一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统，由安装在炉体、管道和阀门上的测量和执行装置依次连接Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC和工控机，RFID温度标签与RFID读写器和工控机依次连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术的有益效果是：1)采用Zigbee无线通讯技术，能够实现炉温控制、炉压控制、燃气空气流量控制和点火控制等过程，在满足热处理炉工艺要求的同时，避免了热处理炉高温环境对电缆的安全隐患；2)采用RFID温度标签对炉侧墙表面、炉顶表面进行监控，实时反映炉内耐材的异常情况，如脱落、裂缝等，便于及时维修，避免出现事故性停炉，影响生产；3)使用RFID温度标签采集温度可实现对炉内耐材进行品质评价和追溯。

【技术实现步骤摘要】
一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统
本技术涉及一种基于Zigbee和RFID技术的转炉余热发电系统的加热炉自动控制系统。
技术介绍
余热利用是节能降耗的重要方向，在现有的工业生产中，余热发电中一部分的汽轮机发电系统采用饱和蒸汽作为发电动力，即利用加热炉余热产生饱和蒸汽进行发电，有效利用余热资源。在发电时，加热炉产生饱和蒸汽直接进入汽轮机组内做功，汽轮机蒸汽做功带动发电机发电。发电的过程是:加热炉产生的热能经汽轮机带动发电机将热能转变为电能，因此，对转炉温度的控制非常必要。 目前国内在转炉的控制系统上基本采用就地近距离控制，现场传感器、执行器与PLC控制柜采用有线连接方式，但工业炉现场环境恶劣，高温，灰尘、震动较大，设备老化也不可避免，有线连接方式存在下列问题:第一，炉窑的密封性能下降，导致炉气外溢易造成电缆短路，厂房内轧机工作产生持续的震动易导致电缆接头松动；第二，控制系统中热电偶为毫伏信号，火焰信号为微安信号，随着电缆的长度增加，信号衰减，影响测量精度。 因为重视程度不够，目前转炉普遍缺乏对炉墙表面温度的监测，而炉墙表面温度间接反映了炉窑耐火层的隔热性能，当耐火材料性能下降或者脱落后，炉墙钢板很快受热变形，会造成更大面积的耐火层脱落，进入恶性循环。另外钢板受热会辐射周围的阀门、电缆，造成更大的安全隐患。
技术实现思路
本技术提供了一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统，基于Zigbee无线通讯传输方式的控制系统，同时采用RFID温度标签对转炉表面温度进行监测，增加监控点，减少炉窑安全隐患，提高炉窑的使用寿命。 为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现: 一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统，所述转炉余热发电系统包括转炉、换热器、汽包、储热器、过热器、汽轮机、发电机、冷凝器、气封加热器、凝结水泵、除氧器，转炉的蒸汽出口通过换热器与汽包连接，汽包顶部通过管路与储热器进汽口连接，储热器出汽口通过过热器与汽轮机进汽口连接，汽轮机与发电机连接，与汽轮机连接的一路管路依次与凝结水泵、气封加热器、除氧器、给水泵、汽包连接，汽轮机与凝结水泵连接的管路上设有冷凝器，冷凝器出水口与冷却塔连接，冷却塔通过循环冷却泵与冷凝器入水口连接； 加热炉控制系统包括安装在炉体、管道和阀门上的测量和执行装置、Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC、工控机、RFID温度标签和RFID读写器，所述测量和执行装置依次连接Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC和工控机，所述RFID温度标签与RFID读写器和工控机依次连接。 所述测量和执行装置包括安装在炉墙上的热电偶，安装在空气管道蝶阀上的电动执行器，安装在燃气和空气管道上的气动执行器，安装在燃气管道、空气管道和气源管道上的压力传感器，安装炉体取压管段上的微差压变送器和安装于仪表保温箱内的差压变送器。 所述热电偶为K型热电偶，数量与烧嘴数量相同，对应安装在烧嘴对面的炉墙上。 所述气动执行器在每个烧嘴的燃气和空气管道上安装一组。 所述RFID温度标签紧贴在炉体侧墙表面和炉顶表面位置，布置数量根据炉体大小确定。 与现有技术相比，本技术的有益效果是: I)采用Zigbee无线通讯技术，能够实现炉温控制、炉压控制、燃气空气流量控制和点火控制等过程，在满足转炉工艺要求的同时，避免了转炉高温环境对电缆的安全隐患； 2)采用RFID温度标签对炉侧墙表面、炉顶表面进行监控，实时反映炉内耐材的异常情况，如脱落、裂缝等，便于及时维修，避免出现事故性停炉，影响生产； 3)使用RFID温度标签采集温度可实现对炉内耐材进行品质评价和追溯。 【附图说明】 图1是转炉余热发电系统结构图。 图2转炉的连接关系框图。 图3是本技术工控机显示的炉体温度趋势曲线图。 图1中:1 -转炉2 -换热器3 -汽包4 -储热器5 -汽轮机6 -发电机7 -过热器8 -冷凝器9 -冷却塔10 -循环冷却泵11 -凝结水泵12 -气封加热器13 -除氧器14 -给水泵15 -循环泵。