一种基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统的制作方法

本实用新型涉及钢带表面涂镀的技术领域，尤其涉及一种基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统。

背景技术：

目前能源紧缺与环境恶化已经成为全球面临的最大问题。我国持续高速的经济增长同时也引发了能源供应危机及环境保护的巨大压力。政府高度重视节能与环保，已经成为国家战略的一部分。2015年1月1日，新环保法开始实施，从同一日开始，钢铁业须全面执行2012年环保部发布的8项与钢铁工业相关的污染物排放系列标准。这一系列标准覆盖了钢铁生产的全过程，并在旧有标准基础上大幅提高了排放限值，对环境敏感地区规定了更严格的污染物特别排放限值。然而技术是一大门槛。比如新标准对氮氧化物特别排放限值设定了很高要求，但目前国内外市场上并没有现成的技术手段可实现之。在钢厂的钢带加热炉方面，一般用天然气作为气体燃料。由于系统管道布置、系统电气控制设计整体不合理，造成了产品单位能耗的高、大气污染物排放水平高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种节能减排的基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统。

本实用新型的实施例提供一种基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统，包括加热炉及连接所述加热炉以为所述加热炉提供助燃气和可燃气的空气总管和燃气总管，所述加热炉连通烟气总管系统以排放燃烧后产生的烟气，所述烟气总管系统包括依次连接的气水换热器、排烟风机和烟囱，所述加热炉中的烟气在排烟风机的抽力作用下进入所述气水换热器换热降温后进入所述烟囱排入大气，一烟气回流系统在排烟风机后、烟囱前连接所述烟气总管系统，所述烟气回流系统包括依次连接的引烟风机、烟气混合器、助燃风机和含氧量测试仪，部分烟气在所述引烟风机的作用下进入所述烟气回流系统，进入所述烟气混合器的烟气和被所述烟气混合器吸入的外界空气在其内混合后形成贫氧空气，所述烟气回流系统最后与所述空气总管连接，贫氧空气在助燃风机的作用下，通过含氧量测试仪，最后进入所述空气总管参与燃烧。

进一步地，所述加热炉包括a个明火直烧炉区，a为自然数，对应的有a个明火空气区管管理系统，每一所述明火直烧炉区中又包括若干个数量不等的明火烧嘴，每一所述明火烧嘴对应有1个明火嘴前空气管理系统，每一所述明火烧嘴经过对应的所述明火嘴前空气管理系统交汇连接到所述明火空气区管管理系统，a个所述明火空气区管管理系统交汇连接于所述空气总管；所述加热炉对应的有a个明火燃气区管管理系统，每一所述明火烧嘴对应的有1个烧嘴前燃气管理系统，每一所述明火烧嘴经过对应的所述烧嘴前燃气管理系统交汇连接到所述明火燃气区管管理系统，a个所述明火燃气区管管理系统交汇连接于所述燃气总管。

进一步地，所述加热炉包括b个辐射炉区，b为自然数，对应的有b个辐射空气区管管理系统，每一所述辐射炉区中又包括若干个数量不等的辐射管烧嘴，每一辐射管烧嘴对应的有1个辐射管嘴前空气管理系统，每一所述辐射管烧嘴经过对应的所述辐射管嘴前空气管理系统交汇连接到所述辐射空气区管管理系统，b个辐射空气区管管理系统交汇连接于空气总管；所述加热炉对应的有b个辐射管燃气区管管理系统，每一所述辐射管烧嘴对应的有1个烧嘴前燃气管理系统，每一所述辐射管烧嘴经过对应的所述烧嘴前燃气管理系统交汇连接到所述辐射管燃气区管管理系统，b个辐射管燃气区管管理系统交汇连接于燃气总管。

进一步地，所述含氧量测试仪的信号线与控制系统中Y处理器的入端Iy连接以将其检测的实际含氧量信息传至所述Y处理器，所述Y处理器出端Oy与所述引烟风机的控制线路连接，控制所述引烟风机的风量，保证所述空气总管中贫氧空气的实际含氧量稳定在所述Y处理器中的流量预设值y。

进一步地，对于每一所述明火直烧炉区，所述明火燃气区管上均设有第一流量计和第一电动调节阀，所述第一流量计的流量信号线与控制系统中ZR处理器的入端Izr连接，以将其检测的该区实际燃气流量信息传至所述ZR处理器，所述ZR处理器的出端Ozr与所述第一电动调节阀的控制线连接，控制所述第一电动调节阀的开合度，保证该区实际燃气流量稳定在所述ZR处理器的流量预设值zr；对应所述明火空气区管上均设有第二流量计和第二电动调节阀，所述第二流量计的流量信号线与控制系统中ZK处理器的入端Izk连接以将其检测的该区实际空气流量信息传至所述ZK处理器，所述ZK处理器的出端Ozk与所述第二电动调节阀的控制线连接，控制所述第二电动调节阀的开合度，保证该区实际空气流量稳定在所述ZK处理器的流量预设值zk，所述ZK处理器的流量预设值zk是所述控制系统依据该区对应燃气区管流量值zr和贫氧空气的实际含氧量y，自动计算设定。

