平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統的製作方法

2023-06-23 10:22:56

平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，包括上位機，自動化站、現場設備組成。操作員通過人機界面設置混合燃燒方案，自動化站中的中央處理單元經過計算，按工藝要求，將重油控制系統和天然氣控制系統中流量控制迴路和換向閥等，由原先各自分離，獨立的兩套裝置，有機結合成統一的整體，通過中央處理單元向輸出模塊發出執行動作的指令，並由系統的輸入模塊判斷指令執行到位情況，逐步執行換向的順序控制。本發明實現了全自動混合換向燃燒，避免人工介入造成的大擾動，提高產品質量，降低能源消耗。
【專利說明】平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及平板玻璃熔窯燃燒系統領域，具體為一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃 燒自動控制系統。

【背景技術】
[0002] 在玻璃熔窯正常生產中，為了預熱助燃空氣和延長蓄熱室格子體耐火材料的壽 命，需每隔一定的時間周期(一般為20min)將火焰換向一次。
[0003] 平板玻璃的生產過程中所使用的燃料介質由原先單一的一種燃料，發展到現在可 以根據工藝要求，若只採用一種介質，即為純燒，採用兩種或多種介質同時參與燃燒，是為 混合燃燒，簡稱混燒。
[0004] 在平板玻璃的生產過程中，越來越多的採用多種介質參與燃燒。然而國內應對混 燒的傳統方法是採用人工介入進行輔助燃燒，不可避免的給大擾動的熔窯換向帶來了更大 的擾動。


【發明內容】

[0005] 針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動 控制系統。
[0006] 本發明所採用的技術方案為： 平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於：包括上位機，自動化站，所 述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電至中央 處理單元的電源構成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接，平板玻 璃熔窯中，設置有天然氣系統、重油系統和助燃風系統，由天然氣系統、重油系統和助燃風 系統構成現場設備，天然氣系統通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現輸入平板玻璃 熔窯的天然氣控制，重油系統通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現輸入平板玻璃熔窯 的重油控制，助燃風系統通過空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸實現輸入平板玻璃熔窯 的助燃風控制，天然氣系統的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統中的重油流量定 值控制單元、電磁閥，以及助燃風系統中的空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸分別通過 終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
[0007] 所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於：所述上位機包 括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬體上分別由計算機構成，工程師站和操作站分 別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
[0008] 所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於：所述工廠總線 和終端總線分別由工業乙太網構成。
[0009] 本發明用於實現平板玻璃熔窯雙燃料系統同時參與燃燒的生產要求，當平板玻璃 生產線採用兩套燃料系統時，可以根據工藝要求採用兩種介質中任何一種介質純燒（如純 燒天然氣，或者純燒重油），或者兩種介質同時參與燃燒，熔窯不同的小爐內燃燒介質可以 通過操作員在人機界面上設置任意靈活搭配，控制系統的自動化站，自動化站中的中央處 理單元將會根據操作員的設定，自動選擇每對小爐助燃風與燃料的配比。且通過自動化站 中的輸出模塊向現場執行元件發出指令，由輸入模塊判斷指令執行到位情況，完全實現全 自動換向。
[0010] 本發明的優點為：無需人工幹預，實現了全自動混合燃燒換向，避免給熔窯帶來長 時間的大擾動，影響熔窯的熱工制度，以及燃料的不合理燃燒，減少能源浪費和環境汙染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明系統結構原理圖。
[0012] 圖2為本發明中天然氣系統原理圖。
[0013] 圖3為本發明中重油系統原理圖。
[0014] 圖4為本發明中助燃風系統原理圖。
[0015] 圖5為現有技術平板玻璃熔窯單一燃料純燒時序圖。
[0016] 圖6為本發明【具體實施方式】中雙燃料混合燃燒時序圖。

