[发明专利]富氧及全氧燃烧辊道窑的燃烧控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业窑炉燃烧控制方法领域，特别是涉及一种用来自动调节富氧及全氧燃烧陶瓷辊道窑燃烧过程中燃气与氧气混合气的燃烧比例，以高浓度氧包括纯氧作为助燃气，运用脉冲燃烧控制方式的控制方法。

背景技术

目前国内的陶瓷窑炉一般都采用连续燃烧控制的形式，即通过控制燃料、助燃空气流量的大小来使炉内的温度、燃烧气氛达到工艺要求。由于这种连续燃烧控制的方式往往受到燃料流量的调节和测量等环节的制约，目前大多数窑炉的控制效果不佳。而高档陶瓷制品对窑内温度场的均匀性和燃烧气氛的稳定可靠性要求较高，使用传统的连续燃烧控制将无法实现生产需求。脉冲燃烧技术是一种新型的工业窑炉燃烧控制技术，它对不同燃料介质有良好的适用性，不受燃料量的测量和调节环节的制约，在温度上升与下降的滞后性十分严重的大型窑炉均能达到理想的温度控制曲线，更加优于传统的连续燃烧控制。

空气主要成分中氧气占20.94％，氮气占78.09％。在陶瓷辊道窑烧成过程中，只有氧气与燃料参与反应，而氮气只作为稀释剂存在空气中，使得氧气与燃料接触面减少，造成燃烧不完全，受热不均匀，并且容易产生局部高温，这将有利于氮气在高温下与氧气反应生成大量的NO_x，从而导致氧气与燃料发生碰撞反应的几率又大大的减少。所产生的烟气携带大量的热量排出窑炉体外，造成大量的热量损失，从而降低了陶瓷辊道窑的热效率。

针对以上存在的问题，富氧及全氧燃烧技术是一个很好的解决办法，而脉冲燃烧控制方式则能解决连续燃烧控制在生产中的不足。为此，有人提出了一种“富氧及全氧燃烧辊道窑”(CN101182217)，该辊道窑是一种以体积浓度至少为21％的氧为助燃介质与燃料一起在燃烧器中燃烧，且不需要空气助燃风机的富氧及全氧燃烧辊道窑。该辊道窑热效率高，所产生的燃烧产物量比以空气为助燃介质时降低50％以上，产生的氮氧化物也大大降低，且能耗可降低10％以上，并能够把有害物质的排放量降到最低点。然而该专利文献并没有对燃气与助燃气的混合燃烧比例最佳点进行分析，也没有提出对此最佳点该如何进行自动调节。在专利文献公布的“高温燃气间歇式窑炉双比例燃烧控制装置”(CN2869606)技术方案中，提出了一种间歇式窑炉的双比例燃烧控制方法，该方法通过在各燃烧器和燃气总管之间设置不同管径的连接管路和空/燃比例调节方法，从而调节出多种不同的燃烧比例，它既能解决低温烧成温度控制难度，也能保证高温烧成的顺利进行，节省了燃料，保证了烧成工艺。然而要实现这种比例调节，需要设置不同的管径连接管路，如果要调节多种不同的燃烧比例将使得该方法的管路十分复杂，增加了该方法的成本。而且现阶段窑炉助燃气和燃气的调节一般为开环调节，只能严格按照上位机或控制器中烧成曲线的比例来进行调节，不能在一定的范围内进行局部微调，以此来更好的满足工艺烧成要求。

在国家节能减排的政策下，结合富氧及全氧燃烧辊道窑和脉冲燃烧控制技术的特点，如何提升陶瓷辊道窑的燃烧性能，提高其热效应，节省能源？显然将脉冲燃烧控制技术运用于这种以高浓度氧包括纯氧作为助燃介质与燃气混合燃烧的新型陶瓷辊道窑中，能更好的满足提升辊道窑的燃烧性能，提高其热效应和节省能源的要求，且在氧气和燃气的比例调节中运用负反馈控制技术进行微调能更好的满足工艺烧成要求。因此，研究一种包含燃氧比例调节反馈控制环节的富氧及全氧燃烧陶瓷辊道窑脉冲燃烧控制方法具有重大的工程实践意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用脉冲燃烧技术来控制富氧及全氧燃烧辊道窑的燃烧，使窑内燃烧气氛中的氧气浓度保持在21％以上并与燃气混合燃烧，同时自动调节混合燃烧比例为最佳，提高辊道窑的热效应，以实现节能减排和提高烧成品的质量。

本发明解决其技术问题的技术方案是：采用脉冲燃烧控制方法，将所述辊道窑内燃烧气氛中的氧气保持在体积含量为21％以上并与燃气混合燃烧，同时自动调节氧气与燃气的比例及燃烧时间。具体是：

(1)通过氧气与燃气各自的闭环反馈控制，自动调节氧气与燃气的混合比例参数；同时根据窑内气氛和温度的实时信息，对由烧成曲线所确定的燃气和氧气给定量进行修正，得到燃气和氧气给定量的实时控制量；

(2)在上述两种控制量信号的共同作用下，使燃气控制器和氧气控制器通过各自的执行器对燃气阀和氧气阀进行实时调节，实现并保持预先设定的最佳燃烧控制比例；

(3)利用上位机实时从窑内采样并将所获得的燃烧气氛和温度信息处理分析后，对烧成曲线确定的脉冲占空比给定量进行修正，得到实时控制量；