[发明专利]一种蓄热式工业加热炉炉压控制的优化设计方法

说明书

本发明涉及一种蓄热式工业加热炉炉压控制的优化设计方法，包括炉压检测装置、加热炉体、烧嘴、炉压控制模块、炉压计算模块、煤气管道、空气管道、伺服放大器、换热器、热电偶、烟道闸板、稀释风机温度控制器、稀释风机、助燃风机；首先由炉压差压变送器检测出炉压信号，送人炉压控制模块中，按照PID调节规律输出控制信号，再与稀释风机温度控制器输出信号一起送到炉压计算模块中，通过调整炉压信号和稀释风机转速的加权系数，得到不同的OP值，并通过控制器的输出模块转化成4‑20mA电信号送给伺服放大器，最后通过伺服放大器控制烟道闸板的开口度，从而完成烟道闸板根据炉压和稀释风机转速信号进行动态调整的目的。

技术领域

本发明涉及工业加热炉自动控制领域，特别是一种蓄热式工业加热炉炉压控制的优化设计方法。

背景技术

蓄热式工业加热炉是冶金行业普遍采用的加热炉，一般以高、焦炉混合煤气作为燃料，按一定比例输入空气，在加热炉内完成燃烧，产生的热量来加热炉内钢坯的一种大型加热设备。加热炉控制的目标是炉内温度达到工艺要求，围绕着这一控制目标，加热炉的燃烧控制、炉压控制、总空气压力控制、煤气压力控制以及联锁控制等子系统，一起构成了多参数、强干扰、大滞后等控制特点的复杂系统，其中加热炉炉压控制是整个控制中重要的一环。在加热炉对板坯进行加热过程中，需要保持炉压稳定，炉压过大会造成炉头冒火，烧坏炉门，影响加热炉设备安全；炉压过小会造成炉门吸冷风，增加炉内板坯的氧化烧损，从而降低板坯的加热质量、浪费能源、污染环境的同时，也降低了加热炉温度控制的有效性，因此炉压控制的好坏是影响加热质量及环保节能控制的重要因素。

目前检测炉压的检测元件一般安置在出炉炉门口上方的位置，在这个位置炉压如果过大，往往会造成开关炉门时炉头冒火，容易烧坏出炉炉门；而出炉这个区域一般板坯温度相对较高(1200℃左右)，且板坯在炉时间短，因此炉压稍微偏低造成吸风对板坯氧化的程度较轻，基于以上因素，加热炉的炉压控制一般需要控制在微负压，实际运行时需要保持炉膛压力在50Pa左右，以防止炉门冒火，同时氧化烧损较轻，保证设备安全及加热质量。控制采用的主要手段是控制烟道闸板的开口度，使得炉内气体随炉压变化，将燃烧后的烟气排入烟囱，这样可以有效减小或者提高炉压，使得炉压稳定在一定范围内。目前典型的炉压控制系统由炉压调节器、烟道闸板和压力变送器构成单回路闭环控制系统，炉压调节器的炉压给定值由人工设定，为了设备安全和加热质量，设定值为微负压(50Pa左右)，压力变送器将检测到的当前加热炉炉膛的压力信息实时反馈至炉压调节器，炉压调节器输出控制信号，实时调节烟道闸板的开口度，从而保证炉膛压力维持在微负压的状态。

但是，由于烟道闸板位于装炉侧，与出炉侧的炉压检测点位置相对较远，炉内空间较大，因此控制存在滞后的问题；并且因为受生产节奏的影响，出炉和装炉板坯的时间间隔不稳定，使得开关炉门对加热炉炉压的波动影响较大且没有规律，因此利用出炉侧炉压检测来控制烟道闸板，会因为波动较大，使得烟道闸板动作频繁，频繁动作的烟道闸板会加剧炉压波动的影响，因此单单利用炉压检测信号实施的炉压闭环控制，控制的效果非常不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种蓄热式工业加热炉炉压控制的优化设计方法，在满足加热炉在频繁开关炉门、以及干扰信号的扰动下，能够保持炉压在一定范围内稳定。

本发明采用以下方法实现：一种蓄热式工业加热炉炉压控制的优化设计方法，包括加热炉体，还包括设置在加热炉体内的炉压检测装置、烧嘴、换热器、烟道闸板以及热电偶，还包括设置在加热炉体外的炉压控制模块、炉压计算模块、煤气管道、空气管道、伺服放大器、稀释风机、助燃风机、以及用以控制稀释风机的温度控制器；

所述助燃风机与加热炉体内的换热器相连，所述换热器通过空气管道与加热炉体内的烧嘴相连，用以实现烧嘴喷出空气；所述煤气管道与烧嘴相连，为烧嘴提供喷出的煤气；所述稀释风机向换热器吹入冷空气，降低换热器的工作温度，用以保证换热器设备安全；所述伺服放大器与烟道闸板电性相连，用以控制烟道闸板的开口度；所述热电偶与稀释风机温度控制器电性相连；