一种炉窑的助燃装置的制作方法

1.本发明涉及炉窑助燃技术领域，具体为一种炉窑的助燃装置。


背景技术：

2.氧气制备装置是用于炉窑助燃的一种装置，在炉窑的燃烧过程中，提高助燃空气中氧气的浓度，从而提高炉窑的加热效果。变压吸附制氧现有制氧设备的工艺，其原理是：在一定压力条件下，空气中的氮气被吸附沸石分子筛吸附，氧气仅有少量被吸附，未被吸附的氧气作为产品输出，当吸附剂达到饱和后，凭借降压过程使氮气从分子筛上得以解吸，吸附剂得到再生，采用多个吸附床循环操作即可达到连续制氧气的目的。
3.实验过程中发现，火焰温度随富氧空气氧浓度的提高而增高，但是随着氧气浓度的继续提高，火火焰温度的增加幅度逐渐下降，为有效利用富氧空气，氧浓度不宜选得过高，一般按空气过剩系数1
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1.5组织火焰时，富氧空气浓度取23
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27％为宜，现有技术中用于窑炉助燃的变压吸附制氧设备的产品氧气是先存储在氧气罐中，然后再与空气中和使得空气的富氧浓度达到上述最佳范围，而制备氧气的过程是把空气中的氧气和其他气体(主要是氮气)分离，因此，在窑炉助燃的过程中需要先将氮气和氧气分离，又将氮气和氧气混合，现有技术中，制氧设备制备的氧气浓度相较于助燃的富氧空气中的氧浓度高，而相对于制备氧气浓度为23
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27％的混合空气，高浓度氧气在制备过程中分子筛的吸附的压力较大，压缩机的能耗高，但是高浓度氧气又需要混合降低才能使用，那么存在的浓度差所需要的这部分能耗就属于无用能耗，因此造成现有的氧气制备装置能耗高。
4.另外，对于起到吸附作用的分子筛，由于存在压降的问题，导致分子筛出现明显的分成现象，靠近进气口位置的分子筛过早饱和，而靠近出气口位置的分子筛处于待吸附的状态，导致这部分的分子筛利用率低，由此造成分子筛的吸附能力不均衡。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提出的现有炉窑助燃装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种炉窑的助燃装置及其助燃方法，具备降低制氧装置的能耗以及提高分子筛吸附的均衡性的优点，解决了上述背景技术中提出的氧气装置的能耗高，且存在无用功耗的问题以及分子筛分层明显造成的吸附效果不好，吸附能力不均衡的问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种炉窑的助燃装置，包括左罐、右罐和储氧罐，所述左罐和右罐的结构相同，所述左罐和右罐的上下两端分别开设有空气入口和产品气出口，所述左罐的内腔设有压力平衡气管，所述压力平衡气管的外壁上开设有气孔，所述压力平衡气管的数量为三个且三个所述压力平衡气管之间相互不连通，所述左罐内腔中最下方的压力平衡气管连通有基准气流管，其他两个所述压力平衡气管分别连通有平衡气流管，所述基准气流管和平衡气流管均连接有气压平衡器，所述气压平衡器的输入端连接至储氧罐的输出端，所述左罐和右罐上方的产品气出口分别连通有一个高浓度氧气出气管和富氧空气出气管，所述高浓度氧气出气管的出口端连接至储氧罐的进口端，所述富氧空气出气管
的出口端均连接有窑炉进气管，所述窑炉进气管上安装有氧气浓度测量器。
7.优选的，所述气压平衡器包括平衡箱、磁块滑塞、平衡感应线圈、基准感应线圈、基准管磁阀、平衡管磁阀和平衡控制器，所述基准气流管和平衡气流管分别连接至平衡箱的两端，所述磁块滑塞滑动连接在平衡箱的内腔中，所述平衡箱的两端分别开设有平衡气进口，所述基准管磁阀和平衡管磁阀分别安装在两个平衡气进口处，所述平衡感应线圈和基准感应线圈分别绕制在平衡箱的外壁上且分别靠近平衡管磁阀和基准管磁阀一侧，所述平衡感应线圈、基准感应线圈、基准管磁阀和平衡管磁阀均与平衡控制器电性连接。