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术的【具体实施方式】作进一步说明: 图1是转炉余热发电系统的结构图，转炉余热发电系统包括转炉1、换热器2、汽包3、储热器4、过热器7、汽轮机5、发电机6、冷凝器8、气封加热器12、凝结水泵11、除氧器13，转炉I的蒸汽出口通过换热器2与汽包3连接，汽包3顶部通过管路与储热器4进汽口连接，储热器4出汽口通过过热器7与汽轮机5进汽口连接，汽轮机5与发电机6连接，与汽轮机5连接的一路管路依次与凝结水泵11、气封加热器12、除氧器13、给水泵14、汽包3连接，汽轮机5与凝结水泵11连接的管路上设有冷凝器8，冷凝器8出水口与冷却塔9连接，冷却塔9通过循环冷却泵10与冷凝器8入水口连接。 转炉I产生的饱和蒸汽通过汽包3中转后进入储热器4稳压，将转炉I的产生的间歇、不稳定的蒸汽转为持续稳定的蒸汽，蒸汽通过加热成过热蒸汽，进而成为干蒸汽进入汽轮机5，经过汽轮机5做功，发电机6产生电能对外供电；做功后的蒸汽经冷凝器8换热换热后进入气封加热器12，蒸汽经气封加热器12换热后，部分高温蒸汽返回汽轮机5，其余凝结的较低温的蒸汽经除氧器13除氧后返回汽包3，汽包3内的饱和水蒸汽沉积后经循环泵15打入换热器2，经转炉I的烟道等加热返回汽包3循环使用。整个发电过程中一旦发生缺水现象，可从锅炉通过除氧器13补水，进入整个循环发电过程。冷凝器8中的冷却水由冷却塔9循环提供。 见图2，加热炉自动控制系统包括安装在炉体、管道和阀门上的测量和执行装置、Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC、工控机、RFID温度标签和RFID读写器，所述测量和执行装置依次连接Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC和工控机，所述RFID温度标签与RFID读写器和工控机依次连接。 所述测量和执行装置包括安装在炉墙上的热电偶，安装在空气管道蝶阀上的电动执行器，安装在燃气和空气管道上的气动执行器，安装在燃气管道、空气管道和气源管道上的压力传感器，安装在炉体取压管段上的微差压变送器和安装于仪表保温箱内的差压变送器。 所述热电偶为K型热电偶，数量与烧嘴数量相同，对应安装在烧嘴对面的炉墙上。 所述气动执行器在每个烧嘴的燃气和空气管道上安装一组。 所述RFID温度标签紧贴在炉体侧墙表面和炉顶表面位置，布置数量根据炉体大小确定。 热电偶安装在炉墙上，每个烧嘴对面炉墙上设一只K型热电偶，每个热电偶与烧嘴之间形成一个闭合虚拟温度控制区； 电动执行器安装在空气管道蝶阀上，用于控制空气压力，4_20mA输出； 气动执行器安装在燃气和空气管道上，每个烧嘴处安装一组，用于给烧嘴提供燃气和空气，保证烧嘴燃烧； 压力传感器安装在燃气管道、空气管道和气源管道上，对燃气压力、空气压力和气源压力进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统，其特征在于，所述转炉余热发电系统包括转炉、换热器、汽包、储热器、过热器、汽轮机、发电机、冷凝器、气封加热器、凝结水泵、除氧器，转炉的蒸汽出口通过换热器与汽包连接，汽包顶部通过管路与储热器进汽口连接，储热器出汽口通过过热器与汽轮机进汽口连接，汽轮机与发电机连接，与汽轮机连接的一路管路依次与凝结水泵、气封加热器、除氧器、给水泵、汽包连接，汽轮机与凝结水泵连接的管路上设有冷凝器，冷凝器出水口与冷却塔连接，冷却塔通过循环冷却泵与冷凝器入水口连接；加热炉控制系统包括安装在炉体、管道和阀门上的测量和执行装置、Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC、工控机、RFID温度标签和RFID读写器，所述测量和执行装置依次连接Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC和工控机，所述RFID温度标签与RFID读写器和工控机依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种转炉余热发电系统的加热炉控制系统，其特征在于，所述转炉余热发电系统包括转炉、换热器、汽包、储热器、过热器、汽轮机、发电机、冷凝器、气封加热器、凝结水泵、除氧器，转炉的蒸汽出口通过换热器与汽包连接，汽包顶部通过管路与储热器进汽口连接，储热器出汽口通过过热器与汽轮机进汽口连接，汽轮机与发电机连接，与汽轮机连接的一路管路依次与凝结水泵、气封加热器、除氧器、给水泵、汽包连接，汽轮机与凝结水泵连接的管路上设有冷凝器，冷凝器出水口与冷却塔连接，冷却塔通过循环冷却泵与冷凝器入水口连接; 加热炉控制系统包括安装在炉体、管道和阀门上的测量和执行装置、Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee Modbus网关、PLC、工控机、RFID温度标签和RFID读写器，所述测量和执行装置依次连接Zigbee数据采集模块、Zigbee路由器节点、Zigbee网络协调器、Zigbee M...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21