CN116379607A - 一种原料加工生产用供热设备及驱控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原料加工生产用供热设备及驱控系统，涉及产热供热控制技术领域。本发明通过配置带有燃烧室的供热设备，通过构建能量传递系统以及产品热处理能耗指标系统，对燃烧物的时域性要求进行匹配分析，在进行产品热处理过程中对应减少或者增加燃烧物的实时进料量，在保证工厂加工生产工期的前提下，高效、节能的完成对产品连续式热处理工艺处理，节省了工厂在燃烧物上的大量开支成本，一定程度上也减少了燃烧物燃烧产物的排放（燃烧物烧的少，排放就少），减少了后续对燃烧产物的处理成本。

Description

一种原料加工生产用供热设备及驱控系统
技术领域
本发明涉及产热供热控制技术领域，具体涉及一种原料加工生产用供热设备及驱控系统。
背景技术
在许多原料、物料产品的加工过程中，产品的热处理往往是较为常见的工艺之一。现如今为了降低热处理过程中污染，企业往往都采取两种模式。一是纯电模式，用发电厂供的电来进行热处理加工过程，但这种方式成本较高，用电越多，电单价越高，对企业成本不利。二是采用传统“烧火”模式，并对燃烧产物进行后续处理后再排放，但燃烧产物进行后续处理时各种（耗材）成本也较高。而且企业接单后，每批产品都会有工期限制，还需要在工期内完成原料、物料产品的热处理工艺，有时想节省能耗成本，企业人员也是束手无策，只能降低企业本身利益，对外及时完成工期订单。另外，有许多原料、物料产品进行热处理时温度不宜过高，燃烧物燃烧时的温度往往太高，对原料、物料产品无疑造成较大破坏。因此，设计一种能够节能、高效而且还能保证产品热处理品质的产热供热设备，成为值得注意的重点问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原料加工生产用供热设备及驱控系统，在保证工厂加工生产工期的前提下，高效、节能的完成对产品连续式热处理工艺处理，节省了工厂在燃烧物上的大量开支成本，一定程度上也减少了燃烧物燃烧产物的排放（燃烧物烧的少，排放就少），减少了后续对燃烧产物的处理成本，也便于温度的直接、精准控制，避免了原料、物料产品的高温接触，保证了原料、物料产品的热处理工艺加工品质。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种原料加工生产用供热设备，供热设备配置有燃烧室、位于燃烧室进料口的燃烧进料机构、围绕在燃烧室外围的保温层、位于保温层内围的导热内胆、位于导热内胆内部的内水管。内水管包括进水端、出水端，出水端连有外水管，进水端连有回流管，回流管配置有回流泵。外水管、回流管之间设有热处理区域，热处理区域中活动穿插有放置待热处理产品的产品传输带。内水管的进水端、出水端以及导热内胆内壁、热处理区域内部都配置有温度传感器，外水管配置有流速传感器、线性电控阀门。
作为本发明供热设备的一种优选技术方案：热处理区域配置有水体散热组件，水体散热组件上游端与外水管连通，水体散热组件下游端与回流管连通。
作为本发明供热设备的一种优选技术方案：内水管呈螺旋状分布在导热内胆内部，进水端位于内水管的下侧端位置，出水端位于内水管的上侧端位置。
作为本发明供热设备的一种优选技术方案：外水管、回流管外表面都裹设有保温材料。
作为本发明供热设备的一种优选技术方案：燃烧进料机构上游配置有物料称重机构、物料供给机构。
本发明提供一种供热设备的驱控系统，包括以下环节内容：
环节一、预构建能量传递系统
①构建燃烧室燃烧温度
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与燃烧物的实时进料量/>
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之间的关系：
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......（关系式一）。
设燃烧室燃烧温度
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，则燃烧物的实时进料量G需要增加到
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，其燃烧温度与实时进料量变化关系为：
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......（关系式二）。
②燃烧温度迟滞时间分析：燃烧物实时进料量增加到
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之后，设燃烧室燃烧温度/>
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的迟滞时间为/>
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，其时间变化关系为：
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......（关系式三）。
③水体升温迟滞时间分析：
构建供热设备内部的流动水体温度
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与燃烧室燃烧温度/>
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之间的关系：
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......（关系式四）。
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，则水体流速
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。
④构建水体出水端温度
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......（关系式五）。
