[发明专利]一种金属化炉料高效预热系统及动态控制方法

权利要求书

1.一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，由主控制系统、监控子系统、燃料信息采集子系统、烟气净化余热再利用子系统和安全应急响应子系统组成，所述主控制系统包括工业控制器、气体燃料阀门驱动模块、氧气阀门驱动模块、氧燃枪升降驱动模块和动态计算控制模块组成，并完成对各个子系统的信息采集及控制，其中：

所述主控制系统控制现场燃气管道、氧气管道、水管道相关阀门的开启闭合及顺序控制；控制氧燃枪的提升/下降、限位和抱闸连锁动作；主控制系统通过与上位机通讯，实现远程多地控制；主控制系统通过控制监控子系统，实时采集监控子系统收集的温度数据，进行数据计算与分析；主控制系统通过对燃料信息采集子系统的数据进行计算、分析，进行燃气、氧气、水流量的自动调节；主控制系统通过实时采集烟气净化余热再利用子系统中的数据，对燃气的流量及氧气流量进行调节，使燃气与氧气充分燃烧；主控制系统根据烟气的温度、压力数值，实时调节烟气阀门的开度大小，防止烟气外泄；主控制系统通过实时采集安全应急响应子系统内的安全等级数据，按相应的等级进行应急处理；

所述监控子系统包括显示器、温度检测单元和视频监控单元，温度检测单元包括低温段检测模块和超高温段检测模块，通过低温段检测模块与高温段检测模块相结合实时采集出炉内温度，作为后期数据分析；视频监控单元包括低温环境视频监控模块和超高温环境视频监控模块，用于对该系统主要设备进行全面监控及将炉内预热情况实时反映给操作人员，并参与后期预热质量的分析与调整；

所述燃料信息采集子系统由设置在管道内的压力、流量、温度仪表组成，实时反馈相关管道内相应介质的状态，反馈给主控制系统进行分析控制；

所述烟气净化余热再利用子系统由复合式烟气收集单元、烟气负压及含氧量检测单元、余热交换单元和烟气阀门调节单元组成，余热交换单元包括烟气净化和余热交换模块；

所述安全应急响应子系统由可燃气体高低压报警模块、防爆区欠氧和过氧报警模块、可燃气体点火及熄火模块、可燃气体欠过压保护模块、高温设备冷却水温度及断流保护模块、设备间安全联锁保护模块组成。

2.根据权利要求1所述的一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，所述压力、流量、温度仪表的检测对象为气体燃料、纯氧、冷却进水、冷却回水和氮气。

3.根据权利要求1所述的一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，所述含氧量检测单元的检测对象为炉体烟气中的含氧量，通过含氧量的分析确认燃气与氧气是否充分燃烧，将此数据反馈给主控制系统实时进行燃气量、氧气量的调整。

4.根据权利要求1所述的一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，所述低温段检测模块和低温环境视频监控模块为短波红外线采集设备，该短波红外线采集设备的适用温度范围0-600℃。

5.根据权利要求1所述的一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，所述超高温段检测模块和超高温环境视频监控模块为长波红外线采集设备，该长波红外线采集设备的适用温度范围400-1200℃。

6.根据权利要求1所述的一种金属化炉料高效预热系统，其特征在于，安全应急响应子系统中包括可燃气体固定式分析仪，用于分析现场空气中可燃气体含量，当燃气含量大于50ppm时发出报警提示音，当燃气含量大于100ppm时进行紧急停烧处理，关闭燃气、氧气管道阀门，报警指示灯亮起；燃气管道、氧气管道上设有压力采集仪表，实时采集燃气、氧气压力，如煤气管道压力低于4kPa 或氧气管道压力低于300kPa ,防止燃气回火，进行紧急停烧处理；如煤气管道压力高于10kPa 或氧气管道压力高于900kPa ，控制系统进行报警，操作人员根据报警提示排除故障；可燃气体点火及熄火模块中设有电子高压打火器操作箱及红外火焰监测探头，当燃气火焰熄灭后，红外火焰监测探头将信号反馈给主控制系统，进行二次点火，如仍无法点燃燃气进行紧急停烧处理；高温设备冷却水温度及断流保护模块通过检测高温成像设备自身温度及设备冷却水流量信息，当有报警时进行紧急停烧处理，防止设备损坏；设备间安全联锁保护模块用于作用于各阀门设备的顺序启动条件，防止操作人员手动误操作。