8.优选的，所述压力平衡气管的长度均相同，三个所述压力平衡气管将左罐的内腔分割成容积相同的三个层区，三个所述层区的初始压力从空气入口至产品气出口的方向依次递增。
9.优选的，所述平衡气流管的数量与压力平衡气管的数量相同，两个所述平衡气流管均连通至平衡箱的一端，每个所述平衡气流管上均安装有平衡气管阀，所述平衡气管阀与平衡控制器电性连接，所述基准气流管上安装有基准气流阀，所述基准气流管连通至平衡箱的另一端。
10.优选的，两个所述富氧空气出气管上分别安装有富氧空气电控阀ⅰ和富氧空气电控阀ⅱ，所述富氧空气电控阀ⅰ和富氧空气电控阀ⅱ均电性连接有总控制器，两个所述高浓度氧气出气管上分别安装有高浓度氧气电控阀ⅰ和高浓度氧气电控阀ⅱ，所述高浓度氧气电控阀ⅰ和高浓度氧气电控阀ⅱ均与总控制器电性连接，所述储氧罐的内腔中设有容量测量器，所述容量测量器与总控制器电性连接，所述气压平衡器电性连接至总控制器上。
11.优选的，所述平衡控制器包括控制单元、氧气浓度接收模块、支气阀门控制模块、气管阀控制模块、管磁阀控制模块和时间控制模块，所述控制单元的输入端分别与氧气浓度接收模块、支气阀门控制模块的输出端连接，所述氧气浓度接收模块的输入端与氧气浓度测量器的输出端相连接，所述支气阀门控制模块的输入端电连接有操作屏，所述控制单元内设有氧气浓度
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压力换算模块、压力
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氧气进气量换算模块和感应电流变化量
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压力换算模块，所述氧气浓度
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压力换算模块、压力
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氧气进气量换算模块和感应电流变化量
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压力换算模块之间进行双向数据传输，所述控制单元的输出端分别与气管阀控制模块、管磁阀控制模块的输入端电连接，所述气管阀控制模块和管磁阀控制模块的输出端分别与平衡气管阀和平衡管磁阀相连接，所述控制单元和气管阀控制模块的线路上设有时间控制模块，所述控制单元与总控制器电性连接。
12.一种炉窑助燃装置的助燃方法，包含以下步骤：
13.s1：由总控制器控制高浓度氧气电控阀ⅰ、高浓度氧气电控阀ⅱ、富氧空气电控阀ⅱ关闭，富氧空气电控阀ⅰ开启，气压平衡器调整左罐内腔中的压力至富氧压力，左罐内通入空气进行吸附操作，产生的富氧空气经富氧空气电控阀ⅰ进入窑炉进气管中；
14.s2：左罐内的分子筛饱和后，由总控制器控制富氧空气电控阀ⅰ关闭，富氧空气电控阀ⅱ开启，气压平衡器调整右罐内腔中的压力至富氧压力，右罐内通入空气进行吸附操作，产生的富氧空气经富氧空气电控阀ⅱ进入窑炉进气管中；
15.s3：s2进行的同时，左罐解吸且在解吸完成后，由总控制器控制高浓度氧气电控阀ⅰ开启，气压平衡器调整左罐内腔中的压力至高压力，左罐内通入空气进行高压吸附操作，产生的高浓度氧气经高浓度氧气电控阀ⅰ进入储氧罐中直至储氧罐充满，高浓度氧气电控
阀ⅰ关闭，左罐内暂停通入空气至右罐内的分子筛饱和；
16.s4：进行s1步骤；同时右罐解吸且在解吸完成后，由总控制器控制高浓度氧气电控阀ⅱ开启，气压平衡器调整右罐内腔中的压力至高压力，右罐内通入空气进行高压吸附操作，产生的高浓度氧气经高浓度氧气电控阀ⅱ进入储氧罐中直至储氧罐充满，高浓度氧气电控阀ⅱ关闭，右罐内暂停通入空气至左罐内的分子筛饱和。
17.s5：步骤s2
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s4循环进行；
18.优选的，所述左罐和右罐在富氧吸附操作过程中，气压平衡器对左罐和右罐内腔进行压力自平衡调整，所述自平衡调整方法包括以下步骤：
