CN115355522B - 一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝铜等合金热处理技术领域，尤其涉及一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法。通过供热负荷与额定负荷的比值，判断采用连续比例调节模式或者小火脉冲模式相结合的方法，在供热负荷与额定负荷的比值小于30％时，采用小火脉冲调节模式，避免阀门小流量控温精度差的问题；在供热负荷与额定负荷的比值大于30％时，采用连续比例调节模式，避免因烧嘴大火脉冲造成的炉压波动、温度波动以及气流干扰。两种模式之间可快速切换，升温速度快，温度波动小，满足一级热处理炉航空铝合金材料温度均匀性要求。另外，本发明在循环风机管路上增设兑冷风管路，循环风超温时，通过精确控制兑冷风管路的调节阀，实现快速精确控温。

Description

一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法

技术领域

本发明涉及铝铜等合金热处理技术领域，尤其涉及一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法。

背景技术

在铝铜等合金板带材的生产设备中，固溶热处理炉是尤为关键的热处理设备。热处理炉温度精度控制、升温和冷却速度等性能实现的精准度，对铝合金、铜合金等板带材产品的材质机理性能和品质都有至关重要的影响。固溶温度和铝合金的共晶点(α+θ+L)十分接近，固溶温度的上下限范围很窄，铝合金对过烧和过热很敏感，因此要求固溶热处理炉炉内的温度场分布必须十分均匀，且要求控制精度高。为了使合金中的强化相溶入基体，热处理加热温度首先应高于合金的固镕温度，即相图中极限溶解度曲线与合金成分线的交点，其次加热温度又必须低于在非平衡结晶条件下合金中所含共晶的熔化温度，否则金属内部将开始熔化，即出现过饶现象，造成废品。因此热处理淬火加热温度只能选择上述两点之间，可供选择的温度范围十分狭窄。合金元素含量高，完全固溶的温度也相应提高，而非平衡共晶起始熔化的温度则可能降低，因此可供选择的温度范围就会变褥更窄。如Al-5.25Cu合金，相应上、下限温度为535℃和548℃.热处理淬火温度定为537～545℃，比完全固溶温度仅高2℃，比过烧温度也只低3℃。因此，热处理淬火加热温度应恰当选择，严加控制，其温度波动范围一般不应超过±2～3℃。因此一级热处理炉的炉温均匀性要求≤±3℃，控温精度±1℃。而热处理炉燃烧系统的控温方式是影响温度控制精度的关键因素之一。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其解决了现有控温方法控温精度低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，包括如下步骤：

S1：对烧嘴进行小火点火；

S2：烧嘴小火点火成功后，根据供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值是否大于阈值，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式；

S3：若采用连续比例调节模式，根据不断变化的供热负荷Q_x，随动调节助燃空气量以及燃气量，直至加热时间达到设定加热时间，进入小火脉冲模式，即进入步骤S4；

S4：若采用小火脉冲调节模式，对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT；

判断ΔT是否小于预设差值-T_d，若是，则进入连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则判断ΔT是否大于预设差值T_d；

若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到加热时间；

若未达到加热时间，则返回步骤S2，持续加热；若达到加热时间，则结束加热进入保温阶段。

S5：进入保温阶段，采用小火脉冲调节模式进行保温，并对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT＝T-T_s；

判断ΔT是否大于预设差值T_d，若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到保温时间；

若保温时间未达到预设要求，则继续采用小火脉冲调节模式进行保温，直至保温间达到预设要求，则本批板材控温结束，板材出炉。

在步骤S3中，若在加热过程中供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于阈值，则转为小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

在步骤S2中，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式的方法包括如下步骤：

S2-1：PLC设备根据板材装炉量、循环风量、升温速率对所需供热负荷Q_x进行计算；

S2-2：根据所需供热负荷Q_x计算出所需供热负荷Q_x与额定负荷Q_r之比x，即x＝Q_x/Q_r；

S2-3：判断x是否大于30％，若是，则采用连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则采用小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

在步骤S4或者步骤S5中，所述兑冷风调温控制方式包括：通过设置自在热处理炉内的控温热电偶测量实际炉温T，控温热电偶将实际炉温T反馈至PLC设备，若炉温差值ΔT大于预设差值T_d，冷却风机将冷风通过兑冷风管路接到循环风管路中，并通过兑冷风管路上设置的冷却风电磁脉冲阀和冷却风流量计对冷风量进行精确控制。

