一种窑前天然气管道自动调节系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及高温竖窑燃烧技术领域，尤其涉及一种具有多重保护功能的窑前天然气管道自动调节系统及其工作方法。


背景技术：

2.高温竖窑是一种热工窑炉设备，用于煅烧多种高纯耐火原料。为了满足高温煅烧的能量要求，窑内煅烧区温度需要达到2000℃以上。为确保该温度条件，通常将热值高、杂质少的天然气作为首选燃料；但由于高温竖窑工作时窑内压力大、燃烧反应剧烈，且燃料进窑前需与助燃空气预混，因此对窑前天然气管道的安全性应有严格的要求。
3.传统的窑前天然气管道调节系统配置比较简单，通常只设置两处切断阀用于应急关闭，两个切断阀之间设一个自动调压阀，除此之外没有其余配置；实际生产过程中发现，该配置不能满足多种突发情况下的安全要求。
4.此外，窑内燃烧反应经常受到加料、出料、冷却风波动和其他环境因素的影响，使得天然气管道内天然气的流量、压力、温度等参数产生波动；同样，天然气供气端的上述参数也会时常发生波动，采用传统的窑前天然气管道调节系统时，需要人工在现场频繁地对天然气的压力和流量进行调整和修正，才能维持煅烧工艺的正常要求。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种窑前天然气管道自动调节系统及其工作方法，可保证天然气管道系统在多种工况下均具有安全性和可靠性，并且能够根据设定目标值实现天然气输送过程中各项参数的自动调节修正，保证系统长期稳定运行。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
7.一种窑前天然气管道自动调节系统，包括天然气管道、过滤旁通管道及放散管道；所述天然气管道由前段天然气管道及后段天然气管道组成，前段天然气管道上沿天然气流动方向依次设有手动切断阀a及天然气过滤器a；所述过滤旁通管道上设天然气过滤器b，天然气过滤器b通过过滤旁通管道与天然气过滤器a并联；天然气过滤器a上游的前段天然气管道上设手动切断阀b，天然气过滤器a下游的前段天然气管道上设手动切断阀d；天然气过滤器b上游的过滤旁通管道上设手动切断阀f，天然气过滤器b下游的过滤旁通管道上设手动切断阀g；前段天然气管道与后段天然气管道之间设自动调压阀；后段天然气管道上沿天然气流动方向依次设有压力信号远传装置a、流量信号远传装置、温度信号远传装置、气动切断阀a、压力信号远传装置b、电动流量调节阀、气动切断阀b、压力信号远传装置c、止回阀、手动切断阀e及天然气/助燃空气混合器；所述放散管道由放散主管道及放散支管道一、放散支管道二、放散支管道三、放散支管道四及放散支管道五组成，放散主管道通过放散支管道一连接自动调压阀下游的后段天然气管道，放散支管道一上设安全阀；放散主管道通过放散支管道二连接气动切断阀a上游的后段天然气管道，放散支管道二上设手动切断阀h；放散主管道通过放散支管道三连接气动切断阀a下游的后段天然气管道，放散支管道三
上设自动放散阀；放散主管道通过放散支管道四连接电动流量调节阀下游的后段天然气管道，放散支管道四上设手动切断阀i；放散主管道通过放散支管道五连接止回阀上游的后段天然气管道，放散支管道五上设手动切断阀j。
8.所述手动切断阀a下游的前段天然气管道上设压力表a，压力表a与前段天然气管道的连接管道上设手动切断阀k。
9.所述天然气过滤器a与手动切断阀d之间的前段天然气管道上设压力表b及接口管道一，压力表b与前段天然气管道的连接管道上设手动切断阀l；接口管道一上设手动切断阀p。
10.所述天然气过滤器b与手动切断阀g之间的过滤旁通管道上设压力表f及接口管道二，压力表f与过滤旁通管道的连接管道上设手动切断阀q；接口管道二上设手动切断阀c。
11.所述自动调压阀下游的后段天然气管道上设压力表c，压力表c与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀m。
12.对应压力信号远传装置b安装处的后段天然气管道上设压力表d，压力表d与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀n。
13.对应压力信号远传装置c安装处的后段天然气管道上设压力表e，压力表e与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀o。
