CN109579044A - 一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，燃烧控制中，燃烧控制系统中，温度控制器通过设定温度和检测温度的对比，经过计算处理，由双交叉限幅控制器和空燃比设定来调节空气和煤气流量，通过现场煤气热值仪实时检测煤气热值，动态计算空燃比，由此计算的空燃比取代设定的空燃比，在空气和煤气燃烧之前重新调节空气和煤气流量，实行前馈调节。优点是：加入空燃比系数及各段空气过剩系数自动控制。将煤气热值参数加入到一级燃烧模型中，使空燃比参数根据煤气热值的实际值动态调整，保证煤气最有效利用。空燃比始终处在一种合理的燃烧状态，并最终减少能源消耗量，降低煤气单耗。
Description
技术领域
本发明属于空燃比控制领域，尤其涉及一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法。
背景技术
热轧加热炉工序使用的煤气为焦炉、高炉、转炉混合煤气，三种煤气均来自炼铁及炼钢，由于各月生产经营计划的不同，每个月三种煤气的产生比例和分配方式都存在差异，这就导致了混合煤气的热值在一定范围存在波动。煤气热值的波动对于控制加热炉煤气单耗极为不利，因为不同热值的煤气需要消耗相应的空气量才能够使混合煤气的利用率达到最高。如果空气量过少将出现不完全燃烧，未燃烧的煤气将会离开炉膛进入烟道，造成能源浪费并极易对烟道及其内部设备造成损坏；如果空气过量，过量空气将带走炉膛内热量，降低燃烧温度，并在炉内形成氧化气氛，增加烧损。
基于以上问题在加热炉燃烧控制过程中必须考虑到煤气热值的波动问题。但实际操作中，在煤气热值频繁波动的情况下，操作人员很难及时完成预判及调整，这就导致了空燃比始终处在一种失调的状态，并最终导致了能源消耗量上升，煤气单耗指标上升。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，根据煤气热值变化自动调节空燃比，达到最优的燃烧效果。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，燃烧控制系统中，温度控制器通过设定温度和检测温度的对比，经过计算处理，由双交叉限幅控制器和空燃比设定来调节空气和煤气流量，通过现场煤气热值仪实时检测煤气热值，动态计算空燃比，由此计算的空燃比取代设定的空燃比，在空气和煤气燃烧之前重新调节空气和煤气流量，实行前馈调节；
根据现场煤气热值仪实时检测煤气热值计算空燃比的方法：
式(1)中：L是空燃比，空气量根据L值与煤气的实际量进行设定；
α是热值控制权重系数，取值0～1；
K测是由煤气热值仪实测的煤气热值；
ΔI是各段的空气过剩系数，取值范围0.9～1.5；
K0是加热炉设计时理论的煤气热值；
Ln是加热炉设计时的理论的空燃比。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明对现有的燃烧控制模型进行改进，加入空燃比系数及各段空气过剩系数自动控制。将煤气热值参数加入到一级燃烧模型中，使空燃比参数根据煤气热值的实际值动态调整，保证煤气最有效利用。在自动模式下，空燃比始终处在一种合理的燃烧状态，并最终减少能源消耗量，降低煤气单耗，并减少由于燃烧不充分造成的大气污染。
附图说明
图1是本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1，一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，燃烧控制系统中，温度控制器通过设定温度和检测温度的对比，经过计算处理，由双交叉限幅控制器和空燃比设定来调节空气和煤气流量，通过现场煤气热值仪实时检测煤气热值，动态计算空燃比，由此计算的空燃比取代设定的空燃比，在空气和煤气燃烧之前重新调节空气和煤气流量，实行前馈调节；
根据现场煤气热值仪实时检测煤气热值计算空燃比的方法：
式(1)中：L是空燃比，空气量根据L值与煤气的实际量进行设定；
α是热值控制权重系数，取值0～1；
K测是由煤气热值仪实测的煤气热值；
ΔI是各段的空气过剩系数，取值范围0.9～1.5；
K0是加热炉设计时理论的煤气热值；
Ln是加热炉设计时的理论的空燃比。
实施例
步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，是基于并联串级双交叉限幅燃烧控制，所不同的是其空燃比是随时测量及时进行修正的；这是一种前馈控制，当燃气热值发生变化时，在未对燃烧造成影响之前就及时改变空燃比进行补偿，因此这样的燃烧才能真正做到合理燃烧。通过现场热值仪实时监测值，通过公式计算后作为参数参与计算。
该系统中，增加了燃气热值测量、和空燃比修正运算环节。根据热值波动大小，由经验或运算，可以找到空燃比修正值。因修正运算发生在实际燃烧之前，所以能及时补偿。
式(1)中：L是空燃比，空气量根据L值与煤气的实际量进行设定；
ΔI是各段的空气过剩系数，均热段、二加热段取值1.05，一加热段取值1.02；
α是热值控制权重系数，取值0.65～0.75；
K测是由煤气热值仪实测的煤气热值；
K0是加热炉设计时理论的煤气热值；实施加热炉为2000kcal
Ln是加热炉设计时的理论的空燃比，实施加热炉限定在1.6453～2.0524。
见图1，工作时，温度控制器通过设定温度和检测温度的对比，经过计算处理，由双交叉限幅控制器和空燃比设定来调节空气和煤气流量。双交叉限幅控制是以炉膛温度调节回路为主环，煤气流量和空气流量调节为副环，构成串级双交叉限幅控制系统。它通过限制过渡状态下煤气和空气流量的变化范围，减少煤气控制回路和空气控制回路之间因滞后系数差异造成的不良影响，具有良好的控制精度。
本发明采用煤气热值仪，对加热炉煤气总管的煤气热值进行测量。将煤气热值参数加入到一级燃烧模型中，使空燃比参数根据煤气热值的实际值动态调整，保证煤气最有效利用。
Claims (1)
1.一种步进式加热炉空燃比动态前馈燃烧控制方法，其特征在于，燃烧控制系统中，温度控制器通过设定温度和检测温度的对比，经过计算处理，由双交叉限幅控制器和空燃比设定来调节空气和煤气流量，通过现场煤气热值仪实时检测煤气热值，动态计算空燃比，由此计算的空燃比取代设定的空燃比，在空气和煤气燃烧之前重新调节空气和煤气流量，实行前馈调节；
根据现场煤气热值仪实时检测煤气热值计算空燃比的方法：
式(1)中：L是空燃比，空气量根据L值与煤气的实际量进行设定；
α是热值控制权重系数，取值0～1；
K测是由煤气热值仪实测的煤气热值；
ΔI是各段的空气过剩系数，取值范围0.9～1.5；
K0是加热炉设计时理论的煤气热值；
Ln是加热炉设计时的理论的空燃比。
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