一种燃烧系统，应用于上述的燃烧系统控温方法，包括：烧嘴、助燃空气控制管道、燃气控制管道、燃气总管、助燃空气总管、兑冷风管路以及外接可操控PLC设备，烧嘴设置在热处理炉内；

所述燃气控制管道的一端连接烧嘴，所述燃气控制管道的另一端连接燃气总管，形成依次连接的燃气总管、燃气控制管道以及烧嘴；

所述助燃空气控制管道的一端连接烧嘴，所述助燃空气控制管道的另一端连接助燃空气总管，形成依次连接的助燃空气总管、助燃空气控制管道以及烧嘴。

所述燃气总管从进气口到出气口依次排列设置有燃气总管手动阀、燃气过滤器、燃气调节阀、燃气稳压阀、燃气稳压放散阀、燃气流量计、燃气总管高低压压力开关、压力变送器以及燃气总管快切阀；

所述燃气总管的出气口连接燃气控制管道的进气口，所述燃气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有燃气手动开闭阀、燃气脉冲阀、空燃比例阀、烧嘴控制器、差压比例阀、燃气手动调节阀以及嘴前燃气流量孔板，嘴前燃气流量孔板连接烧嘴。

所述助燃空气总管从进气口到出气口依次排列设置有变频助燃风机、助燃风压力开关、助燃风压力变送器以及助燃风调节阀；

在热处理炉顶部的排烟管道上设置有换热器，所述换热器连接所述助燃空气总管的出气口；

所述助燃空气总管的出气口连接助燃空气控制管道；

所述助燃空气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有助燃风智能电动调节阀、空气手动阀以及嘴前空气流量孔板，嘴前空气流量孔板连接烧嘴。

所述空燃比例阀与助燃空气控制管道之间连接有取压反馈管，所述取压反馈管连接在助燃空气控制管道的取压端位于助燃风智能电动调节阀与空气手动调节阀之间。

所述燃烧系统还包括热风补偿系统，所述热风补偿系统包括：热风补偿控制器以及热风热电偶，所述热风热电偶设置在助燃空气控制管道上；热风热电偶连接PLC设备。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供了一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，应用于升温阶段要求加热快，保温阶段要求高精度控温的固溶热处理炉，通过供热负荷与额定负荷的比值，判断采用连续比例调节模式或者小火脉冲模式相结合的方法，在供热负荷与额定负荷的比值小于30％时，采用小火脉冲调节模式，避免阀门小流量控温精度差的问题，实现精确控温；在供热负荷与额定负荷的比值大于30％时，采用连续比例调节模式，烧嘴的供热负荷连续可调，避免因烧嘴大火脉冲造成的炉压波动、温度波动和气流干扰。两种模式之间可快速切换，升温速度快，而且温度波动小，满足一级热处理炉航空铝合金材料温度均匀性要求。

在控温过程中，根据热风循环加热的特点，在循环风机管路上增设的兑冷风管路，循环风超温时，通过精确控制兑冷风管路的调节阀，精确控制掺入的冷风量，实现快速精确控温。本发明的控温方法还增设热风补偿系统，通过热风补偿系统随动调节助燃空气的温度变化引起的空燃配比变化，保证烧嘴完全燃烧。

附图说明

图1为本发明的燃烧系统的结构示意图；

图2为图1中燃气总管的结构示意图；

图3为本发明的兑冷风管路的结构示意图；

图4为本发明的燃烧系统控温方法。

【附图标记说明】

1：烧嘴；2：嘴前燃气流量孔板；3：嘴前空气流量孔板；4：燃气手动开闭阀；5：燃气手动调节阀；6：空燃比例阀；7：燃气脉冲阀；8：空气手动调节阀；9：助燃风智能电动调节阀；10：烧嘴控制器；11：差压比例阀；12：控温热电偶；13：热风补偿控制器；14：燃气总管手动阀；15：燃气过滤器；16：燃气稳压阀；17：燃气流量计；18：燃气调节阀；19：燃气总管高低压压力开关；20：压力变送器；21：燃气总管快切阀；22：燃气稳压放散阀；23：助燃风调节阀；24：助燃风压力变送器；25：助燃风压力开关；26：换热器；27：热风热电偶；28：变频助燃风机；29：循环风机；30：冷却风电磁脉冲阀；31：冷却风流量计；32：冷却风机；33：控温区。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，应用于升温阶段要求加热快，保温阶段要求高精度控温的固溶热处理炉。