⑤根据实时水体流速
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以及供热设备出水端与热处理区域之间的管体距离/>
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，分析升温后水体由供热设备出水端运动至热处理区域的耗时/>
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环节二、构建产品热处理能耗指标系统
单位时间内，完成不同重量产品热处理加工达标时，热处理区域所需要的最低温度与产品重量之间关系为：
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......（关系式六）。
其中，
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为当前需要进行热处理加工的产品重量，/>
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重量产品在单位时间内完成热处理加工时热处理区域所需持续保持的最低温度。
环节三、燃烧物增减料时域控制系统
①根据燃烧温度迟滞时间
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以及升温后水体由供热设备出水端运动至热处理区域耗时/>
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②预设工期
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内需要热处理的产品总重量为/>
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内需要完成热处理的产品重量为/>
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，根据“关系式六”分析当前批次产品在热处理区域内经过单位时间/>
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能够达到热处理标准所需的热处理区域最低温度/>
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。其中，在各批次产品在进入热处理区域前，完成各批次产品的重量测定。
③设下一批次产品完全进入热处理区域所需的时间为
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，设进行热处理的当前批次产品重量为/>
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，则在当前批次已经进行热处理时长为/>
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时，减少燃烧物的实时进料量并保持。若/>
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且/>
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，则等到/>
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时，增加燃烧物的实时进料量并保持。若/>
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，则则在当前批次已经进行热处理时长为
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时，增加燃烧物的实时进料量并保持。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过配置带有燃烧室的供热设备，通过构建能量传递系统以及产品热处理能耗指标系统，对燃烧物的时域性要求进行匹配分析，在进行产品热处理过程中对应减少或者增加燃烧物的实时进料量，在保证工厂加工生产工期的前提下，高效、节能的完成对产品连续式热处理工艺处理，节省了工厂在燃烧物上的大量开支成本，一定程度上也减少了燃烧物燃烧产物的排放（燃烧物烧的少，排放就少），减少了后续对燃烧产物的处理成本。
2.本发明采用水体导热方式进行热量传导、散发，便于温度的直接、精准控制，避免了原料、物料产品的高温接触，保证了原料、物料产品的热处理工艺加工品质。
附图说明
图1为本发明供热设备的主要结构特征示意图。
其中：1-供热设备，101-燃烧室，102-保温层，103-导热内胆，104-内水管，105-进水端，106-出水端；2-燃烧进料机构；3-燃烧物；4-热处理区域，401-水体散热组件；5-外水管；6-回流管；7-流速传感器；8-线性电控阀门；9-产品传输带；10-待热处理产品；11-温度传感器；12-回流泵。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、请参阅图1，本发明提供一种原料加工生产用供热设备，主要结构特征如下：
供热设备1配置有燃烧室101、燃烧进料机构2、保温层102、导热内胆103、内水管104，燃烧进料机构2位于燃烧室101进料口位置处，保温层102围绕在燃烧室101外围区域，导热内胆103位于保温层102内围区域，内水管104位于导热内胆103内部。其中，燃烧进料机构2上游配置有物料称重机构、物料供给机构，物料称重机构、物料供给机构作为计量控制技术领域中的现有技术，在本发明中不再赘述，只要能控制单次物料的补给重量即可。
内水管104呈螺旋状，内水管104包括位于内水管104下侧端位置的进水端105、位于内水管104上侧端位置的出水端106，出水端106连有外水管5，进水端105连有回流管6，回流管6配置有回流泵12，其中，外水管5、回流管6外表面都裹设有保温材料，在外水管5、回流管6外表面包裹保温层，降低热水传输能量损失，提高供热设备1的供热效率，减少供热设备1的燃烧物损耗。
