CN111076193A - 一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法 - Google Patents

一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法，包括：燃烧室温度测量模块、蓄热室温度测量模块、废气LEL测量模块、稀释风机控制模块、燃烧器控制模块和旁通阀控制模块；所述燃烧室温度测量模块，用于测量燃烧室内温度值；燃烧室内若干个温度测量值取平均值输出；所述蓄热室温度测量模块，用于测量蓄热室温度值；若干个蓄热室温度测量值取平均值输出。本发明的有益效果是：本发明通过三种方式协调配合控制燃烧室温度，能够实现燃烧室温度调节的完全自动化，避免了燃烧室温度波动过大的问题，满足了蓄热式热氧化炉调节要求。

Description

一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法
技术领域
本发明属于蓄热式热氧化炉技术领域，具体涉及一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法。
背景技术
蓄热式热氧化炉是解决挥发性有机化合物(VOCs)废气的一种方式，广泛应用于各行业。该系统的自动调节主要围绕燃烧室温度进行控制，由于对燃烧室温度影响的因素较多，因此其控制方式比较复杂。未完善的自动调节控制方式会使燃烧室温度波动过大，造成蓄热式热氧化炉高温保护停炉或排放超标的情况发生。如何实现蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制，保障系统稳定运行，成为迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统及方法，以解决燃烧室温度控制回路不能实现完全自动化的问题，提高燃烧室温度调节的效率和精准度，保障蓄热式热氧化炉安全稳定运行。
这种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，包括燃烧室温度测量模块、蓄热室温度测量模块、废气LEL测量模块、稀释风机控制模块、燃烧器控制模块和旁通阀控制模块；
所述燃烧室温度测量模块，用于测量燃烧室内温度值；燃烧室内若干个温度测量值取平均值输出；
所述蓄热室温度测量模块，用于测量蓄热室温度值；若干个蓄热室温度测量值取平均值输出；
所述废气LEL测量模块，用于测量爆炸下限LEL的比例，即LEL比例值；
所述稀释风机控制模块，设定一个燃烧室正常工作温度值，将燃烧室正常工作温度初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将废气LEL比例值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制稀释风机频率输出，进而自动调整入炉的配风量，从而使燃烧室温度保持在正常工作温度范围；
所述燃烧器控制模块，设定一个燃烧室温度低值，将燃烧室温度低初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，通过PID控制器控制燃烧器开度，从而使燃烧室温度低于正常工作温度下限时加大燃烧器开度，提升燃烧室温度；
所述旁通阀控制模块，设定一个燃烧室温度高值，将燃烧室温度高初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将蓄热室温度值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制旁通阀开度，从而使燃烧室温度高于正常工作温度上限时加大旁通阀开度，降低燃烧室温度。
作为优选：稀释风机控制模块的燃烧室正常工作温度值设定值小于旁通阀控制模块的燃烧室温度高值设定值，并大于燃烧器控制模块的燃烧室温度低值设定值，且燃烧室正常工作温度值设定值与燃烧室温度高值设定值和燃烧室温度低值设定值的温度差距大于20摄氏度。
作为优选：燃烧室温度测量模块与稀释风机控制模块连接，稀释风机控制模块与稀释风机变频器连接。
作为优选：燃烧室温度测量模块与燃烧器控制模块连接，燃烧器控制模块与燃烧器连接。
作为优选：燃烧室温度测量模块与旁通阀控制模块连接，旁通阀控制模块与高温旁通调节阀连接。
这种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统的控制方法，包括燃烧器控制模块、稀释风机控制模块和旁通阀控制模块的调节控制，具体如下：
1)当燃烧室温度接近于设定的燃烧室温度低值时，则燃烧器控制模块开始调节；当燃烧室温度低于低值时，则增加燃烧器负荷；当燃烧室温度高于低值时，则减小燃烧器负荷，直至燃烧器减到最小火焰；