实施例1：

燃烧系统控温方法包括如下步骤：

S1：对烧嘴1进行小火点火。

S2：烧嘴1小火点火成功后，根据供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值是否大于阈值，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式。

若供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值大于阈值，则选择连续比例调节模式，则进入步骤S3；若供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于阈值，则选择小火脉冲调节模式，则进入步骤S4。

其中，供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值为x，即x＝Q_x/Q_r。

S3：若采用连续比例调节模式，在连续比例调节模式加热的过程中，不断地根据变化的供热负荷Q_x，随动调节助燃空气量以及燃气量，直至加热时间达到设定加热时间，进入小火脉冲模式，即进入步骤S4；

其中，若在加热过程中供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于阈值，则转为小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

S4：若采用小火脉冲调节模式，对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT＝T-T_s。

判断ΔT是否小于预设差值-T_d，若是，则进入连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则判断ΔT是否大于预设差值T_d。

若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到加热时间。

若未达到加热时间，则返回步骤S2，持续加热；若达到加热时间，则结束加热进入保温阶段，即步骤进入S5。

优选的，T_d＝1.5-3℃。

S5：进入保温阶段，采用小火脉冲调节模式进行保温，并对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT＝T-T_s。

判断ΔT是否大于预设差值T_d，若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到保温时间。若保温时间未达到预设要求，则继续采用小火脉冲调节模式进行保温，直至保温间达到预设要求，则本批板材控温结束，板材出炉。

在上述步骤S1中，在点火成功的情况下，烧嘴控制器10对火焰状态进行监视信号反馈给PLC设备。若出现点火故障或点火电极未检测到火焰，则烧嘴控制器10发出指令切断燃气脉冲阀7，以保证燃烧安全。

在上述步骤S2中，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式的方法包括如下步骤：

S2-1：PLC设备根据板材装炉量、循环风量、升温速率对所需供热负荷Q_x进行计算；

S2-2：根据所需供热负荷Q_x计算出所需供热负荷Q_x与额定负荷Q_r之比x，x＝Q_x/Q_r；

S2-3：判断x是否大于30％，若是，则采用连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则采用小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

在上述步骤S3中，燃烧系统控温方法处于升温阶段，供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值大于30％时，采用连续比例调节模式进行升温，并对实测炉温与设定值的差值进行闭环控制。在连续比例调节模式下，PLC设备根据板材装炉量、循环风量、升温速率计算所需供热负荷Q_x，根据实际供热负荷需求，PLC设备发出指令调大或关小助燃风智能电动调节阀9，来调节助燃空气量，当助燃风压力变化后，空燃比例阀6与助燃空气控制管路之间连接有取压反馈管，空燃比例阀6通过取压反馈管获取空气压力，以通过空燃比例阀6随动调整燃气流量，从而连续调节供热负荷，在保证合适的空燃配比下，实现烧嘴1负荷的连续比例调节。

在上述步骤S4中，在升温阶段供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于30％时，或在保温阶段，燃烧系统采用小火脉冲模式，在小火脉冲模式下，PLC设备控制助燃风智能电动调节阀9到30％的小火开启位置，通过PLC设备发出指令，控制助燃风智能电动调节阀9的开闭，同时PLC设备控制烧嘴控制器10按照预设程序开启或关闭燃气脉冲阀7，控制烧嘴的启停时间和工作时间来调节供热负荷，实现烧嘴1的小火脉冲控制。

在上述步骤S4或S5中，当系统控制处于小火脉冲控温模式或者保温阶段，由于铝合金、铜合金等高精热处理炉是通过循环风机29喷出的热风间接加热工件，炉内有大量蓄热的风箱和内壁板，超温后即使所有烧嘴都处于不工作状态，炉温有时也长时间降不下来，为确保精确控温，本发明采用了增设兑冷风的调温控制方式，在每个控温区33配置1套兑冷风管路，每个兑冷风管路配置冷却风电磁脉冲阀30和冷却风流量计31，从冷却风机32出来的兑冷风管路接到循环风管路中，通过控制阀门适当而精确地掺入少量冷却风，快速而精确地控温，保证炉温控制在±T_d℃以内，优选T_d＝1.5～3℃。

