[发明专利]一种金属化炉料高效预热系统及动态控制方法

说明书

本发明属于工业固体废物技术领域，尤其涉及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，完成对各个子系统的信息采集及控制。与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有自动化程度高、人工运行成本低、增加废钢加入量效果显著、高效节能、性能稳定、安全可靠性高、操作方便、可长时间持续工作、应用范围广的特点，可用于其他需要高速升温及高温熔化的场合，如钢渣、铁渣的熔化清除设备等。

技术领域

本发明属于工业固体废物技术领域，尤其涉及一种金属化炉料高效预热系统及动态控制方法。

背景技术

随着国内废钢资源的增加，环保压力的增加，废钢价格和铁水的差价将增大。从成本的角度考虑，废钢的使用量会进一步增加；铁水资源的使用在提效、降耗上仍会发挥着重要作用。如何提高废钢的使用量，平衡废钢和铁水在成本、消耗上的影响，需要结合设备、工艺实际，要求我们在电炉和转炉冶炼上更精细化。

申请号为201911140071.0的中国发明专利公开了一种电炉烟气余热利用方法，包括：利用电炉烟气预热废钢；使电炉烟气中的可燃组分至少部分地燃烧，得到高温烟气并使烟气中的二噁英类物质分解；将高温烟气送入余热锅炉进行余热回收；余热锅炉所排烟气经净化后进行排放。相应地提供一种电炉烟气余热利用系统，包括与电炉连接的绝热烟道以及通过烟气管道依次连接的废钢预热室、烟气燃烧装置、余热锅炉和烟气净化单元。由于烟气余热温度低，预热不均，局部易发生熔融堵料，该方法已局限了废钢在钢铁行业的应用。

申请号为202010542896.1的中国发明专利公开了一种废钢预热控制系统及控制方法，系统包括上位机、控制器、信号采集组件和动作控制组件，信号采集组件包括温度采集单元、压力采集单元、流量采集单元和火焰检测单元，动作控制组件包括管路调节阀门、管路气动阀门、行程开关、动作控制电机和打火装置，上位机和控制器之间通过交换机连接，动作控制电机通过变频器或软启动器也连接在交换机上，信号采集组件和管路调节阀门、管路气动阀门、行程开关、打火装置均分别与控制器连接，信号采集组件用于采集废钢预热装置各部位的温度、压力和流量，动作控制组件用于对废钢预热装置各部位进行控制调节。该控制方法只涉及生产过程参数，没有对烟气净化和安全应急进行进一步控制，方案不完整，精度不高，不能保证生产安全。

目前，气体燃气和工业纯氧的混合燃烧具有较好的能量利用率，纯氧燃烧具有大幅减少排气量、氮氧化物排放、节省燃料、以及缩小设备尺寸等诸多优点，但是人们普遍担心氧气混合后的安全隐患、容易爆炸等安全使用问题，以及金属铁被大量氧化和损失大的问题，还有燃烧后烟气净化、余热回收等环境污染问题，混合应用的难度较高，使实际设备制造和应用受到了限制。因此，通过控制精度更高的动态控制来提高预热系统的预热效率，降低其不利因素的影响是个可行的技术方向，但是相关内容还未见有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属化炉料高效预热系统及动态控制方法，克服现有技术的不足，系统具有监控子系统、燃料信息采集子系统、动态控制子系统、烟气净化余热再利用子系统和安全应急响应子系统等五个子系统构成，通过动态控制方法，对金属化炉料高效预热系统中气体燃料与工业纯氧的混合燃烧进行控制，提高加热温度和加热速度，增加钢的产量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

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：