14.所述自动调压阀与压力信号远传装置a联锁控制；所述电动流量调节阀与流量信号远传装置联锁控制。
15.所述气动切断阀a、气动切断阀b、自动放散阀分别设开关位限位开关，并分别连接中央控制系统；所述气动切断阀a、气动切断阀b单独连接压缩空气气源，并按照失电关、得电开的逻辑运行。
16.一种窑前天然气管道自动调节系统的工作方法，包括：
17.1)正常工作状态：
18.天然气管道内的气体先经惰性气体置换后，天然气自天然气管道的入口端进入，其压力大于出口端所需压力；将天然气管道上的手动切断阀a、手动切断阀b、手动切断阀d、自动调压阀、气动切断阀a、电动流量调节阀、气动切断阀b、手动切断阀e打开，关闭其余阀门；通过中央控制系统获取全部压力、流量、温度的远传信号后，先远程手动调节自动调压阀和电动流量调节阀，使流量值和压力值接近目标值，然后切换为自动模式；自动调压阀和电动流量调节阀分别通过将所获得的压力值、流量值与设定目标值进行比较判断，实现开合度的自动联锁调整；
19.2)过滤器检修状态：
20.当天然气过滤器a需要检修时，关闭手动切断阀p，同时将手动切断阀f、手动切断阀g打开，再关闭手动切断阀b、手动切断阀d，使过滤旁通管路连通；打开手动切断阀c进行泄压和排水，当压力表b显示为常压时，对天然气过滤器a进行检修、清洗或更换；完毕后，依次关闭手动切断阀c、打开手动切断阀b和手动切断阀d、关闭手动切断阀f和手动切断阀g，恢复到正常工作状态；天然气过滤器a与天然气过滤器b相互备用；天然气过滤器b检修方式参照天然气过滤器a；
21.3)电源故障状态：
22.当电源出现故障时，气动切断阀a、气动切断阀b自动关闭，关闭动作在断电后第一
15a.压力信号远传装置a 15b.压力信号远传装置b 15c.压力信号远传装置c 16.流量信号远传装置 17.温度信号远传装置
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
36.如图1所示，本发明所述一种窑前天然气管道自动调节系统5，包括天然气管道1、过滤旁通管道2及放散管道；所述天然气管道1由前段天然气管道及后段天然气管道组成，前段天然气管道上沿天然气流动方向依次设有手动切断阀a 5a及天然气过滤器a 6a；所述过滤旁通管道2上设天然气过滤器b 6b，天然气过滤器b 6b通过过滤旁通管道2与天然气过滤器a 6a并联；天然气过滤器a 6a上游的前段天然气管道上设手动切断阀b 5b，天然气过滤器a 6a下游的前段天然气管道上设手动切断阀d 5d；天然气过滤器b 6b上游的过滤旁通管道2上设手动切断阀f 5f，天然气过滤器b 6b下游的过滤旁通管道2上设手动切断阀g 5g；前段天然气管道与后段天然气管道之间设自动调压阀7；后段天然气管道上沿天然气流动方向依次设有压力信号远传装置a 15a、流量信号远传装置16、温度信号远传装置17、气动切断阀a 9a、压力信号远传装置b 15b、电动流量调节阀8、气动切断阀b 9b、压力信号远传装置c 15c、止回阀10、手动切断阀e 5e及天然气/助燃空气混合器11；所述放散管道由放散主管道3及放散支管道一4a、放散支管道二4b、放散支管道三4c、放散支管道四4d及放散支管道五4e组成，放散主管道3通过放散支管道一4a连接自动调压阀7下游的后段天然气管道，放散支管道一4a上设安全阀12；放散主管道3通过放散支管道二4b连接气动切断阀a 9a上游的后段天然气管道，放散支管道二4b上设手动切断阀h 5h；放散主管道3通过放散支管道三4c连接气动切断阀a 9a下游的后段天然气管道，放散支管道三4c上设自动放散阀13；放散主管道3通过放散支管道四4d连接电动流量调节阀8下游的后段天然气管道，放散支管道四4d上设手动切断阀i 5i；放散主管道3通过放散支管道五4e连接止回阀10上游的后段天然气管道，放散支管道五4e上设手动切断阀j 5j。
37.所述手动切断阀a 5a下游的前段天然气管道上设压力表a 14a，压力表a 14a与前段天然气管道的连接管道上设手动切断阀k 5k。
38.所述天然气过滤器a 6a与手动切断阀d 5d之间的前段天然气管道上设压力表b 14b及接口管道一，压力表b 14b与前段天然气管道的连接管道上设手动切断阀l 5l；接口管道一上设手动切断阀p 5p。
