度检测装置以及所有的阀门均与该控制器连接。

优选地，上述技术方案中，每个所述换热系统的所述蓄热池的数量为三个。

优选地，上述技术方案中，所述空气泵和所述排烟风机各与一个变频器连接，所述变频器与所述控制器连接。

优选地，上述技术方案中，所有的所述第三管道通过一个烟道总管与所述烟道连接；所有的所述第四管道通过一个空气总管与所述空气泵连接；所有的所述第五管道通过一个排烟总管与所述排烟风机连接。

优选地，上述技术方案中，所述温度检测装置为热电偶。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过控制器对工作过程进行智能控制，烧嘴不必用于排烟，控制器通过控制各个阀门的开闭来使蓄热池在作为预热池和作为吸热池这两个工作状态之间进行循环切换，从而在保证两个烧嘴进行连续工作的情况下，连续利用烟气的热量对空气进行预热，避免了因烧嘴换向所造成的熔炉压力不稳、燃烧间断、烧嘴点火失败的不足，且避免出现旋转式蓄热燃烧装置发生漏气的问题。本实用新型的自动化程度高，响应速度快，以保证燃烧效率和节约能源，其温控精度较好、热效益高且经济效益高。

2、本实用新型设置有至少三个蓄热池，通过多个蓄热池进行交换工作，可以避免管内瞬间高压的问题，同时也增加了蓄热池的冷却时长，使蓄热效果更加明显。同时，在必要情况下，如蓄热池检修或出现故障时，可以关闭其中一个蓄热池对整个热交换系统无较大影响，且在对蓄热池清灰时可不必停运燃烧炉，其对生产效率有很大的提高。

附图说明

图1是根据本实用新型智能式连续蓄热燃烧装置的结构示意图。

图2是根据本实用新型的左蓄热池作为空气预热室，中蓄热池作为烟气余热回收室的气流走向示意图。

图3是根据本实用新型的中蓄热池作为空气预热室，右蓄热池作为烟气余热回收室的气流走向示意图。

图4是根据本实用新型的右蓄热池作为空气预热室，左蓄热池作为烟气余热回收室的气流走向示意图。

图5是本实用新型智能式连续蓄热燃烧装置的控制方法的流程图。

主要附图标记说明：

1-燃烧炉；2-烧嘴；3-烟道；4-第一管道；5-第一阀门；6-蓄热池；7-第二管道；8-第二阀门；9-第三管道；10-第三阀门；11-烟道总管；12-空气泵；13-第四管道；14-第四阀门；15-空气总管；16-排烟风机；17-第五管道；18-第五阀门；19-排烟总管；20-变频器；21-温度检测装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图4显示了根据本实用新型优选实施方式的一种智能式连续蓄热燃烧装置的结构示意图，该智能式连续蓄热燃烧装置包括燃烧炉1以及换热系统，燃烧炉1设置有至少一个换热系统，换热系统的数量根据燃烧炉1的规模来决定。参考图1，每个换热系统包括烧嘴2、烟道3、第一管道4、蓄热池6、空气泵12、排烟风机16、温度检测装置21以及控制器。每个换热系统包括若干个烧嘴2，若干个烧嘴2设置于燃烧炉1上，每个烧嘴2通过一个燃料管道(图未视)与燃料源连接，且每个烧嘴2上还可设置有一空燃比调节阀，以方便调节燃料与空气的比例。烟道3设置于燃烧炉1上，烧嘴2用于把燃料和空气导入到燃烧炉1进行燃烧，烟道3用于排出烟气。

继续参考图1，每个烧嘴2均与第一管道4连接，且每个烧嘴2与第一管道4的连接处均设置有一个第一阀门5，第一阀门5用于控制对应的烧嘴2的工作。换热系统设置有至少两个蓄热池6，每个蓄热池6通过一个第二管道7与第一管道4连接，第二管道7通过第一管道4能够与任意一个烧嘴2连接，且每个第二管道7上设置有一个第二阀门8。每个蓄热池6通过一个第三管道9与烟道3连接，每个第三管道9上设置有一个第三阀门10。通过第二阀门8和第三阀门10来控制蓄热池6是与烧嘴2接通还是与烟道3接通。

