CN106319123B - 一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法，将燃烧过程、烟气净化和冷风混合作为一个整体进行控制，通过对历史数据进行分析，找出燃煤的煤质指标、燃煤厚度、炉排速度、助燃空气流量、一次燃烧炉膛温度、二次燃烧烟气温度、冷风流量以及出风温度之间的相互制约关系，建立前馈控制模型，在系统运行时，通过前馈控制模型和过程反馈控制相结合的方法，进行模型反复校正，滚动优化控制过程，在燃烧条件变化的情况下，能够快速调正适应，保证最佳的风煤比和混合室所需冷风量，使出风温度稳定，达到温差在±3度，实现供热过程稳定可调，达到稳定生产，节约能源的目的。

Description

一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法

技术领域

本发明涉及煤直燃热风炉控制技术领域，具体涉及一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法。

背景技术

热风炉是干燥塔配备的设备，是制粉生产线的重要组成部分。作为国内资源丰富的煤虽然价格也有上涨，但相对天然气、石油而言，其性价优势显而易见。以煤为燃料的各种热风炉技术的成功开发研制，代替燃油、燃气热风炉，其单位能耗大大降低，在目前能源价格不断上涨，市场竞争日趋激烈的情况下，进一步研究和完善以煤代油的各种燃煤热风炉将是今后的发展趋势。

煤直燃热风炉由燃煤机、高温气体净化沉降室和送风室组成。煤通过上煤机加入到燃煤机的煤斗中，煤由链条炉排匀速送入燃烧室，在鼓风机鼓入的空气作用下剧烈燃烧，燃煤所产生的含尘高温烟气进入高温气体净化沉降室。高温气体净化沉降室由耐火材料砌筑而成，高温烟气在净化室内进行二次燃烧，烟气中所夹带的少量粉尘在净化室内经高温聚合沉降。净化室内出来的洁净热风掺入一定量的冷风，能够提供不同温度的洁净热烟气，可为各类大型干燥系统(如流化床、闪蒸、喷雾塔、回转圆筒、烘房、气流干燥器等)提供热源，对物料进行烘干。

在生产线过程中，控制参数的稳定性对于产品质量的成品率和能源的消耗都有着很大的影响力。因此，稳定生产过程的关键控制参数也就有着至关重要的作用。当前阶段，热风炉温控已经有了通过可编程控制器或者通过PLC控制等自动化控制系统，这些控制技术多用在煤气、燃气等燃烧介质上，由于燃烧介质的不同，热风炉的结构和控制逻辑存在很大差异，因此这些控制系统在煤作为直接进行燃烧的煤直燃热风炉并不适用。在煤直燃热风炉普遍使用的今天，如何对煤直燃热风炉出风温度进行控制，成为当前我国企业面临的主要问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法，通过前馈控制和过程控制相结合的方法，保持在燃烧条件变化的情况下，使出风温度稳定在±3度，实现供热过程稳定可调，以达到稳定生产，节约能源的目的。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法，采用前馈控制和过程控制相结合，包括前期准备和在线运行两个阶段，其中：

所述前期准备阶段包括以下步骤：

1)提取煤直燃热风炉历史运行数据，以适用原则对系统所涉及的参数做辨识分析，具体包括以下步骤：

①分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，找出煤质与风煤比的关系，其中风煤比通过链条炉排速度、燃煤厚度、助燃空气流量进行确定；

②找出风煤比、燃烧室的炉膛温度、净化室的烟气温度之间的关系；

③找出混合室的冷风流量、烟气温度、出风温度之间的关系；

2)根据煤质、风煤比、炉膛温度、烟气温度、冷风流量、出风温度之间的关系，建立前馈控制模型；

3)根据工艺实际状况，通过前馈控制模型制定燃烧策略和送风策略，所述燃烧策略包括确定煤质、燃煤厚度、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度，所述送风策略包括确定出风温度、冷风流量；

所述在线运行阶段包括以下步骤：

4)定时采集燃烧过程的实时工艺参数，其主要包括：空气过剩系数、炉膛压力、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度；

5)根据定时采集的燃烧过程的实时工艺参数，和燃烧策略确定的理论值进行比较，实时调整链条炉排速度和助燃空气流量，维持最佳风煤比，保证炉膛温度和烟气温度在设定的误差范围内；

