[发明专利]一种热处理炉的炉膛压力控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业炉技术领域，特别是涉及一种热处理炉的炉膛压力控制系统和方法。

背景技术

炉膛压力控制是明火热处理炉热工控制中的重要问题。炉膛压力控制不当不仅影响对热处理炉安全，而且也会造成工业炉燃料浪费。采用脉冲燃烧方式的明火热处理炉炉膛压力受炉膛温度、排烟风机抽力、燃气燃烧充分性等多种因素影响，它与排烟温度和助燃空气流量等控制存在耦合关系，并且具有大滞后性，控制及其困难。与传统加热炉相比，由于脉冲燃烧的特性，脉冲燃烧式加热炉的燃烧时序对炉膛压力也有重要影响。在一个时序循环周期内，烧嘴燃烧的不连续会引起气流流动的不稳定，进而炉膛压力波动。此外，炉门的频繁开闭对炉膛压力影响也很大。

脉冲燃烧式明火热处理炉炉膛压力控制一直以来被认为是一个难以解决的问题，大多数热处理炉采用的是基于常规连续燃烧控制的加热炉炉膛压力控制方法，如单PID控制回路、反馈闭环调节等。但现有的控制方案效果不佳。

现有专利技术中，专利CN201010519941.8公开了一种连续退火炉炉压控制方法，通过煤气流量检测器和空气流量检测器检测各区的煤气流量和空气流量，相加得到煤气输入总量和空气输入总量，计算燃烧前炉内气体压力；通过成分检测器检测煤气成分以及煤气与空气的配比；通过热电偶检测燃烧前炉内气体温度；根据燃烧化学方程式、煤气输入总量、空气输入总量、煤气成分以及煤气与空气的配比预测燃烧后的气体成分和气体总量；通过热电偶检测燃烧后炉内气体温度；根据燃烧前炉内气体压力、燃烧前炉内气体温度和燃烧后炉内气体温度计算燃烧后炉内气体压力；根据燃烧前后炉内气体压力，基于气体的增量通过算法计算出废气风机开度，并使用该废弃风机开度控制废弃风机。该方法利用燃烧化学方程式等方法计算较为复杂,涉及热电偶检测仪表，延迟性大，方法实现困难。

专利CN103090683A公开了一种脉冲炉炉压控制方法，在炉内设置炉压调节控制机构，根据计算空、煤燃烧产生的第一烟气量、稀释风机抽取的稀释风折合的第二烟气量和暖保风机抽取的第三烟气量，将第一烟气量、第二烟气量和第三烟气量总和作为闸板阀调节的前馈量。结合炉门开关时的预定控制和参与燃烧的烧嘴数量控制来稳定炉压。该方法采用烟气理论计算作为前馈补偿，计算较为复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种热处理炉的炉膛压力控制装置和方法。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种热处理炉的炉膛压力控制系统，其特征在于，所述控制装置包括旁路排烟装置、引射排烟装置和自动控制装置；所述旁路排烟装置包括多个设置在炉膛长度方向上旁通烟道，所述旁通烟道上均设有旁路调节阀，对应每个烟道的位置设置有炉压检测传感器；所述引射排烟装置包括与每个烧嘴连接的主烟道，以及设置在该主烟道上的温度传感器、压力传感器、调节阀和排烟机；所述自动控制装置包括模式选择装置、旁路排烟控制装置和引射排烟控制装置，所述模式选择装置用于根据炉膛压力选择启动引射排烟控制装置或旁路排烟控制装置，所述引射排烟控制装置和旁路排烟控制装置用于控制所述主烟道和旁通烟道上调节阀的开启或关闭。

根据上述的炉膛压力控制系统，其特征在于，所述引射排烟控制装置包括炉压比较器和模糊控制器，所述炉压比较器用于比较炉压设定值和炉压检测值，所述模糊控制器用于根据比较结果控制所述主烟道上的调节阀。

根据上述的炉膛压力控制系统，其特征在于，所述旁路排烟控制装置包括炉压比较器、PID控制器和补偿控制器，所述炉压比较器用于比较炉压设定值和炉压检测值，所述PID控制器用于根据比较结果控制所述旁通烟道上的调节阀，所述补偿控制器用于根据炉压设定值与实际压力差                                                、燃烧的烧嘴个数和脉宽时间计算出一个补偿值，与PID的输出相加共同控制烟道旁通阀。

一种热处理炉的炉膛压力控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

（1）根据炉压检测值选择引射排烟或辅助旁路排烟；

（2）如果选择引射排烟，则采用模糊控制器控制与每个烧嘴连接的主烟道上的调节阀控制炉膛压力；

（3）如果选择辅助旁路排烟，则采用带补偿的PID控制器控制设置在炉膛长度方向上的旁通烟道上的调节阀控制炉膛压力。