继续参考图1，每个蓄热池6通过一个第四管道13与空气泵12连接，每个第四管道13上设置有一个第四阀门14。而且，每个蓄热池6通过一个第五管道17与排烟风机16连接，每个第五管道17上设置有一个第五阀门18。第四阀门14和第五阀门18用于控制蓄热池6是与空气泵12接通还是与排烟风机16接通。优选地，所有的第三管道9通过一个烟道总管11与烟道3连接；所有的第四管道13通过一个空气总管15与空气泵12连接；所有的第五管道17通过一个排烟总管19与排烟风机16连接。进一步优选地，空气泵12和排烟风机16各通过一个变频器20控制工作。变频器20对排烟风机16和空气泵12进行变频控制，可以灵活地控制排烟和空气的送入，以控制燃烧炉1内的气压稳定，升温段升温快速，保温段保温效果好，燃烧效率高。

继续参考图1，燃烧炉1内设置有一个温度检测装置21，以用于检测炉内的实时温度。每个蓄热池6与对应的第五管道17的连接处设置有一个温度检测装置21，以用于检测从蓄热池6排出的烟气的实时温度。优选地，温度检测装置21为热电偶。空气泵12、排烟风机16、温度检测装置21以及所有的阀门均与控制器连接，以由控制器统一控制各部件进行工作，从而对工作过程实现智能化控制。

本实用新型的每个蓄热池6有两个工作状态，其中一个工作状态为用于作为对进入烧嘴2的空气进行加热的预热池，另一个工作状态为用于作为吸收从烟道3排出的烟气的热量的吸热池。

当蓄热池6作为预热池时，通过控制器控制与其连接的各管道上的阀门的开闭情况为：与作为预热池的蓄热池6连接的第四管道13上的第四阀门14打开，使这个蓄热池6与空气泵12接通，同时，与作为预热池的蓄热池6连接的第二管道7上的第二阀门8打开，使这个蓄热池6与第一管道4接通，当打开第一阀门5时，便可使空气泵12输送的空气经过作为预热池的蓄热池6之后，再输送给烧嘴2进行助燃。而且，与作为预热池的蓄热池6连接的第三管道9上的第三阀门10关闭，与作为预热池的蓄热池6连接的第五管道17上的第五阀门18关闭，以使这个蓄热池6断开与烟道3和排烟风机16的连接，从而只用于进空气，而不参与排烟。

当蓄热池6作为吸热池时，通过控制器控制与其连接的各管道上的阀门的开闭情况为：与作为吸热池的蓄热池6连接的第四管道13上的第四阀门14关闭，使这个蓄热池6与空气泵12断开连接；与作为吸热池的蓄热池6连接的第二管道7上的第二阀门8关闭，使这个蓄热池6与第一管道4断开连接；与作为吸热池的蓄热池6连接的第五管道17上的第五阀门18打开，使这个蓄热池6与排烟风机16接通，且与作为吸热池的蓄热池6连接的第三管道9上的第三阀门10打开，使这个蓄热池6与烟道3接通，从而在排烟风机16的作用下，使烟气从烟道3排出经过作为吸热池的蓄热池6后，再由排烟风机16排出去。

工作过程中，控制器控制至少一个蓄热池6作为吸热池，至少一个蓄热池6作为预热池，然后控制排烟风机16和空气泵12工作，从而使空气经过作为预热池的蓄热池6后输送给烧嘴2进行助燃，并使从烟道3排出的烟气经过作为吸热池的蓄热池6后向外排出，以由烧嘴2对燃烧炉1进行持续加热。当在作为吸热池的蓄热池6与对应的第五管道17的连接处的温度检测装置21检测到排出的烟气的温度达到设定的上限值时，控制器通过控制对应的阀门的开闭来更换这个蓄热池6作为预热池，并更换另一个原来并非作为吸热池的蓄热池6作为吸热池，以保证排出烟气的温度，并充分吸收和利用烟气的热量。虽然蓄热池6的工作状态发生了改变，但最终空气仍然是流动到烧嘴2中，烟气仍然是从烟道3排出，从而不需要烧嘴2进行换向工作，便可连续对空气进行预热和对烟气进行吸热，使烧嘴2能够持续正常工作。当燃烧炉1内的温度检测装置检21测到炉内温度达到设定值时，通过控制器调整空气泵12和排烟风机16的功率，并关闭与部分烧嘴2对应的第一阀门5，以控制空气气流和排烟气流，使燃烧炉1内的温度保持稳定。控制器通过温度检测装置21的监测，能够实现对整个工作过程的智能控制，其自动化程度高，响应速度快，以保证燃烧效率和节约能源，其温控精度较好、热效益高且经济效益高。

