[發(fā)明專利]一種蓄熱式工業(yè)加熱爐爐壓控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811186774.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN109141051B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文儀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院
• 主分類號(hào): F27D19/00
• 分類號(hào): F27D19/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種蓄熱式工業(yè)加熱爐爐壓控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括爐壓檢測裝置、加熱爐體、燒嘴、爐壓控制模塊、爐壓計(jì)算模塊、煤氣管道、空氣管道、伺服放大器、換熱器、熱電偶、煙道閘板、稀釋風(fēng)機(jī)溫度控制器、稀釋風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)；首先由爐壓差壓變送器檢測出爐壓信號(hào)，送人爐壓控制模塊中，按照PID調(diào)節(jié)規(guī)律輸出控制信號(hào)，再與稀釋風(fēng)機(jī)溫度控制器輸出信號(hào)一起送到爐壓計(jì)算模塊中，通過調(diào)整爐壓信號(hào)和稀釋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加權(quán)系數(shù)，得到不同的OP值，并通過控制器的輸出模塊轉(zhuǎn)化成4?20mA電信號(hào)送給伺服放大器，最后通過伺服放大器控制煙道閘板的開口度，從而完成煙道閘板根據(jù)爐壓和稀釋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)加熱爐自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別是一種蓄熱式工業(yè)加熱爐爐壓控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

蓄熱式工業(yè)加熱爐是冶金行業(yè)普遍采用的加熱爐，一般以高、焦?fàn)t混合煤氣作為燃料，按一定比例輸入空氣，在加熱爐內(nèi)完成燃燒，產(chǎn)生的熱量來加熱爐內(nèi)鋼坯的一種大型加熱設(shè)備。加熱爐控制的目標(biāo)是爐內(nèi)溫度達(dá)到工藝要求，圍繞著這一控制目標(biāo)，加熱爐的燃燒控制、爐壓控制、總空氣壓力控制、煤氣壓力控制以及聯(lián)鎖控制等子系統(tǒng)，一起構(gòu)成了多參數(shù)、強(qiáng)干擾、大滯后等控制特點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)，其中加熱爐爐壓控制是整個(gè)控制中重要的一環(huán)。在加熱爐對(duì)板坯進(jìn)行加熱過程中，需要保持爐壓穩(wěn)定，爐壓過大會(huì)造成爐頭冒火，燒壞爐門，影響加熱爐設(shè)備安全；爐壓過小會(huì)造成爐門吸冷風(fēng)，增加爐內(nèi)板坯的氧化燒損，從而降低板坯的加熱質(zhì)量、浪費(fèi)能源、污染環(huán)境的同時(shí)，也降低了加熱爐溫度控制的有效性，因此爐壓控制的好壞是影響加熱質(zhì)量及環(huán)保節(jié)能控制的重要因素。

目前檢測爐壓的檢測元件一般安置在出爐爐門口上方的位置，在這個(gè)位置爐壓如果過大，往往會(huì)造成開關(guān)爐門時(shí)爐頭冒火，容易燒壞出爐爐門；而出爐這個(gè)區(qū)域一般板坯溫度相對(duì)較高(1200℃左右)，且板坯在爐時(shí)間短，因此爐壓稍微偏低造成吸風(fēng)對(duì)板坯氧化的程度較輕，基于以上因素，加熱爐的爐壓控制一般需要控制在微負(fù)壓，實(shí)際運(yùn)行時(shí)需要保持爐膛壓力在50Pa左右，以防止?fàn)t門冒火，同時(shí)氧化燒損較輕，保證設(shè)備安全及加熱質(zhì)量。控制采用的主要手段是控制煙道閘板的開口度，使得爐內(nèi)氣體隨爐壓變化，將燃燒后的煙氣排入煙囪，這樣可以有效減小或者提高爐壓，使得爐壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。目前典型的爐壓控制系統(tǒng)由爐壓調(diào)節(jié)器、煙道閘板和壓力變送器構(gòu)成單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)，爐壓調(diào)節(jié)器的爐壓給定值由人工設(shè)定，為了設(shè)備安全和加熱質(zhì)量，設(shè)定值為微負(fù)壓(50Pa左右)，壓力變送器將檢測到的當(dāng)前加熱爐爐膛的壓力信息實(shí)時(shí)反饋至爐壓調(diào)節(jié)器，爐壓調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)煙道閘板的開口度，從而保證爐膛壓力維持在微負(fù)壓的狀態(tài)。

但是，由于煙道閘板位于裝爐側(cè)，與出爐側(cè)的爐壓檢測點(diǎn)位置相對(duì)較遠(yuǎn)，爐內(nèi)空間較大，因此控制存在滯后的問題；并且因?yàn)槭苌a(chǎn)節(jié)奏的影響，出爐和裝爐板坯的時(shí)間間隔不穩(wěn)定，使得開關(guān)爐門對(duì)加熱爐爐壓的波動(dòng)影響較大且沒有規(guī)律，因此利用出爐側(cè)爐壓檢測來控制煙道閘板，會(huì)因?yàn)椴▌?dòng)較大，使得煙道閘板動(dòng)作頻繁，頻繁動(dòng)作的煙道閘板會(huì)加劇爐壓波動(dòng)的影響，因此單單利用爐壓檢測信號(hào)實(shí)施的爐壓閉環(huán)控制，控制的效果非常不理想。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種蓄熱式工業(yè)加熱爐爐壓控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在滿足加熱爐在頻繁開關(guān)爐門、以及干擾信號(hào)的擾動(dòng)下，能夠保持爐壓在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定。

本發(fā)明采用以下方法實(shí)現(xiàn)：一種蓄熱式工業(yè)加熱爐爐壓控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括加熱爐體，還包括設(shè)置在加熱爐體內(nèi)的爐壓檢測裝置、燒嘴、換熱器、煙道閘板以及熱電偶，還包括設(shè)置在加熱爐體外的爐壓控制模塊、爐壓計(jì)算模塊、煤氣管道、空氣管道、伺服放大器、稀釋風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、以及用以控制稀釋風(fēng)機(jī)的溫度控制器；

所述助燃風(fēng)機(jī)與加熱爐體內(nèi)的換熱器相連，所述換熱器通過空氣管道與加熱爐體內(nèi)的燒嘴相連，用以實(shí)現(xiàn)燒嘴噴出空氣；所述煤氣管道與燒嘴相連，為燒嘴提供噴出的煤氣；所述稀釋風(fēng)機(jī)向換熱器吹入冷空氣，降低換熱器的工作溫度，用以保證換熱器設(shè)備安全；所述伺服放大器與煙道閘板電性相連，用以控制煙道閘板的開口度；所述熱電偶與稀釋風(fēng)機(jī)溫度控制器電性相連；