19.s11：由支气阀门控制模块获取操作屏上输入的每个层区的初始压力值，并将初始压力值传输至控制单元；
20.s22：由控制单元根据氧气浓度
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压力换算模块、压力
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氧气进气量换算模块、感应电流变化量
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压力换算模块将初始压力值换算成基准气流阀和每个平衡气管阀对应管路的进气量，以及对应平衡气管阀管路连通时平衡感应线圈和基准感应线圈的初始感应电流值；
21.s33：左罐内通入空气后，两个平衡气管阀交替开闭，基准气流阀保持常开，管磁阀控制模块根据平衡感应线圈、基准感应线圈中的感应电流变化量控制平衡管磁阀开启向对应平衡气管阀的管路通入高浓度氧气以维持该层区的压力；
22.优选的，所述气压平衡器调整左罐内腔中的压力至富氧压力的方法为：根据所需的富氧空气中氧气的浓度值与压力的关系设定层区的初始压力值，该初始压力值呈梯度增加，且氧气浓度测量器将所检测到的富氧空气中的氧气浓度数值传输至氧气浓度接收模块，并由氧气浓度接收模块传输至控制单元，控制单元通过管磁阀控制模块控制基准管磁阀和平衡管磁阀开启并成倍数增大基准气流管和平衡气流管中高浓度氧气的进气量。
23.本发明具备以下有益效果：
24.1、本发明通过利用气压平衡器对左罐、右罐内的总压力值，并根据氧气浓度测量器的测量值动态改变左罐、右罐内的总压力值，从而使得从左罐、右罐内的产品气味满足炉窑燃烧所需的最佳氧浓度的富氧空气，摒弃了现有技术中持续高压力制备氧气后又需降低氧气浓度的助燃方式，从而减少了无用功耗，降低了氧气制备装置的能耗。
25.2、本发明通过将左罐、右罐分割成三个层区的结构，并使得三个层区的压力呈现递增的趋势，可有效提高分子筛吸附的同步性，缩短分子筛饱和的时间间隔，提高分子筛的利用率，平衡了各部分分子筛的吸附能力。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明气压平衡器的系统组成框图；
28.图3为本发明助燃方法流程简图；
29.图4为本发明气压平衡器的自平衡调整流程图。
30.图中：1、左罐；101、层区；2、右罐；3、储氧罐；301、容量测量器；4、压力平衡气管；401、气孔；5、基准气流管；501、基准气流阀；6、平衡气流管；601、平衡气管阀；7、气压平衡器；701、平衡箱；702、磁块滑塞；703、平衡感应线圈；704、基准感应线圈；705、基准管磁阀；
706、平衡管磁阀；707、平衡控制器；7070、控制单元；7071、氧气浓度接收模块；7072、支气阀门控制模块；7073、气管阀控制模块；7074、管磁阀控制模块；7075、时间控制模块；700、氧气浓度
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压力换算模块；711、压力
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氧气进气量换算模块；722、感应电流变化量
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压力换算模块；8、高浓度氧气出气管；801、高浓度氧气电控阀ⅰ；802、高浓度氧气电控阀ⅱ；9、富氧空气出气管；901、富氧空气电控阀ⅰ；902、富氧空气电控阀ⅱ；10、窑炉进气管；11、氧气浓度测量器；12、空气入口；13、产品气出口；14、总控制器。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1