2)当燃烧室温度在燃烧室温度低值与燃烧室温度高值之间时，则稀释风机控制模块开始调节；当燃烧室温度高于燃烧室正常工作温度初值时，则增加稀释风机频率；当燃烧室温度低于燃烧室正常工作温度初值时，则减小稀释风机频率，直至稀释风机频率降到系统允许最小值；同时引入废气LEL比例作为稀释风机控制模块的前馈，当废气LEL比例值减小时，则减小稀释风机频率；当废气LEL比例值增加时，则增大稀释风机频率；
3)当燃烧室温度接近于设定的燃烧室温度高值时，则旁通阀控制模块开始调节；当燃烧室温度高于高值时，则增大高温旁通调节阀的开度；当燃烧室温度低于高值时，则减小高温旁通调节阀的开度，直至调节阀关至零位；同时引入蓄热室温度作为旁通阀控制模块的前馈，当蓄热室温度升高时，则增大高温旁通调节阀的开度；当蓄热室温度降低时，则减小高温旁通调节阀的开度。
本发明的有益效果是：本发明通过三种方式协调配合控制燃烧室温度，能够实现燃烧室温度调节的完全自动化，避免了燃烧室温度波动过大的问题，满足了蓄热式热氧化炉调节要求。
附图说明
图1为稀释风机控制模块控制燃烧室温度的结构框图；
图2为燃烧器控制模块控制燃烧室温度的结构框图；
图3为旁通阀控制模块控制燃烧室温度的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，包括：燃烧室温度测量模块、蓄热室温度测量模块、废气LEL测量模块、稀释风机控制模块、燃烧器控制模块、旁通阀控制模块，其中：
所述燃烧室温度测量模块，用于测量燃烧室内温度值；燃烧室内多个温度测量值取平均值输出。
所述蓄热室温度测量模块，用于测量蓄热室温度值；多个蓄热室温度测量值取平均值输出。
所述废气LEL测量模块，用于测量爆炸下限LEL的比例，以下简称LEL比例值。
所述稀释风机控制模块，设定一个燃烧室正常工作温度值，将燃烧室正常工作温度初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将废气LEL比例值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制稀释风机频率输出，进而自动调整入炉的配风量，从而使燃烧室温度保持在正常工作温度周围。
所述燃烧器控制模块，设定一个燃烧室温度低值，将燃烧室温度低初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，通过PID控制器控制燃烧器开度，从而使燃烧室温度低于正常工作温度下限时加大燃烧器开度，提升燃烧室温度。
所述旁通阀控制模块，设定一个燃烧室温度高值，将燃烧室温度高初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将蓄热室温度值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制旁通阀开度，从而使燃烧室温度高于正常工作温度上限时加大旁通阀开度，降低燃烧室温度。
具体地，稀释风机控制模块的燃烧室正常工作温度值设定值小于旁通阀控制模块的燃烧室温度高值设定值，且大于燃烧器控制模块的燃烧室温度低值设定值，且燃烧室正常工作温度值设定值与燃烧室温度高值设定值和燃烧室温度低值设定值的温度差距大于20摄氏度。
如图1所示，燃烧室温度测量模块与稀释风机控制模块连接，用于测量当前燃烧室温度；稀释风机控制模块与稀释风机变频器连接，用于根据燃烧室正常工作温度初值与燃烧室温度测量值的偏差输入及废气LEL比例值的前馈作用控制稀释风机频率，从而控制稀释风的流量，达到控制燃烧室温度的目的。
如图2所示，燃烧室温度测量模块与燃烧器控制模块连接，用于测量当前燃烧室温度；燃烧器控制模块与燃烧器连接，用于根据燃烧室温度低值与燃烧室温度测量值的偏差输入控制燃烧器的负荷，达到控制燃烧室温度的目的。
如图3所示，燃烧室温度测量模块与旁通阀控制模块连接，用于测量当前燃烧室温度；旁通阀控制模块与高温旁通调节阀连接，用于根据燃烧室温度高值与燃烧室温度测量值的偏差输入及蓄热室温度值作为前馈控制高温旁通调节阀的开度，达到控制燃烧室温度的目的。
控制原理：
当燃烧室温度在设定的低值附近时，燃烧器控制模块开始调节。当燃烧室温度低于低值时，增加燃烧器负荷；当燃烧室温度高于低值时，减小燃烧器负荷，直至燃烧器减到最小火焰。
当燃烧室温度在低值与高值之间，稀释风机控制模块开始调节。当燃烧室温度高于燃烧室正常工作温度初值时，增加稀释风机频率；当燃烧室温度低于燃烧室正常工作温度初值时，减小稀释风机频率，直至稀释风机频率降到系统允许最小值。同时引入废气LEL比例作为控制模块的前馈，废气LEL比例值减小时，减小稀释风机频率；废气LEL比例值增加时，增大稀释风机频率。
当燃烧室温度在设定的高值附近，旁通阀控制模块开始调节。当燃烧室温度高于高值时，增大高温旁通调节阀的开度；当燃烧室温度低于高值时，减小高温旁通调节阀的开度，直至调节阀关至零位。同时引入蓄热室温度作为控制模块的前馈，当蓄热室温度升高时，增大高温旁通阀的开度；当蓄热室温度降低时，减小高温旁通阀的开度。
通过三个控制模块协调配合控制燃烧室温度，实现燃烧室温度调节的完全自动化。

