用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统和方法。系统包括在煤气总管上设置热值分析仪，在煤气支管上设置煤气阀，助燃空气总管经助燃空气支管与所述加热炉的空气进口连通，在所述助燃空气支管上设置补风阀，在烟气支管上设置烟气阀和氧含量分析仪，在引风管上设置有引风阀，在所述加热炉上设置炉压变送器和炉温变送器；和控制装置以炉温为被控对象，以气氛场为校正信号，风燃料交叉限幅，热值作为前馈控制，氧量作为风量修正，炉压控制引风，确保炉内气氛场。方法包括准备步骤和控制步骤。实现了精确全自动控制炉内燃烧，提高燃烧效率，达到节能减排，减少氧化烧损。

【技术实现步骤摘要】
用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统和方法
本专利技术属于冶金自动化控制
，特别涉及一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统和方法。
技术介绍
冶金企业轧制生产线为了充分利用能源，钢材加热一般使用生产过程中产生的燃气，高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的混合气体(可称为混合煤气)，加热炉钢坯加热是轧制生产线的重要工艺，提高钢坯的加热质量与合理控制冶炼成本，钢坯加热炉各段燃烧一般用温度作为主回路外环，燃气流量为内环，根据煤气流量调节空气流量的双交叉限福控制自动控制系统，冶金钢坯加热炉的炉温控制一般采用手动控制模式，操作工根据现场实际炉温对煤气流量进行设定，空气流量自动跟随的方式进行加热钢坯。由于现场操作需要人工一直监控温度变化情况，如出现温度波动未及时处理，会造成温度超出设定工艺范围，影响钢坯的加热质量，且采用该控制模式无法精准的输出空燃比，会造成能源的浪费和炉内强氧化性气氛，进一步加剧了坯料的氧化烧损。纯手动的燃烧控制操作会造成炉压波动较大，炉压过大会造成热气外泄，炉压过低又会大量吸入冷风，造成能耗升高。此外，由于煤气热值的不稳定，空燃比需要实时进行调整才能满足精准燃烧的要求，现场完全靠操作工经验调节空燃比的设定，空燃比设定大经常会造成氧气过剩，加剧坯料的氧化烧损，空燃比设定小会造成能源浪费。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术一方面提供了一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统，其包括：在煤气总管上设置在线检测煤气热值的热值分析仪，在煤气支管上设置煤气阀，所述煤气总管经所述煤气支管与加热炉的煤气进口连通，助燃空气总管经助燃空气支管与所述加热炉的空气进口连通，在所述助燃空气支管上设置补风阀，在烟气支管上设置烟气阀和检测所述加热炉排出的烟气含氧量的氧含量分析仪，所述烟气支管将烟气总管与所述加热炉的烟气出口连通，在引风管上设置有引风阀，所述引风管与所述烟气总管连通，在所述加热炉上设置检测加热炉炉压的炉压变送器，在所述加热炉内设置检测加热炉炉温的炉温变送器；和控制装置，以所述加热炉炉温为被控对象，并联串级调节煤气和助燃空气的进气量，根据助燃空气流量对煤气流量进行上、下限幅，还根据煤气流量对助燃空气流量进行上、下限幅以构成双交叉限幅，且当煤气热值发生波动时，以所述煤气热值作为校正信号，前馈控制所述煤气阀的开度，同时根据所述含氧量通过所述补风阀修正助燃空气的进气量，并根据所述加热炉炉压通过所述引风阀和烟气阀调节烟气排量。在如上所述的节能控制系统中，优选地，所述节能控制系统还包括：混合支管；所述混合支管的一端分别于所述煤气支管和助燃空气支管连通，所述混合支管的另一端与所述加热炉的进气口连通；所述加热炉的煤气进口和空气进口封闭。在如上所述的节能控制系统中，优选地，所述加热炉具有多段供热段，为每个所述供热段配置相同数量的若干个所述煤气支管和若干个所述助燃空气支管；在所述煤气总管上设置煤气总管调节阀，在所述烟气总管上设置烟气闸板阀，在所述助燃空气总管上设置空气总管调节阀；相应地，所述控制装置，还用于当多段煤气流量待调节值的和大于或小于煤气总流量的设定值时，则调整所述煤气总管调节阀；当多段助燃空气流量待调节值的和大于或小于助燃空气总流量的设定值时，则调整所述空气总管调节阀；当多段烟气流量设定值的和大于或小于烟气总流量的设定值时，则调整所述烟气闸板阀。