[發明專利]一種蓄熱式加熱爐最佳燃燒控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201611202515.5
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106766883B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 羅全
• 申請（專利權）人: 大連華冶聯自動化有限公司
• 主分類號: F27B9/40
• 分類號: F27B9/40;F27D19/00;F27D21/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

一種蓄熱式加熱爐最佳燃燒控制系統及其方法，控制系統包括加熱爐、PLC控制系統、傳感器和調節閥；所述傳感器包括空氣支管流量傳感器、煤氣支管流量傳感器、含氧量分析儀、爐溫傳感器、鋼坯溫度傳感器和爐膛壓力傳感器；所述調節閥包括空氣支管調節閥、煤氣支管調節閥；控制方法包括煙氣殘氧含量自動控制方法和爐溫自動控制方法；本系統和方法采用較低的成本實現爐內氣氛和爐溫的自動控制，即使在煤氣熱值和壓力波動時也能保持系統穩定，能夠有效的控制降低氧化燒損和表面脫碳。

技術領域

本發明涉及加熱爐控制系統及方法，特別涉及一種蓄熱式加熱爐最佳燃燒控制系統及其方法。

背景技術

蓄熱式加熱爐分為3個段：預熱段、加熱段和均熱段，各段的爐內氣氛要求不同。在預熱段內，鋼坯溫度低于800℃，生成的氧化鐵皮較少，該段的爐內氣氛可以為微氧化氣氛。而在加熱段，鋼坯溫度迅速提高至1000℃，到達均熱段的鋼坯溫度更是達到1100℃以上，鋼坯在此溫度下，必須保持爐內為還原氣氛，否則會產生大量的氧化鐵皮。由此可見，合理控制爐內氣氛是非常重要的。固定的空燃比，即保持煤氣流量和空氣流量的比值不變，顯然不能保證最佳的燃燒狀態和最佳的爐內氣氛。我們希望找到一種可以有效降低鋼坯表面氧化燒損和表面脫碳的燃燒控制方法，當煤氣壓力和煤氣熱值波動較大的情況下能保證最佳的燃燒狀態和最佳的爐內氣氛。

鋼坯過燒時間和過燒溫度，是指鋼坯在每個爐段多余的加熱時間和過高的加熱溫度。控制爐溫能夠最大限度地降低鋼坯在每個爐段中的過燒時間和過燒溫度，實現滿足工藝目標的前提下降低氧化燒損表面脫碳。因此，精確并合理的控制爐溫也是蓄熱式加熱爐燃燒控制系統的重要環節。

公開號為：CN104633698A的中國發明專利提出的“一種蓄熱式加熱爐殘氧含量自動控制系統及其方法”專利介紹了一種加熱爐爐膛內殘氧含量的自動控制方法，采用熱值分析儀測量煤氣組分來計算理論空燃比和氧化鋯分析儀來實現對實際使用空燃比的自動修正，該方法將熱值儀的測量結果實時地參與計算。

公開號為：CN103062790A的中國發明專利提出的“加熱爐內燃燒控制方法”采用激光光譜分析技術測得加熱爐內各燃燒段的氧氣含量，然后根據氧含量計算實際空氣過剩系數，再根據實際空氣系數與理論空氣系數的偏差來計算空燃比，從而調節煤氣和空氣閥門。

上述方法提及的熱值儀價格昂貴，會影響該方法的推廣應用。上述兩種方法都采用了復雜的算法進行空燃比的修正，在煤氣熱值和壓力波動時很難保持系統穩定。

發明內容

為了解決背景技術中所述問題，本發明提供了一種蓄熱式加熱爐最佳燃燒控制系統及其方法，采用反饋閉環控制方式，以最終實現殘氧量和爐溫達到要求為目的，用較低的成本實現爐內氣氛和爐溫的自動控制，即使在煤氣熱值和壓力波動時也能保持系統穩定，能夠有效的控制降低氧化燒損和表面脫碳。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種蓄熱式加熱爐最佳燃燒控制系統，包括加熱爐、PLC控制系統、傳感器和調節閥；所述傳感器包括空氣支管流量傳感器、煤氣支管流量傳感器、含氧量分析儀、爐溫傳感器、鋼坯溫度傳感器和爐膛壓力傳感器；所述調節閥包括空氣支管調節閥、煤氣支管調節閥；

由所述PLC控制系統與空氣支管流量傳感器、空氣支管調節閥相連接組成空氣支管流量閉環控制系統；由PLC控制系統、含氧量分析儀、空氣支管流量閉環控制系統組成以殘氧含量為目標的主回路和以空氣流量控制為副回路的殘氧含量串級閉環控制系統；

由所述PLC控制系統與煤氣支管流量傳感器、煤氣支管調節閥相連接組成煤氣支管流量閉環控制系統；由PLC控制系統與爐溫傳感器、鋼坯溫度傳感器、煤氣支管流量閉環控制系統相連接組成以爐溫為目標的主回路和以煤氣流量控制為副回路的爐溫串級閉環控制系統，并且在爐溫控制中用鋼坯溫度作為爐溫設定值的修正計算參數，形成了爐溫串級雙閉環控制系統；