CN204881221U - 基于工业炉窑综合应用的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，包括水泥炉窑控制子系统及工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统与所述水泥炉窑控制子系统的控制和采样信号以通信的方式传输；所述工业炉窑智能控制系统控制信号和采样信号传送给所述水泥炉窑控制子系统，所述水泥炉窑控制子系统将所述工业炉窑智能控制系统需要的信号传送给所述工业炉窑智能控制系统；稳定整个水泥生产线的炉况，维修炉窑周期变长，节省维修费用，点火费用减少，回转窑和分解炉温度稳定，耐火砖使用期限加长，节省维修费用，提高水泥强度，调节高温变频风机，节约用电，减少人工操作造成的故障，减轻操作工人的劳动强度，整个系统反应速度快，控制精度高。

Description

基于工业炉窑综合应用的智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及水泥炉窑控制技术领域，尤其涉及一种基于工业炉窑综合应用的智能控制系统。

背景技术

水泥炉窑包括回转窑及分解炉，回转窑是指旋转煅烧窑(俗称旋窑)，属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑(即活性石灰窑)用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。结合分解炉回转窑生产时，原料从贮料仓经过给料机连续向大窑窑尾加料，由于窑体略呈倾斜，所以随着筒体的缓慢转动，原料就逐渐向窑头移动，从窑头喷嘴喷入煤气成重油，与窑头控制的空气混合燃烧，形成一个长达5～10m的高温煅烧带，煅烧带温度达到1200～1350℃。原料在窑内停留的时间只有50～60min，窑内所产生的废气则借助排烟机和烟囱的抽力排入大气。燃料为煤气和重油，还有煅烧物料所排出的挥发分，当煅烧挥发分低的炭素原料(如沥青焦和无烟煤)时，燃料喷嘴连续工作；当煅烧挥发分大于5％的原料时，喷嘴仅在大窑升温是工作，在升温以后，为了调整煅烧带才偶尔进行工作。在正常情况下，很少用外加燃料，主要靠煅烧料排出的挥发分燃烧来维持窑内高温。

要实现回转窑及分解炉的最佳功效，需要高智能的控制系统来实现，目前还没有多系统综合应用的高集成控制装置实现。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，有效解决上述技术问题。

为有效解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，包括水泥炉窑控制子系统及工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统与所述水泥炉窑控制子系统的控制和采样信号以通信的方式传输；所述工业炉窑智能控制系统控制信号和采样信号传送给所述水泥炉窑控制子系统，所述水泥炉窑控制子系统将所述工业炉窑智能控制系统需要的信号传送给所述工业炉窑智能控制系统。

特别的，所述水泥炉窑控制子系统包括分解炉分析模块、烟室分析模块、高温风机、窑头秤及窑尾秤。

特别的，所述水泥炉窑控制子系统传送自动调节指令信号与所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统包括信号接收模块、自动调节指令模块及数据编译模块。

特别的，所述自动调节指令信号包括回转窑温度自动调节指令信号、分解炉温度自动调节指令信号、回转窑燃烧自动调节指令信号及分解炉燃烧自动调节指令信号。

特别的，所述工业炉窑智能控制系统传输与所述水泥炉窑控制子系统的信号包括窑头秤喷煤量信号、窑尾秤喷煤量信号、高温风机转速信号、三次风阀开度信号、回转窑窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳和氧含量信号、分解炉出口在线烟气分析仪一氧化碳及氧含量信号。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，自动控制水泥炉窑分解炉温度,使其控制在850℃±3℃，自动控制水泥炉窑回转窑窑尾温度,使其控制在1030℃±3℃，窑头温度控制在1120℃±20℃；自动控制回转窑窑尾负压使其控制在-100Pa至-300Pa范围之内，使回转窑炉压稳定。自动调节分解炉的氧含量，控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧，减少一氧化碳排放，稳定分解炉的燃烧,其实际烟气一氧化碳排放可控制在平均200PPM以下。自动调节回转窑的氧含量，控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧，减少一氧化碳排放，稳定回转窑的燃烧；稳定整个水泥生产线的炉况，其维修炉窑周期变长，节省维修费用，点火费用减少。其回转窑和分解炉温度稳定，耐火砖使用期限加长，节省维修费用。每生产一吨水泥熟料，可节约标煤3KG左右。提高水泥强度，使水泥质量更好。调节高温变频风机，节约用电。减少人工操作造成的故障，减轻操作工人的劳动强度。整个系统反应速度快，控制精度高。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型所述基于工业炉窑综合应用的智能控制系统结构示意图；