外水管5、回流管6之间设有热处理区域4，热处理区域4配置有水体散热组件401，水体散热组件401上游端与外水管5连通，水体散热组件401下游端与回流管6连通。产品传输带9活动穿过热处理区域4，产品传输带9的各个区域放置待热处理产品。
内水管104的进水端105、出水端106以及导热内胆103内壁、热处理区域4内部都配置有温度传感器11，外水管5配置有流速传感器7、线性电控阀门8。
实施例二、本发明涉及一种供热设备的驱控系统，主要包括能量传递系统、热处理能耗指标系统、燃烧物增减料时域控制系统，内容如下：
第一、预构建能量传递系统
首先，构建燃烧室101燃烧温度
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（燃烧室101燃烧温度，是在导热内胆103上进行温度传感检测）与燃烧物3的实时进料量/>
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之间的关系：
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......关系式一。
设燃烧室101燃烧温度
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，则燃烧物3的实时进料量G需要增加到/>
Figure SMS_62
，其燃烧温度与实时进料量变化关系为：
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......关系式二。
其次，对燃烧温度迟滞时间进行分析。燃烧物3实时进料量增加到
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之后，设燃烧室101燃烧温度/>
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提升到/>
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的迟滞时间为/>
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，其时间变化关系为：
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......关系式三。
然后，对水体升温迟滞时间进行分析。构建供热设备1内部的流动水体温度
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与燃烧室101燃烧温度/>
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之间的关系：
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......关系式四。
设燃烧温度迟滞时间
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后，燃烧室101燃烧温度/>
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，设水体质量为/>
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，设供热设备1内部进水端105的水体温度为/>
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，在供热设备1的出水端106设置温度传感器11，对出水温度进行传感检测，流动水体上升到出水端106时，在供热设备1内部升温到了/>
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，设其所需时间为/>
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。设供热设备1内部的内水管104长度为
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，则水体流速/>
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，而水体流速的控制，可由回流泵12、线性电控阀门8相互配合控制完成。
由于水管传输热水存在热量衰减，可以在热处理区域4设置温度传感器11，对热处理区域4的温度进行传感检测，因此构建出水体出水端106温度
Figure SMS_81
热处理区域4温度/>
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之间的关系：
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......关系式五。
最后，根据实时水体流速
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以及供热设备1出水端106与热处理区域4之间的管体距离/>
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，分析升温后水体由供热设备1出水端106运动至热处理区域的耗时/>
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。
第二、构建产品热处理能耗指标系统
单位时间内，完成不同重量产品热处理加工达标时，热处理区域4所需要的最低温度与产品重量之间关系为：
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......关系式六。
其中，
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为当前需要进行热处理加工的产品重量，/>