6)定时测量出风温度，与送风策略确定的理论值进行比较，实时调整冷风流量，保证出风温度在设定的误差范围内。

所述在线运行阶段还包括：将采集的链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度与燃烧策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

所述在线运行阶段还包括：将测量的出风温度与送风策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

所述前期准备阶段还包括通过前馈控制模型制定报警策略，在线运行过程中，当采集到的参数超出燃烧策略或/和送风策略设定的限值时，报警策略将会发出警报。

所述步骤①中的分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，是指燃煤的颗粒大小、水分、灰分、挥发分对燃烧过程的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

将燃烧过程、烟气净化和冷风混合作为一个整体进行控制，通过对历史数据进行分析，找出煤质、燃煤厚度、炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度、烟气温度、冷风流量以及出风温度之间的相互制约关系，建立前馈控制模型，在系统运行时，通过前馈控制模型和过程反馈控制相结合的方法，进行模型反复校正，滚动优化控制过程，在燃烧条件变化的情况下，能够快速调整适应，保证最佳的风煤比和混合室所需冷风量，使出风温度稳定，达到温差在±3度，实现供热过程稳定可调，达到稳定生产，节约能源的目的。

附图说明

图1为本发明控制煤直燃热风炉出风温度的方法的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参照图1所示，一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法，采用前馈控制和过程控制相结合，包括前期准备和在线运行两个阶段，其特征在于：

所述前期准备阶段包括以下步骤：

1)提取煤直燃热风炉历史运行数据，以适用原则对系统所涉及的参数做辨识分析，具体包括以下步骤：

①分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，找出煤质与风煤比的关系，其中风煤比通过链条炉排速度、燃煤厚度、助燃空气流量进行确定；

②找出风煤比、燃烧室的炉膛温度、净化室的烟气温度之间的关系；

③找出混合室的冷风流量、烟气温度、出风温度之间的关系；

2)根据煤质、风煤比、炉膛温度、烟气温度、冷风流量、出风温度之间的关系，建立前馈控制模型；

3)根据工艺实际状况，通过前馈控制模型制定燃烧策略和送风策略，所述燃烧策略包括确定煤质、燃煤厚度、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度，所述送风策略包括确定出风温度、冷风流量；

所述在线运行阶段包括以下步骤：

4)定时采集燃烧过程的实时工艺参数，其主要包括：空气过剩系数、炉膛压力、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度；

5)根据定时采集的燃烧过程的实时工艺参数，和燃烧策略确定的理论值进行比较，实时调整链条炉排速度和助燃空气流量，维持最佳风煤比，保证炉膛温度和烟气温度在设定的误差范围内；

6)定时测量出风温度，与送风策略确定的理论值进行比较，实时调整冷风流量，保证出风温度在设定的误差范围内。

所述在线运行阶段还包括：将采集的链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度与燃烧策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

所述在线运行阶段还包括：将测量的出风温度与送风策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

所述前期准备阶段还包括通过前馈控制模型制定报警策略，在线运行过程中，当采集到的参数超出燃烧策略或/和送风策略设定的限值时，报警策略将会发出警报。

所述步骤①中的分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，是指燃煤的颗粒大小、水分、灰分、挥发分对燃烧过程的影响。其中，所述步骤1中燃煤的煤质指标包括颗粒大小、水分、灰分和挥发分。

下面对本发明方法的具体控制过程进行说明：

1、根据提取的历史运行数据，以适用原则对系统所涉及的控制参数做辨识分析，确定如下关键参数：煤质、燃煤厚度、链条炉排速度、助燃空气流量、空气过剩系数、炉膛压力、炉膛温度、烟气温度、冷风流量以及出风温度，其中煤质主要包括颗粒大小、水分、灰分和挥发分，并根据关键参数之间的相互关系，建立前馈控制模型。

