CN105650675B - 燃烧器的控制***及燃烧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃烧器的控制***及燃烧设备，属于热工技术领域，解决了现有的控制器的运算量过大，而容易发生故障的技术问题。该燃烧器的控制***，包括一个中央控制器和多个燃烧器控制器；每个所述燃烧器控制器用于对一个燃烧器进行过程控制；所述中央控制器用于对每个所述燃烧器控制器进行状态控制，并接收每个所述燃烧器控制器的工作状态；所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态。本发明可应用于所有需要热源的工业炉和锅炉。
Description
技术领域
本发明涉及热工技术领域，具体的说，涉及一种燃烧器的控制***及燃烧设备。
背景技术
现有的蓄热式燃烧设备主要分为对称式蓄热式燃烧设备和非对称式蓄热式燃烧设备。
对称式蓄热式燃烧设备包括具备蓄热室的成对的蓄热式燃烧器，各蓄热式燃烧器设置在炉膛侧壁等处。当一方的燃烧器燃烧时，所产生的燃烧废气从另一方的燃烧器穿过蓄热体后排出，从而对蓄热体进行加热。同时以数十秒至数分钟的时间间隔频繁交换两个对应的燃烧器的工作状态，以实现燃烧与排出燃烧废气的交替进行。在此过程中，燃烧器的烧嘴的助燃空气从被加热了的蓄热体中通过时被预热，由此实现较高的废热回收效率。
但是，在对称式蓄热式燃烧设备中，由于排出燃烧废气的燃烧器无法完全排出燃烧的燃烧器产生的废气，需要在燃烧器的旁侧开设旁通烟管。由于燃烧废气并未全部流经蓄热室，另有部分与炉膛温度相当的废气通过旁通烟管直接排放，因此对称式蓄热式燃烧设备的余热回收率较低。
相比之下，非对称式蓄热式燃烧设备的余热回收率更高。在非对称式蓄热式燃烧设备中，设置有至少三个蓄热式燃烧器，其中用于燃烧的蓄热式燃烧器的个数总是比用于排气的蓄热式燃烧器的个数少。因此，在对称式蓄热式燃烧设备中原本需要通过旁通烟管排放的部分废气，可通过多出的用于排气的蓄热式燃烧器排出，从而有利于提高蓄热式燃烧设备对废气的余热回收率。
现有的对称式蓄热式燃烧设备和非对称式蓄热式燃烧设备中，都是采用一台或数台可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)或一台工业计算机作为控制器，通过控制柜与燃烧器之间布置的各种输入输出信号电缆对所有的燃烧器进行过程控制，导致控制柜与现场设备连接的电缆数量多、PLC运算量大，而容易发生故障的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧器的控制***及燃烧设备，以解决现有的控制柜与现场设备连接的电缆数量多、PLC运算量大，而容易发生故障的技术问题。
本发明提供一种燃烧器的控制***，包括一个中央控制器和多个燃烧器控制器；
每个所述燃烧器控制器用于对一个燃烧器进行过程控制；
所述中央控制器用于对每个所述燃烧器控制器进行状态控制，并接收每个所述燃烧器控制器的工作状态；
所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态。
优选的是，所述燃烧器控制器包括微处理器单元、信号输入端和信号输出端；
所述微处理器单元用于通过所述信号输入端接收燃烧器的状态信号，通过所述信号输出端向燃烧器发出控制信号。
进一步的是，所述燃烧器控制器还包括通讯接口，用于与所述中央控制器之间进行通讯。
优选的是，所述中央控制器与任意一个燃烧器控制器之间，通过一条电源电缆和一条通讯电缆连接。
优选的是，所述微处理器单元与所述信号输入端之间通过光电隔离器连接。
进一步的是，所述燃烧器控制器还包括报警单元，用于在燃烧器出现异常状态或故障时发出报警信号。
进一步的是，该控制***还包括与所述中央控制器连接的人机交互界面；
所述人机交互界面用于显示每个所述燃烧器控制器的工作状态，还用于接收控制指令。
本发明还提供一种燃烧设备，包括与炉膛相连的多个燃烧器，以及上述的控制***。
优选的是，所述燃烧设备为非对称式蓄热式燃烧设备。
本发明带来了以下有益效果：本发明提供的燃烧器的控制***中，利用一个燃烧器控制器对一个燃烧器单独进行过程控制，一个燃烧器所有的过程控制均由一个燃烧器控制器自行完成。并且，由中央控制器对每个燃烧器控制器进行状态控制，及接收每个燃烧器控制器的工作状态。所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态。因此，本发明提供的技术方案中，采用分区控制、集中管理的方法，使运算量分散，降低了各个燃烧器控制器的运算量，并且大大减少了电缆数量，从而降低了发生故障的概率，也简化了燃烧器控制器及中央控制器的内部程序。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是本发明实施例提供的燃烧器的控制***的示意图；
图2是本发明实施例中的燃烧器控制器的示意图；
图3是本发明实施例提供的燃烧设备的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种燃烧器的控制***，可用于燃烧设备中，尤其适用于蓄热式燃烧设备。如图1所示，该控制***包括一个中央控制器和多个燃烧器控制器。
