窑炉压力控制系统及窑炉总成的制作方法

1.本公开涉及窑炉控制领域，具体地，涉及一种窑炉压力控制系统及窑炉总成。


背景技术：

2.传统的窑炉借助烟囱效应来排出窑炉内的烟气，烟囱效应能够利用窑炉内外的温差和压差产生对流现象，使窑炉内的烟气自动向烟囱流动并排出。随着环境问题越来越受到重视，越来越多的企业和厂家逐渐淘汰烟气排量大的工业加热方式，转而采用烟气排量更小更环保的加热方式。玻璃生产行业中的窑炉也开始使用天然气加热或者电助融加热等方式，在保证窑炉温度的同时减小产生的烟气量，由于烟气量减小，烟囱效应也随之降低，导致窑炉内的烟气难以产生对流现象而自动向烟囱流动，使得窑炉内的压力波动增大，影响窑炉内产品(例如玻璃液体)的质量。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种窑炉压力控制系统及窑炉总成，以解决相关技术中存在的技术问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种窑炉压力控制系统，包括：
5.压力采集单元，包括窑压采集管路、环境压力采集管路和压差计，所述窑压采集管路的第一端用于与窑炉的内部连通，所述窑压采集管路的第二端与所述压差计的第一接口连接，所述环境压力采集管路的第一端用于与所述窑炉外部的外界大气连通，所述环境压力采集管路的第二端与所述压差计的第二接口连通，所述压差计用于检测所述窑炉内部的压力与所述窑炉外部的环境压力之间的压力差；
6.排气单元，包括排烟管道、流量调节阀以及引风机，所述排烟管道的入口用于与所述窑炉的内部连通，所述排烟管道的出口与所述引风机的入口连通，所述引风机的出口用于与烟囱连通，所述引风机用于抽取所述窑炉内的烟气，所述流量调节阀设置在所述排烟管道上；
7.控制器，所述压差计、所述流量调节阀以及所述引风机均与所述控制器电连接，所述控制器用于根据所述压差计检测到的所述压力差控制所述流量调节阀和所述引风机，以调节所述流量调节阀的开度和所述引风机的功率。
8.可选地，所述环境压力采集管路的第一端靠近所述窑压采集管路与所述窑炉的连接处。
9.可选地，所述排气单元还包括冷却装置，所述冷却装置设置在所述排烟管道上并位于所述流量调节阀与所述引风机之间，所述冷却装置用于冷却所述排烟管道内的烟气。
10.可选地，所述排烟管道上形成有至少一个补风口，所述补风口位于所述冷却装置与所述流量调节阀之间，所述排气单元还包括设置在所述补风口处的风量调节阀。
11.可选地，所述排烟管道内设置有至少一个烟气温度传感器，所述烟气温度传感器设置在所述冷却装置的入口和/或所述引风机的入口处，并用于检测所述冷却装置的入口
和/或所述引风机的入口处的烟气的温度，所述烟气温度传感器和所述风量调节阀与所述控制器电连接，所述控制器还用于根据所述烟气温度传感器检测到的所述烟气的温度控制所述风量调节阀，以调节所述风量调节阀的开度。
12.可选地，所述排气单元还包括过滤器，所述过滤器设置在所述引风机的上游。
13.可选地，所述窑压采集管路上设置有第一压力缓冲罐，所述第一压力缓冲罐用于缓冲所述窑压采集管路内的压力波动；
14.所述环境压力采集管路上设置有第二压力缓冲罐，所述第二压力缓冲罐用于缓冲所述环境压力采集管路内的压力波动。
15.可选地，所述压力采集单元还包括排水管，所述排水管的一端与所述窑压采集管路连通，所述排水管上设置有开关阀，所述排水管用于排出所述窑压采集管路内的冷凝水。
16.可选地，所述窑炉压力控制系统还包括环境温度调节单元，所述环境温度调节单元包括环境压力传感器、环境温度传感器、空调机组和排风机，所述排风机用于安装在容纳所述窑炉的厂房上，并能够将所述厂房内的空气排出所述厂房，所述环境压力传感器、所述环境温度传感器、所述空调机组以及所述排风机均与所述控制器电连接，所述环境压力传感器用于检测所述窑炉外部的环境压力，所述环境温度传感器用于检测所述窑炉外部的环境温度，所述控制器还用于根据所述环境压力传感器检测到的所述环境压力控制所述排风机，以及根据所述环境温度传感器检测到的所述环境温度控制所述空调机组。