【具體實施方式】
[0017] 如圖1-圖4所示。平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，包括上位機，自動 化站，所述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電 至中央處理單元的電源構成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接， 平板玻璃熔窯中，設置有天然氣系統、重油系統和助燃風系統，由天然氣系統、重油系統和 助燃風系統構成現場設備，天然氣系統通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現輸入平 板玻璃熔窯的天然氣控制，重油系統通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現輸入平板玻 璃熔窯的重油控制，助燃風系統通過空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸實現輸入平板玻 璃熔窯的助燃風控制，天然氣系統的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統中的重油 流量定值控制單元、電磁閥，以及助燃風系統中的空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸分 別通過終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
[0018] 上位機包括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬體上分別由計算機構成，工 程師站和操作站分別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
[0019] 工廠總線和終端總線分別由工業乙太網構成。
[0020] 本發明由上位機，自動化站AS站，現場設備，工廠及終端總線幾個部分組成。
[0021] 本系統中上位機包括工程師站ES7,操作站0S8,項目在工程師站ESI上設計，工程 師站ES7、操作站0S8硬體上由計算機構成，操作站0S8用來控制過程工廠，並同時承擔過程 值和消息的管理、維護和歸檔功能。
[0022] 自動化站AS包括：電源PS1、中央處理單元CPU2、輸入模塊AI3和DI5、輸出模塊 A04和D06。通過工廠總線，系統程序可以從工程師站ES7下載至自動化站AS的中央處理 單元CPU,並由中央處理單元CPU執行。通過中央處理單元CPU內部PROFIBUS DP接口，可 以實現現場級通訊。
[0023] 現場設備包括天然氣氣動換向閥、流量控制單元(包括流量計、調節閥）構成的天 然氣系統，重油流量定值控制單元(包括流量計、調節閥)、二位五通電磁閥構成的重油系 統，助燃風空交機閘板，限位開關，升降聯動氣缸構成的助燃風系統。這些現場設備無縫集 成於控制系統之中。
[0024] 工廠總線和終端總線採用的都是符合國際標準802. 3的工業乙太網，傳輸介質 採用工業雙絞線（ITP)和光纜（F0C)。實現最佳隔離。採用網線將自動化站AS、工程師站 ESI、操作站0S1通訊連接在一起。
[0025] 熔窯混合燃燒系統，包括有DCS分布式自動化站AS、上位機、天然氣系統、重油控 制系統和助燃風系統。熔窯的每對分支小爐內都安裝有天然氣供氣管路，助燃風風管，重油 供油管路。每支天然氣管路上都安裝測量分支天然氣流量的流量計19,流量調節閥18,以 及兩隻氣動薄膜換向閥14,分別負責天然氣左右支路換向燃燒.天然氣系統左右支路總管 上，分別安裝一隻兩位五通閥17,既右冷卻氣閥RV71，左冷卻氣閥RV73,負責天然氣系統冷 卻氣左右換向。當天然氣從左側換到右側燃燒時，左側天然氣閥關閉，左側噴槍冷卻氣打 開，吹掃左側噴槍36,進行冷卻，右側天然氣閥打開，右側噴槍開始燃燒，右側噴槍冷卻氣關 閉。重油系統在供油總管上安裝一個兩位五通閥作為卸油閥29,油管壓力過大時開啟。每 對小爐支路設質量流量計30,測量分支小爐重油流量，安裝流量調節閥31，調節小爐分支 油流量。重油設左右油路總管換向閥23, 27.左側油閥23打開，左側油槍33噴油，右側油 閥27打開，右側油槍34噴油.為保證重油充分燃燒，在每支油槍槍口設有霧化氣，開啟一 側油閥之前，應將該側霧化氣閥（20或25 )打開，使重油由液態轉化成霧化燃燒。當一側油 閥關閉，重油可能在槍口會有殘留，必須設置吹掃氣（24或者28)，用吹掃氣將槍口殘餘重 油吹走，有效防止槍口結焦。另重油系統噴槍如果採用低插式，還需增設左右油槍升降閥 (22、26)，在打開一側油閥之前必先將該側油槍升到固定位置，該位置是否到位，由每對小 爐內安裝的氣缸35來確定。助燃風系統每對分支小爐安裝測量該支路的助燃風流量的孔 板流量計11，以及調節流量的調節閥9.每對小爐安裝一對負責助燃風以及煙氣換向的空 交機閘板12,助燃風從左側進入時，煙氣則從右側吹出，反之亦然。