当本实用新型只设置有两个蓄热池6时，则在工作过程中两个蓄热池6的工作状态交替转变，当其中一个蓄热池6作为预热池时，另一个蓄热池6便作为吸热池，当烟气从烟道3排出经过作为吸热池的蓄热池6时，这个蓄热池6会吸收烟气的热量，以把热量存储在该蓄热池6内，最后低温烟气从排烟风机16排出。当空气从空气泵12进入经过作为预热池的蓄热池6时，空气吸收预热池中的热量，从而使高温空气进入到烧嘴2。当工作一段时间后，作为预热池的蓄热池6的热量减少，而作为吸热池的蓄热池6的热量增加，此时通过控制阀门的开闭来切换两个蓄热池6的工作状态，使原来作为预热池的蓄热池6作为吸热池，原来作为吸热池的蓄热池6作为预热池。以此重复循环，便可通过蓄热池6把从烟道3排出的烟气的热量充分吸收后，再用于加热进入烧嘴2中的空气，以提高燃烧效率。

本实用新型的每个换热系统的烧嘴2不必用于排烟，其通过控制器智能控制各个阀门的开闭来使蓄热池6在作为预热池和作为吸热池这两个工作状态之间进行循环切换，从而在保证烧嘴2进行连续工作的情况下，连续利用烟气的热量对空气进行预热，避免了因烧嘴2换向所造成的熔炉压力不稳、燃烧间断、烧嘴点火失败的不足。本实用新型可解决现有的连续蓄热燃烧装置中常见的压力波动、烧嘴2数量限制、旋转式蓄热漏风、火焰气流不稳定等问题。

另外，本实用新型的每个换热系统的蓄热池6的数量也可以设置为多个，工作时，使一部分蓄热池6处于预热池的工作状态，另一部分蓄热池6处于吸热池工作状态。而且，还可以使一部分蓄热池6处于暂停工作状态，以在不中断燃烧炉1工作的情况下，对这些暂停工作的蓄热池6进行检修、除灰等工作，从而能够带来极大的便利，使得燃烧炉1的工作过程可以连续不间断。

本实用新型优选地，每个换热系统的蓄热池6的数量为三个。当左侧的蓄热池6作为预热池，中间的蓄热池6作为吸热池，右侧的蓄热池6便可暂停进行工作，其具体的气流走向如图2所示。工作一段时间后，左侧的蓄热池6温度降低，中间的蓄热池6的温度升高，切换为中间的蓄热池6作为预热池，右侧的蓄热池6作为吸热池，左侧的蓄热池6便可暂停进行工作，其具体的气流走向如图3所示。再工作一段时间后，中间的蓄热池6温度降低，右侧的蓄热池6的温度升高，再切换为右侧的蓄热池6作为预热池，左侧的蓄热池6作为吸热池，中间的蓄热池6便可暂停进行工作，其具体的气流走向如图4所示。不断地进行循环切换，便可使燃烧炉1进行持续工作。每个换热系统交替使用三个蓄热池6可以更加有效的进行空气预热和降低烟气温度。

图5显示了根据本实用新型优选实施方式的一种智能式连续蓄热燃烧装置的控制方法的流程图，该智能式连续蓄热燃烧装置的控制方法包括：

(a)通过控制器调整各个蓄热池6的工作状态，把至少一个蓄热池6作为吸热池，并把至少一个蓄热池6作为预热池，以保证空气的进入和烟气的排出，且能够使空气泵12吸进的空气经过吸热池进行预热后再输送到烧嘴2，并使从烟道3排出的烟气经吸热池吸热后再由排烟风机16排出。蓄热池6的工作状态由控制器调整相关的阀门的开闭来控制。阀门具体的开关情况为：控制器控制打开与作为吸热池的蓄热池6连接的第五管道17上的第五阀门18，并打开与作为吸热池的蓄热池6连接的第三管道9上的第三阀门10，同时，关闭与作为吸热池的蓄热池6连接的第四管道13上的第四阀门14，并关闭与作为吸热池的蓄热池6连接的第二管道7上的第二阀门8。控制器控制打开与作为预热池的蓄热池6连接的第四管道13上的第四阀门14，并打开与作为预热池的蓄热池6连接的第二管道7上的第二阀门8，同时，关闭与作为预热池的蓄热池6连接的第五管道17上的第五阀门18，并关闭与作为预热池的蓄热池6连接的第三管道9上的第三阀门10。而与其他暂停不工作的蓄热池6连接的所有管道上的阀门均关闭。

