一種玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥和換向燃燒控制方法與流程

本發明涉及燃燒設備技術領域，特別是涉及一種在玻璃窯爐或熱熔窯爐中使用的用于換向燃燒的控制閥、換向燃燒控制方法及使用該控制閥的玻璃窯爐或熱熔窯爐。

背景技術：

上個世紀末，英國hotworkdevelopment公司和britishgas公司合作開發推出了一種新型的蓄熱式燃燒技術——燃料換向蓄熱式燃燒技術，該技術近幾十年以來在玻璃窯爐，特別是浮法玻璃熔窯上廣泛應用。

浮法玻璃熔窯屬于淺池橫焰池窯，主要包括投料端、長形窯池、熔窯煊體、兩側蓄熱室、流道等，其結構為：熔窯煊體位于窯池上方、為燃料提供燃燒空間，投料端和流道分別位于窯池兩端，蓄熱室位于窯池兩側，蓄熱室采用耐火材料做成的格子磚作為蓄熱體。該燃料換向蓄熱式燃燒技術利用窯池兩側蓄熱室蓄熱，回收85％以上的煙氣廢熱，并用這些熱量加熱空氣、返回爐中助燃，極大減少了燃料消耗。浮法玻璃熔窯進行換向燃燒的工作原理為：窯池相對的兩側均設置燃燒器和蓄熱室，一側的助燃空氣經蓄熱室加熱后進入熔窯，助燃同一側燃燒器噴射的燃料，使燃料在熔窯中燃燒，煙氣排至另一側蓄熱室，燃燒一定時間后，燃燒產生的煙氣攜帶的廢熱充分加熱了另一側的蓄熱室并排出，助燃空氣和燃料則分別從另一側的蓄熱室和燃燒器進入窯池助燃和燃燒。如此以固定的時間為周期、兩側燃燒器輪流交替開啟，進行有規律地換向燃燒。由于燃料換向蓄熱式燃燒可以回收煙氣余熱、節約能源，因此，除應用于玻璃制造外，還可廣泛應用于水泥制造、冶煉鋁等行業中使用的熱熔窯爐。

為了實現換向燃燒，在生產線上靠近玻璃窯爐或熱熔窯爐的一端設置由換向控制室和換向控制閥門組成的換向控制閥組，換向控制閥組的核心是兩個換向控制閥門，通過生產線上的分布式控制系統控制兩個換向控制閥門按照一定時間間隔有規律的開啟或者關閉，從而控制燃料輸送管路的啟閉使窯爐兩側的燃燒器輪流點火，進而實現換向燃燒。換向控制閥組的數量根據窯爐中小爐的數量來決定，每一對小爐對應設置兩套換向控制閥組。

由于每對小爐的燃燒控制系統上分設兩套換向控制閥組，即需要配置雙份換向控制閥門、管件，也需要兩個dcs控制節點，才能實現換向燃燒，增加了建設成本和系統復雜性。此外，換向控制閥門是由執行機構通過閥桿向閥芯傳動，實現開啟和關斷，在正常工況下，換向控制閥門須頻繁進行啟閉動作，閥桿處的密封結構長時間工作容易發生閉合不嚴，從而造成燃料泄露，嚴重影響換向燃燒效率。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，提供一種結構簡單且不易發生泄漏的玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥，包括一中空的圓柱狀殼體，在殼體內壁上設有燃料進口、第一燃料出口和第二燃料出口；殼體內套裝一嵌有若干塊內部磁體的柱體，柱體內設有一內部通道，內部通道可將燃料進口、第一燃料出口和第二燃料出口中的任意兩個連通；殼體的兩端分別設有用來密封殼體內部的密封盲板，密封盲板的中軸線上設有一軸承，密封盲板外側的軸承上設有一嵌有若干塊外部磁體的可沿軸承自由轉動的外部驅動盤，所述外部磁體與內部磁體的磁極方向與殼體的軸線方向一致。

