[發明專利]爐窯及其煙氣管網非對稱特性動態控制方法

在審

• 申請號: 202011548217.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112556442A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 高毅夫;高劼
• 申請（專利權）人: 北京凱德恒源科技發展有限公司
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明爐窯及其煙氣管網非對稱特性動態控制方法屬于爐窯控制技術，根據爐窯運行工況特點及煙氣管網的物理特性確立了爐窯非對稱系統理論，研發了爐窯外部空氣進入量計算數學模型和空氣過剩系數計算數學模型，通過煙氣分析檢測的氬含量來計算爐窯外部空氣的進入量，然后根據爐窯外部空氣進入量設定值與計算值之差，對引風機入口閥開度進行調節，使爐窯外部空氣進入量始終控制在設定值范圍內；根據煙氣分析檢測的氧含量和一氧化碳含量對空氣流量和燃氣流量進行調節，來控制爐窯空氣過剩系數，使空氣過剩系數始終控制在設定值范圍內；獲得了提高鍋爐熱效率、減少NOx和VOC污染排放量、實現全自動控制的多重節能減排效果。

技術領域

本發明屬于爐窯控制技術，具體是爐窯的外部空氣進入量控制技術和空氣過剩系數控制技術，包括鍋爐的爐系統控制技術；本發明不涉及控制系統、控制設備及儀器儀表的選型。

背景技術

爐窯是應用范圍非常廣泛的重要設備之一，既是國民經濟中的耗能大戶，也是污染源大戶。與國外先進技術相比，我國的爐窯平均熱效率要比國外低20％左右，全國的爐窯如能平均節能10％，則每年節約的能源相當于數億噸標準煤，可見爐窯的節能減排潛力是非常巨大的，其對國家大污染治理，降低產品生產能源消耗值，保持國民經濟高速、穩定、協調發展具有非常重要的意義。

從環境保護意義上說，爐窯產生的煙氣污染是造成霧霾的最重要的源頭，因此減少爐窯的污染量排放就從根本上對大氣污染進行了治理。

就技術而言，即使是國際先進水平，爐窯控制水平仍有較大提升空間，特別是技術上還存在技術瓶頸的問題，亟待研究解決。其中，爐窯系統的空氣過剩系數動態可控問題以及爐窯外部空氣進入量可控問題長期以來沒有得到解決，致使爐窯熱效率難以提高，仍存在燃料消耗大、爐窯熱損失高、污染物排放量大、風機節能受限等問題。

隨著技術進步，爐窯工藝及裝備技術得到了不斷的改進和完善，但爐窯空氣過剩系數動態可控技術以及爐窯外部空氣進入量動態可控技術幾十年來一直停滯不前，沒有明顯的實質性進展，原因是目前相關爐窯的基礎理論還有待完善，特別是缺失對爐窯空氣過剩系數以及爐窯外部空氣進入量進行控制的基礎理論。

由于理論基礎的欠缺，現有技術從根本上適應不了爐窯深度節能減排的需求，理論研究和應用技術亟待有所突破。

涉及爐窯空氣過剩系數以及爐窯外部空氣進入量調節基礎理論的爐窯及其煙氣管網非對稱特性動態控制方法還未見到公開發表的出版物、文獻或資料。

發明內容

本發明的目的是根據爐窯運行工況的特點，尋求突破制約現有技術的技術瓶頸，研究開發與爐窯運行工況相適應的爐窯及其煙氣管網非對稱特性動態控制方法，以實現爐窯深度節能減排的效果。

本發明的要點是研究現有技術存在的問題，突破現有技術的基礎和框架，根據爐窯運行工況特點及爐窯煙氣管網的物理特性，創新性地確立了爐窯非對稱系統理論，研發了爐窯外部空氣進入量計算數學模型和爐窯空氣過剩系數計算數學模型，研發了基于爐窯非對稱系統理論的爐窯外部空氣進入量及爐窯空氣過剩系數的動態控制方法，通過煙氣分析檢測的氬含量來計算爐窯外部空氣的進入量，然后根據爐窯外部空氣進入量設定值與爐窯外部空氣進入量計算值之差，對引風機入口閥開度進行調節，構成了爐窯外部空氣進入量閉環動態調節系統，使爐窯外部空氣進入量始終控制在設定值范圍內；根據煙氣分析檢測的氧含量和一氧化碳含量對空氣流量和燃氣流量進行調節，來控制爐窯空氣過剩系數，構成了爐窯空氣過剩系數閉環動態調節系統，使爐窯空氣過剩系數始終控制在設定值范圍內；外部空氣進入量和空氣過剩系數的有效控制獲得了提高爐窯燃燒效率、減少生成煙氣總量、提高引風機節能量、減少NOx污染排放量、實現爐窯全自動控制、減輕操作者勞動強度，提高生產作業率的多重節能減排效果，獲得了節能減排、增產保質的多重效益。

附圖說明