[发明专利]工业加热炉炉膛氧含量分布场连续在线分析装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在工业加热炉高温炉膛内(1000-1400℃)氧含量分布场连续在线分析装置和方法。

背景技术

我国的冶金、机械、陶瓷等高耗能行业有大量的工业加热炉，是这些行业燃料消耗和空气污染的主要源头。为了降低能耗和排放，就需要将加热炉燃烧器的空燃比调节到最优，使得燃料和空气达到最佳配比，从而达到节能降耗和降低排放的双重目的。调节空燃比的主要手段是通过连续在线地检测燃烧烟气中的氧含量，来判断燃料是否充分燃烧，然后通过调节装置来进行动态调节。对于一些大型工业加热炉，如冶金行业的钢坯均热炉，均为多段多烧嘴加热，一般整个炉膛分为3-4段，每段有3-5组烧嘴。要使得整个加热炉达到最优燃烧，就必须对每组烧嘴单独进行空燃比调节，因此必须准确地在线分析每组烧嘴燃烧烟气中的氧含量，为该组烧嘴提供空燃比调节的依据。另外，由于工业加热炉的炉体非常庞大，可能的漏风点很多，很难直观判断泄漏点。而炉膛泄漏是钢坯氧化的重要原因，因此如果能够对整个炉膛内的氧含量分布进行连续分析，将为判断炉膛泄漏点提供直观的参考。

发明内容

本发明的目的提供一种工业加热炉炉膛氧含量分布场连续在线分析装置和方法，本发明采用高温氧含量在线分析的氧传感器在工业加热炉的高温炉膛上设置多个氧含量测点，实时在线地分析出炉膛内的氧含量分布场，调节每组烧嘴的空燃比，并为判断炉膛泄漏点提供直观的参考。

本发明的技术方案为：

工业加热炉炉膛氧含量分布场连续在线分析装置，包括多个氧传感器、多组烧嘴、燃烧控制系统、多个无线数据传输模块、上位计算机、一个无线接收模块，多组烧嘴安装在工业加热炉炉膛上，其特征在于：每个氧传感器分别安装在工业加热炉炉膛上的烟气流的下游方向，在每个氧传感器上安装一无线数据传输模块，上位计算机与无线接收模块相连，无线数据传输模块与无线接收模块通过无线进行数据传输，上位计算机与燃烧控制系统相连，燃烧控制系统控制每组烧嘴。所述的每个氧传感器为专利号ZL200920084872.5、名称为氧化锆前置式高温直插安装型氧传感器。所述的燃烧控制系统采用现有的技术，不是本发明的创新点，在这不作进一步地说明。

工业加热炉炉膛氧含量分布场连续在线分析方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)依据工业加热炉的分段、烟气流向以及各组烧嘴的分布来确定氧含量测点来安装氧传感器，在每个氧传感器上安装一无线数据传输模块，如图1a、图1b所示，原则是每组烧嘴都需要至少1个测点，测点也就是氧传感器均布置在烟气流的下游方向，同时要避开烟气流的回风死角，由于测点较多，传统布线方式工作量太大，传输可靠性也不高；(2)因此本发明还采用了无线传输网络的技术，每个测点的氧传感器通过无线数据传输模块传输数据，上位计算机通过无线接收模块接收数据，这种模式大大简化了施工工作量，而且无线传输网络中的每个传输模块都是一个数据接续站，大大提高了数据传输的稳定性，数据传输到上位计算机后，由上位计算机使用相应软件进行分析处理，拟合出炉膛的氧含量分布场且显示，并将数据传输给燃烧控制系统，燃烧控制系统对每组烧嘴的空燃比进行控制。同时以图块颜色变化和数字的形式将氧含量分布场直观地显示出来。如图2所示。每个测点1作一个图块，图块的颜色根据氧含量的值，从低到高，由蓝色向红色渐变，从而可以很直观地观察到整个炉膛的氧含量分布，为监测每组烧嘴的燃烧情况以及炉膛泄漏点提供直观的参考。

本发明采用高温氧含量在线分析的氧传感器在工业加热炉的高温炉膛上设置多个氧含量测点，实时在线地分析出炉膛内的氧含量分布场，使得每组烧嘴进行独立的空燃比调节成为可能，也为判断炉膛泄漏点提供直观的参考。本发明采用无线传输网络技术，将所有测点通过无线传输模块组网，进行无线数据传输。并通过图块颜色和数字显示方式将炉膛氧含量分布场直观地显示出来，图块颜色的变化和氧含量的值相关联。

附图说明

图1a为本发明在工业加热炉炉膛俯视图中的安装示意图。

图1b为本发明在工业加热炉炉膛侧视图中的安装示意图。

图2为本发明的示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步的描述。