转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统及方法，包括：气动进退装置；复合式探头，复合式探头能够在滑动导轨上往复移动，并伸入转底炉内以监测转底炉内气氛成分的数据；气源箱，用于控制气缸的气源从而推动复合式探头在滑轨上移动，以及对气缸的气源压力进行检测；仪表主机，用于发送控制指令至气源箱、复合式探头，以控制复合式探头在滑轨上移动并收集复合式探头的监测数据；PLC控制器，用于根据仪表主机收据的监测数据进行燃烧模型的控制优化，并发送指令至燃烧控制器对转底炉内的燃烧条件进行优化。本发明专利技术通过复合式探头检测转底炉内的各项数据，并综合所有数据来适应性的对转底炉内的燃烧环境进行优化，提高燃烧效率。

Rotary hearth furnace atmosphere composition of real-time detection and optimal combustion control system and method

The invention provides a rotary hearth furnace atmosphere composition of real-time detection and optimal combustion control system and method, including: pneumatic reversing device; composite probe, composite probe can reciprocate in the sliding rail, and extends into the rotary hearth furnace with rotary hearth furnace atmosphere monitoring into the data source; for the air cylinder control box, thus promoting the composite probe moving on the rail, and the cylinder air pressure detecting instrument; host, used to send control commands to the source box, composite probe, monitoring data to control the composite probe moves on the sliding rail and collect composite probe for PLC controller; optimal control of combustion model according to the monitoring data of the host instrument of the receipt, and send instructions to the combustion controller on the combustion conditions in the furnace bottom optimization. The invention detects the data in the rotary hearth furnace by the compound probe, and optimizes the combustion environment in the rotary hearth furnace by integrating all the data, so as to improve the combustion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统及方法
本专利技术属含铁固废回收控制领域，具体说就是一种转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法。
技术介绍
转底炉内含碳球团的直接还原过程十分复杂，含碳球团是一个众多物质共存且相互作用，相互反应的体系，涉及复杂的物理化学变化。原料和粘结剂混合压球后，经干燥烘干输送到转底炉炉床内，随着炉底的旋转，炉料依次经过加热区、还原区，约有85％以上的铁氧化物被还原成金属化球团，大量研究表明，碳氧比、空燃比是影响炉底内含碳球团直接还原最主要的因素，炉膛内含碳太低，不利于含碳球团的还原，最终导致产品金属化率过低，降低产品质量。含碳过高会造成炉内烟气量增加，给锅炉系统带来超负荷，影响整个系统的稳定性。因此，了解和掌握转底炉工作过程中炉内各种气氛成分(特别是CO、CO2、O2)含量对指导转底炉的生产具有重要意义。目前，国内外转底炉均采用煤气、空气流量及温度反馈控制炉子燃烧，操作人员只能根据炉内的温度来对燃烧环境进行优化，由于而无法获得炉内球团高温反应自身产生的CO含量，不能真实了解空燃比分布，无法精确控制煤气空气用量，因此，为了得到炉内气氛的分布，控制炉内还原性气氛，降低能源过度消耗，指导稳定生产，需要开发新的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法，转底炉工艺是目前处理冶金含锌尘泥工业化实践最多的工艺，受到国内外广泛关注,目前国内转底炉技术还不成熟，进一步对转底炉工艺进行研究，开发转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法对转底炉工艺的成熟和推广具有重要意义。具体方案如下：一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，包括：燃烧控制器；气动进退装置，固定在所述转底炉的侧壁上，所述气动进退装置具有滑动导轨、气缸和推进器，所述推进器由所述气缸推动在所述滑动导轨上往复滑动；复合式探头，安装在所述滑动导轨上，所述复合式探头能够在所述滑动导轨上往复移动，并通过转底炉侧壁开设的通孔伸入转底炉内以监测转底炉内气氛成分的数据；气源箱，与复合式探头和气动进退装置相连，用于控制气缸的气源从而推动复合式探头在滑轨上移动，以及对气缸的气源压力进行检测；仪表主机，与气源箱、复合式探头相连，用于发送控制指令至气源箱、复合式探头，以控制复合式探头在滑轨上移动并收集复合式探头的监测数据；PLC控制器，与仪表主机相连，用于根据仪表主机收据的监测数据进行燃烧模型的控制优化，并发送指令至燃烧控制器对转底炉内的燃烧条件进行优化。进一步的，所述复合式探头包括O2监测模块、CO监测模块、CO2监测模块、温度检测模块。进一步的，在所述转底炉侧壁开设的通孔位置处还设置有保护套筒，所述保护套筒设置在所述复合式探头的行进路径上，用于保护复合式探头；所述外保护套筒的一端固定在气动进退装置的支撑架上，另一端设置在转底炉的通孔中。进一步的，所述保护套筒为采用不锈钢和超合金材料制成的双层结构的筒体，且所述保护套筒与所述气源箱相连；所述气源箱往所述保护套筒吹扫气体，以对所述保护套筒进行清洁，以及对所述保护套筒内的复合式探头进行吹扫降温。进一步的，在所述保护套筒的前端设置有翻盖。进一步的，PLC控制器进行燃烧模型的控制优化的步骤包括：对采集的CO含量数据进行处理，将低于0且大于70％数据剔除；对采集的O2含量数据进行处理，将低于0且大于25％数据剔除；对采集的CO2含量数据进行处理，将低于0且大于30％数据剔除；对采集的温度数据进行处理数据，将低于0且大于1400℃的数据剔除；计算转底炉内的空燃比，所述空燃比＝转底炉进入空气量：进入煤气量；根据公式理论空气量V0＝1/21*CO含量数据、实际空气量V＝aV0计算出为工业炉窑出口处的空气过剩系数a；根据温度数据、O2含量数据、CO2含量数据、空燃比、过剩系数记录转底炉内温度曲线及各种含量曲线，并发送控制信号至燃烧控制器，以调整进入转底炉内的空气和燃气比例，实现最优燃烧控制；当任意数值超出预设阈值后，发出报警信号。本专利技术还提供一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的方法，包括如下步骤：采集转底炉的温度数据、CO含量数据、O2含量数据、CO2含量数据；对采集的CO含量数据进行处理，将低于0且大于70％数据剔除；对采集的O2含量数据进行处理，将低于0且大于25％数据剔除；对采集的CO2含量数据进行处理，将低于0且大于30％数据剔除；对采集的温度数据进行处理数据，将低于0且大于1400℃的数据剔除；计算转底炉内的空燃比，所述空燃比＝转底炉进入空气量：进入煤气量；根据公式理论空气量V0＝1/21*CO含量数据、实际空气量V＝aV0计算出为工业炉窑出口处的空气过剩系数a；根据温度数据、O2含量数据、CO2含量数据、空燃比、过剩系数记录转底炉内温度曲线及各种含量曲线；根据温度数据、O2含量数据、CO2含量数据、空燃比、过剩系数调整进入转底炉内的空气和燃气比例，实现最优燃烧控制；其中，当任意数值超出预设阈值后，发出报警信号。本专利技术的优点在于：1、通过在转底炉的侧壁开设一通孔，使得外部的复合式探头可以通过该通孔伸入转底炉内并检测各项数据，根据检测的数据来进行多项关键数据的计算，并综合所有数据来适应性的对转底炉燃烧控制器进行调整，从而对转底炉内的燃烧环境进行优化，提高燃烧效率。2、外部的复合式探头通过电动滑轨来进入/退出转底炉，通过通过气源箱进行控制，方便安全。3、藉由保护套筒来保护复合式探头，同时可以借助气源箱提供气源动力，一方面可以对位于保护套筒内并已经伸入转底炉内的复合式探头进行吹扫，进而对其进行降温，另一方面还可以保证其清洁；4、设置有翻盖，在复合式探头退出后，翻盖自动落下，以将保护套筒的末端关闭，以避免炉内热辐射。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统的简要示意图；图2为本专利技术提供的一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的方法的流程图；图3为在一实施例中PID控制器进行燃烧控制的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术的目的，提供了一种转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法，实时了解转底炉工作过程中炉内各种气氛成分(特别是CO、CO2、O2)分布，同时优化了燃烧控制模型，能够有效控制炉内还原性气氛，降低能源过度消耗，不仅节能还有利于指导稳定生产。本专利技术可以在转底炉等高温工业炉窑上广泛应用，实时检测炉内反应气氛中各种成分的含量，指导炉膛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，包括：燃烧控制器，气动进退装置，固定在所述转底炉的侧壁上，所述气动进退装置具有滑动导轨、气缸和推进器，所述推进器由所述气缸推动在所述滑动导轨上往复滑动；复合式探头，安装在所述滑动导轨上，所述复合式探头能够在所述滑动导轨上往复移动，并通过转底炉侧壁开设的通孔伸入转底炉内以监测转底炉内气氛成分的数据；气源箱，与复合式探头和气动进退装置相连，用于控制气缸的气源从而推动复合式探头在滑轨上移动；仪表主机，与气源箱、复合式探头相连，用于发送控制指令至气源箱、复合式探头，以控制复合式探头在滑轨上移动并收集复合式探头的监测数据；PLC控制器，与仪表主机相连，用于根据仪表主机收据的监测数据进行燃烧模型的控制优化，并发送指令至燃烧控制器对转底炉内的燃烧条件进行优化。