所述燃料進口、第一燃料出口和第二燃料出口的截面積相等且在殼體上以軸對稱的方式設置。

所述內部通道的兩個端面與燃料進口、第一燃料出口和第二燃料出口的截面形狀和面積均相同。

所述柱體為實心，無縫套裝在殼體內，內部通道為設在柱體內部的一通孔且通孔的兩端均在柱體的側面上；優選的，內部磁體與內部通道在柱體內沒有重疊。

所述外部驅動盤與密封盲板相距0.5-1.0mm。

所述內部磁體和外部磁體以密封盲板為對稱設置，均為釹鐵硼稀土磁鐵且大小相同。

第二方面，本發明還提供一種玻璃窯爐，包括窯池、設置在窯池兩側的小爐和蓄熱室，還包括上述換向燃燒控制閥。

第三方面，本發明還提供一種熱熔窯爐，包括窯池、設置在窯池兩側的小爐和蓄熱室，還包括上述換向燃燒控制閥。

第四方面，本發明提供一種玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制方法，使用上述玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥，外部驅動盤繞軸承旋轉，外部磁體在磁力作用下使內部磁體轉動，同時帶動柱體旋轉，將燃料進口與第一燃料出口連通；一定時間后，轉動外部驅動盤，將第一燃料出口和第二燃料出口密封；一定時間后，繼續轉動外部驅動盤，將燃料進口與第二燃料出口連通；一定時間后，反方向轉動外部驅動盤，將第一燃料出口和第二燃料出口密封；一定時間后，繼續反方向轉動外部驅動盤，將燃料進口與第一燃料出口連通；循環往復，完成窯爐的換向燃燒。

包括以下步驟：

(1)、控制外部驅動盤繞軸承旋轉，在外部磁體和內部磁體的相互磁力作用下外部驅動盤帶動柱體旋轉，燃料進口與第一燃料出口連通，同時將第二燃料出口密封，此位置為初始位置，此時只向與第一燃料出口連接的燃燒器供給燃料；

(2)、一定時間后，外部驅動盤順時針旋轉，外部驅動盤帶動柱體同步旋轉，同時將第一燃料出口和第二燃料出口密封，切斷窯爐兩側燃燒器中的燃料供給；

(3)、一定時間后，外部驅動盤繼續順時針旋轉，并帶動柱體同步旋轉，燃料進口與第二燃料出口連通，同時將第一燃料出口密封，只向與第二燃料出口連接的燃燒器供給燃料；

(4)、一定時間后，外部驅動盤逆時針旋轉，帶動柱體同步旋轉，將第一燃料出口和第二燃料出口密封；

(5)、一定時間后，外部驅動盤繼續逆時針旋轉，帶動柱體同步旋轉，回到步驟(1)的初始位置，循環往復，完成窯爐的換向燃燒。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明提供的玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥可以減少工程中的閥門、管件數量，且可減少一半dcs控制節點數量；該換向燃燒控制閥可以實現換向控制機構的輕量化、簡單化，能夠直接節約工程建設成本和空間，也能夠有效減少后續使用中的檢修工作量。本發明的換向燃燒控制閥還可減少燃燒系統的泄露點，提高安全性。

附圖說明

圖1所示為本發明換向燃燒控制閥的內部剖面圖；

圖2所示為本發明換向燃燒控制閥的外部結構示意圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例，更具體地說明本發明的內容，并對本發明作進一步闡述，但這些實施例絕非對本發明進行限制。

本發明提供一種玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥包括：燃料進口1、第一燃料出口2、第二燃料出口3、殼體4、柱體5、內部通道6、內部磁體7、密封盲板8、軸承9、外部磁體10和外部驅動盤11。

其中，如圖1所示，殼體4是一中空的圓管，以其軸線為中心在管壁上以軸對稱方式開三個面積相等圓孔，分別為燃料進口1、第一燃料出口2、第二燃料出口3。

殼體4的管腔內設有一實心的柱體5，柱體5的其外輪廓呈圓柱體，并與殼體4管腔的內輪廓相同，無縫套裝在殼體4內。柱體5的圓柱體側面上設有一通孔，通孔的兩端均在圓柱體的側面上，并在柱體5內部形成一條內部通道6。通孔的橫截面(即殼體4的軸線所在平面)的形狀和面積均與燃料進口1、第一燃料出口2、第二燃料出口3相同；通孔的兩端能夠同時與燃料進口1、第一燃料出口2、第二燃料出口3中的任意兩個重合，使得隨著柱體5的旋轉，內部通道6連通燃料進口1、第一燃料出口2和第二燃料出口3中的任意兩個。內部通道6可以通過的機械加工的方式得到，為了使燃料流經內部通道的阻力最小，內部通道6的縱剖面(即與殼體4的軸線垂直的平面)最好是弧形。柱體5以其軸線為中心在圓柱體內以軸對稱方式加工出三個形狀相同的空間，用來鑲嵌三塊內部磁體7，三塊內部磁體7的磁極與殼體4的軸線平行，且磁極的方向均相同(即磁極方向沿殼體4的軸線均為n極至s極或均為s極至n極)。內部磁體7與內部通道6之間在空間位置上沒有重疊。

如圖2所示，殼體4的管體兩端安裝有兩片密封盲板8，殼體4被密封盲板8夾在中間，在殼體4的外側和密封盲板8的邊緣用螺栓固緊以達到密封的目的。密封盲板8和殼體4的內部形成的空間即為換向燃燒控制閥的內部，簡稱閥體內部，同樣的，密封盲板8和殼體4外側的空間為換向燃燒控制閥的外部，簡稱閥體外部。