每个燃烧器控制器用于对一个燃烧器进行过程控制。燃烧器控制器能够在不需外部干涉的情况下，根据中央控制器的指令对燃烧器进行燃烧、蓄热、吹扫、测试和停止控制。如果工作过程中出现异常状态或故障，燃烧器控制器可以自动停止工作，并向中央控制器传送故障码。
中央控制器可设置于远程控制箱中，用于对每个燃烧器控制器进行状态控制，并接收每个燃烧器控制器的工作状态。所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态。
进一步的是，该控制***还包括与中央控制器连接的人机交互界面，人机交互界面能够显示每个燃烧器控制器的工作状态。具体为，中央控制器根据每个燃烧器控制器上传的数据进行分析处理后，在人机交互界面上显示各燃烧器的工作状态和故障内容。此外，人机交互界面还能够接收工作人员发出的控制指令，中央控制器根据控制指令实时对所有燃烧器发出燃烧、蓄热、吹扫、测试和停止命令。
本实施例中，中央控制器与任意一个燃烧器控制器之间，通过一条电源电缆和一条通讯电缆连接，即本发明实施例中的中央控制器与每个燃烧器控制器之间只需要连接两条电缆。
现有技术中，控制器与燃烧器之间的每个输入点和输出点都需要一条电缆。其中，输入信号包括风阀开关信号、烟阀开关信号、点火火焰信号、主火焰信号、燃气高低压信号、供风风压信号、炉压信号、多个温度信号、倾动信号、炉门开关信号和热电偶升降信号等，输出信号包括风阀、烟阀、慢开阀、大小火电磁阀、点火电磁阀、点火变压器、烟道蝶阀、烟罩蝶阀、热电偶升降电磁阀和鼓风机、引风机、冷却风机启停和速度信号等，现场电缆多达数十根。
相比之下，本实施例中远程控制箱与现场之间只需要连接两条电缆，成本更低，安装时间也能够大幅缩短，安装过程也更加简单，从而能够降低出现故障的风险。
如图2所示，本发明实施例中的燃烧器控制器包括微处理器单元(Micro ControlUnit，简称MCU)、信号输入端和信号输出端。
微处理器单元用于通过信号输入端接收燃烧器的状态信号，以监测燃烧器的工作状态。微处理器单元还用于通过信号输出端向燃烧器发出控制信号，实现对燃烧器的控制。
作为一个优选方案，本实施例中的微处理器单元与信号输入端之间通过光电隔离器(Optoelectronic Isolator，英文缩写为OC)连接。
光电隔离器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光电隔离器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光电隔离器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，光电隔离器在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在本发明实施例提供的控制器中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加控制器工作的可靠性。
进一步的是，燃烧器控制器还包括通讯接口，用于与中央控制器之间进行通讯。燃烧器控制器在整个工作过程中，与中央控制器之间保持不间断的通讯，接收中央控制器的指令，并上传自己的工作状态、故障码及各个输入输出的状态。
进一步的是，燃烧器控制器还包括报警单元，用于在燃烧器在工作过程中出现异常状态或故障时发出报警信号。当微处理器单元监测到燃烧器运转异常时，报警单元就会向中央控制器发出相应的报警信息。中央控制器能够通过人机交互界面展示报警信息，包括：燃气压力过高、燃气压力过低、助燃风压力过低、烧嘴熄火报警、物料温度过高警报、炉膛温度过高警报、引风机故障警报、鼓风机过载警报、点火枪熄火报警、空气换向阀开或关未到位、烟气换向阀开或关未到位、点火枪风机过载等。
本发明实施例提供的燃烧器的控制***中，利用一个燃烧器控制器对一个燃烧器单独进行过程控制，一个燃烧器所有的过程控制均由一个燃烧器控制器自行完成。并且，由中央控制器对每个燃烧器控制器进行状态控制，及接收每个燃烧器控制器的工作状态。所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态。因此，本发明实施例中，采用分区控制、集中管理的方法，使运算量分散，降低了各个燃烧器控制器的运算量，并且大大减少了电缆数量，从而降低了发生故障的概率，也简化了燃烧器控制器及中央控制器的内部程序。并且，由于燃烧器控制器的自主程度高，中央控制器仅需要发布命令即可实现控制，因此中央控制器及各个燃烧器控制器的编程也更加简单。
另外，本发明实施例中，当一个燃烧器出现异常状态或故障时，燃烧器控制器可以单独停止该燃烧器的工作，其他燃烧器可以正常工作。现有技术中，当一个燃烧器出现故障时，必须停止所以燃烧器的工作，在修复故障后才能重新启动工作，会对生产任务造成较大的延误。相比之下，本发明实施例中能够实现单独停止发生故障的燃烧器，而不影响其他燃烧器的正常工作，从而能够保证生产任务较为正常的执行。