17.本公开还提供了一种窑炉总成，包括窑炉和上述的窑炉压力控制系统。
18.通过上述技术方案，压差计能够检测窑炉内部的压力与窑炉外部的环境压力之间的压力差，控制器根据压力差控制流量调节阀的开度和引风机的功率，以控制窑炉内部的烟气通过排烟管道的流量，从而调节窑炉内部的压力，使得窑炉内的压力能够保持稳定，保证窑炉内部的产品的质量。在用于生产玻璃基板的窑炉中，上述的窑炉压力控制系统能够主动控制窑炉内烟气通过排烟管道的流量，防止窑炉内的压力产生过大波动，避免窑炉内部压力波动过大而导致玻璃液在铂金通道内波动所产生的产品缺陷，从而保证玻璃基板的质量。
19.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
21.图1是本公开一种示例性实施方式提供的窑炉总成的结构示意图；
22.图2是本公开一种示例性实施方式提供的窑炉压力控制系统的压力采集单元的结构示意图；
23.图3是本公开一种示例性实施方式提供的窑炉压力控制系统的排气单元的结构示意图；
24.图4是本公开一种示例性实施方式提供的窑炉压力控制系统的环境温度调节单元的结构示意图；
25.图5是本公开一种示例性实施方式提供的窑炉压力控制系统的控制关系图。
26.附图标记说明
27.1-压力采集单元；11-窑压采集管路；111-第一压力缓冲罐；112-第一支路；113-第二支路；114-窑压采集干路；12-环境压力采集管路；121-第二压力缓冲罐；122-第三支路；123-第四支路；124-环境压力采集干路；13-压差计；14-排水管；141-开关阀；2-排气单元；21-排烟管道；22-流量调节阀；23-引风机；24-冷却装置；25-补风口；26-风量调节阀；27-烟气温度传感器；28-过滤器；3-环境温度调节单元；31-环境压力传感器；32-环境温度传感器；33-空调机组；34-排风机；4-控制器；5-窑炉；6-厂房；7-烟囱。
具体实施方式
28.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
29.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相关零部件轮廓的内、外。此外，需要说明的是，使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
30.如图1至图5所示，本公开提供了一种窑炉压力控制系统，该窑炉压力控制系统包括压力采集单元1、排气单元2以及控制器4，其中，压力采集单元1包括窑压采集管路11、环境压力采集管路12和压差计13，窑压采集管路11的第一端用于与窑炉5的内部连通，窑压采集管路11的第二端与压差计13的第一接口连接，环境压力采集管路12的第一端用于与窑炉5外部的外界大气连通，环境压力采集管路12的第二端与压差计13的第二接口连通，压差计13用于检测窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的压力差。排气单元2包括排烟管道21、流量调节阀22以及引风机23，排烟管道21的入口用于与窑炉5的内部连通，排烟管道21的出口与引风机23的入口连通，引风机23的出口用于与烟囱7连通，引风机23用于抽取窑炉5内的烟气，流量调节阀22设置在排烟管道21上。压差计13、流量调节阀22以及引风机23均与控制器4电连接，控制器4用于根据压差计13检测到的压力差控制流量调节阀22和引风机23，以调节流量调节阀22的开度和引风机23的功率。
31.在上述的窑炉压力控制系统中，窑炉5内的烟气可以进入排烟管道21，排烟管道21内设置有流量调节阀22，通过调节流量调节阀22的开度可以控制通过排烟管道21的烟气流量，这里的流量调节阀22可以为电动蝶阀、电动球阀或者电磁阀等，本公开对此不做具体限制。排烟管道21的出口与引风机23的入口连通，引风机23能够抽取窑炉5内的烟气，排烟管道21的烟气在引风机23的抽取作用下向烟囱7流动并排出，能够提高烟气的排出效率，避免烟气在窑炉5的内部聚集而造成窑内压力过大，从而维持窑内压力的稳定。这里，在实际的生产过程中，窑炉5内部的压力值和窑炉5外的环境大气压力值始终是不断变化的，而本技术中提及的维持窑内压力的稳定，指的是使窑内的压力值能够在理想的稳定值附近波动，且波动幅度不超过指定范围，而并不限定窑炉5内部的压力值始终维持不变。