密封盲板8上固定設一軸承9，軸承9的軸線垂直于密封盲板8，且與殼體4的軸線重合。軸承9可為深溝球軸承。軸承9上固定一外部驅動盤11。外部驅動盤11與密封盲板8平行但不接觸，相距0.5-1.0mm，此間距即可滿足傳動效率的要求、又能避免因加工精度上的誤差使外部驅動盤11碰觸密封盲板8造成的磨損。由于密封盲板8固定不動，外部驅動盤11可通過軸承9相對密封盲板8自由轉動。在外部驅動盤11的盤面內鑲嵌三塊外部磁體10。三塊外部磁體10的磁極也與殼體4的軸線平行，磁極方向與內部磁體7的磁極方向均相同，且與內部磁體7的位置相對應。內部磁體7和外部磁體10均為釹鐵硼稀土磁鐵，規格相同，比如可為采用n40sh材料，加工成長100mm、寬60mm、厚20mm的長方體。

本發明提供的玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥的工作原理為：

柱體5和外部驅動盤11在內部磁體7與外部磁體10的磁力作用下，保持相對靜止。通過控制外部驅動盤11繞軸承9旋轉，外部磁體10隨之發生旋轉，在磁力作用下，內部磁體7也跟著外部磁體10發生旋轉，從而帶動柱體5旋轉；轉至圖1所示位置時，燃料進口1與第一燃料出口2由內部通道6連通，將第二燃料出口3密封，將燃料通過燃料出口2供給燃燒器(圖1和圖2中箭頭方向表示燃料的走向)。由于具有一定壓力的燃料流體在弧形的內部通道6流動時，會對弧形通道的內壁產生一個沖擊力，這個沖擊力把柱體5整體推向殼體4內壁及第二燃料出口3，從而柱體5將第二燃料出口3進一步密封；殼體4可以由金屬材料加工而成，柱體5為非金屬材料，如可以是韌性高、耐磨性好、力學性能優的聚四氟乙烯。換向燃燒控制閥經長時間使用后如達不到密封要求，更換柱體5即可。持續一定時間后，控制外部驅動盤11順時針旋轉60°，外部驅動盤11通過外部磁體10和內部磁體7的作用帶動柱體5同步旋轉60°，此時第一燃料出口2和第二燃料出口3同時密封，切斷向窯爐兩側燃燒器的燃料供給。持續一定時間后，外部驅動盤11繼續順時針旋轉60°，柱體5同步旋轉60°，燃料進口1與第二燃料出口3由內部通道6連通，將第一燃料出口2。持續一定時間后，外部驅動盤11帶動柱體5同步逆時針旋轉60°，此時第一燃料出口2和第二燃料出口3同時密封，切斷向窯爐兩側燃燒器的燃料供給。持續一定時間后，外部驅動盤11帶動柱體5再同步逆時針旋轉60°，回到圖1所示狀態，完成一個換向燃燒周期。如此往復，實現窯爐的換向燃燒。

基于以上玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥，本發明還提供一種玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制方法，具體包括以下步驟：

(1)、控制外部驅動盤11繞軸承9旋轉，在外部磁體10和內部磁體7的相互磁力作用下外部驅動盤11帶動柱體5旋轉，轉至圖1所示位置(定義為初始位置)，燃料進口1與第一燃料出口2連通，同時將第二燃料出口3密封，只向與第一燃料出口2連接的燃燒器供給燃料；

(2)、一定時間后，外部驅動盤11順時針旋轉60°，外部驅動盤11帶動柱體5同步旋轉60°，同時將第一燃料出口2和第二燃料出口3密封，切斷窯爐兩側燃燒器中的燃料供給；

(3)、一定時間后，外部驅動盤11繼續順時針旋轉60°，并帶動柱體5同步旋轉60°，燃料進口1與第二燃料出口3連通，同時將第一燃料出口2密封，只向與第二燃料出口3連接的燃燒器供給燃料；

(4)、一定時間后，外部驅動盤11逆時針旋轉60°，帶動柱體5同步旋轉，將第一燃料出口2和第二燃料出口3密封；

(5)、一定時間后，外部驅動盤11繼續逆時針旋轉60°，帶動柱體5同步旋轉，回到步驟(1)的初始位置，如此循環，完成窯爐的換向燃燒。

本發明提供的玻璃窯爐或熱熔窯爐用換向燃燒控制閥通過磁力作用、無接觸地傳遞扭矩，完成外部驅動盤11和閥體內部的柱體5同步旋轉，使燃料封閉在殼體4內部與密封盲板8組成的空間內，即閥體內部，從而達到無泄漏換向控制的目的，徹底解決閥桿的軸封泄漏問題。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的內容。