进一步地，对于每一所述辐射炉区，所述辐射管燃气区管上均设有第一流量计和第一电动调节阀，所述第一流量计的流量信号线与控制系统中FR处理器的入端Ifr连接，以将其检测的该区实际燃气流量信息传至所述FR处理器，所述 FR处理器的出端Ofr与所述第一电动调节阀的控制线连接，控制所述第一电动调节阀的开合度，保证该区实际燃气流量稳定在所述FR处理器的预设值fr；对应所述辐射空气区管管理系统上均设有第二流量计和第二电动调节阀，所述第二流量计的流量信号线与控制系统中FK处理器的入端IfK连接, 以将其检测的该区实际空气流量信息传至所述FK处理器，所述FK处理器的出端OfK与所述第二电动调节阀连接，控制所述第二电动调节阀的开合度，保证该区实际空气流量稳定在所述FK处理器的预设值fk，所述FK处理器的流量预设值fk是所述控制系统依据该区对应燃气区管流量值fr和贫氧空气的实际含氧量y，自动计算设定。

进一步地，a个所述明火直烧炉区共用一明火烟气汇总管，所述明火烟气汇总管穿过气气换热器使所述明火烟气汇总管中的烟气在所述气气换热器中换热降温，所述明火烟气汇总管上设有明火烟气电动调节阀；b个所述辐射炉区共用一辐射烟气汇总管，每一所述辐射管烧嘴均连接一辐射管换热器，所述辐射管烧嘴通过与之对应的辐射管换热器与所述辐射炉的辐射烟气汇总管连接，所述辐射烟气汇总管上设有辐射管烟气电动调节阀；所述明火烟气汇总管和所述辐射烟气汇总管与所述烟气总管系统交汇。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：所述加热炉中的烟气通过所述烟气回流系统再次进入所述空气总管并与所述烟气混合器吸入的外界空气一起参与燃烧，从而通过实现烟气的重复利用而实现节能减排，有助于降低成本且能有效的减轻的对环境的污染。

附图说明

图1是本实用新型基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统的示意图；

图2是图1的局部放大示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了基于气体燃料贫氧燃烧的钢带加热炉的管路控制系统，包括明火直烧炉11、辐射炉30、连接所述明火直烧炉11 和所述辐射炉30以为其提供燃气的燃烧区管系统4和分别连接所述明火直烧炉 11和所述辐射炉30以为其提供助燃气的明火空气区管管理系统7和辐射空气区管管理系统8，还包括烟气总管系统19。所述燃烧区管系统4包括明火燃气区管管理系统和辐射管燃气区管管理系统。

本实施例中所述明火直烧炉11具有两个且相互抵靠，每一所述明火直烧炉 11中具有至少三个明火烧嘴1，每一所述明火烧嘴1对应一明火烧嘴烟气管，以将烟气传至所述明火烧嘴烟气管中，若干个所述明火烧嘴烟气管与一明火烟气汇总管14连接，从而所述明火直烧炉11中的烟气汇聚于所述明火烟气汇总管14且被所述明火烟气汇总管14导流。所述明火烟气汇总管14上设有明火烟气电动调节阀15。

本实施例中所述辐射炉30具有两个且相互抵靠，每一所述辐射炉30中具有至少三个辐射管烧嘴2，每一所述辐射管烧嘴2对应一辐射管换热器13且与与之对应的所述辐射管换热器13连接，以使所述辐射炉30中的烟气在所述辐射管换热器13中降温，若干个所述辐射管换热器13通过与之对应的辐射管烧嘴烟气管16与所述辐射炉30的辐射烟气汇总管17连接，从而所述辐射炉30 中的烟气汇聚于所述辐射烟气汇总管17且被所述辐射烟气汇总管17导流。所述辐射烟气汇总管17上设有辐射管烟气电动调节阀18。

所述明火直烧炉11的所述明火烟气汇总管14与所述辐射炉30的所述辐射烟气汇总管17交汇且在交汇处与所述烟气总管系统19连接。所述烟气总管系统19包括依次连接的气水换热器20、排烟风机21和烟囱，所述气水换热器20 连接所述交汇处。所述烟囱包括本体和设于所述本体末端的能够将大部分烟气排向外界的排烟口，一烟气回流管22的一端连接在所述排烟风机21之后、所述烟囱之前，另一端连接烟气回流系统，所述烟气回流系统包括依次连接引烟风机23、烟气混合器24和助燃风机25，所述助燃风机25连接所述空气总管6。

