一种玻璃熔窑气氛监测与精准调控装置及工艺系统的制作方法

1.本实用新型属于玻璃生产制造技术领域，特别涉及一种火焰气氛监测与精准调控的装置和系统。


背景技术：

2.在玻璃生产制造过程中，为了能够更好地精准掌握和把控熔窑内的燃烧情况、使得玻璃液氧化还原反应更加有序，需要对熔窑中各小炉燃烧后产生的烟气进行成分分析，进一步判定风火比及燃料燃烧状况，通过烟气成分含量变化及时调整火焰燃烧工况，有利于燃料充分燃烧，达到降低能耗、提高产量和质量的目的，并且还能依此控制火焰氧化还原气氛，促进玻璃液的熔制氧化还原反应和玻璃液气泡的吸收与溢出的澄清过程，稳定玻璃颜色等理化性能。
3.除此之外，玻璃熔窑火焰气氛梯度的合理设定与优化，对提高玻璃质量、节能降耗、环保排放有着直接密切的关系和影响。准确及时的数据监测为技术工程师的精准调控提供保证和基础，故而火焰气氛及时监测十分重要，根据所测得气体成分数据对火焰气氛和氧化还原反应进行精准调控为玻璃生产过程进一步优化提供保证。
4.目前监测玻璃熔窑火焰气氛主要是通过空气助燃风和天然气的风气理论配比、火焰观察和质量结果反推的方法和措施来具体实现对生产的指导作用。该工艺技术方法在实际生产时存在如下缺陷和不足：
5.1、空气助燃风和天然气的风气配比只是理论值，而在实际的生产中喷枪配置、燃烧状态、蓄热室状态等生产中的实际情况，均会对玻璃熔窑内实际的燃烧气氛产生较大的影响。
6.2、燃烧的火焰观察与实际状态偏差较大，而且也需要长时间的经验积累。这项评肉眼经验判断火焰气氛来断定氧化还原反应并实现有序精准控制的技术尤其是对新人比较难以学会和掌握。同时不同的看火镜也会反应出不同的火焰颜色，对眼睛判断带来极大的干扰。
7.3、对于市场疲软，库存增加，原燃材料涨价，价格下滑，竞争日益激烈的今天，玻璃产品质量的升高将有助于产品竞争力提升。而目前现有的方法和手段均不够精准，只是一种粗略的经验判断，远远不在适于现代化的大型的智能化的工厂控制，而且也难以达到工艺技术的需求。
8.因此，需要改变思维模式和控制理念，重新设计工艺流程，采用新的技术手段对燃烧火焰进行量化的数字化准确监测，进而精准调控火焰燃烧气氛，提升玻璃产品品质，实现节能减排的目的。


