CN101881562A - 烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法 - Google Patents

烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，它主要包括位于环冷机Ⅰ段风室出口处的温度传感器TE21和压力变送器PT21、循环风机转速执行器、补风门执行器以及计算机模拟量控制系统，所述的温度传感器TE21经计算机模拟量控制系统与循环风机转速执行器信号连接，所述压力变送器PT21经计算机模拟量控制系统与补风门执行器信号连接，其控制方法采用计算机进行实时控制，其特征在于：以环冷机Ⅰ段风室出口处温度信号T21为控制信号，调节循环风机转速；以环冷机Ⅰ段风室出口处压力信号P21为控制信号，调节补风门开度，可保证烟气循环稳定运行，提高余热利用率。

Description

烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种工业计算机实时控制系统及控制方法，尤其是一种烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法。
背景技术
在钢铁生产过程中，烧结机是供应矿料至高炉炼铁的前道工序，其中烧结环冷机是烧结机过程中的后道工序，用于冷却烧结料的温度至150℃之内，共有5段冷却风室，以鼓风形式冷却烧结料，其中Ⅰ段、Ⅱ段通过鼓风排出的烟温达300℃～400℃，其烟气中至少有60％的热量可以在余热锅炉中产生蒸汽，用于供热或发电。
在余热利用过程中，环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室的出口通过烟风道与余热锅炉的进烟口连通，余热锅炉的出烟口通过循环风管与环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室的进口同时连通，在该循环风管上设有循环风机，循环风机为烟气在环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室中与余热锅炉间的循环提供动力。现有的循环风机通常由操作员手动控制，不能随着烟温的变化进行及时有效地控制，导致余热利用率不高。
同时在在余热利用过程中，环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室存在着漏风的情况，当风室内压力高于外界大气压时，风室内的高温烟气便会漏到外界大气中，引起热量的损失；当风室内压力低于外界大气压时，外界大气中的低温空气便会漏到风室内，降低风室内烟气的温度，从而影响余热利用，所以环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室内的压力很关键，现有技术中通常设有专门的补风口，由操作员手动控制，将空气从补风门送至风室内，由于补风门控制效果不理想，其开度不能随着风室内压力变化而及时调节，从而使得环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室内的压力不稳定，热量损失严重，降低余热利用的效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术不足而提供的一种循环风机可随风室内烟温变化进行有效调节，补风门开度可随风室内压力变化进行有效调节，保证烟气循环稳定运行，提高余热利用率的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法。
为了达到上述目的，本发明所设计的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，它主要包括位于环冷机Ⅰ段风室出口处的温度传感器TE21和压力变送器PT21、循环风机转速执行器、补风门执行器以及计算机模拟量控制系统，其特征是所述的温度传感器TE21经计算机模拟量控制系统与循环风机转速执行器信号连接，所述压力变送器PT21经计算机模拟量控制系统与补风门执行器信号连接。
本发明所设计的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，它采用计算机进行实时控制，其特征在于：以环冷机Ⅰ段风室出口处温度信号T21为控制信号，调节循环风机转速；以环冷机Ⅰ段风室出口处压力信号P21为控制信号，调节补风门开度。
为了获得良好的烟温调节效果，可以是温度信号T21采集后与给定值A比较，比较后的值经运算后输出并控制循环风机转速执行器。
为了进一步提高余热利用率，优选的方案是：
所述给定值A为变量，其表达式为
Figure GDA0000022652760000021
A1设定值，取值范围为350～450；
C1系数，取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；
其中V21、V22分别是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口烟量；
T21、T22是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口温度；
Cpt21、Cpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热；
Qy1、Qy2是指前后两次采样后所得的Qy的值。
为了获得良好的控制效果，可以是温度信号T21与给定值A比较后的值经PID运算后输出控制循环风机转速执行器。
为了获得良好的风室内压力调节效果，可以是压力信号P21采集后与给定值B比较，比较后的值经运算后输出控制补风门执行器。
为了进一步提高余热利用率，优选的方案是：
所述给定值B为变量，其表达式为
Figure GDA0000022652760000022
B1取值范围为-100～100；
C2取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；
其中V21、V22分别是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口烟量；
T21、T22是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口温度；
Cpt21、Cpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热；
Qy1、Qy2是指前后两次采样后所得的Qy的值。
作为优选，压力信号P21与给定值B比较后的值经PID运算后输出控制补风门执行器。
本发明得到的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统及其控制方法，循环风机可随风室内烟温变化进行有效调节，保证烟气循环稳定运行，提高余热利用率；补风门开度可随风室内压力变化进行有效调节，从而将风室内压力控制在合理的范围内，减小因风室与大气之间的相互漏风对余热利用率带来的影响；尤其是给定值A、B采用上述公式，可达到环冷机出口烟气热量最大化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明烟温控制方法原理图；
图3是本发明烟压控制方法原理图；
图4是本发明烟气热量计算控制原理方框图。
图中：环冷机Ⅰ段风室1；环冷机Ⅱ段风室2；循环风机3；补风门4；温度传感器TE21、TE22；压力变送器PT11、PT12、PT21、PT22；锅炉5；环冷风机6。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，它主要包括位于环冷机Ⅰ段风室1出口处的温度传感器TE21和压力变送器PT21、循环风机转速执行器、补风门执行器以及计算机模拟量控制系统，其特征是所述的温度传感器TE21经计算机模拟量控制系统与循环风机转速执行器信号连接，所述压力变送器PT21经计算机模拟量控制系统与补风门执行器信号连接。
其控制方法采用计算机进行实时控制，以环冷机Ⅰ段风室1出口处温度信号T21为控制信号，调节循环风机转速；以环冷机Ⅰ段风室1出口处压力信号P21为控制信号，调节补风门开度。
本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，循环风机可随风室内烟温变化进行有效调节，保证烟气循环稳定运行，提高余热利用率；补风门开度可随风室内压力变化进行有效调节，从而将风室内压力控制在合理的范围内，减小因风室与大气之间的相互漏风对余热利用率带来的影响。
实施例2
本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，它主要包括位于环冷机Ⅰ段风室1出口处的温度传感器TE21和压力变送器PT21、循环风机转速执行器、补风门执行器以及计算机模拟量控制系统，其特征是所述的温度传感器TE21经计算机模拟量控制系统与循环风机转速执行器信号连接，所述压力变送器PT21经计算机模拟量控制系统与补风门执行器信号连接。
其控制方法采用计算机进行实时控制，以环冷机Ⅰ段风室1出口处温度信号T21为控制信号，调节循环风机转速；以环冷机Ⅰ段风室1出口处压力信号P21为控制信号，调节补风门开度，其中温度信号T21采集后与给定值A比较，比较后的值经运算后输出并控制循环风机转速执行器。Ⅰ段出口烟温产生变化之后，其温度传感器TE21信号送入计算机模拟量控制系统与给定值A比较运算之后输出至转速执行器，使循环风机转速变化，造成Ⅰ段、Ⅱ段风室底部压力的变化，风压增大可使烟温下降，风压减少可以烟温增加。保持烟温在合理范围之内，其中A为固定值，取值范围为350～450，如380、420；
压力信号P21采集后与给定值B比较，比较后的值经运算后输出控制补风门执行器。其中B为固定值，取值范围为-100～0，如0、-50、-100。
由于烧结料量、料温变化，循环风机转速的变化，Ⅰ段、Ⅱ段出口烟压会波动，根据原理此烟压P21、P22，应略小于0；当烟压大于0时其高温烟气会通过顶部漏出至大气，当其烟压小于0时室外的冷风会漏入顶部烟室，造成烟温下降，所以控制出口烟压在-100Pa左右较为合适，通过调节器调节了补风门开度，可使漏风量与冷风补入量接近，是保持系统稳定状态最好方式。
实施例3
本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，与实施例2不同的是所述给定值A为变量，其表达式为
Figure GDA0000022652760000051
Figure GDA0000022652760000052
A1设定值，取值范围为350～450；
C1系数，取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；                GJ/h；
其中V21、V22分别是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口烟量；     Nm3/h；
T21、T22是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口温度；             ℃；
Cpt21、Cpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热； kJ/Nm3℃。
Qy1、Qy2是指前后两次采样后所得的Qy的值。采样时间可以是2分钟～3分钟。
A1、C1的值可根据实际情况，在所述的范围内进行调试。
根据上述公式可以看出随出口烟气的热量变化得到不同的温度给定值A，本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法相比于实施例2，可进一步提高烟气热量利用率。
实施例4
本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，与实施例3不同的是所述给定值B为变量，其表达式为
Figure GDA0000022652760000053
Figure GDA0000022652760000061
B1取值范围为-100～100；
C2取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；                 GJ/h；
其中V21、V22分别是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口烟量；      Nm3/h；
T21、T22是环冷机Ⅰ段、Ⅱ段风室出口温度；              ℃；
Cpt21、Ｃpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热； kJ/Nm3℃。
Qy1、Qy2是指前后两次采样后所得的Qy的值。
采样时间可以是2分钟～3分钟。
B1、C2取的值可根据实际情况，在所述的范围内进行调试。
根据A的计算公式可以看出随出口烟气的热量变化得到不同的温度给定值A，根据B的计算公式可以看出随出口烟气的热量变化得到不同的烟气压力给定值B。本实施例所描述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法可实现环冷机出口烟气热量最大化。

