一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置及控制方法。本发明专利技术包括现场数据采集装置，所述的现场数据采集装置连接PLC控制系统，所述的PLC控制系统连接安装在管道上的电动阀以及变频风机的变频器，所述的现场数据采集装置包括热值仪、孔板流量计、压力变送器以及热电偶。本发明专利技术杜绝了在套筒窑生产过程中人为操作控制的不稳定性；能够稳定生产过程中工艺参数、热耗水平及产品质量；在实际企业生产过程无需操作人员实时监控操作，降低了人工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置及控制方法
：本专利技术涉及一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置及控制方法，属于工业窑炉热工自动控制

技术介绍
：环形套筒窑是目前国内外普遍用于生产活性石灰的窑型，其由一个圆形套筒内套入上下两个套筒，形成一个环形空间作为石灰石焙烧的加热分解空间。在外套筒周围上下交错分布6了燃烧室，为石灰石分解提供所需热量，通过高温风机、驱动风机等设备调节窑内供风，在套筒窑内环形空间形成预热带、逆流煅烧带、并流煅烧带、冷却带，从而实现石灰的完全煅烧。此窑型生产石灰活性度高，负压操作环保性好，但因其控制参数较多，所以对操作人员的水平要求较高。目前国内外环形套筒窑控制方式主要是人为对风机转速、煤气量、空气量等参数进行调节，从而达到对燃烧室温度、循环气体温度等关键参数的控制。原料、煤煤气、压力、温度、流量等参数之间相互关联相互影响，操作人员对于工艺的不同理解以及控制水平的高低必然导致控制参数的波动。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题提供一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置及控制方法，杜绝了人为控制操作的不稳定性。上述的目的通过以下技术方案实现：一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置，包括现场数据采集装置，所述的现场数据采集装置连接PLC控制系统，所述的PLC控制系统连接安装在管道上的电动阀以及变频风机的变频器，所述的现场数据采集装置包括热值仪、孔板流量计、压力变送器以及热电偶。一种基于热耗的环形套筒窑自动控制方法，该方法包括：（1）上烧嘴控制：计算出上烧嘴煤气量，Q上煤=M/24×1000×H/R/（1+a）/6，式中：H（kcal/kg）——热耗输入，M（吨/天）——产量，R（kcal/m3）——煤气热值，a——上下煤气比为1：a、空气量Q上空=Q上煤×0.45，每1-5min将测量值与需求值进行比对，当前1分钟内累计误差超过50-80m3，对相应流量进行调节，通过相应管道的调节阀进行动作达到流量调节的目的，调节阀与流量比对频率同步动作，每次调节量为开度的0.5-3%，每5min通过所测温度与设定温度根据比对要求进行判断，当实际温度超过设定温度3-8℃，空气调节阀开度减少1%，当实际温度低于设定温度3-8℃，空气调节阀开度增加1%，直至上烧嘴实际温度与设定温度差控制在要求内，当上烧嘴调节稳定后会转向驱动空气调节；（2）下烧嘴控制：控制方法同上烧嘴控制；（3）驱动空气调节：驱动空气压力是根据当前产量确定P=0.085M，式中M（吨/天）——产量，通过调节变频驱动风机频率来达到驱空气压力调节，驱动空气实际压力低于所需压力超过0.5kpa时，提高变频驱动风机频率1Hz，当驱动空气实际压力高于所需压力超过0.5kpa时，降低变频驱动风机频率1Hz，驱动空气压力调节间隔时间为2min，压力稳定后检测预热后驱动空气温度，当预热后驱动空气温度低于设定温度10℃时，调节空气换热器出口调节阀开度增加2%，当预热后驱动空气温度高于设定温度10℃时，调节空气换热器出口调节阀开度减少2%，驱动空气调节稳定后转至燃烧室负压控制；（4）石灰冷却空气控制：石灰冷却空气量的确定是根据当前产量确定，Q=cM/24×1000，式中c-在0.45-0.65之间根据环境温度进行调整，通过调节石灰冷却空气管道上的阀门来实现，每5min流量进行比对，当实际流量超过需求流量100m3/h时，减少石灰冷却空气调节阀开度1%，当实际流量少于需求流量100m3/h时，增加石灰冷却空气调节阀开度1%，石灰冷却空气流量控制稳定后转至下燃烧室负压控制；（5）燃烧室负压控制：首先通过现场一段时间内检测到燃烧室负压判断是否存在异常，即10秒内负压最大值与最小值相差不超过400pa，有异常时将高温风机转速锁定不进行调节，若无异常则将燃烧室实际测量负压值根据分析要求进行分析后与设定值进行比对，当5min内6个燃烧室压力平均值低于-400pa，则降低高温风机转速，可减少耦合器开度1%，当5min内6个燃烧室压力平均值高于-100pa，则提高高温风机转速，可提高耦合器开度1%，负压控制稳定后转至石灰冷却空气流量的控制；（6）系统控制：各控制单元控制稳定后，整个控制系统持续10min后重新开始对数据进行比对调节。