此外，本发明提供的燃烧系统控温方法，还包括：

步骤S0：对燃烧系统进行调试。即初始化控温程序，将燃气总管和助燃空气总管的压力调整到设定值，调整烧嘴1嘴前的燃气手动调节阀5，同时测试嘴前燃气燃气流量孔板2的流量，以将烧嘴1调整到额定功率下的燃气流量。调整烧嘴1嘴前的空气手动调节阀8，同时测试嘴前燃气空气流量孔板3的流量，以将烧嘴1调整到额定功率下的空气流量。这样在热值稳定，以及燃气和空气压力稳定的前提下，保证烧嘴1始终工作在最佳燃烧状态。

步骤S0-1：判断是否具备点火条件。

控温热电偶12检测炉温信号，与设定炉温进行比较，由PLC设备向烧嘴控制器10发出点火指令，烧嘴控制器10接到PLC设备的点火指令后进行自检，自检通过后控制内置点火变压器放电，PLC设备打开助燃风智能电动调节阀9到30％的小火位置，烧嘴控制器10打开燃气脉冲阀7，此时烧嘴1完成自动点火。

实施例2：

本发明还提供了一种燃烧系统，应用于上述燃烧系统控温方法。

由于加热铝合金、铜合金等的高精热处理炉是通过循环风机29喷出的热风间接加热工件，热处理炉的顶部设有循环风机29。本发明所涉及的热处理炉，根据实际加热需求设有若干个控温区33，每个控温区33设有独立的燃烧系统。

如图1所示，本发明的燃烧系统包括：烧嘴1、助燃空气控制管道、燃气控制管道、燃气总管、助燃空气总管、兑冷风管路以及外接可操控PLC设备，烧嘴1设置在热处理炉内。

PLC设备连接燃烧系统上需要控制的阀门以及设备。

燃气控制管道的一端连接烧嘴1，燃气控制管道的另一端连接燃气总管，形成依次连接的燃气总管、燃气控制管道以及烧嘴1。燃气总管用于向烧嘴1提供燃气。

助燃空气控制管道的一端连接烧嘴1，助燃空气控制管道的另一端连接助燃空气总管，形成依次连接的助燃空气总管、助燃空气控制管道以及烧嘴1。助燃空气总管用于向烧嘴1提供助燃空气。

如图2所示，燃气总管从进气口到出气口依次排列设置有燃气总管手动阀14、燃气过滤器15、燃气调节阀18、燃气稳压阀16、燃气稳压放散阀22、燃气流量计17、燃气总管高低压压力开关19、压力变送器20以及燃气总管快切阀21，以实现燃气的自动调压、超压和低压自动切断及稳压放散，保证燃气系统的安全稳定供应，保证烧嘴稳定燃烧。

燃气总管的出气口连接燃气控制管道的进气口。燃气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有燃气手动开闭阀4、燃气脉冲阀7、空燃比例阀6、烧嘴控制器10、差压比例阀11、燃气手动调节阀5以及嘴前燃气流量孔板2，嘴前燃气流量孔板2连接烧嘴1。

助燃空气总管从进气口到出气口依次排列设置有变频助燃风机28、助燃风压力开关25、助燃风压力变送器24以及助燃风调节阀23，以使助燃空气总管的压力根据供热负荷和控温模式自动可调，保证烧嘴连续稳定燃烧。

在热处理炉顶部的排烟管道上设置有换热器26，换热器26连接助燃空气总管的出气口，换热器26用于回收热处理炉排出的烟气热量，并将回收的热量用于对助燃空气进行预热。

助燃空气总管的出气口连接助燃空气控制管道。助燃空气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有助燃风智能电动调节阀9、空气手动阀8以及嘴前空气流量孔板3，嘴前空气流量孔板3连接烧嘴1。

空燃比例阀6与助燃空气控制管道之间连接有取压反馈管，连接在助燃空气控制管道的取压端位于助燃风智能电动调节阀9与空气手动调节阀8之间。空燃比例阀6通过取压反馈管获取助燃空气压力，并自动调节使所反馈的两个压力端达到平衡状态，即空气压力端与燃气压力端达到平衡状态，从而实现恒定的空燃配比，保证烧嘴负荷连续可调，避免炉温波动过大。当燃气压力过高或过低时，燃气总管快切阀21迅速切断燃气，保证燃气安全。

本发明的燃烧系统还包括热风补偿系统，热风补偿系统包括热风补偿控制器13以及热风热电偶27，热风热电偶27设置在助燃空气控制管道上，热风热电偶27用于检测预热后的助燃空气的温度。