32.窑压采集管路11将窑炉5的内部和压差计13的第一接口连通，环境压力采集管路12将环境大气和压差计13的第二接口连通，这里的窑压采集管路11的材质可以为耐高温陶瓷管或者耐高温耐腐蚀不锈钢材质等，压差计13可以检测窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的压力差，控制器4根据压差计13检测到的压力差控制流量调节阀22和引风机23。由于窑炉5内部的烟气的压力值会受到窑炉5外部的环境压力值的影响，特别是用于
生产光电显示玻璃基板的窑炉5，由于窑炉5的炉型较小，窑炉5内部的压力值受窑炉5外部的环境压力值的影响较大，窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的压力差能够更准确地反应窑炉5内部的烟气量，控制器4根据该压力差能够更准确地控制窑炉5内烟气的排出效率，从而起到控制窑炉5内部压力的作用。
33.当窑炉5内部和窑炉5外部环境之间的压力差过大时，控制器4可以控制流量调节阀22增大开度并提高引风机23的功率，使得能够通过流量调节阀22的烟气的流量增大，引风机23抽取窑炉5内部的烟气的速率增大，提高窑炉5内的烟气的排出效率，从而减小窑炉5内部的压力。而在窑炉5内部和窑炉5外部环境之间的压力差过小时，控制器4可以控制流量调节阀22减小开度并且降低引风机23的功率，使得能够通过流量调节阀22的烟气的流量减小，引风机23抽取窑炉5内部的烟气的速率减小，降低烟气的排出效率，烟气在窑炉5的内部聚集，从而提高窑炉5内部的压力。控制器通过控制流量调节阀22的开度和引风机23的功率，可以增大或者减小窑炉5内的烟气的排出效率，从而调整窑炉5内部的压力。
34.通过上述技术方案，压差计13能够检测窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的压力差，控制器4根据压力差控制流量调节阀22的开度和引风机23的功率，以控制窑炉5内部的烟气通过排烟管道21的流量，从而调节窑炉5内部的压力，使得窑炉5内的压力能够保持稳定，保证窑炉5内部的产品的质量。在用于生产玻璃基板的窑炉5中，上述的窑炉压力控制系统能够主动控制窑炉5内烟气通过排烟管道21的流量，防止窑炉5内的压力产生过大波动，避免窑炉5内部压力波动过大而导致玻璃液在铂金通道内波动所产生的产品缺陷，从而保证玻璃基板的质量。
35.为了保证压差计13所检测的压力差具有良好的参考性，可选地，如图2所示，环境压力采集管路12的第一端可以靠近窑压采集管路11与窑炉5的连接处。由于窑炉5外部的外界大气压力会受到环境因素的影响，而窑炉5内部的窑内压力受到窑炉5外部的外界大气压力的影响，环境压力采集管路12的第一端靠近于窑压采集管路11与窑炉5的连接处，压差计13通过环境压力采集管路12所采集的环境压力也就越接近于影响窑内压力的环境压力，压差计13所检测到的压力差的误差小，能够更准确地反应窑炉5内的烟气量，控制器4根据该压力差能够更合理地控制窑炉5内烟气的排放效率，降低窑炉5内部的窑内压力波动，保证窑炉5内部的产品质量。
36.在上述的实施例中，为了减少压力差的误差，作为一种示例性实施方式，窑炉压力控制系统可以包括多个压力采集单元1，多个压力采集单元1的窑压采集管路11可以在多个位置与窑炉5的内部连通，多个压力采集单元1的环境压力采集管路12可以在多个位置与窑炉5外部的外界大气连通，以使得多个压差计13可以在多个位置检测窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的压力差，通过多个位置的压力差可以得到窑炉5内部的压力与窑炉5外部的环境压力之间的平均压力差。这里的平均压力差能够更准确地反应窑炉5内部的烟气量，避免窑炉5内部的局部压力波动、窑炉5外部的局部的环境大气压力波动造成压力差的误差过大，控制器4可以根据平均压力差控制流量调节阀22和引风机23，从而更合理地控制窑炉5内部的压力。