所述引烟风机23和所述助燃风机25之间设有所述烟气混合器24，所述烟气混合器24的一端连接所述引烟风机23用于接收所述引烟风机23引入的烟气，一端连接外界用于将外界的空气引入所述烟气混合器24，并且使其内的烟气和空气按照一定比例混合均匀，所述烟气混合器24剩余的一端连接所述助燃风机 25，使混合好的烟气和空气被所述助燃风机25抽入空气总管6。

在所述助燃风机25的作用下，所述空气总管6中的烟气和空气能够保持设定的总气压。所述空气总管6与所述明火空气区管管理系统7和所述辐射空气区管管理系统8连接，以向所述明火空气区管管理系统7和所述辐射空气区管管理系统8中注入助燃气(混合后的具有一定含氧量的烟气和空气)。

所述明火空气区管管理系统7具有a个，a为自然数，本实施例中a＝2，但是不以此为限。每一所述明火空气区管管理系统7通过至少一明火嘴前空气管理系统9与其中一所述明火烧嘴1连接。所述辐射空气区管管理系统8具有a条，每一所述辐射空气区管管理系统8通过至少一辐射管嘴前空气管理系统10与其中一辐射管换热器13 (设于所述辐射炉30)连接，所述辐射空气区管管理系统8中的助燃气通过所述辐射管换热器13升温后通入对应的所述辐射管烧嘴 2中。

请参考图1和图2，每一所述明火空气区管管理系统7和每一所述辐射空气区管管理系统8上均设有与所述空气总管6连接的第二流量计7-1、8-1和与所述明火嘴前空气管理系统9和所述辐射管嘴前空气管理系统10连接的第二电动调节阀7-3、8-3，所述明火空气区管管理系统7上的所述第二流量计7-1的流量信号线与控制系统中FK处理器的入端IfK连接,以将其检测的该区实际空气流量信息传至所述FK处理器，所述FK处理器的出端OfK与所述第二电动调节阀7-3连接，以控制所述第二电动调节阀7-3的开合度，保证该区实际空气流量稳定在所述FK处理器的预设值fk。所述辐射空气区管管理系统8上的所述第二流量计8-1的流量信号线与控制系统中ZK处理器的入端Izk连接以将其检测的该区实际空气流量信息传至所述ZK处理器，所述ZK处理器的出端Ozk与所述第二电动调节阀8-3的控制线连接，以控制所述第二电动调节阀8-1的开合度，保证该区实际空气流量稳定在所述ZK处理器的流量预设值zk。每一所述第二流量计7-1、8-1上设有压差变送器7-2、8-2，所述压差变送器7-2、8-2随所述第二流量计7-1、8-1一起与所述ZK处理器、所述FK处理器连接。所述ZK处理器的流量预设值zk是所述控制系统依据该区对应燃气区管流量值zr和贫氧空气的实际含氧量y，自动计算设定。

每一所述明火空气区管管理系统7与所述明火嘴前空气管理系统9连接前穿过一气气换热器12且被所述气气换热器12预热，从而使通过所述明火嘴前空气管理系统9进入所述明火烧嘴1中的助燃气的温度尽量接近所述明火直烧炉11的炉温，从而当向所述明火烧嘴1注入助燃气时，降低助燃气的温度对炉内温度的影响，防止低温助燃气降低炉内温度，从而能有效的节省炉内燃料，有助于节能和降低成本。本实施例中，每一所述明火空气区管管理系统7被预热后通过另一明火空气区管管理系统7与多个所述明火嘴前空气管理系统9连接，所述另一明火空气区管管理系统7与上述所述明火空气区管管理系统7一样，只是其输入端与其中一所述明火空气区管管理系统7连接，其输出端与其中一所述明火嘴前空气管理系统9连接。

每一所述明火嘴前空气管理系统9包括与所述明火空气区管管理系统7连接的第一空气开关蝶阀9-1、与所述明火烧嘴1连接的第一空气调节阀9-3及连接所述第一空气调节阀9-3和所述第一空气开关蝶阀9-1的第一空气电动蝶阀 9-2。通过所述明火嘴前空气管系统9内的所述空气调节阀9-3的合理调试，能够保证预热后的助燃气流量均匀的进入到各个所述明火烧嘴1，稳定且充分的参与燃烧。

每一所述辐射空气区管管理系统8通过另一辐射空气区管管理系统8与多个所述辐射管嘴前空气管理系统10连接，所述另一辐射空气区管管理系统8与上述所述辐射空气区管管理系统8一样，只是其输入端与其中一所述辐射空气区管管理系统8连接，其输出端与其中一所述辐射管嘴前空气管理系统10连接。