[0026] 天然氣系統與重油系統共用一個助燃風系統，每對小爐都可以任意選擇燒天然氣 或者重油，但是同一時間內，一對小爐只能選擇燃燒其中一種燃料。如5對小爐，第1、3、5 個可以燃燒天然氣，第2、4個燒重油，也可以第1、2、3個燒重油，第4、5個燒天然氣，但是每 對小爐不能同時又燒重油，又燒天然氣。並且每對小爐中助燃風為燃料助燃時，都要設置一 定比例，重油為液態，天然氣為氣態，兩者與助燃風的配比差異較大，混燒系統在判斷時會 準確做出選擇。
[0027] 工程師站ES7,操作站0S8通過乙太網與自動化站AS的中央處理單元CPU2連接。 由人工在操作界面上對每對小爐燃料作出選擇，確定燃燒方案。
[0028] 開始換向時，整個系統中自動化站AS作為控制中心，根據操作員設定的燃燒方 案，存儲在中央處理單元CPU2內的順序邏輯控制SFC通過Profibus DP向按時序向輸出模 塊A00、D06向現場天然氣、重油，助燃風系統流量控制閥，換向閥，截止閥，空交機閘板等發 出執行動作的指令，令兩套燃料系統同時動作，參與燃燒和換向。通過輸入模塊DI5,監測判 斷現場各閥是否執行到位的反饋信號，如空交機閘板到位信號13,天然氣換向閥限位開關 15,重油各個閥的反饋信號LSXX，油槍升降到位氣缸反饋信號35等等。由於天然氣換向步 驟簡單，執行動作少，重油換向執行動作多，換向複雜，本發明將重油步驟執行的時序進行 合併，與天然氣達到協調統一，輸入模塊DI 5必須得到兩套燃料系統上一步指令執行到位 的反饋信號，輸出模塊D06才能執行下一個步驟。通過輸入模塊AI3採集現場由流量計測 量到的流量數據，根據工藝流程的要求，調整設定值，對各個流量迴路通過PID控制模塊進 行計算，再通過輸出模塊A04將經過計算和分析的信號轉化成4~20mA信號傳輸到現場各相 應調節閥。調節閥與流量計的一一對應關係如圖1所示。通過操作員在人機界面上設置的 燃料選擇，調用自動化站AS選擇功能塊，實現不同燃料與助燃風之間自由靈活配比。
[0029] 如圖5、圖6所示。圖5、圖6分別描述了傳統單一燃料純燒時序，以及本發明所實 現的雙燃料混合燃燒時序。方框內為模塊A0, D0發出的動作指令，方塊之外的內容是各個 動作執行到位後發送至模塊AI、DI的反饋。通過比較可以發現，本發明將傳統的兩種燃料 只能單一，獨立的各自參與燃燒、換向的生產方式，改變為兩種燃料結合成統一的一體，實 現多種燃料混合燃燒的全自動控制。
【權利要求】
1. 平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於：包括上位機，自動化站， 所述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電至中 央處理單元的電源構成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接，平板 玻璃熔窯中，設置有天然氣系統、重油系統和助燃風系統，由天然氣系統、重油系統和助燃 風系統構成現場設備，天然氣系統通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現輸入平板玻 璃熔窯的天然氣控制，重油系統通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現輸入平板玻璃熔 窯的重油控制，助燃風系統通過空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸實現輸入平板玻璃熔 窯的助燃風控制，天然氣系統的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統中的重油流量 定值控制單元、電磁閥，以及助燃風系統中的空交機閘板、限位開關、升降聯動氣缸分別通 過終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
2. 根據權利要求1所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於： 所述上位機包括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬體上分別由計算機構成，工程師 站和操作站分別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
3. 根據權利要求1所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統，其特徵在於： 所述工廠總線和終端總線分別由工業乙太網構成。
【文檔編號】F23N1/02GK104061585SQ201410234577
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2013年6月28日
【發明者】鄭纖秀, 邢寶山, 陳坤, 盧佩慶, 王海榮, 宋方珂, 劉可, 丁蕾, 劉潤東, 袁希亮, 許新林 申請人:蚌埠凱盛工程技術有限公司