有益效果：本专利技术从根本上杜绝了在套筒窑生产过程中人为操作控制的不稳定性；能够稳定生产过程中工艺参数、热耗水平及产品质量；在实际企业生产过程无需操作人员实时监控操作，降低了人工成本。附图说明图1为本专利技术的流程图。附图2为自动控制系统参数控制逻辑原理图：附图3自动控制关系原理图。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置，包括现场数据采集装置，所述的现场数据采集装置连接PLC控制系统，所述的PLC控制系统连接安装在管道上的电动阀以及变频风机的变频器，所述的现场数据采集装置包括热值仪、孔板流量计、压力变送器以及热电偶。热值仪连接煤气总管道取样，由煤气热值仪在线分析煤气热值，将热值数据传输到PLC中；是12个烧嘴的煤气、空气量，用于窑内冷却煅烧完成石灰的石灰冷却空气流量，通过在烧嘴煤气、空气管道上安装孔板流量计，由对应差压变送器计算出相应流量，将流量数据传输至PLC中；驱动空气压力以及燃烧室负压，通过在管道上安装引压管连接至压力变送器，测量出压力数据传输至PLC中；12个燃烧室温度、6各循环气体温度、预热后驱动空气温度，通过在管道或燃烧室侧面安装不同长度的热点偶，测量相应温度将其数值传输到PLC；初始热耗、产量设定、手动热值给定、燃烧室负压给定等数据的测量，通过电脑画面人为给定，由电脑控制软件读取设定值传输到PLC中。一种基于热耗的环形套筒窑自动控制方法，该方法包括：为上烧嘴控制、下烧嘴控制、驱动空气控制、石灰冷却空气控制、燃烧室负压控制共5个自动控制闭环，同时5个控制闭环相互影响形成整个自动控制系统。（1）上烧嘴控制：通过产量、煤气热值、初始热耗等数据计算出上烧嘴煤气量：Q上煤=M/24×1000×H/R/（1+a）/6，式中：H（kcal/kg）——热耗输入，M（吨/天）——产量，R（kcal/m3）——煤气热值，a——上下煤气比为1：a），空气量（Q上空=Q上煤×0.45），每3min（此数据采集间隔时间后期可根据现场实际情况人为在1-5min之间调整）将测量值与需求值进行比对，当前1分钟内累计误差超过80m3（此误差值可后期根据调节精度进行人为调整，调节范围在50-80m3之间），对相应流量进行调节，通过相应管道的调节阀进行动作达到流量调节的目的，调节阀与流量比对频率同步动作，每次调节量为开度的1%（此调节幅度可在0.5-3%之间进行调节）。上烧嘴在煤气量达到要求时会因原料石灰石等异常因素导致温度达不到控制要求，此时会引入上烧嘴温度设定，每5min通过所测温度与设定温度根据比对要求进行判断，当实际温度超过设定温度3℃（此温度差值可根据实际情况在3-8℃之间进行调节），空气调节阀开度减少1%，当实际温度低于设定温度3℃，空气调节阀开度增加1%，直至上烧嘴实际温度与设定温度差控制在要求内。当上烧嘴调节稳定后会转向驱动空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置，其特征是：包括现场数据采集装置，所述的现场数据采集装置连接PLC控制系统，所述的PLC控制系统连接安装在管道上的电动阀以及变频风机的变频器，所述的现场数据采集装置包括热值仪、孔板流量计、压力变送器以及热电偶。

【技术特征摘要】
1.一种基于热耗的环形套筒窑自动控制装置，其特征是：包括现场数据采集装置，所述的现场数据采集装置连接PLC控制系统，所述的PLC控制系统连接安装在管道上的电动阀以及变频风机的变频器，所述的现场数据采集装置包括热值仪、孔板流量计、压力变送器以及热电偶。2.一种基于热耗的环形套筒窑自动控制方法，其特征是：该方法包括：（1）上烧嘴控制：计算出上烧嘴煤气量，Q上煤=M/24×1000×H/R/（1+a）/6，式中：H（kcal/kg）——热耗输入，M（吨/天）——产量，R（kcal/m3）——煤气热值，a——上下煤气比为1：a、空气量Q上空=Q上煤×0.45，每1-5min将测量值与需求值进行比对，当前1分钟内累计误差超过50-80m3，对相应流量进行调节，通过相应管道的调节阀进行动作达到流量调节的目的，调节阀与流量比对频率同步动作，每次调节量为开度的0.5-3%，每5min通过所测温度与设定温度根据比对要求进行判断，当实际温度超过设定温度3-8℃，空气调节阀开度减少1%，当实际温度低于设定温度3-8℃，空气调节阀开度增加1%，直至上烧嘴实际温度与设定温度差控制在要求内，当上烧嘴调节稳定后会转向驱动空气调节；（2）下烧嘴控制：控制方法同上烧嘴控制；（3）驱动空气调节：驱动空气压力是根据当前产量确定P=0.085M，式中M（吨/天）——产量，通过调节变频驱动风机频率来达到驱空气压力调节，驱动空气实际压力低于所需压力超过0.5kpa时，提高变频驱动风机频率1Hz，当驱动空气实际压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国强，胡荣卓，鲍亮亮，吴伟，
申请(专利权)人：南京梅山冶金发展有限公司，上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32