热风热电偶27连接PLC设备，热风热电偶27检测预热后的助燃空气的温度，并将温度信息反馈至PLC设备，经PLC设备发送给热风补偿控制器13。热风补偿控制器13连接差压比例阀11，由热风补偿控制器13根据助燃空气的温度对应的温度阈值控制差压比例阀11，调节燃气流量，以随动调节助燃空气的温度变化引起的空燃配比变化，空燃配比即助燃空气与燃气的质量的比值，保证烧嘴1完全燃烧。

热处理炉根据铝合金产品不同，热处理工艺温度在100℃～580℃之间变化，在不同的炉温下，例如，炉温在300～580℃时，排烟温度随炉温变化，通过换热器26收集烟气的热量并对助燃空气进行预热，预热的助燃空气温度随着排烟温度的变化而变化。由于单位气体体积的氧含量产生变化，助燃空气与燃气的空燃配比不是恒定的。当热风温度从0℃变化到250℃时，空燃配比与预设空燃配比相比的误差可达30～35％，因此通过热风补偿系统的热风热电偶27测量预热后的助燃空气的温度，并将温度信息反馈至PLC设备，PLC设备发送给热风补偿控制器13，热风补偿控制器13控制差压比例阀11，调节燃气流量，可解决由于助燃空气的温度变化引起的空燃配比的变化问题，保证烧嘴1完全燃烧，节约能源。

助燃空气控制管道还包括设置自在热处理炉内的控温热电偶12，热处理炉内根据实际加热需求设有若干个控温区33，每个控温区33分别设置控温热电偶12，控温热电偶12连接PLC设备，用于检测炉内温度，分别测量金属板带材上、下表面循环风喷口温度作为反馈温度，进行温度闭环控制。

对应每个控温区33配置1套兑冷风管路，兑冷风管路的进气口设有冷却风机32，兑冷风管路的出气口连接循环风机29。兑冷风管路从进气口到出气口依次设有冷却风电磁脉冲阀30和冷却风流量计31。从冷却风机32出来冷风通过兑冷风管路接到循环风管路中，通过控制阀门适当而精确地掺入少量冷却风，快速而精确地控温，保证炉温控制在±T_d℃以内，优选的，T_d＝1.5～3℃。兑冷风管路上的冷却风机32、冷却风电磁脉冲阀30、冷却风流量计31以及循环风机29均由PLC设备控制。

优选的，烧嘴1采用低NOx燃气烧嘴，烧嘴自身配置点火电极和检测电极。燃气开闭手动阀4采用球阀。燃气手动调节阀5采用圆盘线性阀。燃气脉冲阀7采用电磁阀。空气手动阀8采用蝶阀。助燃风智能电动调节阀9采用智能电动调节阀，带脉冲开闭功能。烧嘴控制器10采用总线型一体化烧嘴控制器。

本发明提供的的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，应用于升温阶段要求加热快，保温阶段要求高精度控温的固溶热处理炉。烧嘴1按热处理炉所需供热负荷的不同，分为连续比例调节模式和小火脉冲加热模式。当加热系统开启后，根据板装炉量、循环风量(风机频率)以及升温速率等因素计算供热负荷，在供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于30％时，采用小火脉冲控温模式，在供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值大于30％时，采用连续比例控温模式。在满足工艺温度需求的情况下，保持控温模式，在一定条件下，两种控温模式也可以相互切换。

在升温阶段供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值大于30％时，系统控温选用连续比例调节模式；每个控温区安装2支控温热电偶12，分别测量金属板带材上、下表面循环风喷口温度作为反馈温度，进行温度闭环控制，根据实际温度与设定值偏差，连续调节空气和燃气流量，保证供热负荷满足工艺升温需要。在升温阶段末期或进入保温阶段，为了保证精确控制炉内温度偏差在±T_d℃以内，优选T_d＝1.5～3℃，系统控制可以切换到小火脉冲模式，根据实际温度与设定值偏差，通过调整烧嘴1的通断和启停时间来调节供热负荷，保证温度均匀性的需要