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4，一种炉窑的助燃装置，包括左罐1、右罐2和储氧罐3，左罐1和右罐2的结构相同，左罐1和右罐2内填充分子筛颗粒，另外，现有技术中，左罐1、右罐2的内腔还连接用于降压的真空泵，从而进行分子筛的解吸，左罐1和右罐2的上下两端分别开设有空气入口12和产品气出口13，左罐1的内腔设有压力平衡气管4，压力平衡气管4的外壁上开设有气孔401，压力平衡气管4的数量为三个且三个压力平衡气管4之间相互不连通，本方案中设置有三个，实际中根据左罐1、右罐2的高度使用更多的压力平衡气管4，压力平衡气管4的长度均相同，三个压力平衡气管4将左罐1的内腔分割成容积相同的三个层区101，三个层区101的初始压力从空气入口12至产品气出口13的方向依次递增；利用压力平衡气管4将左罐1、右罐2的内腔分割成多个层区101的作用在于，便于调节左罐1内不同位置的压力，本方案会通过向压力平衡气管4内充入高浓度氧气，而达到改变压力的作用，由于气体的流动需要时间，因此，理论上，压力平衡气管4越短，层区101越多，压力调整的效果越好。
33.左罐1内腔中最下方的压力平衡气管4连通有基准气流管5，其他两个压力平衡气管4分别连通有平衡气流管6，基准气流管5和平衡气流管6均连接有气压平衡器7，通过气压平衡器7，将平衡气流管6所处的层区101与基准气流管5所处的层区101中的压力进行平衡，由于基准气流管5位于更靠近空气入口12的位置，在通入空气后，空气本身的压力会先增高基准气流管5处的压力，而基准气流管5处的分子筛又会吸附空气中的氮气，因此基准气流管5处的压力也处于动态变化的过程，那么如果不调整平衡气流管6相对于基准气流管5处的压力平衡问题，就会使得基准气流管5、平衡气流管6处的分子筛压差超过设定的范围，造成基准气流管5、平衡气流管6处分子筛吸附的能力不同，达到饱和的速度不同，因此通过气压平衡器7调整基准气流管5、平衡气流管6之间的压力，降低压力差的变化。
34.气压平衡器7的输入端连接至储氧罐3的输出端，左罐1和右罐2上方的产品气出口13分别连通有一个高浓度氧气出气管8和富氧空气出气管9，高浓度氧气出气管8的出口端连接至储氧罐3的进口端，富氧空气出气管9的出口端均连接有窑炉进气管10，窑炉进气管10上安装有氧气浓度测量器11，窑炉进气管10与窑炉的燃气进口连通，使得产品气可以直接进入窑炉中燃烧，氧气浓度测量器11用于监测进入窑炉内富氧空气中氧气的浓度，本方案中，气压平衡器7还可根据氧气浓度测量器11的监测数据调整左罐1、右罐2内的压力，从而保证进入窑炉的富氧空气中氧浓度在最佳范围。
35.气压平衡器7包括平衡箱701、磁块滑塞702、平衡感应线圈703、基准感应线圈704、基准管磁阀705、平衡管磁阀706和平衡控制器707，基准气流管5和平衡气流管6分别连接至平衡箱701的两端，磁块滑塞702滑动连接在平衡箱701的内腔中，平衡箱701的两端分别开设有平衡气进口，基准管磁阀705和平衡管磁阀706分别安装在两个平衡气进口处，平衡感应线圈703和基准感应线圈704分别绕制在平衡箱701的外壁上且分别靠近平衡管磁阀706和基准管磁阀705一侧，当磁块滑塞702向平衡管磁阀706处移动时，平衡感应线圈703的感应电流增大，表明平衡气流管6所处层区101的压力小于基准气流管5所处层区101的压力，当磁块滑塞702向基准管磁阀705处移动时，基准感应线圈704的感应电流增大，表明平衡气流管6处的压力大于基准气流管5处的压力，由于本方案中，基准气流管5、平衡气流管6所处的层区101中的压力本身设定即存在递增的情况，因此平衡感应线圈703、基准感应线圈704在平衡过程中应采用相对于初始感应电流的变化量来衡量基准气流管5、平衡气流管6所处层区101的压力变化，平衡感应线圈703、基准感应线圈704、基准管磁阀705和平衡管磁阀706均与平衡控制器707电性连接，由于平衡箱701的两端分别与基准气流管5和平衡气流管6连通，平衡气管阀601交替开闭，其工作原理是：假设基准气流管5和其中一个平衡气流管6的压力为1比2的关系，此时磁块滑塞702在此空气压力下，平衡感应线圈703的感应电流值为i0,那么在吸附过程中，若此平衡气流管6与基准气流管5均与平衡箱701连通后，磁块滑塞702在空气压力下，平衡感应线圈703中的感应电流值为2*i0,则表明平衡气流管6处层区101的压力降低了，则需要平衡管磁阀706打开，向平衡气流管6内通气至平衡感应线圈703重新降低至i0，以此完成压力平衡的过程。
