CN104075584B - 一种加热炉烟气余热回收温度控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉烟气余热回收温度控制系统与方法，该控制系统主要包括有烟气余热回收换热器、加热炉PLC控制系统以及由PLC控制系统所控制的烟气回收切断阀、烟气旁路调节阀、烟气回收调节阀、进水温度计、回水温度计、回水压力变送器、回水流量计；所述烟气回收切断阀、换热器与烟气回收调节阀依次安装在主烟气管路上，烟气旁路调节阀安装在旁路烟气管道上；所述换热器还与进水冷水管道和出水热水管道之间的水管联接。本发明可根据回水温度控制要求并行控制烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀的开度，在精确控制回水温度的同时，不影响烟气的排放。

Description

一种加热炉烟气余热回收温度控制系统与方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别是一种加热炉烟气余热回收温度控制装置与方法。

背景技术

在冶金行业的轧钢工艺中，通常通过在加热炉中使用煤气和空气混合燃烧产生的热量对钢板或钢卷进行加热，煤气和空气混合燃烧产生的烟气经过烟气余热回收装置中的换热器，将烟气中的部分热量重新回收到水中，得到的热水可供轧钢其它机组的工艺段使用。

而其它工艺段对回收热水的温度有着严格的要求，目前回收热水的温度控制通常是通过依据检测的回收热水温度来改变进入换热器烟气管路的烟气流量来实现的，即当需要的热水温度较高时，加大烟气回收调节阀的开度，增大进入换热器的烟气流量，当需要的热水温度较低时，减小烟气回收调节阀的开度，减小进入换热器的烟气流量，但这样会造成燃烧烟气排放流量的不稳定，从而影响煤气和空气的燃烧效率，并进而影响钢板或钢卷的加热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热炉烟气余热回收温度控制装置与方法,能精确控制回收热水温度，同时不影响燃烧烟气的正常排放。

本发明解决上述问题的技术方案为：

一种加热炉烟气余热回收温度控制装置，包括在烟气进气管道和烟气排气管道之间的主烟气管路和旁路烟气管道以及进水冷水管道和出水热水管道之间的水管；还包括烟气余热回收换热器、加热炉PLC控制系统以及与加热炉PLC控制系统相连接的烟气回收切断阀、烟气旁路调节阀、烟气回收调节阀、进水温度计、回水温度计、回水压力变送器和回水流量计；所述烟气回收切断阀、换热器与烟气回收调节阀依次安装在主烟气管路上，烟气旁路调节阀安装在旁路烟气管道上；所述换热器还与进水冷水管道和出水热水管道之间的水管连接，所述进水温度计安装在换热器与进水冷水管道之间的水管上，所述回水温度计、回水压力变送器和回水流量计依次安装在换热器与出水热水管道之间的水管上。

按上述方案，所述烟气回收切断阀为气开式切断阀。

按上述方案，所述烟气回收调节阀为气开式调节阀。

按上述方案，所述烟气旁路调节阀为气关式调节阀。

按上述方案，所述回水流量计为电磁流量计。

按上述方案，所述进水温度计和回水温度计为型号为Pt100的铂热电阻。

一种烟气余热回收温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)当需要回收烟气中的余热时，由加热炉PLC控制系统控制打开烟气回收切断阀，并定时采集热水回水温度计检测的热水回水温度；

2)加热炉PLC控制系统根据回水热水温度设定值和由回水温度计传回的回水热水温度检测值，计算回水热水温度设定值和回水热水温度检测值的偏差；

3)在温度控制器中对温度偏差值做PI比例积分运算后输出计算结果；

4)对温度控制器输出的结果进行限幅和斜坡处理；

5)结合开度设定曲线分别计算出烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀的开度设定值；

所述烟气回收调节阀的开度设定曲线为当温度控制器的输出值从0％变为HrV时，回收调节阀开度设定值从0％至100％线性变化；当温度控制器的输出值大于HrV时，保持回收调节阀开度设定值为100％全开；

所述烟气旁路调节阀的开度设定曲线为当温度控制器的输出值为0％至BpVO时，保持旁路调节阀的开度设定值为100％全开；当温度控制器的输出值为BpVO至BpVC时，旁路调节阀的开度设定值从100％至0％线性变化；当温度控制器的输出值大于BpVC时，保持旁路调节阀的开度设定值为0％全关；

其中HrV，BpVO，BpVC三个参数均为可调参数，分别如下：HrV表示回收调节阀开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为100％全开设定值时的温度控制器输出切换阈值；BpVO表示旁路调节阀开度设定值由固定为100％全开设定值切换到依据温度控制器输出值执行线性开度设定值时的温度控制器输出切换阈值；BpVC表示旁路调节阀开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为0％全关设定值时的温度控制器输出切换阈值。

