[發明專利]加熱爐智能精確燃燒控制系統

在審

• 申請號: 201710712074.1
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107327870A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 曹陽
• 申請（專利權）人: 曹陽
• 主分類號: F23N1/02
• 分類號: F23N1/02;F27D19/00;C21D9/70;C21D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及軋鋼加熱爐智能控制技術領域，尤其涉及一種加熱爐智能精確燃燒控制系統。

背景技術

軋鋼加熱爐的智能燃燒控制是軋鋼生產過程的重要環節，利用智能燃燒控制系統可以提高坯料加熱質量、精確控制坯料頭尾溫差與均熱性、降低能源消耗。由于軋鋼加熱爐具有非線性、大慣性、純滯后、多變量、時變參數且相互耦合復雜等特點，被控系統工作機理復雜，某些熱工參數難以測量，而且其中還有一些不確定因素，導致現有的控制系統不能及時使用變化的工況，使空燃比不合理、熱效率不能進一步提高，同時氧化燒損增加。另外，燃燒過程中產生的煙氣殘氧含量無法檢測，導致燃燒效果不理想、爐內燃燒不充分等問題，影響了坯料的加熱質量。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種加熱爐智能精確燃燒控制系統，能結合殘氧量及空氣/煤氣流量計算出最優空燃比，并根據該最優空燃比控制空氣/煤氣流量，使進入加熱爐的空氣、煤氣符合最優空燃配比，降低氧化燒損。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種加熱爐智能精確燃燒控制系統，包括中央控制器、溫度檢測器、氧含量檢測器、流量檢測器和流量調節閥；所述溫度檢測器用于檢測加熱爐爐膛內的溫度并發送給中央控制器；氧含量檢測器用于檢測加熱爐內的有效氧含量；流量檢測器包括空氣流量檢測器和煤氣流量檢測器，空氣流量檢測器用于檢測空氣輸送管道內的空氣流量并發送給中央控制器，煤氣流量檢測器用于檢測煤氣輸送管道內的煤氣流量并發送給中央控制器；流量調節閥包括位于空氣輸送管道上的空氣流量調節閥和位于煤氣輸送管道上的煤氣流量調節閥，分別用于接收中央控制器的指令調節空氣流量和煤氣流量；所述中央控制器包括最優空燃比設定模塊、最優空燃比自動調節模塊及空燃比反饋控制模塊，其中最優空燃比設定模塊用于結合所加工坯料的具體工況根據空燃比自學習控制模型推算最優空燃比設定值；最優空燃比自動調節模塊用于根據空氣、煤氣流量修正最優空燃比；空燃比反饋控制模塊用于計算實際空燃比動態控制空氣流量調節閥和煤氣流量調節閥，根據實際流量的反饋與修正，調節空燃配比。

溫度檢測可以通過溫度傳感器、紅外測溫儀等實現，優選的，所述的溫度檢測器為紅外視頻測溫儀，其所包括的紅外攝像頭位于加熱爐內壁上，用于拍攝爐內鋼坯周圍的紅外視頻，通過分析紅外視頻圖像獲得鋼坯表面溫度。利用紅外視頻測溫儀采用雙光路比色技術，獲取鋼坯表面的溫度，可克服加熱爐內的氣氛影響。

進一步，所述的紅外視頻測溫儀內置無線傳輸模塊，與中央控制器無線連接，避免在加熱爐側鋪設電纜導致加工車間比較雜亂。

進一步，最優空燃比自動調節模塊所采用的調節方法具體為：空燃比過剩系數由空氣/煤氣流量比控制來調節，并用煤氣壓力補償進行修正；空燃比過剩系數由空氣/煤氣流量比控制來調節，并用煤氣熱值補償進行修正。

進一步，空燃比反饋控制模塊的工作過程如下：

(1)根據軋鋼工藝、軋制要求，確定加熱爐的目標殘氧量R₀；

(2)通過氧含量檢測器檢測爐內的有效氧含量R；

(3)將目標殘氧量R₀與有效氧含量作差求差值ΔR；

(4)根據對煤氣的成分以及熱值分析，依據化學反應方程式實際

計算得出理論空燃比P₀；

(5)計算實際空燃比P₁，P₁＝P₀+K×ΔR，其中K為補償系數；

(6)根據實際空燃比P₁，動態控制空氣和煤氣流量調節閥，通過空氣與煤氣的實際流量的反饋與修正，以調節實際進氣的空燃配比。

本發明的有益效果：

1、本發明利用紅外視頻測溫儀完成對爐溫的檢測，其檢測精度高，并且可以同時采集爐內工況視頻，供用戶查看。

2、本發明根據坯料的具體工況確定最優空燃比，并能自動調節最優空燃比，提高了最優空燃比的精確度。

3、本發明采集爐內的殘氧含量作為反饋進行空燃比的優化控制，在控制過程中根據溫度的變化情況，動態調節燃燒過程參數，實現加熱爐燃燒過程的實時、穩定、精確控制。

4、本發明能自動確定最優空燃比并跟蹤和優化，控制了爐內氣氛，降低了氧化燒損，提高了燃燒效率。

附圖說明

圖1是本發明的系統組成框圖；