36.平衡气流管6的数量与压力平衡气管4的数量相同，两个平衡气流管6均连通至平衡箱701的一端，每个平衡气流管6上均安装有平衡气管阀601，平衡气管阀601与平衡控制器707电性连接，基准气流管5上安装有基准气流阀501，基准气流管5连通至平衡箱701的另一端，在气压平衡器7调控压力过程中，是通过控制每个平衡气管阀601从而起到控制整个不同层区101的目的。
37.平衡控制器707包括控制单元7070、氧气浓度接收模块7071、支气阀门控制模块7072、气管阀控制模块7073、管磁阀控制模块7074和时间控制模块7075，控制单元7070的输入端分别与氧气浓度接收模块7071、支气阀门控制模块7072的输出端连接，氧气浓度接收模块7071的输入端与氧气浓度测量器11的输出端相连接，支气阀门控制模块7072的输入端电连接有操作屏，控制单元7070内设有氧气浓度
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压力换算模块700、压力
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氧气进气量换算模块711和感应电流变化量
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压力换算模块722，氧气浓度
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压力换算模块700、压力
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氧气进气量换算模块711和感应电流变化量
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压力换算模块722之间进行双向数据传输，控制单元7070的输出端分别与气管阀控制模块7073、管磁阀控制模块7074的输入端电连接，气管阀控制模块7073和管磁阀控制模块7074的输出端分别与平衡气管阀601和平衡管磁阀706相连接，控制单元7070和气管阀控制模块7073的线路上设有时间控制模块7075，控制单元7070与总控制器14电性连接。
38.两个富氧空气出气管9上分别安装有富氧空气电控阀ⅰ901和富氧空气电控阀ⅱ902，富氧空气电控阀ⅰ901和富氧空气电控阀ⅱ902均电性连接有总控制器14，两个高浓度氧气出气管8上分别安装有高浓度氧气电控阀ⅰ801和高浓度氧气电控阀ⅱ802，高浓度氧气电控阀ⅰ801和高浓度氧气电控阀ⅱ802均与总控制器14电性连接，储氧罐3的内腔中设有容
量测量器301，容量测量器301与总控制器14电性连接，气压平衡器7电性连接至总控制器14上。
39.该炉窑助燃装置的助燃方法步骤如下：
40.s1：由总控制器14控制高浓度氧气电控阀ⅰ801、高浓度氧气电控阀ⅱ802、富氧空气电控阀ⅱ902关闭，富氧空气电控阀ⅰ901开启，气压平衡器7调整左罐1内腔中的压力至富氧压力，左罐1内通入空气进行吸附操作，产生的富氧空气经富氧空气电控阀ⅰ901进入窑炉进气管10中；
41.s2：左罐1内的分子筛饱和后，由总控制器14控制富氧空气电控阀ⅰ901关闭，富氧空气电控阀ⅱ902开启，气压平衡器7调整右罐2内腔中的压力至富氧压力，右罐2内通入空气进行吸附操作，产生的富氧空气经富氧空气电控阀ⅱ902进入窑炉进气管10中；
42.s3：s2进行的同时，左罐1解吸且在解吸完成后，由总控制器14控制高浓度氧气电控阀ⅰ801开启，气压平衡器7调整左罐1内腔中的压力至高压力，左罐1内通入空气进行高压吸附操作，产生的高浓度氧气经高浓度氧气电控阀ⅰ801进入储氧罐3中直至储氧罐3充满，高浓度氧气电控阀ⅰ801关闭，左罐1内暂停通入空气至右罐2内的分子筛饱和；
43.s4：进行s1步骤；同时右罐2解吸且在解吸完成后，由总控制器14控制高浓度氧气电控阀ⅱ802开启，气压平衡器7调整右罐2内腔中的压力至高压力，右罐2内通入空气进行高压吸附操作，产生的高浓度氧气经高浓度氧气电控阀ⅱ802进入储氧罐3中直至储氧罐3充满，高浓度氧气电控阀ⅱ802关闭，右罐2内暂停通入空气至左罐1内的分子筛饱和。