Claims (6)

1.一种蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，其特征在于：包括燃烧室温度测量模块、蓄热室温度测量模块、废气LEL测量模块、稀释风机控制模块、燃烧器控制模块和旁通阀控制模块；
所述燃烧室温度测量模块，用于测量燃烧室内温度值；燃烧室内若干个温度测量值取平均值输出；
所述蓄热室温度测量模块，用于测量蓄热室温度值；若干个蓄热室温度测量值取平均值输出；
所述废气LEL测量模块，用于测量爆炸下限LEL的比例，即LEL比例值；
所述稀释风机控制模块，设定一个燃烧室正常工作温度值，将燃烧室正常工作温度初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将废气LEL比例值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制稀释风机频率输出，进而自动调整入炉的配风量，从而使燃烧室温度保持在正常工作温度范围；
所述燃烧器控制模块，设定一个燃烧室温度低值，将燃烧室温度低初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，通过PID控制器控制燃烧器开度，从而使燃烧室温度低于正常工作温度下限时加大燃烧器开度，提升燃烧室温度；
所述旁通阀控制模块，设定一个燃烧室温度高值，将燃烧室温度高初值和燃烧室温度平均后值输入PID控制器，同时将蓄热室温度值作为前馈引入PID控制器，通过PID控制器控制旁通阀开度，从而使燃烧室温度高于正常工作温度上限时加大旁通阀开度，降低燃烧室温度。
2.根据权利要求1所述的蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，其特征在于：稀释风机控制模块的燃烧室正常工作温度值设定值小于旁通阀控制模块的燃烧室温度高值设定值，并大于燃烧器控制模块的燃烧室温度低值设定值，且燃烧室正常工作温度值设定值与燃烧室温度高值设定值和燃烧室温度低值设定值的温度差距大于20摄氏度。
3.根据权利要求1所述的蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，其特征在于：燃烧室温度测量模块与稀释风机控制模块连接，稀释风机控制模块与稀释风机变频器连接。
4.根据权利要求1所述的蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，其特征在于：燃烧室温度测量模块与燃烧器控制模块连接，燃烧器控制模块与燃烧器连接。
5.根据权利要求1所述的蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统，其特征在于：燃烧室温度测量模块与旁通阀控制模块连接，旁通阀控制模块与高温旁通调节阀连接。
6.一种如权利要求1所述的蓄热式热氧化炉燃烧室温度自动调节控制系统的控制方法，其特征在于：包括燃烧器控制模块、稀释风机控制模块和旁通阀控制模块的调节控制，具体如下：
1)当燃烧室温度接近于设定的燃烧室温度低值时，则燃烧器控制模块开始调节；当燃烧室温度低于低值时，则增加燃烧器负荷；当燃烧室温度高于低值时，则减小燃烧器负荷，直至燃烧器减到最小火焰；
2)当燃烧室温度在燃烧室温度低值与燃烧室温度高值之间时，则稀释风机控制模块开始调节；当燃烧室温度高于燃烧室正常工作温度初值时，则增加稀释风机频率；当燃烧室温度低于燃烧室正常工作温度初值时，则减小稀释风机频率，直至稀释风机频率降到系统允许最小值；同时引入废气LEL比例作为稀释风机控制模块的前馈，当废气LEL比例值减小时，则减小稀释风机频率；当废气LEL比例值增加时，则增大稀释风机频率；
3)当燃烧室温度接近于设定的燃烧室温度高值时，则旁通阀控制模块开始调节；当燃烧室温度高于高值时，则增大高温旁通调节阀的开度；当燃烧室温度低于高值时，则减小高温旁通调节阀的开度，直至调节阀关至零位；同时引入蓄热室温度作为旁通阀控制模块的前馈，当蓄热室温度升高时，则增大高温旁通调节阀的开度；当蓄热室温度降低时，则减小高温旁通调节阀的开度。
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