37.作为另一种示例性实施方式，如图2所示，窑压采集管路11可以包括第一支路112、第二支路113和窑压采集干路114，其中，第一支路112和第二支路113可以分别和窑炉5的内部连通，且第一支路112与窑炉5的连接点和第二支路113与窑炉5的连接点关于窑炉5的中
心对称，第一支路112和第二支路113均与窑压采集干路114的入口连通，窑压采集干路114的出口和压差计13的第一接口连接。环境压力采集管路12包括第三支路122、第四支路123和环境压力采集干路124，且第三支路122靠近于窑压采集管路11的第一支路112和窑炉5的连接点，第四支路123靠近于窑压采集管路11的第二支路113和窑炉5的连接点，第三支路122和第四支路123均和环境压力采集干路124的入口连通，环境压力采集干路124的出口连通于压差计13的第二接口。
38.在上述的实施例中，第一支路112和第二支路113能够分别采集窑炉5内部的烟气，且由于第一支路112和第二支路113的距离较远，其采集的窑炉5烟气不受彼此影响。也就是说，第一支路112和第二支路113可以分别采集窑炉5内部的烟气并在窑压采集干路114中混合，窑压采集干路114中的压力为第一支路112中的压力和第二支路113中的压力的平均值，窑压采集干路114中的压力值更接近于窑内压力的平均值，能够避免窑炉5内部的局部压力波动造成窑压采集管路11中的压力值误差过大。同理，环境压力采集干路124中的压力是第三支路122中的压力和第四支路123中的压力的平均值，环境压力采集干路124中的压力值更接近于环境大气压力的平均值，能够避免环境大气的局部压力波动造成环境压力采集管路12的压力值误差过大。压差计13通过检测窑压采集干路114和环境压力采集干路124之间的压力差，可以得到窑炉5内部的平均压力与窑炉5外部的平均环境压力之间的压力差。这里的压力差能够更准确地反应窑炉5内部的烟气量，并避免窑炉5内部的局部压力波动、窑炉5外部的局部的环境大气压力波动造成压力差的误差过大，控制器4可以更合理地控制窑炉5内部的压力。
39.排气单元2中的引风机23可以采用离心式、轴流式、斜流式或者横流式等任一类型的引风机23，本公开对于引风机23的类型和结构不做具体限制。为了延长引风机23的使用寿命，可选地，排气单元2还可以包括冷却装置24，冷却装置24设置在排烟管道21上并位于流量调节阀22与引风机23之间，冷却装置24用于冷却排烟管道21内的烟气。从流量调节阀22出来的烟气经过冷却装置24的冷却作用，烟气的温度降低后再经过引风机23，可以避免烟气的温度过高而造成引风机23的损坏，延长引风机23的使用寿命。这里的冷却装置24可以为换热板或者冷却塔等，在冷却装置24为冷却塔的实施例中，冷却塔可以为干湿冷却塔或者湿式冷却塔等，本公开对于冷却塔的具体种类和结构不做限制。
40.在上述包括冷却装置24的实施例中，可选地，如图3所示，排烟管道21上可以形成有至少一个补风口25，补风口25位于冷却装置24与流量调节阀22之间，排气单元2还包括设置在补风口25处的风量调节阀26。排烟管道21内的烟气流速大，因此排烟管道21内部的压强小，排烟管道21外的环境空气可以在压强差的作用下通过补风口25进入排烟管道21内，由于环境空气的温度小于排烟管道21内的烟气的温度，环境空气和烟气混合后可以降低烟气的温度，从而在烟气进入冷却装置24之前对烟气进行预冷却。补风口25处设置有风量调节阀26，通过调整风量调节阀26的开度，可以控制通过补风口25进入排烟管道21的环境空气的流量，控制排烟管道21内的烟气的温度，从而对烟气的温度进行预冷却。这里的风量调节阀26可以为球阀、蝶阀或者闸阀等，本公开对此不做限制。
41.作为一种示例性应用场景，在环境温度较高的夏季，环境空气的温度高，上述的风量调节阀26的开度可以增大，从而允许通过补风口25进入排烟管道21的环境空气的流量增大，能够对排烟管道21内的烟气起到良好的预冷却效果。而在环境温度较低的冬季，环境空