技术实现要素：

9.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种玻璃熔窑的气氛监测与精准调控装置及工艺设备能够对玻璃熔窑气氛进行监测并做到精准调
控。
10.为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型采用的技术方案为：提供一种玻璃熔窑的气氛监测与精准调控装置，包括监测装置和调控装置，所述监测装置包括进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪，所述调控装置包括进气调节装置、dcs系统，所述进气调节装置包括流量计和调节阀，所述进气监测装置、所述蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪所采集数据接入所述dcs系统，所述dcs系统与流量计、调节阀通信连接，其中所述dcs系统为分布式控制系统(distributed control system)。
11.其中，所述蓄热室烟气分析仪为便携式烟气分析仪。
12.其中，所述主烟道烟气分析仪为在线式烟气分析仪。
13.第二方面，本实用新型还提供了一种玻璃熔窑的工艺系统，包括上述的气氛监测调控装置。
14.其中，所述工艺系统还包括蓄热室和至少两个小炉，所述蓄热室包括分隔墙、外侧墙体、目标墙观察孔、底部观察孔，所述分隔墙设置于蓄热室内部用以隔离并单独控制各个所述小炉中的助燃风，所述目标墙观察孔设置于各个所述小炉的外侧墙体中部，所述底部观察孔设置于蓄热室底部。
15.其中，所述底部观察孔用以观察蓄热室底部观察孔观察烟气状态，通过火焰颜色判断燃烧状态，并录入dcs系统。
16.其中，所述蓄热室烟气分析仪包括分析器和水冷套，所述分析器包含分析模块、显示屏、测量探头，水冷套包括进水通道、出水通道、进气通道，所述测量探头与所述进气通道密封连接，所述蓄热室烟气分析仪与目标墙观察孔相连或与蓄热室底部扒灰孔处相连。
17.其中，所述工艺系统还包括进气管道，所述进气管道包括燃料管道和助燃风管道，所述多个小炉均设置有单独的所述燃料管道的支管道和所述助燃风管道的支管道，所述燃料管道的支管道和所述助燃风管道的支管道分别与所述流量计和所述调节阀相连接，所述调节阀为旋转闸阀，所述流量计为孔板式流量计。
18.其中，所述工艺系统还包括主烟道，所述主烟道烟气分析仪设置于所述主烟道中部侧墙位置，包括控制柜、管路、气体组分测量模块及元件，所述气体组分测量模块及元件设置于控制柜内，与管路相连接。
19.其中，所述工艺系统还包括中控室，所述dcs系统设置于所述中控室内，包括控制系统和操作系统，所述控制系统与所述流量计和所述调节阀通信连接。
20.本实用新型的有益效果在于：采用进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪等多个监测装置在燃料管、蓄热室、主烟道多个位置实时监测玻璃熔窑中的火焰气氛，将其精准量化，并传输到dcs系统中，根据需要通过调控装置对熔窑中的火焰气氛进行精准调节，有利于燃料充分燃烧，达到降低能耗、提高产量的目的，并且还能依此控制火焰气氛，促进玻璃熔制澄清过程，稳定玻璃颜色等理化性能，除此之外，还能减少烟气中的氮氧化物、二氧化碳排放，减轻对环境的影响。
附图说明
21.图1所示为本实用新型的玻璃熔窑的工艺系统的结构示意图；
22.标号说明：
23.1、小炉；2、蓄热室；3、主烟道；4、水冷套；5、进水通道；6、出水通道；7、进气通道；8、分析器；9、在线式烟气分析仪；10、dcs系统；11、测量探头。
具体实施方式
24.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
25.本实用新型最关键的构思在于：采用多个监测装置在燃料管道、助燃风管道、蓄热室、主烟道等多个位置共同实时监测玻璃熔窑中的火焰气氛，数据传送给dcs系统后综合所得数据精准量化，再控制流量计、调节阀对气氛进行精准调节。
26.请参照图1所示，本实用新型提供了一种玻璃熔窑的气氛监测与精准调控装置，包括监测装置和调控装置，监测装置包括进气监测装置、蓄热室烟气分析仪和主烟道烟气分析仪，调控装置包括进气调节装置和dcs系统10，进气调节装置包括流量计和调节阀，进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪所采集数据接入dcs系统，dcs系统与流量计、调节阀通信连接，其中dcs系统为分布式控制系统(distributed control system)。
27.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种玻璃熔窑的气氛监测调控装置，能够综合监测进气管道、蓄热室、蓄热室多处的火焰气氛，并通过dcs系统对进气处的气体组分进行精准调控，进而达到降低能耗、提高产量的目的。
28.进一步地，蓄热室烟气分析仪为便携式烟气分析仪。
29.从上述描述可知，蓄热室温度高，若采用其它分析仪易造成设备损坏或失效，采用便携式烟气分析仪，灵活机动，能够更好满足蓄热室烟气测量的使用要求，用以测量高温烟气中的o2、co、co2、no、no2、so2等参数。
30.进一步地，主烟道烟气分析仪为在线式烟气分析仪9。
31.从上述描述可知，采用在线式烟气分析仪作为主烟道烟气分析仪，能够补充蓄热室中便携式烟气分析仪不能连续测量的空档，且可以提供o2、co、co2、no、no2、so2、h2o、烟气流量等数据。
