[發(fā)明專利]自分解氨燒結爐及其控制方法

有效

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• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104190926B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 張祝;吳斯灝;陳力航
• 申請（專利權）人: 吳斯灝
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.自分解氨燒結爐，包括燒結設備底座，其特征在于，燒結設備底座上從左至右依次設置有網(wǎng)帶輸入部分、燒結主體部分、降溫冷卻部分及網(wǎng)帶輸送部分，而輸送網(wǎng)帶從燒結主體部分與降溫冷卻部分中間穿過，且其一端套在網(wǎng)帶輸入部分上，另一端套在網(wǎng)帶輸送部分上；電加熱部分安裝于燒結主體部分內，并在燒結主體部分內與電加熱部分的外圍設置有氨加熱管道，氨加熱輸入管道一端與氨分解控制部分連接，另一端通過氨加熱管道與氨加熱回輸管道連接，而氨加熱回輸管道穿過氨加熱管道與氨分解控制部分連接，氫氣輸送管道一端與氨分解控制部分連接，另一端與氮基保護氣混合裝置連接，氮氣輸送管道一端與氨分解控制部分連接，另一端與氮基保護氣混合裝置連接，并在氮氣輸送管道上設置有控制閥，控制閥通過冷卻保護氣輸送管道與冷卻保護氣分散裝置連接，氮基保護氣混合裝置上安裝有脫蠟保護氣體輸送管道與淬火氮基氣體輸送管道，而脫蠟保護氣體輸送管道與脫蠟部分連接，淬火氮基氣體輸送管道與氣體淬火部分連接；此外，冷卻保護氣分散裝置與降溫冷卻部分連接，冷卻循環(huán)系統(tǒng)分別與淬火冷卻部分、降溫冷卻部分連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，冷卻循環(huán)系統(tǒng)內輸入有冷卻水，且冷卻水為循環(huán)外部散熱型。

3.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，淬火冷卻部分與降溫冷卻部分下方分別設置有冷卻水回收管道，且冷卻水回收管道與冷卻池連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，電加熱部分在燒結主體部分內為分段式并聯(lián)安裝。

5.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，電加熱部分內設置有熱電偶，且熱電偶與數(shù)字溫度傳感器連接，而數(shù)字溫度傳感器接入氨分解控制部分。

6.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，氨分解控制部分包括柜體，柜體內設置有控制器，柜體上設置有操作面板，操作面板與控制器連接，且柜體外接有光電耦合器，光電耦合器與繼電器連接，而繼電器與電加熱部分連接。

7.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，氨加熱輸入管道上安裝有氨流量控制閥。

8.根據(jù)權利要求1所述的自分解氨燒結爐，其特征在于，氨加熱管道為螺旋結構。

9.自分解氨燒結爐控制方法，其特征在于，控制器采用PID控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)給定值與數(shù)字溫度傳感器實際輸出值構成的控制偏差，將偏差的比例、積分與微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制，以實現(xiàn)溫度自動化控制，具體步驟如下：

1)以液氨為原料，并將液氨輸送至氨分解控制部分，液氨經(jīng)氨加熱輸入管道輸入至燒結主體部分內與電加熱部分的外圍設置的氨加熱管道中；

2)利用燒結余熱將輸入至氨加熱管道的液氨加熱轉化為氣體氨，數(shù)字溫度傳感器實時檢測氨加熱管道外圍溫度，并將數(shù)字溫度傳感器實際輸出值傳輸至控制器；

3)將步驟2)中的氣體氨經(jīng)氨加熱回輸管道送回氨分解控制部分，在催化劑的作用下分解，得到氫氣和氮氣，同時還有微量的殘氨、水蒸汽等雜質，而后通過凈化器對分解后氣體與雜質進行凈化，凈化后的氣體通過旋風分離器分離出氫氣與氮氣；

4)將步驟3)中分離出的氫氣與氮氣輸送至氮基保護氣混合裝置混合得混合氣體，其一部分混合氣體經(jīng)脫蠟保護氣體輸送管道輸送至脫蠟部分內進行脫蠟預熱，另一部分混合氣體經(jīng)淬火氮基氣體輸送管道輸送至氣體淬火部分進行氮基氣氛保護淬火；

5)氮氣輸送管道上設置有控制閥，部分氮氣經(jīng)控制閥差分輸出并通過冷卻保護氣輸送管道輸送給冷卻保護氣分散裝置，經(jīng)冷卻保護氣分散裝置發(fā)散后充滿降溫冷卻部分，起保護作用；

6)經(jīng)過上述步驟1)～步驟5)的液氨自分解完畢后，通過冷卻循環(huán)系統(tǒng)輸入冷卻水，部分冷卻水經(jīng)淬火冷卻部分輸出用于淬火冷卻，部分冷卻水輸送至降溫冷卻部分用于后端冷卻。

10.根據(jù)權利要求9所述的自分解氨燒結爐控制方法，其特征在于，PID控制系統(tǒng)將通過操作面板輸入的系統(tǒng)給定值與數(shù)字溫度傳感器的實際輸出值轉化為數(shù)字量計算處理，公式如下：

$u\left(k\right)=K_{p}e\left(t\right)+K_i\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}e\left(j\right)+K_d[e\left(k\right)-e(k-1)]---(1-1)$

式(1-1)中k--數(shù)字溫度傳感器采樣序號，k＝0，1，2…；

u(k)--第k次采集時刻控制器輸出值；

e(k)--第k次采集時刻操作面板輸入系統(tǒng)給定值的偏差值；

e(k-1)--第(k-1)次采集時刻操作面板輸入系統(tǒng)給定值的偏差值；

K_p--比例系數(shù)；

K_i--積分系數(shù)，K_i＝K_pT/T_i；

K_d--微分系數(shù)，K_d＝K_pT_D/T；

T--采樣周期，T_i--積分時間系數(shù)，T_d--微分時間系數(shù)；

由(1-1)式可得，

Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝K_p[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)-K_D[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]＝K_pΔe(k)+K_ie(k)+K_D[Δe(k)-Δe(k-1)] (1-2)

式(1-2)中Δe(k)＝e(k)-e(k-1)，Δe(k)為增量式PID控制算法，由第k次采集計算得到控制量輸出增量，而采樣周期T恒定，將確定K_i、K_d、K_p系數(shù)，使用前3次的測量值偏差，即可算出控制量的增量。