6)加热炉PLC控制系统根据开度设定值分别控制烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀的开度。

7)当不需要回收烟气中的余热时，由加热炉PLC控制系统控制烟气回收切断阀关闭，烟气回收切断阀0％全关，烟气旁路调节阀100％全开，温度控制器的输出强制为0％。

本发明的有益效果是：

1.根据工艺要求的热水温度需要并行控制烟气回收切断阀和烟气旁路调节阀的开度；

2.在保证精确控制回收热水温度的同时，不影响煤气和空气混合燃烧所产生的烟气正常排放。

附图说明

图1是本发明实施例的装置的结构示意图；

图2为本发明加热炉烟气余热回收温度控制系统的PLC控制系统逻辑图；

图3为本发明中烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀开度设定曲线图；

图1中：1-烟气余热回收换热器，2-烟气回收切断阀，3-烟气旁路调节阀，4-烟气回收调节阀，5-进水温度计，6-回水温度计，7-回水压力变送器，8-回水流量计。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如附图1所示，本发明一种加热炉烟气余热回收温度控制系统包含有烟气余热回收换热器1、加热炉PLC控制系统以及由加热炉PLC控制系统所控制的烟气回收切断阀2、烟气旁路调节阀3、烟气回收调节阀4、进水温度计5、回水温度计6、回水压力变送器7、回水流量计8。

烟气回收切断阀2的一端连接烟气进气管道，另一端连接换热器1烟气管路的一端，换热器1烟气管路的另一端与烟气回收调节阀4的一端相连，烟气回收调节阀4的另一端与烟气排气管道连接，烟气旁路调节阀3的两端分别连接烟气进气管道和烟气排气管道。

进水温度计5一端与进水冷水管道相连，另一端连接换热器1的水流管路的一端，换热器1水流管路的另一端依次连接回水温度计6、回水压力变送器7、回水流量计8，并最终与出水热水管道相连。

在本实施例中，进水温度计5和回水温度计6选用型号为Pt100的铂热电阻，回水流量计8选用电磁流量计，回水压力变送器可选用普通压力变送器。

烟气回收切断阀2为气开式切断阀，烟气回收调节阀4为气开式调节阀、烟气旁路调节阀3为气关式调节阀。即当仪表气源发生中断时或当阀门发生故障时，烟气回收切断阀2和烟气回收调节阀4应处于全关的安全状态，而烟气旁路调节阀3应处于全开的安全状态。

如附图2所示，本发明一种使用上述加热炉烟气余热回收温度控制系统的回水热水温度控制方法，包括以下步骤：

当需要回收烟气中的余热时，由加热炉PLC控制系统控制打开烟气回收切断阀2，并定时采集热水回水温度计6检测的热水回水温度；热水回水温度检测值与由操作工依据工艺要求在HMI画面上设定的，并经过限幅处理的温度设定值进行比较，由温度设定值与温度检测值相减求得温度偏差值e，温度偏差值e在温度控制器中做PI比例积分运算后，其控制器的输出经过限幅和斜坡处理后，再由如图3所示的开度设定曲线分别计算出烟气回收调节阀4和烟气旁路调节阀3的开度设定值，再由加热炉PLC控制系统的模拟量输出模块分别控制烟气回收调节阀4和烟气旁路调节阀3的开度。

当不需要回收烟气中的余热时，加热炉PLC控制系统控制烟气回收切断阀2处于关闭状态，温度控制器的输出强制为0％，烟气回收调节阀4开度为0％全关状态，烟气旁路调节阀3开度为100％全开状态。

如图3所示，本发明一种加热炉烟气余热回收温度控制系统的烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀开度设定曲线，图3中的横坐标为温度控制器的输出值LMN(经限幅和斜坡处理后)，范围为0％～100％，纵坐标为调节阀开度，范围为0～100％(0％表示调节阀全关，100％表示调节阀全开)，粗实线为烟气回收调节阀4的开度设定值，细实线为烟气旁路调节阀3的开度设定值，横坐标上的HrV，BpVO，BpVC三个参数均为可调参数。

其中HrV为回收调节阀4开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为100％全开设定值时的温度控制器输出切换阈值，在本实施例中取33％；BpVO为旁路调节阀3开度设定值由固定为100％全开设定值切换到依据温度控制器输出值执行线性开度设定值时的温度控制器输出切换阈值，在本实施例中取18％；BpVC为旁路调节阀3开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为0％全关设定值时的温度控制器输出切换阈值，在本实施例中取55％。

按图3所示的开度设定曲线，烟气回收调节阀4开度设定值Rec_sp可按下式计算：

${\mathrm{Rec}}_{\mathrm{sp}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{LMN}}{\mathrm{HrV}}\&CenterDot;100& (0\%\&le;\mathrm{LMN}\&le;\mathrm{Hrv})\\ 100& (\mathrm{Hrv}<\mathrm{LMN}\&le;100\%)\end{array}\right.$