在如上所述的节能控制系统中，优选地，所述节能控制系统包括：空气换热器；所述空气换热器的热源通道与所述烟气总管连通；所述空气换热器的冷源通道与所述助燃空气总管连通。在如上所述的节能控制系统中，优选地，所述热值分析仪包括：样气采样单元，设置在所述煤气总管上，用于采集煤气的样气；样气处理单元，包含前置处理柜、预处理柜和精处理柜，所述前置处理柜与所述样气采样单元连接，用于清除所述样气采样单元采集的样气中的有机物和水，所述预处理柜与所述前置处理柜连接，用于过滤所述前置处理柜处理过的样气中的粉尘，所述精处理柜与所述预处理柜连接，用于对精密除尘和俘湿，所述精处理柜的处理精度大于所述前置处理柜和所述预处理柜的处理精度；和样气分析单元，与所述精处理柜连接，用于采用成分分析法分析样气的热值。在如上所述的节能控制系统中，优选地，所述样气采样单元包括：第一采样探头，所述第一采样探头的一端置于所述煤气总管内，另一端经第一采样管道与所述前置处理柜连接；第二采样探头，所述第二采样探头的一端置于所述煤气总管内，另一端经第二采样管道与所述前置处理柜连接；和切换开关，设置在所述第一采样管道和第二采样管道上，用于使所述第一采样探头和第二采样探头中一个探头进行采样，另一个探头进行反吹。本专利技术另一方面提供了一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制方法，其包括：准备步骤，在煤气总管上设置在线检测煤气热值的热值分析仪，在煤气支管上设置煤气阀，所述煤气总管经所述煤气支管与加热炉的煤气进口连通，助燃空气总管经助燃空气支管与所述加热炉的空气进口连通，在所述助燃空气支管上设置补风阀，在烟气支管上设置烟气阀和检测所述加热炉排出的烟气含氧量的氧含量分析仪，所述烟气支管将烟气总管与所述加热炉的烟气出口连通，在引风管上设置有引风阀，所述引风管与所述烟气总管连通，在所述加热炉上设置检测加热炉炉压的炉压变送器，在所述加热炉内设置检测加热炉炉温的炉温变送器；控制步骤，以所述加热炉炉温为被控对象，并联串级调节煤气和助燃空气的进气量，根据助燃空气流量对煤气流量进行上、下限幅，还根据煤气流量对助燃空气流量进行上、下限幅以构成双交叉限幅，且当煤气热值发生波动时，以所述煤气热值作为校正信号，前馈控制所述煤气阀的开度，同时根据所述含氧量通过所述补风阀修正助燃空气的进气量，并根据所述加热炉炉压通过所述引风阀和烟气阀调节烟气排量。在如上所述的节能控制方法中，优选地，所述加热炉具有多段供热段，所述准备步骤包括：为每个所述供热段配置一个所述煤气支管和一个所述助燃空气支管，在所述煤气总管上设置煤气总管调节阀，在所述烟气总管上设置烟气闸板阀，在所述助燃空气总管上设置空气总管调节阀；相应地，所述控制步骤还包括：当多段煤气流量待调节值的和大于或小于煤气总流量的设定值时，则调整所述煤气总管调节阀，当多段助燃空气流量待调节值的和大于或小于助燃空气总流量的设定值时，则调整所述空气总管调节阀，当多段烟气流量设定值的和大于或小于烟气总流量的设定值时，则调整所述烟气闸板阀。在如上所述的节能控制方法中，优选地，所述准备步骤还包括：设置空气换热器，将所述空气换热器的热源通道与所述烟气总管连通；所述空气换热器的冷源通道与所述助燃空气总管连通。在如上所述的节能控制方法中，优选地，所述控制步骤中，所述煤气热值是通过所述热值分析仪先对煤气进行采样，然后对采样后的样气依次进行前置处理、预处理和精处理；其中，所述前置处理为清除所述样气中的有机物和水，所述预处理为过滤经所述前置处理后的样气中的粉尘，所述精处理为对经所述预处理后的样气进行精密除尘和俘湿。