在升温阶段供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于30％时，系统控温选择小火脉冲模式，根据实际温度与设定值偏差，通过调整烧嘴1的通断和启停时间来调节供热负荷，满足升温的工艺要求；如果出现实际温度跟不上升温速率，与设定值的偏差超过T_d并不断加大，优选T_d＝1.5～3℃，系统控制可以自动切换到连续比例调节模式，加大供热负荷，保证工艺升温速率，起到快速调节炉温的目的。在升温阶段末期或进入保温阶段，系统控制可以切换到小火脉冲模式。

保温阶段为保证炉内温度与设定值的差值控制减小到±2℃以内，系统控制切换到小火脉冲模式，PLC控制助燃风智能电动调节阀9到30％的小火开启位置，PLC发出指令控制烧嘴控制器10的开关实现烧嘴1的小火脉冲控制。

此外，在采用连续比例调节模式时，若热处理炉工作在小负荷工作状态，较小的燃气流通量导致控制阀门工作在较小的工作区间，由于控制阀门自身特性的限制，在较小的开度区间会使控制阀门的线性度大大降低，导致燃气流量控制精度大大降低，对空燃比影响较大，另外连续比例控调节模式在温度达到时候，易出现短暂的超温等现象，对于铝合金、铜合金等高精固溶热处理炉，温度过高将引起合金的过烧。

因此，本发明的燃烧系统控温方法采用连续比例调节模式与小火脉冲模式相结合，在供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于30％时，采用小火脉冲燃烧控制方式，避免阀门小流量控温精度差的问题，实现精确控温；在供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值大于30％时，采用连续比例调节模式，烧嘴1的供热负荷连续可调，避免因烧嘴1大火脉冲造成的炉压波动和气流干扰。根据供热负荷两种模式快速自动切换，升温速度快，而且温度波动小，满足一级热处理炉航空铝合金材料温度均匀性要求。

根据热风循环加热的特点，在循环风机管路上增设的兑冷风管路，循环风超温时，通过精确控制兑冷风管路的调节阀，精确控制掺入的冷风量，实现快速精确控温。本发明的燃烧系统增设热风补偿系统，通过热风补偿系统随动调节助燃空气的温度变化引起的空燃配比变化，保证烧嘴1完全燃烧。

本发明提供的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，解决了连续比例控制时，烧嘴1会在温度达到设定值时出现短暂的超温及温度震荡等现象，也解决了烧嘴1大功率脉冲燃烧引起的气流扰动和温度波动，达到航空铝合金产品等对热处理炉温度均匀性和控温精度全过程的要求，能保证热处理过程中炉温温度波动在≤±3℃，控温精度≤±1℃，满足铝合金、铜合金等高精热处理温度均匀性及控温精度的严格要求。

本发明的燃烧系统控温方法的有益效果在于：

1)本发明提供了一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，当装炉量小或进入保温阶段时，供热负荷需求偏小，采用小火脉冲的控温方式，高精度控温，可达到航空铝合金材料固溶温度均匀性≤±T_d℃的要求，优选T_d＝1.5～3℃；当冷炉或快速升温阶段时，供热负荷偏大，燃烧系统自动转为连续比例调节模式，不仅升温速度快，而且温度波动小，满足一级热处理炉航空铝合金材料温度均匀性要求；

(2)高端铝合金热处理炉热处理的产品品种多，热处理温度从100～580℃，排烟温度不同，预热的助燃空气温度也不同，空燃配比会发生变化，通过热风补偿控制器13与差压比例阀11的结合设置，可随动调节空燃配比，实现完全燃烧，节约能源。

(3)炉温超温后，采用小火脉冲控温模式，并增设兑冷风精确控温的控制方式，保证炉温迅速而精确地控制在±T_d℃以内，优选T_d＝1.5～3℃。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对烧嘴(1)进行小火点火；

S2：烧嘴(1)小火点火成功后，根据供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值是否大于阈值，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式；

S3：若采用连续比例调节模式，根据不断变化的供热负荷Q_x，随动调节助燃空气量以及燃气量，直至加热时间达到设定加热时间，进入小火脉冲模式，即进入步骤S4；

S4：若采用小火脉冲调节模式，对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT；

判断ΔT是否小于预设差值-T_d，若是，则进入连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则判断ΔT是否大于预设差值T_d；

若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到加热时间；

若未达到加热时间，则返回步骤S2，持续加热；若达到加热时间，则结束加热进入保温阶段。

2.根据权利要求1所述的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其特征在于，所述燃烧系统控温方法还包括：

