一种燃烧系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及燃气燃烧控制技术领域，具体而言，涉及一种燃烧系统及其控制方法。

背景技术

燃烧系统是使燃料和空气以一定方式喷出并进行混合燃烧的装置统称。目前的烧嘴的控制方法主要针对的为单个烧嘴的控制，其能够实现较佳的单个烧嘴的控制，但是对于多个烧嘴的燃烧系统的设置及其控制方法较少涉及，如何实现燃烧系统中多个烧嘴的稳定燃烧是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种燃烧系统及其控制方法，其能够改善上述至少一个技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种燃烧系统，其包括控制系统、燃气管、助燃气管、多个燃烧组件、预混气管以及吹扫管。

燃气管与助燃气管分别与预混气管连通，多个燃烧组件沿预混气管内气流的流动方向间隔布置。

每个燃烧组件包括：烧嘴，以及独立设置并分别连通烧嘴与预混气管的第一管道和第二管道。

烧嘴具有用于点火的点火机构以及用于检测火焰的火检探头，烧嘴经吹扫电磁阀可选择性地与吹扫风机连通，吹扫风机用于向烧嘴提供吹扫气体；第一管道设有用于控制其通断的第一电磁阀，第二管道设有用于控制其通断的第二电磁阀。

控制系统分别与点火机构、火检探头、第一电磁阀、第二电磁阀、吹扫电磁阀、以及吹扫风机电连接，以控制各部件的运行状态。

在上述实现过程中，通过控制系统分别与点火机构、火检探头、第一电磁阀、第二电磁阀、吹扫电磁阀电连接，可实现远程非接触式控制上述各部件的运行状态，操作更为简单，同时多个燃烧组件独立设置且沿预混气管内气流的流动方向间隔布置的方式以及每个燃烧组件的具体设置方式，便于后续进行燃烧控制，同时可根据实际的需求选择特定数量或全部的燃烧组件进行燃烧。并且通过第一管道和第二管道的设置，利用第一管道以及第二管道的通断，可调整对烧嘴输入的预混气流的流量大小，实现烧嘴小火燃烧和大火燃烧的调节，操作简单便捷，实现多个烧嘴的稳定燃烧。

在一种可能的实施方案中，燃气管设有减压阀以及用于监测燃气管内实际压力的压力监测机构，压力监测机构、减压阀分别和控制系统电连接，控制系统控制减压阀的开度以调整燃气管内的压力。

在上述实现过程中，控制系统可根据压力监测机构反馈的燃气管内压力信号，通过调节减压阀以调整燃气管开度大小以保证压力的恒定。

在一种可能的实施方案中，吹扫风机与燃烧组件一一对应，每个烧嘴经吹扫管与对应的吹扫风机连通，每个吹扫管均设有吹扫电磁阀。

在上述实现过程中，实现每个烧嘴的独立吹扫，同时相比于一个吹扫风机对多个烧嘴供风的方式，缩短吹扫风机和烧嘴之间的行程，保证吹扫效果佳且避免不必要的风力损耗。

第二方面，本申请实施例提供第一方面的燃烧系统的控制方法，其包括以下步骤：

沿预混气管内气流的流动方向，顺次对待点火的燃烧组件中的烧嘴进行点火及火焰检测。

其中，每个烧嘴点火及火焰检测的步骤包括：

控制系统控制第一电磁阀打开，然后控制点火机构对烧嘴点火，并控制火检探头持续进行火焰检测，若火检探头检测到火焰则判定为点火成功，终止点火并燃烧20-50s后，打开第二电磁阀，以使第一管道和第二管道同时向烧嘴供气，继续燃烧20-50s后再进行下一个燃烧组件中烧嘴的点火及火焰检测，直至所有的烧嘴点火完成。