气的温度低，上述的风量调节阀26的开度可以适当减小，从而降低通过补风口25进入排烟管道21的环境空气的流量，避免排烟管道21内的压力和温度波动过大。
42.为了精确控制通过补风口25进入排烟管道21的环境空气的流量，可选地，排烟管道21内还可以设置有至少一个烟气温度传感器27，烟气温度传感器27可以设置在冷却装置24的入口和/或引风机23的入口处，并用于检测冷却装置24的入口和/或引风机23的入口处的烟气的温度，烟气温度传感器27和风量调节阀26与控制器4电连接，控制器4还用于根据烟气温度传感器27检测到的烟气的温度控制风量调节阀26，以调节风量调节阀26的开度，从而调节补风口25进入排烟管道21的环境空气的流量，保证对烟气的预冷却效果。
43.可选地，如图3所示，排气单元2还可以包括过滤器28，过滤器28设置在引风机23的上游，过滤器28可以过滤烟气中的灰尘和杂质，避免烟气中的灰尘和杂质进入引风机23而造成引风机23的堵塞或者损坏，从而延长引风机23的使用寿命。这里的过滤器28可以为袋式除尘器。
44.由于窑炉5内部的压力值和窑炉5外的环境大气压力值始终是不断变化的，为了缓冲窑炉5内部的压力和窑炉5外环境大气压力的压力值波动，可选地，窑压采集管路11上可以设置有第一压力缓冲罐111，第一压力缓冲罐111用于缓冲窑压采集管路11内的压力波动，环境压力采集管路12上设置有第二压力缓冲罐121，第二压力缓冲罐121用于缓冲环境压力采集管路12内的压力波动。通过第一压力缓冲罐111和第二压力缓冲罐121的缓冲作用，压差计13所检测到的压力差的值更稳定，而不会随不断变化的窑炉5内部的压力值和窑炉5外的环境大气压力值发生跳动。
45.窑炉5内的烟气在窑压采集管路11内会发生冷凝，特别是电助融加热方式和天然气-全氧烧仓加热方式，其烟气中的湿度较大，为了避免冷凝水堵塞窑压采集管路11，可选地，如图2所示，压力采集单元1还可以包括排水管14，排水管14的一端与窑压采集管路11连通，排水管14上设置有开关阀141，排水管14用于排出窑压采集管路11内的冷凝水。窑炉5内部的烟气中水蒸气在窑压采集管路11冷凝后，可以通过排水管14排出，从而避免冷凝水堵塞窑压采集管路11而造成压差计13失效。在具有第一压力缓冲罐111的实施例中，排水管14可以设置在第一压力缓冲罐111的上游。
46.由于窑炉5内部烟气的压力会受到窑炉5外部环境大气压力和环境温度的影响，特别是用于生产光电显示玻璃基板的窑炉5，由于窑炉5的炉型较小，其内部的窑内压力易受到窑炉5外环境大气压力和温度的影响为产生波动。为了维持窑内压力的稳定，可选地，如图1、图4和图5所示，窑炉压力控制系统还可以包括环境温度调节单元3，环境温度调节单元3包括环境压力传感器31、环境温度传感器32、空调机组33和排风机34，排风机34用于安装在容纳窑炉5的厂房6上，并能够将厂房6内的空气排出厂房6，环境压力传感器31、环境温度传感器32、空调机组33以及排风机34均与控制器4电连接，环境压力传感器31用于检测窑炉5外部的环境压力，环境温度传感器32用于检测窑炉5外部的环境温度，控制器4还用于根据环境压力传感器31检测到的环境压力控制排风机34，以及根据环境温度传感器32检测到的环境温度控制空调机组33。
47.控制器4可以根据检测到的环境压力和环境温度分别控制排风机34和空调机组33，调整排风机34的排风效率可以改变环境大气压力，调整空调机组33的功率可以调节环境温度，从而控制环境大气压力和环境温度对窑炉5内部的压力的窑内压力的影响，起到稳
定窑内压力的作用。
48.本公开还提供了一种窑炉总成，包括窑炉5和上述的窑炉压力控制系统。
49.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
50.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
51.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。