44.s5：步骤s2
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s4循环进行；
45.即，左罐1和右罐2交替进行吸附、解吸操作，在该方案中，左罐1、右罐2在解吸后进行的高压吸附是为了补偿储氧罐3内的高浓度氧气消耗，而储氧罐3内的高浓度氧气消耗不用于窑炉燃烧，仅仅用于辅助气压平衡器7调整左罐1、右罐2内的压力，而用于窑炉燃烧的是左罐1、右罐2内的压力处于低于高压吸附压力的富氧压力，且产生的富氧空气产品气直接通入窑炉进行燃烧，无需像现有技术中，需要全部将产品气输送至储氧罐3内，再将储氧罐3内的高浓度氧气与空气进行混合，降低氧气的浓度，再进行燃烧。
46.左罐1和右罐2在富氧吸附操作过程中，气压平衡器7对左罐1和右罐2内腔进行压力自平衡调整，自平衡调整方法包括以下步骤：
47.s11：由支气阀门控制模块7072获取操作屏上输入的每个层区101的初始压力值，并将初始压力值传输至控制单元7070；
48.s22：由控制单元7070根据氧气浓度
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压力换算模块700、压力
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氧气进气量换算模块711、感应电流变化量
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压力换算模块722将初始压力值换算成基准气流阀501和每个平衡气管阀601对应管路的进气量，以及对应平衡气管阀601管路连通时平衡感应线圈703和基准感应线圈704的初始感应电流值；
49.s33：左罐1内通入空气后，两个平衡气管阀601交替开闭，基准气流阀501保持常开，管磁阀控制模块7074根据平衡感应线圈703、基准感应线圈704中的感应电流变化量控制平衡管磁阀706开启向对应平衡气管阀601的管路通入高浓度氧气以维持该层区101的压力；
50.气压平衡器7对左罐1、右罐2内的每个层区101内进行的压力自平衡调整与左罐1、右罐2内整体压力的调整是相辅相成的，即气压平衡器7通过控制通入每个层区101内的气
流量控制每个区域的压力，使得左罐1、右罐2内的分子筛在这个整体的压力下能够产生符合要求的富氧空气；
51.而在上述整体压力调整后，气压平衡器7通过与层区101连通的基准气流管5、平衡气流管6动态调整每个层区101之间的压力，使得层区101的压力保持从下至上的比例增大的情况，主要用于保证层区101之间的压力比例相对平衡。
52.气压平衡器7调整左罐1内腔中的压力至富氧压力的方法为：根据所需的富氧空气中氧气的浓度值与压力的关系设定层区101的初始压力值，该初始压力值呈梯度增加，且氧气浓度测量器11将所检测到的富氧空气中的氧气浓度数值传输至氧气浓度接收模块7071，并由氧气浓度接收模块7071传输至控制单元7070，控制单元7070通过管磁阀控制模块7074控制基准管磁阀705和平衡管磁阀706开启并成倍数增大基准气流管5和平衡气流管6中高浓度氧气的进气量。
53.气压平衡器7与氧气浓度测量器11之间的数据传输的意义在于，分子筛经过一段时间的吸附后，其饱和度增高，在原有的压力下，富氧空气中氧的浓度会下降，因此，通过氧气浓度测量器11对富氧空气中的氧浓度进行实时监测，当氧浓度降低时，需相应增加左罐1、右罐2的整体压力值，以保证富氧空气中氧浓度不大幅改变。
54.在上述步骤中，气压平衡器7调整左罐1内腔中的压力至高压的方法，是依照现有技术中制备氧气的方法，现有技术中，一般调整左罐1内的压力使得制备的氧气浓度最高；
55.本方案中的富氧压力：是指根据进入窑炉内的富氧空气中的氧气浓度所需要给分子筛施加的压力；
56.富氧空气：是指可以直接输送至窑炉里进行燃烧的氧气含量在最佳值的空气，例如氧气浓度在23
‑
27％；
57.高压力：是指按照现有技术中，使分子筛的压力最大，产生的氧气浓度最高；此处的氧气浓度远大于富氧空气中氧浓度；