在上述实现过程中，利用沿预混气管内气流的流动方顺次点火的方式，可保证点火的时候的安全性，避免前一已点火成功的烧嘴可能产生的一些不良影响，同时先利用小火点火，在点火成功后燃烧20-50s，使其到达稳定燃烧，然后再打开第二电磁阀，避免小火燃烧不稳定，直接打开第二电磁阀导致的小火熄灭；打开第二电磁阀后，此时第一管道和第二管道同时向烧嘴供气，实现烧嘴的大火燃烧，此时继续燃烧20-50s，保证大火燃烧稳定后再进行下一个燃烧组件中烧嘴的点火，防止该烧嘴熄灭但进行了下一个烧嘴的点火的情况，避免安全事故的发生，同时上述设置方式，利用预混气体流量的变化调整保证烧嘴燃烧功率，并且利用小火至大火的变化，保证烧嘴能够稳定的燃烧且避免浪费预混气，最终实现多个烧嘴稳定的燃烧。

在一种可能的实施方案中，在每个燃烧组件中的烧嘴进行点火及火焰检测前，控制方法还包括：控制系统控制吹扫电磁阀打开，对烧嘴进行吹扫，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀。

在上述实现过程中，利用吹扫的设置，防止烧嘴内可能存在的残留的预混气，进一步提高点火的安全性。

在一种可能的实施方案中，在每个烧嘴点火及火焰检测的步骤中，若火检探头未检测到火焰则判定为点火失败，控制系统控制点火件重新进行点火，若连续三次点火且均点火失败，则终止点火并关闭所有燃烧组件对应的第一电磁阀以及第二电磁阀。

利用上述的设置，保证系统运行的安全性，同时符合相关的国家标准。

在一种可能的实施方案中，燃烧系统的运行过程中，若出现一个烧嘴的对应的火检探头的火检信号消失，控制系统控制火检信号消失的烧嘴对应的第一电磁阀和第二电磁阀、以及其余燃烧组件的第二电磁阀均关闭，并打开火检信号消失的烧嘴对应的吹扫电磁阀以进行吹扫，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀，对火检信号消失的烧嘴进行重新点火并进行火焰检测，若火检探头检测到火焰，则将全部燃烧组件对应的第二电磁阀打开。

在上述实现过程中，利用上述设置方式可安全有效的将火检信号消失的烧嘴点燃，并且使预燃气在烧嘴中稳定的燃烧，不影响整个燃烧系统的运行。

可选地，对火检信号消失的烧嘴进行重新点火并进行火焰检测的步骤中，若连续三次点火且均点火失败，控制系统终止点火并关闭所有燃烧组件对应的第一电磁阀。

在上述实现过程中，利用上述设置，保证燃烧系统的安全性，防止发生安全事故。

在一种可能的实施方案中，燃烧系统的运行过程中，若出现两个及以上的烧嘴对应的火检探头的火检信号消失，控制系统控制所有燃烧组件对应的第一电磁阀以及第二电磁阀关闭。

在上述实现过程中，根据火检信号消失的数量，可简单快速的反应燃烧系统的运行状态，当出现两个及以上的烧嘴的火检信号消失，关闭所有的燃烧组件对应的第一电磁阀以及第二电磁阀，有效防止安全事故的发生。

在一种可能的实施方案中，燃烧系统运行结束后，控制系统控制所有燃烧组件对应的第一电磁阀以及第二电磁阀关闭，并打开吹扫电磁阀并对烧嘴进行吹扫20-50s，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀。

在上述实现过程中，利用上述设置，避免预燃气残留，避免在下次运行燃烧系统前，因存在的预燃气可能导致的安全事故。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为燃烧系统10a的结构示意图；

图2为燃烧系统10b的结构示意图；

图3为燃烧组件启动点火及火焰检测步骤的具体流程示意图。

图标：10a-燃烧系统；10b-燃烧系统；100-燃气管；101-第一压力监测机构；103-减压阀；105-第一流量计；110-助燃气管；111-第二压力监测机构；113-第二流量计；115-文丘里喷嘴；120-预混气管；130-助燃风机；140-燃烧组件；141-烧嘴；143-火检探头；145-点火机构；146-烧嘴控制器；147-第一管道；1471-第一电磁阀；148-第二管道；1481-第二电磁阀；150-吹扫风机；153-吹扫管；155-吹扫电磁阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，燃烧系统10a包括控制系统(图未示)、燃气管100、助燃气管110、预混气管120、助燃风机130、多个燃烧组件140以及吹扫风机150。