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在保持工艺要求的炉温，炉压下，煤气和空气在给定炉温调节下互相制约，确保在动态过程中使空燃比维持在最佳的范围，从而精确全自动控制加热炉内燃烧，提高燃烧效率，解决了常规比例燃烧的静态空燃比，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统，其特征在于，所述节能控制系统包括：在煤气总管上设置在线检测煤气热值的热值分析仪，在煤气支管上设置煤气阀，所述煤气总管经所述煤气支管与加热炉的煤气进口连通，助燃空气总管经助燃空气支管与所述加热炉的空气进口连通，在所述助燃空气支管上设置补风阀，在烟气支管上设置烟气阀和检测所述加热炉排出的烟气含氧量的氧含量分析仪，所述烟气支管将烟气总管与所述加热炉的烟气出口连通，在引风管上设置有引风阀，所述引风管与所述烟气总管连通，在所述加热炉上设置检测加热炉炉压的炉压变送器，在所述加热炉内设置检测加热炉炉温的炉温变送器；和控制装置，以所述加热炉炉温为被控对象，并联串级调节煤气和助燃空气的进气量，根据助燃空气流量对煤气流量进行上、下限幅，还根据煤气流量对助燃空气流量进行上、下限幅以构成双交叉限幅，且当煤气热值发生波动时，以所述煤气热值作为校正信号，前馈控制所述煤气阀的开度，同时根据所述含氧量通过所述补风阀修正助燃空气的进气量，并根据所述加热炉炉压通过所述引风阀和烟气阀调节烟气排量。

【技术特征摘要】
1.一种用于使用混合煤气的加热炉的节能控制系统，其特征在于，所述节能控制系统包括：在煤气总管上设置在线检测煤气热值的热值分析仪，在煤气支管上设置煤气阀，所述煤气总管经所述煤气支管与加热炉的煤气进口连通，助燃空气总管经助燃空气支管与所述加热炉的空气进口连通，在所述助燃空气支管上设置补风阀，在烟气支管上设置烟气阀和检测所述加热炉排出的烟气含氧量的氧含量分析仪，所述烟气支管将烟气总管与所述加热炉的烟气出口连通，在引风管上设置有引风阀，所述引风管与所述烟气总管连通，在所述加热炉上设置检测加热炉炉压的炉压变送器，在所述加热炉内设置检测加热炉炉温的炉温变送器；和控制装置，以所述加热炉炉温为被控对象，并联串级调节煤气和助燃空气的进气量，根据助燃空气流量对煤气流量进行上、下限幅，还根据煤气流量对助燃空气流量进行上、下限幅以构成双交叉限幅，且当煤气热值发生波动时，以所述煤气热值作为校正信号，前馈控制所述煤气阀的开度，同时根据所述含氧量通过所述补风阀修正助燃空气的进气量，并根据所述加热炉炉压通过所述引风阀和烟气阀调节烟气排量。2.根据权利要求1所述的节能控制系统，其特征在于，所述节能控制系统还包括：混合支管；所述混合支管的一端分别于所述煤气支管和助燃空气支管连通，所述混合支管的另一端与所述加热炉的进气口连通；所述加热炉的煤气进口和空气进口封闭。3.根据权利要求1或2所述的节能控制系统，其特征在于，所述加热炉具有多段供热段，为每个所述供热段配置相同数量的若干个所述煤气支管和若干个所述助燃空气支管；在所述煤气总管上设置煤气总管调节阀，在所述烟气总管上设置烟气闸板阀，在所述助燃空气总管上设置空气总管调节阀；相应地，所述控制装置，还用于当多段煤气流量待调节值的和大于或小于煤气总流量的设定值时，则调整所述煤气总管调节阀；当多段助燃空气流量待调节值的和大于或小于助燃空气总流量的设定值时，则调整所述空气总管调节阀；当多段烟气流量设定值的和大于或小于烟气总流量的设定值时，则调整所述烟气闸板阀。4.根据权利要求3所述的节能控制系统，其特征在于，所述节能控制系统包括：空气换热器；所述空气换热器的热源通道与所述烟气总管连通；所述空气换热器的冷源通道与所述助燃空气总管连通。5.根据权利要求1所述的节能控制系统，其特征在于，所述热值分析仪包括：样气采样单元，设置在所述煤气总管上，用于采集煤气的样气；样气处理单元，包含前置处理柜、预处理柜和精处理柜，所述前置处理柜与所述样气采样单元连接，用于清除所述样气采样单元采集的样气中的有机物和水，所述预处理柜与所述前置处理柜连接，用于过滤所述前置处理柜处理过的样气中的粉尘，所述精处理柜与所述预处理柜连接，用于对精密除尘和俘湿，所述精处理柜的处理精度大于所述前置处理柜和所述预处理柜的处理精度；和样气分析单元，与所述精处理柜连接，用于采用成分分析法分...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪萌，白先送，袁勇，杜培明，叶岩，陈海雄，
申请(专利权)人：湖北新冶钢特种钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42