【技术特征摘要】
1.一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，包括：燃烧控制器，气动进退装置，固定在所述转底炉的侧壁上，所述气动进退装置具有滑动导轨、气缸和推进器，所述推进器由所述气缸推动在所述滑动导轨上往复滑动；复合式探头，安装在所述滑动导轨上，所述复合式探头能够在所述滑动导轨上往复移动，并通过转底炉侧壁开设的通孔伸入转底炉内以监测转底炉内气氛成分的数据；气源箱，与复合式探头和气动进退装置相连，用于控制气缸的气源从而推动复合式探头在滑轨上移动；仪表主机，与气源箱、复合式探头相连，用于发送控制指令至气源箱、复合式探头，以控制复合式探头在滑轨上移动并收集复合式探头的监测数据；PLC控制器，与仪表主机相连，用于根据仪表主机收据的监测数据进行燃烧模型的控制优化，并发送指令至燃烧控制器对转底炉内的燃烧条件进行优化。2.如权利要求1所述的转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，所述复合式探头包括O2监测模块、CO监测模块、CO2监测模块、温度检测模块。3.如权利要求1所述的转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，在所述转底炉侧壁开设的通孔位置处还设置有保护套筒，所述保护套筒设置在所述复合式探头的行进路径上，用于保护复合式探头；所述外保护套筒的一端固定在气动进退装置的支撑架上，另一端设置在转底炉的通孔中。4.如权利要求3所述的转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，所述保护套筒为采用不锈钢和超合金材料制成的双层结构的筒体，且所述保护套筒与所述气源箱相连；所述气源箱往所述保护套筒内的复合式探头吹扫气体，以对复合式探头进行降温并保持清洁。5.如权利要求3所述的转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，其特征在于，在所述保护套筒的前端设置有翻盖。6.如权利要求2所述的转底炉内气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元玲，彭程，刘长正，吴正怡，吴益新，
申请(专利权)人：宝武集团环境资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31