其中，控制系统为PLC系统，其包括电连接的主控制器和存储器，存储器用于存储程序，主控制器在接收到执行指令后，执行该程序，具体可参考相关技术自行设置，也可以直接购买，在此不做限定。

燃气管100与助燃气管110分别与预混气管120连通，用于将燃气以及助燃气输送至预混气管120并在预混气管120内混合。

可选地，燃烧系统10b包括文丘里喷嘴115，其中燃气管100与助燃气管110分别与文丘里喷嘴115的收缩型入口连接，预混气管120与文丘里喷嘴115的扩散型出口连接，保证燃气以及预混气混合均匀且降低预混气流的流速。

其中，燃气管100设有用于监测燃气管100内压力的第一压力监测机构101、用于调节燃气管100的开度大小的减压阀103，以及用于监测燃气管100内燃气流量的第一流量计105；第一压力监测机构101、减压阀103、第一流量计105分别和主控制器电连接。此时，主控制器通过压力监测机构反馈的压力值以实时调节调节阀的开度，以保证压力的恒定，同时通过第一流量计105反馈的流量获得燃气管100内实时流量的变化。

具体地，减压阀103设有PID控制器(图未示)，PID控制器与主控制器电连接。其中减压阀103的数量例如为一个、两个或三个等。

本实施例中，减压阀103的数量为两个，两个减压阀103、第一流量计以及第一压力监测机构101沿燃气在燃气管100内的流动方向，按照一减压阀103、第一流量计、另一减压阀103以及第一压力监测机构101的方式依次设置在燃气管100，利用两级减压阀103调节，保证燃气管100内压力的恒定，同时避免流速过大。

助燃气管110远离文丘里喷嘴115的一端与助燃风机130的出风口连通，其中助燃气管110设有用于监测助燃气管110内压力的第二压力监测机构111，以及用于监测助燃气管110内助燃气流量的第二流量计113；其中，第二流量计113位于第二压力监测机构111靠近预混气管120的一侧，助燃风机130、第二流量计113以及第二压力监测机构111分别与主控制器电连接，主控制器通过第二流量计113以及第二压力监测机构111反馈的信息启动或关闭助燃风机130，同时调整助燃风机130的功率以调节风量，以保证助燃气管110内压力的恒定。

第一压力监测机构101与第二压力监测机构111均为具有压力变送器的压力表，压力变送器与主控制器电连接，压力表利用压力变送器将监测到的压力数据输送至主控制器。

多个燃烧组件140沿预混气管120内气流的流动方向间隔布置。

其中，每个燃烧组件140包括：烧嘴141，以及独立设置并分别连通烧嘴141与预混气管120的第一管道147和第二管道148。

其中烧嘴141具体例如为多孔介质烧嘴，其由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。

烧嘴141具有用于点火的点火机构145(具体例如为点火针)以及用于检测火焰的火检探头143(例如为火检针)。

其中，烧嘴141可以直接购买市面上具有烧嘴控制器146、点火机构145以及火检探头143的烧嘴141，其中烧嘴控制器146与点火机构145、火检探头143分别电连接，烧嘴控制器146控制点火机构145是否点火，以及启动或关闭火检探头143并获得火检探头143是否检测到火焰的火检信号，此时烧嘴控制器146与主控制器电连接，实现主控制器能够控制点火机构145是否点火，以及控制火检探头143的运行并获得火检探头143的火检信号。

第一管道147设有用于控制其通断的第一电磁阀1471，第二管道148设有用于控制其通断的第二电磁阀1481，其中，第一电磁阀1471、第二电磁阀1481处于常闭状态，且被构造成断电时关闭。