即当温度控制器的输出值从0％变为HrV时，回收调节阀4开度设定值从0％至100％线性变化；当温度控制器的输出值大于HrV时，保持回收调节阀4开度设定值为100％全开。

按图3所示的开度设定曲线，烟气旁路调节阀3开度设定值Bp_sp可按下式计算：

${\mathrm{Bp}}_{\mathrm{sp}}=\left\{\begin{array}{cc}100& (0\%\&le;\mathrm{LMN}\&le;\mathrm{BpVO})\\ (1-\frac{\mathrm{LMN}-\mathrm{BpVO}}{\mathrm{BpVC}-\mathrm{BpVO}})\&CenterDot;100& (\mathrm{BpVO}<\mathrm{LMN}\&le;\mathrm{BpVC})\\ 0& (\mathrm{BpVC}<\mathrm{LMN}\&le;100\%)\end{array}\right.$

当温度控制器的输出值为0％至BpVO时，保持旁路调节阀3的开度设定值为100％全开；当温度控制器的输出值为BpVO至BpVC时，旁路调节阀3的开度设定值从100％至0％线性变化；当温度控制器的输出值大于BpVC时，保持旁路调节阀3的开度设定值为0％全关；

以上具体实施方式仅用于说明发明的技术方案而并非用以限制，尽管参照较佳实施例对发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种加热炉烟气余热回收温度控制系统，包括在烟气进气管道和烟气排气管道之间的主烟气管路和旁路烟气管道以及进水冷水管道和出水热水管道之间的水管；其特征在于，还包括烟气余热回收换热器、加热炉PLC控制系统以及与加热炉PLC控制系统相连接的烟气回收切断阀、烟气旁路调节阀、烟气回收调节阀、进水温度计、回水温度计、回水压力变送器和回水流量计；所述烟气回收切断阀、烟气余热回收换热器与烟气回收调节阀依次安装在主烟气管路上，烟气旁路调节阀安装在旁路烟气管道上；所述烟气余热回收换热器还与进水冷水管道和出水热水管道之间的水管联接，所述进水温度计安装在烟气余热回收换热器与进水冷水管道之间的水管上，所述回水温度计、回水压力变送器和回水流量计依次安装在烟气余热回收换热器与出水热水管道之间的水管上；

所述烟气回收切断阀为气开式切断阀，所述烟气回收调节阀为气开式调节阀，所述烟气旁路调节阀为气关式调节阀，所述回水流量计为电磁流量计。

2.一种烟气余热回收温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1）当需要回收烟气中的余热时，由加热炉PLC控制系统控制打开烟气回收切断阀，并定时采集热水回水温度计检测的热水回水温度；

2）加热炉PLC控制系统根据回水热水温度设定值和由回水温度计传回的回水热水温度检测值，计算回水热水温度设定值和回水热水温度检测值的偏差；

3）在温度控制器中对温度偏差值做PI比例积分运算后输出计算结果；

4）对温度控制器输出的结果进行限幅和斜坡处理；

5）结合开度设定曲线分别计算出烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀的开度设定值；

所述烟气回收调节阀的开度设定曲线为当温度控制器的输出值从0%变为HrV时，回收调节阀开度设定值从0%至100%线性变化；当温度控制器的输出值大于HrV时，保持回收调节阀开度设定值为100%全开；

所述烟气旁路调节阀的开度设定曲线为当温度控制器的输出值为0%至BpVO时，保持旁路调节阀开度设定值为100%全开，当温度控制器的输出值为BpVO至BpVC时，旁路调节阀开度设定值从100%至0%线性变化；当温度控制器的输出值大于BpVC时，保持旁路调节阀的开度设定值为0%全关；

其中HrV，BpVO，BpVC三个参数均为可调参数，分别如下：HrV表示回收调节阀开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为100%全开设定值时的温度控制器输出切换阈值；BpVO表示旁路调节阀开度设定值由固定为100%全开设定值切换到依据温度控制器输出值执行线性开度设定值时的温度控制器输出切换阈值；BpVC表示旁路调节阀开度设定值由依据温度控制器输出值执行线性开度设定值切换到固定为0%全关设定值时的温度控制器输出切换阈值；

6）加热炉PLC控制系统根据计算出的开度设定值分别控制烟气回收调节阀和烟气旁路调节阀的开度；

7）当不需要回收烟气中的余热时，由加热炉PLC控制系统控制烟气回收切断阀关闭，烟气回收切断阀0%全关，烟气旁路调节阀100%全开，温度控制器的输出强制为0%。