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为/>
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重量产品在单位时间内完成热处理加工时热处理区域4所需持续保持的最低温度。
第三、燃烧物增减料时域控制系统
首先，根据燃烧温度迟滞时间
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、流动水体在供热设备1内升温所需时间/>
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以及升温后水体由供热设备1出水端106运动至热处理区域4耗时/>
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，分析燃烧升温迟滞总时间/>
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。
其次，预设工期
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内需要完成热处理的产品重量为/>
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。根据“关系式六”分析当前批次产品在热处理区域4内经过单位时间/>
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能够达到热处理标准所需的热处理区域4最低温度/>
Figure SMS_100
。这里和下面产品传输带9上每一批次待热处理产品的重量不相同形成看起来像是“反差”，但为了保证热处理温度的及时性，每次热处理温度，或者相邻两批次之间产品的热处理温度差异不宜过大，过大可能会导致来不及快速“调节温度”。本发明这一功能，也是保证温度调控需求的响应速度，也能够保证不同重量批次产品的热处理品质。而且，在各批次产品在进入热处理区域4前，完成各批次产品的重量或数量或体积等相应参数的测定。
然后，设下一批次产品完全进入热处理区域4所需的时间为
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，其中，/>
Figure SMS_102
指的是当前批次产品已经完成热处理，准备运动离开热处理区域4，直至下一批次产品“首尾”全部进入热处理区域4，这一段的时间。
设进行热处理的当前批次产品重量为
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，设当前批次产品需要进行的热处理时长为/>
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，设下一批次产品重量为/>
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。
情形一：若
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，则在当前批次已经进行热处理时长为/>
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时，减少燃烧物3的实时进料量并保持。
情形二：若
Figure SMS_108
且/>
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，则等到/>
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时，增加燃烧物3的实时进料量并保持。
情形三：若
Figure SMS_111
且/>
Figure SMS_112
，则则在当前批次已经进行热处理时长为
Figure SMS_113
时，增加燃烧物3的实时进料量并保持。
判断分析燃烧物3的实时进料量，首先根据“关系式六”得到热处理区域4所需持续保持的最低温度，然后根据“关系式五”得到需要的水体出水端106温度，根据“关系式四”得到需要的燃烧室101燃烧温度，根据“关系式一”进而得到需要燃烧物3的实时进料量，与当前燃烧物3的实时进料量对比，对应减少或者增加燃烧物的实时进料量。
实施例三、本发明延伸思想：本发明中，一个供热设备1还可以连接多个相互独立的热处理区域4，每个热处理区域4所连接支管都配置能够独立控制水速的电控阀。供热设备1只需要按照最高温度要求（每个热处理区域4温度可能不一致，取最高值即可）进行供热即可，这样能进一步提高燃烧物3的燃烧热量“利用率”。若低温度要求的热处理区域4并不需要过高温度，可通过其管路上的电控阀，减小流速或关闭流动，来降低热处理区域4的温度，使温度处于适宜的区间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种原料加工生产用供热设备，其特征在于：
所述供热设备（1）配置有燃烧室（101）、位于燃烧室（101）进料口的燃烧进料机构（2）、围绕在燃烧室（101）外围的保温层（102）、位于保温层（102）内围的导热内胆（103）、位于导热内胆（103）内部的内水管（104）；
所述内水管（104）包括进水端（105）、出水端（106），所述出水端（106）连有外水管（5），所述进水端（105）连有回流管（6），所述回流管（6）配置有回流泵（12）；
所述外水管（5）、回流管（6）之间设有热处理区域（4），所述热处理区域（4）中活动穿插有放置待热处理产品的产品传输带（9）；
所述内水管（104）的进水端（105）、出水端（106）以及导热内胆（103）内壁、热处理区域（4）内部都配置有温度传感器（11），所述外水管（5）配置有流速传感器（7）、线性电控阀门（8）。
2.根据权利要求1所述的一种原料加工生产用供热设备，其特征在于：
所述热处理区域（4）配置有水体散热组件（401），所述水体散热组件（401）上游端与外水管（5）连通，所述水体散热组件（401）下游端与回流管（6）连通。
3.根据权利要求1所述的一种原料加工生产用供热设备，其特征在于：