每一所述辐射管嘴前空气管理系统10包括与所述辐射空气区管管理系统8连接的第二空气开关蝶阀10-1、与所述辐射管烧嘴2 连接的第二空气调节阀10-3及连接所述第二空气调节阀10-3和所述第二空气开关蝶阀10-1的第二空气电动蝶阀10-2。通过所述辐射管嘴前空气管系统10 内的所述空气调节阀10-3的合理调试，保证助燃气流量均匀的进入到各个所述辐射管烧嘴2，经过所述辐射管换热器13预热后，稳定充分的参与燃烧。

所述燃烧区管系统4中具有a条所述明火燃气区管管理系统和b条所述辐射管燃气区管管理系统，b为自然数，本实施例中，b＝2，但是不以次为限。每一所述明火燃气区管管理系统通过至少一烧嘴前燃气管理系统5与其中一所述明火烧嘴1连接，每一所述明火烧嘴1均只连接一所述烧嘴前燃气管理系统5 和一所述明火嘴前空气管理系统9。

每一所述辐射管燃气区管管理系统通过至少一烧嘴前燃气管理系统5与其中一所述辐射管烧嘴2连接，每一所述辐射管烧嘴2均只连接一所述烧嘴前燃气管理系统5和一所述辐射管换热器13。

请参考图1和图2，每一所述明火燃气区管管理系统和每一所述辐射管燃气区管管理系统上均设有靠近燃气总管3的手动球阀4-1、与所述烧嘴前燃气管理系统5连接的第一电动调节阀4-3和连接所述手动球阀4-1和所述第一电动调节阀4-3的第一流量计4-2，所述明火燃气区管管理系统上的所述第一流量计 4-2的流量信号线与控制系统中的FR处理器的入端Ifr连接，以将其检测的该区实际燃气流量信息传至所述FR处理器，所述FR处理器的出端Ofr与所述第一电动调节阀4-3的控制线连接，以控制所述第一电动调节阀4-3的开合度，保证该区实际燃气流量稳定在所述FR处理器的预设值fr；对应的，所述辐射管燃气区管管理系统上的所述第一流量计4-2的流量信号线与控制系统中ZR处理器的入端Izr连接，以将其检测的该区实际燃气流量信息传至所述ZR处理器，所述 ZR处理器的出端Ozr与所述第一电动调节阀4-3的控制线连接，控制所述第一电动调节阀的开合度，保证该区实际燃气流量稳定在所述ZR处理器的流量预设值 zr。所述FK处理器的流量预设值fk是所述控制系统依据该区对应燃气区管流量值fr和贫氧空气的实际含氧量y，自动计算设定。

连接所述助燃风机25与所述空气总管6的管线上设有用于检测该管线内贫氧空气含氧量的所述含氧量测试仪26，所述含氧量测试仪26的信号线与控制系统中Y处理器的入端Iy连接以将其检测的实际含氧量信息传至所述Y处理器，所述Y处理器出端Oy与所述引烟风机23的控制线路连接，以控制所述引烟风机23的风量，保证所述空气总管中贫氧空气的实际含氧量稳定在所述Y处理器中的流量预设值y。

工作时，各个所述明火烧嘴1燃烧，产生的烟气汇集在所述明火直烧炉11 内，在所述排烟风机21的作用下，烟气流经所述气气换热器12换热降温后，进入所述明火烟气汇总管14；所述明火烟气汇总管14上设有所述明火烟气电动调节阀15，通过所述明火烟气电动调节阀15设定合适的抽力，确保各个所述明火烧嘴1良好的燃烧状态。

各个所述辐射管烧嘴2燃烧产生的烟气，在所述排烟风机21的作用下，首先经过所述辐射管换热器13换热降温后，进入各个所述辐射管烧嘴烟气管16，各个所述辐射管烧嘴烟气管16汇集到所述辐射烟气汇总管17，所述辐射烟气汇总管17上设有1件所述辐射管烟气电动调节阀18，通过所述辐射管烟气电动调节阀18设定合适的抽力，确保各个所述辐射管烧嘴2良好的燃烧状态。

在所述排烟风机21的作用下，烟气由所述明火烟气汇总管14和所述辐射烟气汇总管17汇集到所述烟气总管系统19，再进入所述气水换热器20进一步换热降温，通过所述排烟风机后，排入大气。

在所述烟气排烟风机后，排入大气前，所述烟气回流管22在所述引烟风机23的作用下，将少部分烟气引入所述烟气混合器24，烟气与空气混合后，形成贫氧空气；在所述助燃风机25的作用下，贫氧空气流经所述含氧量测试仪26，所述含氧量测试仪26检测贫氧空气的含氧量值，并反馈到所述Y处理器，所述Y处理器自动控制所述引烟风机23的风量，使贫氧空气含氧量稳定在预定值；最后贫氧空气进入所述空气总管6，参与燃烧。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。