2、在系统运行时，按照生产工艺流程、煤质情况和出风温度要求通过前馈控制模型制定燃烧策略和送风策略，分别对燃烧室和混合室进行控制，其中：

①燃烧策略：根据工艺要求(煤质、出风温度)确定燃煤厚度、链条炉排速度、助燃空气流量、空气过剩系数、炉膛压力，炉膛温度和烟气温度的理论值，计算最佳风煤比。

②送风策略：根据工艺要求，确定冷风流量。

3、系统运行过程中，实时监测空气过剩系数、炉膛压力、炉膛温度和烟气温度，并对测量值和理论值进行比较，通过改变链条炉排变频器和助燃风机变频器的频率控制链条炉排速度和助燃空气流量。在燃烧过程中，炉膛温度高，则降低助燃空气流量，保证能够连续燃烧，炉膛温度低，则增大助燃空气流量，提高燃烧温度，在整个燃烧过程通过反复调整链条炉排速度和助燃空气流量，维持最佳风煤比，使炉膛始终处于负压状态，保证炉膛温度和烟气温度与燃烧策略设定的理论值在规定的误差内。同时将实时监测的炉膛温度和烟气温度存储起来，与前馈控制模型计算的理论值进行比较，分析误差产生原因，使前馈控制模型自学习，不断优化前馈控制模型。

4、在混合室，实时监测送风温度，将测量的送风温度同送风策略设定值进行比较，实时调整冷风鼓风机变频器的频率，改变冷风流量，保证出风温度与送风策略设定的理论值在规定的误差内。同时将实时监测的送风温度存储起来，与前馈控制模型计算的理论值进行比较，分析误差产生原因，使前馈控制模型自学习，不断优化前馈控制模型。

本发明的控制煤直燃热风炉出风温度的方法，将燃烧过程、烟气净化和冷风混合作为一个整体进行控制，通过对历史数据进行分析，找出煤质、燃煤厚度、炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度、烟气温度、冷风流量以及出风温度之间的相互制约关系，建立前馈控制模型，在系统运行时，通过前馈控制模型和过程反馈控制相结合的方法，进行模型反复校正，滚动优化控制过程，在燃烧条件变化的情况下，能够快速调整适应，保证最佳的风煤比和混合室所需冷风量，使出风温度稳定，达到温差在±3度，实现供热过程稳定可调，达到稳定生产，节约能源的目的。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种控制煤直燃热风炉出风温度的方法，采用前馈控制和过程控制相结合，包括前期准备和在线运行两个阶段，其特征在于：

所述前期准备阶段包括以下步骤：

1)提取煤直燃热风炉历史运行数据，以适用原则对系统所涉及的参数做辨识分析，具体包括以下步骤：

①分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，找出煤质与风煤比的关系，其中风煤比通过链条炉排速度、燃煤厚度、助燃空气流量进行确定；

②找出风煤比、燃烧室的炉膛温度、净化室的烟气温度之间的关系；

③找出混合室的冷风流量、烟气温度、出风温度之间的关系；

2)根据煤质、风煤比、炉膛温度、烟气温度、冷风流量、出风温度之间的关系，建立前馈控制模型；

3)根据工艺实际状况，通过前馈控制模型制定燃烧策略和送风策略，所述燃烧策略包括确定煤质、燃煤厚度、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度，所述送风策略包括确定出风温度、冷风流量；

所述在线运行阶段包括以下步骤：

4)定时采集燃烧过程的实时工艺参数，其主要包括：空气过剩系数、炉膛压力、链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度；

5)根据定时采集的燃烧过程的实时工艺参数，和燃烧策略确定的理论值进行比较，实时调整链条炉排速度和助燃空气流量，维持最佳风煤比，保证炉膛温度和烟气温度在设定的误差范围内；

6)定时测量出风温度，与送风策略确定的理论值进行比较，实时调整冷风流量，保证出风温度在设定的误差范围内。

2.根据权利要求1所述控制煤直燃热风炉出风温度的方法，其特征在于，所述在线运行阶段还包括：将采集的链条炉排速度、助燃空气流量、炉膛温度以及烟气温度与燃烧策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

3.根据权利要求1所述控制煤直燃热风炉出风温度的方法，其特征在于，所述在线运行阶段还包括：将测量的出风温度与送风策略确定的理论值进行比较，将差值反馈至前馈控制模型，进行模型反复校正。

4.根据权利要求1至3任一所述控制煤直燃热风炉出风温度的方法，其特征在于，所述前期准备阶段还包括通过前馈控制模型制定报警策略，在线运行过程中，当采集到的参数超出燃烧策略或/和送风策略设定的限值时，报警策略将会发出警报。

5.根据权利要求1所述控制煤直燃热风炉出风温度的方法，其特征在于，所述步骤①中的分析不同煤质在燃烧室对燃烧过程的影响，是指燃煤的颗粒大小、水分、灰分、挥发分对燃烧过程的影响。