32.进一步地，还提供了一种玻璃熔窑的工艺系统，包括上述的气氛监测与精准调控装置，以及蓄热室和至少两个小炉1。
33.从上述描述可知，工艺系统包括气氛监测与精准调控装置和与之配套的熔窑设施，其中蓄热室和小炉是与之配套的熔窑设施之中的关键一环。
34.进一步地，蓄热室2包括分隔墙、外侧墙体、目标墙观察孔、底部观察孔，分隔墙设置于蓄热室2内部用以隔离并单独控制各个小炉1中的助燃风，目标墙观察孔设置于各个小炉1的外侧墙体中部，底部观察孔设置于蓄热室的底部。
35.从上述描述可知，蓄热室设置分隔墙，采用两两分隔，或者全分隔的方式，最大程度的分隔区分各个小炉的助燃风分配，从而进行精准测量和调控；还设置了目标墙观察孔，并设置于各个小炉分隔墙体中部，此处能够更加精准的测量蓄热室中的火焰气氛；底部还设置了底部观察孔，便于观察烟气状态，烟气颜色和是否存在余火判断燃烧状态。
36.进一步地，蓄热室烟气分析仪包括分析器8和水冷套4，分析器8包含分析模块、显示屏、测量探头11，水冷套4上设有进水通道5、出水通道6、进气通道7，测量探头11与进气通道7密封连接，蓄热室烟气分析仪与目标墙观察孔相连或与蓄热室底部扒灰孔处相连。
37.从上述描述可知，蓄热室中的烟气为高温烟气，为更好采集烟气不造成设备损坏和人身伤害，故采用水冷的方式为分析仪中的高温烟气降温，将高温烟气引入分析器，依次测量各小炉中的烟气情况，目标墙观察孔和蓄热室底部扒灰孔均可以测量，优选为目标墙观察孔，因为蓄热室底部扒灰孔可能会因烟灰等造成测量误差。
38.进一步地，工艺系统还包括进气管道，进气管道包括燃料管道和助燃风管道，多个小炉均设置有单独的燃料管道的支管道和助燃风管道的支管道，燃料管道的支管道和助燃风管道的支管道分别与流量计和调节阀相连接，调节阀为旋转闸阀，流量计为孔板式流量计，设置变送器与dcs系统通信连接控制流量计和调节阀。
39.从上述描述可知，各小炉单独与所示燃料管道和助燃风管道相连，采用旋转闸阀和孔板式流量计，使得进气管道中的气体组分能够得到精准调控。
40.进一步地，工艺系统还包括主烟道3，主烟道烟气分析仪设置于主烟道3中部侧墙位置，包括控制柜、管路、气体组分测量模块及元件，气体组分测量模块及元件设置于控制柜内，与管路相连接。
41.从上述描述可知，主烟道烟气分析仪为在线式烟气分析仪，测量与分析一体同时进行，故需要将其设置于主烟道中部侧墙位置，既保证控制柜所需要的空间又保证了管路中烟气不受前后工序的影响，其中气体组分测量模块包括氧化锆氧气测量模块、一氧化碳测量模块等多个气体组分测量模块。
42.进一步地，工艺系统还包括中控室，dcs系统10设置于中控室内，包括控制系统和操作系统，控制系统与流量计和调节阀通信连接。
43.从上述描述可知，dcs设置于中控室中，接收来自进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪等各处传回的数据，综合分析后，再反馈调控流量计和调节阀用以精准控制进气气氛，能够实现实时测量和联控操作，且拥有中控室自动、手动以及现场手动操作等多种模式。
44.应用场景：本实用新型提供的玻璃熔窑气氛监测与精准调控装置及工艺系统应用于玻璃熔窑中玻璃的生产制造过程中。
45.实施例一
46.请参照图1所示，本实用新型的实施例一为：
47.一种玻璃熔窑的气氛监测与精准调控装置，包括监测装置和调控装置；监测装置包括进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪；调控装置包括进气调节装置、dcs系统，进气调节装置包括流量计和调节阀；进气监测装置、蓄热室烟气分析仪、主烟道烟气分析仪所采集数据接入dcs系统，dcs系统与流量计、调节阀通信连接，蓄热室烟气分析仪为便携式烟气分析仪，主烟道烟气分析仪为在线式烟气分析仪。
48.实施例二
49.请参照图1所示，本实用新型的实施例二为：
50.一种玻璃熔窑的工艺系统，包括实施例一中所述的气氛监测调控装置还有蓄热室2、至少两个小炉1、进气管道、主烟道和中控室，蓄热室2包括分隔墙、外侧墙体、目标墙观察孔、底部观察孔，分隔墙设置于蓄热室内部用以隔离并单独控制各个小炉中的助燃风，目标墙观察孔设置于各个小炉的外侧墙体中部，底部观察孔设置于蓄热室2的底部；底部观察孔用以观察蓄热室2的底部观察孔观察烟气状态，通过火焰颜色判断燃烧状态，并录入dcs系
统10；蓄热室烟气分析仪包括分析器和水冷套4，分析器包含分析模块、显示屏、测量探头11，水冷套为长度1500mm*外径的组合式钢构件，包括进水通道、出水通道、进气通道，测量探头与进气通道密封连接，蓄热室烟气分析仪与目标墙观察孔相连或与蓄热室底部扒灰孔处相连；进气管道包括燃料管道和助燃风管道，多个小炉均设置有单独的燃料管道的支管道和助燃风管道的支管道，燃料管道的支管道和助燃风管道的支管道分别与流量计和调节阀相连接，调节阀为旋转闸阀，流量计为孔板式流量计；主烟道烟气分析仪设置于主烟道3中部侧墙位置，包括控制柜、管路、气体组分测量模块及元件，气体组分测量模块及元件设置于控制柜内，与管路相连接，dcs系统设置于中控室内，包括控制系统和操作系统，控制系统与流量计和调节阀通信连接。
51.综上，本实用新型对提升质量、提升燃烧效率降低能耗、降低氮氧化物和二氧化碳排放效果明显，据测算可以提升成品率3～8％、降低能耗5～10％、减少氮氧化物和二氧化碳排放3～10％。
52.以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。