58.高浓度氧气：在上述高压力下产生的浓度高的氧气；
59.分子筛的压力与其吸附力成正比，分子筛的压力越大，其吸附的能力越大，产生的氧气浓度越高；本方案利用这个原理，调整分子筛所处反应罐左罐1和右罐2内的压力，使得分子筛的产品气可直接输送至窑炉中，而不用一直先输送至储氧罐3内，再将储氧罐3内的高浓度氧气与空气混合后再输送至窑炉中燃烧，由于分子筛所处罐体内的压力较小，相同体积的分子筛吸附的时间长，分子筛解吸的频率低，从而可以降低分子筛在吸附、解吸过程中的损耗，延长分子筛的使用寿命。
60.另外，左罐1和右罐2内的分子筛在空气入口12至产品气出口13的方向上，由于空气中的氮气逐渐被吸附，因此在分子筛上存在压降，压降导致分子筛出现如饱和区、传质区、待吸附区的分层现象，饱和区的分子筛无法再对氮气进行吸附，但是依然受到气流的冲击作用，这造成饱和的分子筛易于粉化，加速了分子筛的损坏，另外，待吸附区无法进行吸附，造成了这部分分子筛利用率低，因此本方案中，将罐体内虚拟分成三个区域，将这三个区域的压力从空气入口12至产品气出口13的方向上逐渐增大，使得不同区域的分子筛由于压力不同其吸附能力不同，由此，提高上述三个区域的分子筛吸附的同步率，使得三个区域的分子筛均能吸附且可同时饱和，避免出现明显的饱和、传质、待吸附的分层现象，提高分子筛的利用率，同时也降低分子筛的损坏。
61.为直观阐明三个区域压力关系以及富氧空气中氧浓度与三个区域压力的关系，通过如下的关系式表示：
62.在整个方案中，假设富氧空气的氧浓度为v0,此时罐体的平均压力为p0,三个层区101的压力依次为：p1,p2,p3,且存在类似如下关系，p2＝k1*p1,p3＝2k1*p1；
63.经过一段时间后，富氧空气的氧浓度降低至v0/2，而三个层区101的压力类似依次改变为原有的p1/2,p2/2,p3/2。
64.从而实现自动平衡压力个层区101压力以保证分子筛不出现较大压降，同时根据富氧空气的氧浓度实时调整总压力值以保证制备的富氧空气适合炉窑助燃。
65.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
66.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种炉窑的助燃装置，包括左罐(1)、右罐(2)和储氧罐(3)，所述左罐(1)和右罐(2)的结构相同，所述左罐(1)和右罐(2)的上下两端分别开设有空气入口(12)和产品气出口(13)，其特征在于：所述左罐(1)的内腔设有压力平衡气管(4)，所述压力平衡气管(4)的外壁上开设有气孔(401)，所述压力平衡气管(4)的数量为三个且三个所述压力平衡气管(4)之间相互不连通，所述左罐(1)内腔中最下方的压力平衡气管(4)连通有基准气流管(5)，其他两个所述压力平衡气管(4)分别连通有平衡气流管(6)，所述基准气流管(5)和平衡气流管(6)均连接有气压平衡器(7)，所述气压平衡器(7)的输入端连接至储氧罐(3)的输出端，所述左罐(1)和右罐(2)上方的产品气出口(13)分别连通有一个高浓度氧气出气管(8)和富氧空气出气管(9)，所述高浓度氧气出气管(8)的出口端连接至储氧罐(3)的进口端，所述富氧空气出气管(9)的出口端均连接有窑炉进气管(10)，所述窑炉进气管(10)上安装有氧气浓度测量器(11)。2.根据权利要求1所述的一种炉窑的助燃装置，其特征在于：所述气压平衡器(7)包括平衡箱(701)、磁块滑塞(702)、平衡感应线圈(703)、基准感应线圈(704)、基准管磁阀(705)、平衡管磁阀(706)和平衡控制器(707)，所述基准气流管(5)和平衡气流管(6)分别连接至平衡箱(701)的两端，所述磁块滑塞(702)滑动连接在平衡箱(701)的内腔中，所述平衡箱(701)的两端分别开设有平衡气进口，所述基准管磁阀(705)和平衡管磁阀(706)分别安装在两个平衡气进口处，所述平衡感应线圈(703)和基准感应线圈(704)分别绕制在平衡箱(701)的外壁上且分别靠近平衡管磁阀(706)和基准管磁阀(705)一侧，所述平衡感应线圈(703)、基准感应线圈(704)、基准管磁阀(705)和平衡管磁阀(706)均与平衡控制器(707)电性连接。