[发明专利]热风炉自动寻优燃烧智能控制系统

说明书

技术领域

本发明用于冶金行业炼铁高炉热风炉系统燃烧控制。

背景技术

热风炉是高炉炼铁生产过程中的重要配套设备，其主要作用就是把鼓风加热到要求的温度，向高炉提供高温热风。高炉一般由3～4座热风炉交替送风，每座热风炉的工作过程是燃烧、送风的重复过程。煤气和助燃空气在燃烧器内混合后，在燃烧室里燃烧，产生高温烟气。蓄热室的格子砖是热量传递的载体，它在燃烧期间吸收热量，送风期间又将热量传递给冷空气，从而加热冷空气。

为了节约能源、实现热风炉稳定的最佳化操作，需要提高热风炉的燃烧控制水平。实现煤气的合理燃烧，才能将其能量充分利用，热风炉才有可能在消耗同样煤气量情况下，蓄到更多的热量，为提高送风温度创造条件。由于高炉的操作或炉况等种种原因，造成煤气压力不稳定，煤气热值也往往存在波动，因而热风炉燃烧控制是热风炉最难、最关键的控制环节之一，燃烧控制得好坏将直接影响到热风炉的拱顶温度及燃烧的热效率。

传统的热风炉燃烧控制方法有比例极值调节法、烟气含氧量串级比例控制法等。比例极值调节法不能在煤气热值变化时及时改变空燃比，不容易实现热风炉的最佳燃烧。烟气氧含量串级比例控制法是以比例调节作为粗调，以烟气中氧气含量反馈控制作为细调，对空气、煤气量进行控制，该法能够实现热风炉的较合理的燃烧，但由于测氧仪表寿命有限，加上管理及维护的不到位，很多企业的测氧仪表不能长期稳定的工作，因此，这种方法应用效果不太理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种热风炉自动寻优燃烧智能控制系统及其控制方法，本发明能提高热风炉的燃烧控制水平，燃烧效率高，能源利用充分，蓄热能力强。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：控制系统包括混合煤气流量调节器、拱顶温度调节器、助燃空气流量调节器、供热量调节器、废气温度调节器和空燃比模糊控制器；它们之间的连接关系是：热风炉上设置有煤气调节阀和空气调节阀，煤气调节阀通过混合煤气流量调节器进行控制，混合煤气流量调节器接收煤气流量的反馈信号和计算器一的控制信号，计算器一接收拱顶温度调节器的控制信号、空燃比模糊控制器的控制信号和空气流量的反馈信号，拱顶温度调节器接收拱顶温度的设定值和反馈信号；空气调节阀由助燃空气调节器进行控制，助燃空气调节器接收供热量调节器的控制信号和空气流量的反馈信号，供热量调节器接收计算器二、三的控制信号，计算器二接收拱顶温度调节器控制信号和总供热量的计算值，计算器三接收煤气流量的反馈信号和煤气热值，废气温度调节器接收废气温度的设定值和反馈信号。

本发明具有以下主要的优点：本发明能提高热风炉的燃烧控制水平，燃烧效率高，能源利用充分，蓄热能力强。

附图说明

图1是控制系统结构框图。

图2是燃烧初期最佳空燃比模糊控制器示意图。

图3是拱顶温度管理期最佳空燃比模糊控制器。

控制系统主要包括以下五个调节器及一个模糊控制器，如图1所示：

·供热量调节器QX-102

·混合煤气流量调节器FIC-101

·助燃空气流量调节器FIC-102

·拱顶温度调节器TIC-101

·废气温度调节器TIC-102

·空燃比模糊控制器

具体实施方式

助燃空气与混合煤气之比(即空燃比)是热风炉燃烧过程中的重要参数。如果混合煤气过量，则燃烧不充分，多余的煤气随燃烧废气排放到大气中，既是一种浪费，也是对大气的一种污染；如果混合煤气不足，又无法保证热风炉炉顶温度达到设定值，即热风炉储蓄的热量不足，无法满足高炉正常生产。因此，如何在保证高炉正常生产的前提下，最大限度地提高煤气的燃烧率有着巨大的意义，这就要求最佳空燃比控制。但无论什么情况下都不能使煤气过量。换言之，达到最佳空燃比时的空气仍然是过量的。

初期拱顶温度的上升速率和进入拱顶温度管理期废气温度的上升速率，主要取决于燃烧过程的空燃比和煤气流量，同时还受煤气、空气质量波动和压力波动的影响。所以，实现热风炉燃烧过程自动控制的关键是随着煤气、空气压力和质量的波动，并根据热风炉不同的燃烧状态进行煤气流量和空气流量的实时调整，即对空燃比的调整。因此，在燃烧初期，我们以最大煤气量进行加热，并调整合适的空燃比，迅速提高拱顶温度；到达拱顶温度管理期，适当减小煤气流量，并调整合适的空燃比，保证拱顶温度不变的情况下，提高废气的升温速率。燃烧终点由废气温度确定，当废气温度上升到上限时，停止加热。