S5：进入保温阶段，采用小火脉冲调节模式进行保温，并对实际炉温T与设定炉温T_s进行实时比较，计算炉温差值ΔT＝T-T_s；

判断ΔT是否大于预设差值T_d，若是，则在小火脉冲调节模式下，增设兑冷风调温控制方式；若否，则判断是否达到保温时间；

若保温时间未达到预设要求，则继续采用小火脉冲调节模式进行保温，直至保温间达到预设要求，则本批板材控温结束，板材出炉。

3.根据权利要求1所述的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其特征在于，

在步骤S3中，若在加热过程中供热负荷Q_x与额定负荷Q_r的比值小于阈值，则转为小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

4.根据权利要求1所述的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其特征在于，

在步骤S2中，判断选择连续比例调节模式或者小火脉冲调节模式的方法包括如下步骤：

S2-1：PLC设备根据板材装炉量、循环风量、升温速率对所需供热负荷Q_x进行计算；

S2-2：根据所需供热负荷Q_x计算出所需供热负荷Q_x与额定负荷Q_r之比x，即x＝Q_x/Q_r；

S2-3：判断x是否大于30％，若是，则采用连续比例调节模式，进入步骤S3；若否，则采用小火脉冲调节模式，进入步骤S4。

5.根据权利要求2所述的连续比例调节和小火脉冲相结合的燃烧系统控温方法，其特征在于，

在步骤S4或者步骤S5中，所述兑冷风调温控制方式包括：通过设置自在热处理炉内的控温热电偶(12)测量实际炉温T，控温热电偶(12)将实际炉温T反馈至PLC设备，若炉温差值ΔT大于预设差值T_d，冷却风机(32)将冷风通过兑冷风管路接到循环风管路中，并通过兑冷风管路上设置的冷却风电磁脉冲阀(30)和冷却风流量计(31)对冷风量进行控制。

6.一种燃烧系统，应用于权利要求1-5任一项所述的燃烧系统控温方法，其特征在于，包括：烧嘴(1)、助燃空气控制管道、燃气控制管道、燃气总管、助燃空气总管、兑冷风管路以及外接可操控PLC设备，烧嘴(1)设置在热处理炉内；

所述燃气控制管道的一端连接烧嘴(1)，所述燃气控制管道的另一端连接燃气总管，形成依次连接的燃气总管、燃气控制管道以及烧嘴(1)；

所述助燃空气控制管道的一端连接烧嘴(1)，所述助燃空气控制管道的另一端连接助燃空气总管，形成依次连接的助燃空气总管、助燃空气控制管道以及烧嘴(1)。

7.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃气总管从进气口到出气口依次排列设置有燃气总管手动阀(14)、燃气过滤器(15)、燃气调节阀(18)、燃气稳压阀(16)、燃气稳压放散阀(22)、燃气流量计(17)、燃气总管高低压压力开关(19)、压力变送器(20)以及燃气总管快切阀(21)；

所述燃气总管的出气口连接燃气控制管道的进气口，所述燃气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有燃气手动开闭阀(4)、燃气脉冲阀(7)、空燃比例阀(6)、烧嘴控制器(10)、差压比例阀(11)、燃气手动调节阀(5)以及嘴前燃气流量孔板(2)，嘴前燃气流量孔板(2)连接烧嘴(1)。

8.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于，

所述助燃空气总管从进气口到出气口依次排列设置有变频助燃风机(28)、助燃风压力开关(25)、助燃风压力变送器(24)以及助燃风调节阀(23)；

在热处理炉顶部的排烟管道上设置有换热器(26)，所述换热器(26)连接所述助燃空气总管的出气口；

所述助燃空气总管的出气口连接助燃空气控制管道；

所述助燃空气控制管道从进气口到出气口依次排列设置有助燃风智能电动调节阀(9)、空气手动阀(8)以及嘴前空气流量孔板(3)，嘴前空气流量孔板(3)连接烧嘴(1)。

9.根据权利要求8所述的燃烧系统，其特征在于，

所述空燃比例阀(6)与助燃空气控制管道之间连接有取压反馈管，所述取压反馈管连接在助燃空气控制管道的取压端位于助燃风智能电动调节阀(9)与空气手动调节阀(8)之间。

10.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于，

所述燃烧系统还包括热风补偿系统，所述热风补偿系统包括：热风补偿控制器(13)以及热风热电偶(27)，所述热风热电偶(27)设置在助燃空气控制管道上；热风热电偶(27)连接PLC设备。