Claims (7)

1.一种烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统，它主要包括位于环冷机I段风室出口处的温度传感器TE21和压力变送器PT21、循环风机转速执行器、补风阀执行器以及计算机模拟量控制系统，其特征是所述的温度传感器TE21经计算机模拟量控制系统与循环风机转速执行器信号连接，所述压力变送器PT21经计算机模拟量控制系统与补风门执行器信号连接。
2.一种烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，它采用计算机进行实时控制，其特征在于：以环冷机I段风室出口处温度信号T21为控制信号，调节循环风机转速；以环冷机I段风室出口处压力信号P21为控制信号，调节补风门开度。
3.根据权利要求2所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：温度信号T21采集后与给定值A比较，比较后的值经运算后输出并控制循环风机转速执行器。
4.根据权利要求3所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：所述给定值A为变量，其表达式为
Figure FDA0000022652750000011
A1设定值，取值范围为350～450；
C1系数，取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；
其中V21、V22分别是环冷机I段、II段风室出口烟量；
T21、T22是环冷机I段、II段风室出口温度；
Cpt21、Cpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热；
Qy1、Qy2是指前后两次采样后所得的Qy的值。
5.根据权利要求4所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：温度信号T21与给定值A比较后的值经PID运算后输出控制循环风机转速执行器。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：压力信号P21采集后与给定值B比较，比较后的值经运算后输出控制补风门执行器。
7.根据权利要求6所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：所述给定值B为变量，其表达式为
B1取值范围为-100～100；
C2取值范围为0.1～1；
Qy＝V21×Cpt21×T21+V22×Cpt22×T22；
其中V21、V22分别是环冷机I段、II段风室出口烟量；
T21、T22是环冷机I段、II段风室出口温度；
Cpt21、Cpt22为T21、T22温度时对应的烟气平均定压比热；
QY1、QY2是指前后两次采样后所得的QY的值。
根据权利要求7所述的烧结环冷机余热利用烟气循环计算机实时控制系统的控制方法，其特征在于：压力信号P21与给定值B比较后的值经PID运算后输出控制补风门执行器。
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