本发明实施例还提供一种燃烧设备，可以是蓄热式燃烧设备，也可以是非蓄热式燃烧设备，其中包括与炉膛相连的多个燃烧器，以及上述实施例提供的控制***。
如图3所示，本实施例以非对称式蓄热式燃烧设备为例进行说明，其中共有三个与炉膛1相连的蓄热式燃烧器2。每个蓄热式燃烧器2单独由一个燃烧器控制器进行过程控制，每个燃烧器控制器通过电缆与远程设备箱中的中央控制器连接。
中央控制器对每个燃烧器控制器进行状态控制，以切换各个蓄热式燃烧器2交替用于燃烧或用于排烟，并且在任意时刻，用于排烟的蓄热式燃烧器的数量比用于燃烧的蓄热式燃烧器的数量多。同时，中央控制器还接收每个燃烧器控制器的工作状态，根据每个燃烧器控制器上传的数据进行分析处理后，在人机交互界面上显示各燃烧器的工作状态和故障内容。
本实施例中，每个蓄热式燃烧器2均包括蓄热室3，蓄热室3的一端通过烧嘴4与炉膛1连通，蓄热室3的另一端设有进风口和排烟口。烧嘴4连接至燃气管路5，进风口与助燃气体管路6连通，排烟口与烟气管路7连通。燃气管路5、助燃气体管路6和烟气管路7上分别设置有单独的换向阀8，每个换向阀8与控制器连接。助燃气体管路6和烟气管路7分别连接有鼓风机9和引风机10，燃气管路5和助燃气体管路6口以及烟气管路7上还可以连接有流量计、压力表、差压变送器和温度传感器等设备。
进一步的是，蓄热室3内设有蓄热体11，蓄热体11位于烧嘴4的上方。当蓄热式燃烧器2用于排烟时，烟气自下而上通过蓄热体11，灰尘难以聚积在蓄热体3上；当蓄热式燃烧器2用于燃烧时，助燃气体自上而下通过蓄热体11。由于用于排烟的蓄热式燃烧器的数量比用于燃烧的蓄热式燃烧器的数量多，所以助燃气体通过蓄热体11的速度比烟气通过蓄热体11的速度高，因此本发明实施例中自吹扫清灰能力显著增强，蓄热体11不易积尘与板结，显著延长了蓄热体11清灰周期及其使用寿命。
蓄热体11的形状可以为片状、条状、蜂窝状或球状，本实施例中优选为球状。蓄热体11的形状为球状时，排烟阻力较小，而且提高了蓄热体11堆积密度，增加蓄热能力，以满足单个蓄热室3排烟时间长的要求。
蓄热体11的材质可以为粘土、莫来石、高铝、刚玉或碳化硅，本实施例中优选为刚玉。蓄热体11的材质为刚玉时，因其抗侵蚀性能而能够长时间使用，因其密度高而蓄热量大，因其导热系数高而蓄热与放热快，因其抗渗透性能而粘渣积灰少，因其强度高而可清洗重复使用。
本发明实施例提供的燃烧设备与上述实施例提供的控制***具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
应当说明的是，本发明实施例中利用该控制***控制一个燃烧设备中的三个蓄热式燃烧器。在其他实施方式中，该控制***也可以同时控制多个燃烧设备中的各个蓄热式燃烧器。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种燃烧器的控制***，其特征在于，包括一个中央控制器和多个燃烧器控制器；
每个所述燃烧器控制器用于对一个燃烧器进行过程控制；
所述中央控制器设置于远程控制箱中，用于对每个所述燃烧器控制器进行状态控制，并接收每个所述燃烧器控制器的工作状态；
所有的燃烧器控制器都具有独立的工作能力，中央控制器只需向燃烧器控制器通过通讯接口发布相应的指令，即可改变燃烧器的工作状态；
当燃烧器在工作过程中出现故障或异常状态时，所述燃烧器控制器无需接收所述中央控制器发送的停止指令而控制燃烧器停止工作，并向所述中央控制器传送故障码。
2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述燃烧器控制器包括微处理器单元、信号输入端和信号输出端；
所述微处理器单元通过所述信号输入端接收燃烧器的状态信号，通过所述信号输出端向燃烧器发出控制信号。
3.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述燃烧器控制器还包括通讯接口，用于与所述中央控制器之间进行通讯。
4.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述中央控制器与任意一个燃烧器控制器之间，通过一条电源电缆和一条通讯电缆连接。
5.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述微处理器单元与所述信号输入端之间通过光电隔离器连接。
6.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述燃烧器控制器还包括报警单元，用于在燃烧器出现异常状态或故障时发出报警信号。
7.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括与所述中央控制器连接的人机交互界面；
所述人机交互界面用于显示每个所述燃烧器控制器的工作状态，还用于接收控制指令。
8.一种燃烧设备，其特征在于，包括与炉膛相连的多个燃烧器，以及如权利要求1至7任一项所述的控制***。
9.根据权利要求8所述的燃烧设备，其特征在于，所述燃烧设备为非对称式蓄热式燃烧设备。
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