具体地，第一电磁阀1471以及第二电磁阀1481分别与控制系统的主控制器电连接，进而通过主控制器控制第一电磁阀1471以及第二电磁阀1481的打开或关闭。

其中，第一管道147的直径小于第二管道148的直径。

吹扫风机150用于向烧嘴141提供吹扫气体，烧嘴141经吹扫电磁阀155可选择性地与吹扫风机150连通。吹扫电磁阀155处于常闭状态，且被构造成断电时关闭。

请参阅图2，在一些可选地实施例示出的燃烧系统10b中，吹扫风机150的数量为一个，吹扫风机150连通有与烧嘴141一一对应的多个吹扫管153，每个烧嘴141经对应的吹扫管153与吹扫风机150连通，每个吹扫管153均设有吹扫电磁阀155，此时通过吹扫电磁阀155控制吹扫管153的通断，以选择性向烧嘴141提供吹扫气体。但此时由于一个吹扫风机150需对应多个烧嘴141，导致每个烧嘴141与风机之间的距离不等且风机功率较大，一方面不便于控制吹扫时间，另一方面可能存在部分吹扫电磁阀155失灵导致的安全事故。

因此，请参阅图1，本实施例中，吹扫风机150与燃烧组件140一一对应，每个烧嘴141经独立地吹扫管153与对应的吹扫风机150连通，每个吹扫管153均设有吹扫电磁阀155。由于每个烧嘴141对应的吹扫风机150以及吹扫管153独立设置，因此对于吹扫操作更为灵活，且避免了互相干扰。

为了在实际操作过程中，当燃烧系统10a无法正常运行时，能够快速通知工作人员，燃烧系统10a还包括与主控制器电连接的报警机构(图未示)，以在主控制器生成报警信号时，主控制器触发报警机构报警。报警机构包括但不局限于喇叭，还可以为警示灯。

由于主控制器与助燃风机130电连接，因此主控制器能够获得助燃风机130的运行状态，主控制器被构造为当其监测到助燃风机130运行不正常(包括自行关闭、跳闸或联轴器断裂等)时生成报警信号并触发报警机构报警。

主控制器设有助燃气管110及燃气管100内的压力的目标参数，由于主控制器与第一压力监测机构101、第二压力监测机构111电连接，因此在主控制器能够实时获得助燃气管110及燃气管100内的实际压力参数(调整后的)并与目标参数进行对比，主控制器被构造为当调整后的任一实际压力参数超过目标参数的最大或最小阈值时，生成报警信号并触发报警机构报警。

主控制器还将获取燃烧系统10a外联设备的安全表征信息，具体方式请参阅相关技术，主控制器被构造为在根据安全表征信息，判定燃烧系统10a的外联设备存在安全隐患时，生成报警信号并触发报警机构报警。

由于主控制器与烧嘴控制器146电连接，因此主控制器能够获得每个烧嘴141的火检信号，主控制器被构造为两个燃烧头的火检信号消失时，生成报警信号并触发报警机构报警。

由于上述燃烧系统10a用于对炉体进行加热，因此可选地，燃烧系统10a包括炉体(图未示)，烧嘴141用于加热炉体的内部空间，此时，炉体设有用于检测炉体内温度的温度检测机构(图未示)，例如为热电偶，温度检测机构与控制系统电连接，主控制器能够获得炉体内的实际温度，主控制器设有炉体内的目标温度，主控制器被构造为实时对比炉体内的实际温度以及目标温度，当实际温度大于目标温度的最高阈值时，主控制器生成报警信号并触发报警机构报警。

上述报警机构报警的前提对于燃烧系统10a的安全运行影响较大，因此，主控制器被构成为在生成报警信号，主控制器关闭所有第一电磁阀1471、第二电磁阀1481、助燃风机130以及点火机构145，停止运行燃烧系统10a。

综上，只需要在控制系统设定具体的程序，控制系统便能够精准控制点火机构145、火检探头143、第一电磁阀1471、第二电磁阀1481、吹扫电磁阀155、助燃风机130以及吹扫风机150的启动或关闭，在短时间内实现自动化燃烧处理操作，无需人工干预即可实现燃烧系统10a各烧嘴141的自动、安全以及稳定的燃烧。

本实施例还提供上述燃烧系统10a的控制方法，其包括以下步骤：

沿预混气管120内气流的流动方向，顺次对待点火的燃烧组件140中的烧嘴141进行点火及火焰检测。

需要说明的是，此时的待点火的燃烧组件140可以为全部燃烧组件140，也可以是从全部燃烧组件140中获得的多个连续或非连接布置的燃烧组件140，本实施例中，均指代连续布置的多个燃烧组件140。