39.所述天然气过滤器b 6b与手动切断阀g 5g之间的过滤旁通管道2上设压力表f 14f及接口管道二，压力表f 14f与过滤旁通管道的连接管道上设手动切断阀q 5q；接口管道二上设手动切断阀c 5c。
40.所述自动调压阀7下游的后段天然气管道上设压力表c 14c，压力表c 14c与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀m 5m。
41.对应压力信号远传装置b 15b安装处的后段天然气管道上设压力表d 14d，压力表d14d与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀n 5n。
42.对应压力信号远传装置c 15c安装处的后段天然气管道上设压力表e 14e，压力表e14e与后段天然气管道的连接管道上设手动切断阀o 5o。
43.所述自动调压阀7与压力信号远传装置a 15a联锁控制；所述电动流量调节阀8与
流量信号远传装置16联锁控制。
44.所述气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b、自动放散阀13分别设开关位限位开关，并分别连接中央控制系统；所述气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b单独连接压缩空气气源，并按照失电关、得电开的逻辑运行。
45.一种窑前天然气管道自动调节系统的工作方法，包括：
46.1)正常工作状态：
47.天然气管道1内的气体先经惰性气体置换后，天然气自天然气管道1的入口端进入，其压力大于出口端所需压力；将天然气管道1上的手动切断阀a 5a、手动切断阀b 5b、手动切断阀d 5d、自动调压阀7、气动切断阀a 9a、电动流量调节阀8、气动切断阀b 9b、手动切断阀e 5e打开，关闭其余阀门；通过中央控制系统获取全部压力、流量、温度的远传信号后，先远程手动调节自动调压阀7和电动流量调节阀8，使流量值和压力值接近目标值，然后切换为自动模式；自动调压阀7和电动流量调节阀8分别通过将所获得的压力值、流量值与设定目标值进行比较判断，实现开合度的自动联锁调整；
48.2)过滤器检修状态：
49.当天然气过滤器a 6a需要检修时，关闭手动切断阀p 5p，同时将手动切断阀f 5f、手动切断阀g 5g打开，再关闭手动切断阀b 5b、手动切断阀d 5d，使过滤旁通管路2连通；打开手动切断阀c 5c进行泄压和排水，当压力表b 14b显示为常压时，对天然气过滤器a 6a进行检修、清洗或更换；完毕后，依次关闭手动切断阀c 5c、打开手动切断阀b 5b和手动切断阀d 5d、关闭手动切断阀f 5f和手动切断阀g 5g，恢复到正常工作状态；天然气过滤器a 6a与天然气过滤器b 6b相互备用；天然气过滤器b 6b检修方式参照天然气过滤器a 6a；
50.3)电源故障状态：
51.当电源出现故障时，气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b自动关闭，关闭动作在断电后第一时间内完成，直至电源恢复时再重新开启；
52.4)压力异常状态：
53.当天然气管道1入口端的压力高于设定值时，安全阀12自动开启进行泄压保护；同时，中央控制系统显示压力异常警报，由人工远程选择是否开启自动放散阀13进行放散；若天然气管道1的入口端压力低于设定值时，则自动关闭气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b，同时通过止回阀10防止含空气的混合气体回流；
54.5)长期停产状态：
55.长期停产时，先关闭天然气管道1上的手动切断阀a 5a，再依次打开手动切断阀h 5h、手动切断阀i 5i、手动切断阀j 5j，分段释放天然气管道1内的残余天然气。
56.本发明涉及的具有多重保护功能的窑前天然气管道自动调节系统，包括天然气管道1、过滤旁通管道2、放散管道3及上述管道上的所有阀门及仪表装置。
57.所述天然气管道1以自动调压阀7为界分为前段和后段。所述过滤旁通管道与前段天然气管道对应设置，所述放散管道与后段天然主管道对应设置。与后段天然气管道相连的多个放散支管道分别汇总连接到放散主管道上。