所述内水管（104）呈螺旋状分布在导热内胆（103）内部，所述进水端（105）位于内水管（104）的下侧端位置，所述出水端（106）位于内水管（104）的上侧端位置。
4.根据权利要求1所述的一种原料加工生产用供热设备，其特征在于：
所述外水管（5）、回流管（6）外表面都裹设有保温材料。
5.根据权利要求1所述的一种原料加工生产用供热设备，其特征在于：
所述燃烧进料机构（2）上游配置有物料称重机构、物料供给机构。
6.一种供热设备的驱控系统，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的一种原料加工生产用供热设备：
环节一、预构建能量传递系统
①构建燃烧室燃烧温度
Figure QLYQS_1
与燃烧物的实时进料量/>
Figure QLYQS_2
之间的关系：
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......（关系式一）；
设燃烧室燃烧温度
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提升到/>
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，则燃烧物的实时进料量G需要增加到/>
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，其燃烧温度与实时进料量变化关系为：
Figure QLYQS_7
......（关系式二）；
②燃烧温度迟滞时间分析：燃烧物实时进料量增加到
Figure QLYQS_8
之后，设燃烧室燃烧温度
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提升到/>
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的迟滞时间为/>
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Figure QLYQS_12
......（关系式三）；
③水体升温迟滞时间分析：
构建供热设备内部的流动水体温度
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与燃烧室燃烧温度/>
Figure QLYQS_14
之间的关系：
Figure QLYQS_15
......（关系式四）；
设燃烧温度迟滞时间
Figure QLYQS_16
后，燃烧室燃烧温度/>
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Figure QLYQS_18
，设水体质量为/>
Figure QLYQS_19
，设供热设备内部进水端的水体温度为/>
Figure QLYQS_20
，流动水体在供热设备内部升温至
Figure QLYQS_21
，所需时间为/>
Figure QLYQS_22
；
设供热设备内部的内水管长度为
Figure QLYQS_23
，则水体流速/>
Figure QLYQS_24
；
④构建水体出水端温度
Figure QLYQS_25
与热处理区域温度/>
Figure QLYQS_26
之间的关系：
Figure QLYQS_27
......（关系式五）；
⑤根据实时水体流速
Figure QLYQS_28
以及供热设备出水端与热处理区域之间的管体距离/>
Figure QLYQS_29
，分析升温后水体由供热设备出水端运动至热处理区域的耗时/>
Figure QLYQS_30
；
环节二、构建产品热处理能耗指标系统
单位时间内，完成不同重量产品热处理加工达标时，热处理区域所需要的最低温度与产品重量之间关系为：
Figure QLYQS_31
......（关系式六）；
其中，
Figure QLYQS_32
为当前需要进行热处理加工的产品重量，/>
Figure QLYQS_33
为/>
Figure QLYQS_34
重量产品在单位时间内完成热处理加工时热处理区域所需持续保持的最低温度；
环节三、燃烧物增减料时域控制系统
①根据燃烧温度迟滞时间
Figure QLYQS_35
、流动水体在供热设备内升温所需时间/>
Figure QLYQS_36
以及升温后水体由供热设备出水端运动至热处理区域耗时/>
Figure QLYQS_37
，分析燃烧升温迟滞总时间
Figure QLYQS_38
；
②预设工期
Figure QLYQS_39
内需要热处理的产品总重量为/>
Figure QLYQS_40
，单位时间/>
Figure QLYQS_41
内需要完成热处理的产品重量为/>
Figure QLYQS_42
，根据“关系式六”分析当前批次产品在热处理区域内经过单位时间/>
Figure QLYQS_43
能够达到热处理标准所需的热处理区域最低温度/>
Figure QLYQS_44
；
其中，在各批次产品在进入热处理区域前，完成各批次产品的重量测定；
③设下一批次产品完全进入热处理区域所需的时间为
Figure QLYQS_45
；
设进行热处理的当前批次产品重量为
Figure QLYQS_46
，设当前批次产品需要进行的热处理时长为
Figure QLYQS_47
，设下一批次产品重量为/>
Figure QLYQS_48
；
若
Figure QLYQS_49
，则在当前批次已经进行热处理时长为/>
Figure QLYQS_50
时，减少燃烧物的实时进料量并保持；
若
Figure QLYQS_51
且/>
Figure QLYQS_52
，则等到/>
Figure QLYQS_53
时，增加燃烧物的实时进料量并保持；
若
Figure QLYQS_54
且/>
Figure QLYQS_55
，则则在当前批次已经进行热处理时长为/>
Figure QLYQS_56
时，增加燃烧物的实时进料量并保持。
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