其中，请参阅图3，图3为燃烧组件140启动点火及火焰检测的流程示意图，根据图3，每个烧嘴141点火及火焰检测的步骤包括：

S1、控制系统控制吹扫电磁阀155打开，对烧嘴141进行吹扫，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀155。

S2、控制系统控制第一电磁阀1471打开，然后控制点火机构145对烧嘴141点火，并控制火检探头143持续进行火焰检测，主控制器根据火检探头143反馈的数据，判定点火是否成功。

S3、若火检探头143检测到火焰则判定为点火成功。

此时，控制系统控制终止点火并燃烧20-50s后，打开第二电磁阀1481，以使第一管道147和第二管道148同时向烧嘴141供气，继续燃烧20-50s后再进行下一个燃烧组件140中烧嘴141的点火及火焰检测，直至所有的烧嘴141点火完成。

通过第一管道147和第二管道148的通断，可调整对烧嘴141输入的预混气流的流量大小，实现烧嘴141小火燃烧和大火燃烧的调节，操作简单便捷，同时相比于直接利用第一管道147和第二管道148管径的不同，关闭第一管道147打开第二管道148的大小火切换方式，不仅操作方便，还能够实现烧嘴141的稳定燃烧。

S4、若火检探头143未检测到火焰则判定为点火失败。此时控制系统控制点火件重新进行点火。

重新点火的过程包括：

S4.1、若三次内点火成功，则进行下一燃烧组件140的点火。

S4.2、若连续三次点火且均点火失败，则终止点火并触发报警信号，关闭所有燃烧组件140对应的第一电磁阀1471以及第二电磁阀1481，同时关闭助燃风机130，停止燃烧系统10a的运行。

实际点火后，燃烧系统10a运行的过程中，可能会出现部分烧嘴141突然熄灭，出现烧嘴141对应的火检探头143的火检信号消失，此时，针对火检信号消失的数量，采用不同的措施，以针对性的进行补救并防止安全事故的发生。

具体地，燃烧系统10a的运行过程中针对火检信号消失采用的措施包括：

S100、获得火检信号消失的烧嘴141的个数。

S101、若出现一个烧嘴141的对应的火检探头143的火检信号消失，控制系统控制火检信号消失的烧嘴141对应的第一电磁阀1471和第二电磁、以及其余燃烧组件140的第二电磁阀1481均关闭，并打开火检信号消失的烧嘴141对应的吹扫电磁阀155以进行吹扫，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀155，对火检信号消失的烧嘴141进行重新点火并进行火焰检测。

S1011、若火检探头143检测到火焰，则将全部燃烧组件140对应的第二电磁阀1481打开。

S1013、若连续三次点火且均点火失败，控制系统终止点火并关闭所有燃烧组件140对应的第一电磁阀1471。

S110、若出现两个及以上的烧嘴141对应的火检探头143的火检信号消失，控制系统控制所有燃烧组件140对应的第一电磁阀1471以及第二电磁阀1481关闭，并触发报警并停止燃烧系统10a的运行。

最后，燃烧系统10a运行结束后，控制系统控制所有燃烧组件140对应的第一电磁阀1471以及第二电磁阀1481关闭，并打开吹扫电磁阀155并对烧嘴141进行吹扫20-50s，吹扫完成后关闭吹扫电磁阀155。

实际的运行过程中，当主控制器被触发并生成报警信号时，主控制器触发报警机构报警并关闭所有第一电磁阀1471、第二电磁阀1481、助燃风机130以及点火机构145，停止运行燃烧系统10a。

综上，本申请实施例提供的燃烧系统,通过调整对烧嘴输入的预混气流的流量大小，实现烧嘴小火燃烧和大火燃烧的调节，操作简单便捷，实现多个烧嘴的稳定燃烧。上述燃烧系统的控制方法操作简单，保证燃烧系统安全稳定的运行，同时保证各烧嘴的稳定燃烧。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。