58.所述前段天然气管道沿天然气流动方向依次设置手动切断阀a 5a、手动切断阀b 5b、天然气过滤器a 6a、手动切断阀c 5c、手动切断阀d 5d；所述后段天然气管道沿天然气流动方向依次设置气动切断阀a 9a、电动流量调节阀8、气动切断阀b 9b、止回阀10、手动切
断阀e 5e。天然气管道1的出口端与天然气/助燃空气混合器11相连接。
59.所述过滤旁通管道2与天然气管道1的进口连接点设于手动切断阀a 5a与手动切断阀b 5b之间，出口连接点设于手动切断阀d 5d与自动调压阀7之间。过滤旁通管道2上沿天然气流动方向依次设置手动切断阀f 5f、天然气过滤器b 5b、手动切断阀p 5p、手动切断阀g 5g。
60.放散支管道共有5条，其中放散支管道一4a、放散支管道二4b与天然气管道1的连接点设于自动调压阀7与气动切断阀a 9a之间，放散支管道三4c与天然气管道1的连接点设于气动切断阀a 9a和电动流量调节阀8之间，放散支管道四4d与天然气管道1的连接点设于电动流量调节阀8和气动切断阀b 9b之间，放散支管道五4e与天然气管道1的连接点设于气动切断阀b 9b和止回阀10之间。
61.所述放散支管道一4a上设有安全阀12，放散支管道二4b上设有手动切断阀h 5h，放散支管道三4c上设有自动放散阀13，放散支管道四4d上设有手动切断阀i 5i，放散支管道五4e上设有手动切断阀j 5j。
62.所述放散主管道3的出口端与大气或指定收集器相连接。
63.所述天然气管道1共设有6处现场压力表，其中压力表a 14a设于手动切断阀a 5a与过滤旁通管道2的入口连接点之间，压力表b 14b设于天然气过滤器a 6a与手动切断阀d 5d之间，压力表c 14c设于自动调压阀7与放散支管道一4a的连接点之间，压力表d 14d设于放散支管道三4c的连接点与电动流量调节阀8之间，压力表e 14e设于气动切断阀b 9b与放散支管道五4d的连接点之间，压力表f 14f设于天然气过滤器b 6b与手动切断阀g 5g之间。
64.6处现场压力表与天然气管道1之间分别设有手动切断阀k 5k、手动切断阀l 5l、手动切断阀m 5m、手动切断阀n 5n、手动切断阀o 5o，手动切断阀q 5q、用于各自对应的压力表检修更换时使用。
65.对应压力表d 14d、压力表e 14e两处设有压力信号远传装置b 15b、压力信号远传装置c 15c，可将压力信号传输到中央控制系统，进行远端实时显示、记录、报警。其它几处可根据生产需要选配。
66.所述天然气管道1设有一流量计，位于放散支管道一与天然气管道1的连接点及放散支管道二与天然气管道1的连接点之间。所述流量计附近分别设有压力信号远传装置a 15a、流量信号远传装置16、温度信号远传装置17，可将压力、流量、温度信号传输到中央控制系统，根据需要进行远端实时显示、记录、控制、报警等功能的设置。所述流量信号根据所述压力、温度信号进行修正。
67.所述自动调压阀7的开合度可远程手动控制，也可根据所述压力信号进行自动联锁调整；所述电动流量调节阀8的开合度可远程手动控制，也可根据所述流量信号进行自动联锁调整。
68.所述气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b、自动放散阀13分别设有开关位限位开关，并可通过中央控制系统远程控制；所述气动切断阀a 9a、气动切断阀b 9b需单独提供压缩空气，并按照失电关、得电开的逻辑运行。
69.本发明所述一种窑前天然气管道自动调节系统适应多种工况要求，在正常工作状态下，可确保系统始终稳定并准确地按照目标参数运行。当系统长时间运行后，天然气中夹带的杂质及水分在天然气过滤器中积聚，当下游压力表的数值明显低于上游压力表的数值
时，表明天然气过滤器中的杂质过多，需要对天然气过滤器进行检修状态，通过天然气管道与过滤旁通管道的切换，可实现在线检修，不影响生产的正常进行。当因电源故障突然停电时，系统可在第一时间内切断天然气向窑内的输送。当天然气管道的入口端压力存在波动时，系统具备一定的调节能力，当入口端压力异常(过高或过低)时，可完成泄压保护、切断及报警功能，并可防止混合气体回流，避免爆炸现象发生。如需要长期停产，则可分段释放天然气管道内的残余天然气。
70.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。