3.根据权利要求1所述的一种炉窑的助燃装置，其特征在于：所述压力平衡气管(4)的长度均相同，三个所述压力平衡气管(4)将左罐(1)的内腔分割成容积相同的三个层区(101)，三个所述层区(101)的初始压力从空气入口(12)至产品气出口(13)的方向依次递增。4.根据权利要求2所述的一种炉窑的助燃装置，其特征在于：所述平衡气流管(6)的数量与压力平衡气管(4)的数量相同，两个所述平衡气流管(6)均连通至平衡箱(701)的一端，每个所述平衡气流管(6)上均安装有平衡气管阀(601)，所述平衡气管阀(601)与平衡控制器(707)电性连接，所述基准气流管(5)上安装有基准气流阀(501)，所述基准气流管(5)连通至平衡箱(701)的另一端。5.根据权利要求1所述的一种炉窑的助燃装置，其特征在于：两个所述富氧空气出气管(9)上分别安装有富氧空气电控阀ⅰ(901)和富氧空气电控阀ⅱ(902)，所述富氧空气电控阀ⅰ(901)和富氧空气电控阀ⅱ(902)均电性连接有总控制器(14)，两个所述高浓度氧气出气管(8)上分别安装有高浓度氧气电控阀ⅰ(801)和高浓度氧气电控阀ⅱ(802)，所述高浓度氧气电控阀ⅰ(801)和高浓度氧气电控阀ⅱ(802)均与总控制器(14)电性连接，所述储氧罐(3)的内腔中设有容量测量器(301)，所述容量测量器(301)与总控制器(14)电性连接，所述气压平衡器(7)电性连接至总控制器(14)上。6.根据权利要求2所述的一种炉窑的助燃装置，其特征在于：所述平衡控制器(707)包括控制单元(7070)、氧气浓度接收模块(7071)、支气阀门控制模块(7072)、气管阀控制模块(7073)、管磁阀控制模块(7074)和时间控制模块(7075)，所述控制单元(7070)的输入端分
别与氧气浓度接收模块(7071)、支气阀门控制模块(7072)的输出端连接，所述氧气浓度接收模块(7071)的输入端与氧气浓度测量器(11)的输出端相连接，所述支气阀门控制模块(7072)的输入端电连接有操作屏，所述控制单元(7070)内设有氧气浓度
‑
压力换算模块(700)、压力
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氧气进气量换算模块(711)和感应电流变化量
‑
压力换算模块(722)，所述氧气浓度
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压力换算模块(700)、压力
‑
氧气进气量换算模块(711)和感应电流变化量
‑
压力换算模块(722)之间进行双向数据传输，所述控制单元(7070)的输出端分别与气管阀控制模块(7073)、管磁阀控制模块(7074)的输入端电连接，所述气管阀控制模块(7073)和管磁阀控制模块(7074)的输出端分别与平衡气管阀(601)和平衡管磁阀(706)相连接，所述控制单元(7070)和气管阀控制模块(7073)的线路上设有时间控制模块(7075)，所述控制单元(7070)与总控制器(14)电性连接。
技术总结
本发明涉及炉窑助燃技术领域，且公开了一种炉窑的助燃装置，包括左罐、右罐和储氧罐，所述左罐和右罐的结构相同，所述左罐和右罐的上下两端分别开设有空气入口和产品气出口，所述左罐的内腔设有压力平衡气管，所述压力平衡气管的外壁上开设有气孔。本发明通过利用气压平衡器对左罐、右罐内的总压力值，并根据氧气浓度测量器的测量值动态改变左罐、右罐内的总压力值，从而使得从左罐、右罐内的产品气味满足炉窑燃烧所需的最佳氧浓度的富氧空气，摒弃了现有技术中持续高压力制备氧气后又需降低氧气浓度的助燃方式，从而减少了无用功耗，降低了氧气制备装置的能耗。了氧气制备装置的能耗。了氧气制备装置的能耗。


技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.F23L7/00
受保护的技术使用者：毛元江
技术研发日：2021.02.28
技术公布日：2021/6/29