(b)调整好所有的蓄热池6的工作状态后，控制器控制所有的第一阀门5打开，并控制空气泵12和排烟风机16工作，从而使空气经过作为预热池的蓄热池6后输送给烧嘴2进行助燃，并使从烟道3排出的烟气经过作为吸热池的蓄热池6后向外排出。空气经过预池后会被加热，而烟气经过吸热池后会被吸收热量。

(c)当位于任意一个作为吸热池的蓄热池6与对应的第五管道17的连接处的温度检测装置21检测到排出的烟气的温度达到设定的上限值时，控制器通过控制对应的阀门的开闭来更换这个蓄热池6作为预热池，以防止作为吸热池的蓄热池6的温度较高后影响对烟气热量的进一步吸收。同时控制器更换另一个原来并非作为吸热池的蓄热池6作为吸热池，以使整个换热系统中保证同时有吸热池和预热池的存在，使空气和烟气能够顺畅流动。

(d)重复上述步骤(c)，以使燃烧炉1内的温度不断升高，直到当位于燃烧炉1内的温度检测装置21检测到炉内温度达到设定值时，便开始执行下述步骤(e)。

(e)通过控制器调整空气泵12和排烟风机16的功率，并关闭与部分烧嘴2对应的第一阀门5，以减少处于工作的烧嘴2的数量，从而控制空气气流和排烟气流，使燃烧炉1内的温度保持稳定，然后继续重复步骤(c)，正常更换蓄热池6的工作状态，直到需要停止对燃烧炉1进行加热后，再由控制器依序控制各个部件停止工作。

优选地，本实用新型把蓄热池6的数量设置为至少三个，在上述任意一个步骤中需要使其中一个蓄热池6停止工作以方便进行检修或清灰等工作时，便通过控制器关闭所有与这个需要停止工作的蓄热池6连接的管道上的阀门，其他蓄热池6保持正常工作，检修或清灰等工作结束后，再使这个蓄热池6重新加入工作。

继续参考图1，优选地，本实用新型把蓄热池6的数量设置为三个，在步骤(a)中，使一个蓄热池6作为预热池，一个蓄热池6作为吸热池，一个蓄热池6停止工作；以在步骤(c)中把原来作为吸热池的蓄热池6更换为预热池时，把停止工作的蓄热池6作为吸热池，并使原来作为预热池的蓄热池6停止工作。三个蓄热池6的工作状态循环改变后的气流情况如图2-4所示。每个换热系统交替使用三个蓄热池6可以更加有效的进行空气预热和降低烟气温度

继续参考图5，优选地，控制器在步骤(c)中预设一个切换时间，切换时间一般取为90s～150s之间。当蓄热池6作为吸热池的时间达到预设的切换时间时，即使温度检测装置21检测到这个蓄热池6排出烟气的温度还没达到设定的上限值，仍然由控制器通过控制对应的阀门的开闭来更换这个蓄热池6作为预热池，并更换另一个原来并非作为吸热池的蓄热池6作为吸热池，控制器通过预设一个切换时间能够控制蓄热池6作为吸热池的时间，从而使作为吸热池的蓄热池6及时切换为预热池对空气进行预热，以防止原来作为预热池的蓄热池6作为预热池的时间太久后热量已消失，从而不能对空气进行充分的预热，同时保障排烟温度在环境要求的合理范围内。

本实用新型的控制器通过温度检测装置进行监测后能够智能控制整个工作过程，以充分吸收从烟道3排放烟气的热量，保证排烟的温度在一个合理的范围内，并对进入烧嘴2的空气进行充分预热，其蓄热和预热的效果好。其工作过程中空气一直是流动到烧嘴2中，烟气一直是从烟道3排出，从而不需要烧嘴2进行换向工作，便可连续对空气进行预热和对烟气进行吸热，使烧嘴2能够持续正常工作，避免了因为烧嘴2换向所造成的熔炉压力不稳、烧嘴点火失败的不足，也避免了旋转式连续蓄热漏风的缺陷，同时本实用新型能够给对蓄热池6的检修以及蓄热池6的除灰带来极大的便利，使得燃烧炉1的工作过程可以连续不断。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。