图2是本实用新型所述基于工业炉窑综合应用的智能控制系统组成模块图。

具体实施方式

实施例1：

在本实施例中，所述传统公知结构的组成原件在图中不做文字说明及显示。

如图2所示，本实施例公开的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，包括水泥炉窑控制子系统及工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统与所述水泥炉窑控制子系统的控制和采样信号以通信的方式传输；所述工业炉窑智能控制系统控制信号和采样信号传送给所述水泥炉窑控制子系统，所述水泥炉窑控制子系统将所述工业炉窑智能控制系统需要的信号传送给所述工业炉窑智能控制系统。

所述水泥炉窑控制子系统包括分解炉分析模块、烟室分析模块、高温风机、窑头秤及窑尾秤。所述水泥炉窑控制子系统传送自动调节指令信号与所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统包括信号接收模块、自动调节指令模块及数据编译模块。所述自动调节指令信号包括回转窑温度自动调节指令信号、分解炉温度自动调节指令信号、回转窑燃烧自动调节指令信号及分解炉燃烧自动调节指令信号。所述工业炉窑智能控制系统传输与所述水泥炉窑控制子系统的信号包括窑头秤喷煤量信号、窑尾秤喷煤量信号、高温风机转速信号、三次风阀开度信号、回转窑窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳和氧含量信号、分解炉出口在线烟气分析仪一氧化碳及氧含量信号。

该实施例中，自动控制水泥炉窑分解炉温度,使其控制在850℃±3℃，说明：根据不同的厂家，水泥炉窑分解炉温度传感器安装的位置可能不同，根据其情况而将温度控制在最大波动在±10℃范围之内，最小波动在±2℃范围之内。自动控制水泥炉窑回转窑窑尾温度,使其控制在1030℃±3℃，窑头温度控制在1120℃±20℃；说明：根据不同的厂家,水泥炉窑回转窑温度传感器安装的位置可能不同，根据其情况而将回转窑窑尾温度控制在最大波动在±5℃范围之内、最小波动范围在±2℃范围内；窑头温度稳定在最大波动在±20℃，最小波动范围在±10℃范围内就可以。自动控制回转窑窑尾负压在-100Pa至-300Pa范围之内，使回转窑炉压稳定。自动调节分解炉的氧含量，控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧，减少一氧化碳排放，稳定分解炉的燃烧,其实际烟气一氧化碳排放可控制在平均200PPM以下。自动调节回转窑的氧含量，控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧，减少一氧化碳排放，稳定回转窑的燃烧。可稳定整个水泥生产线的炉况，其维修炉窑周期变长，节省维修费用，点火费用减少。其回转窑和分解炉温度稳定，耐火砖使用期限加长，节省维修费用。每生产一吨水泥熟料，可节约标煤3KG左右。提高水泥强度，使水泥质量更好。调节高温变频风机，节约用电。减少人工操作造成的故障，减轻操作工人的劳动强度。整个系统反应速度快，控制精度高。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某步骤，与实用新型内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的方法，也是本实用新型的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些步骤的其它实施方式。

实施例2：

如图1所示，工业炉窑智能控制系统成套设备分为：回转窑燃烧状况采样系统、分解炉燃烧状况采样系统、水泥炉窑工业炉窑智能控制系统、上位机监控系统、远程监控系统。在水泥炉窑分解炉出口安装在线烟气分析仪一台，测量水泥炉窑分解炉的实际燃烧状态，其测量信号为：氧含量信号和一氧化碳信号。在水泥炉窑窑尾烟室安装上在线烟气分析仪一台，测量水泥炉窑回转窑的实际燃烧状态，其测量信号为：氧含量信号和一氧化碳信号。在水泥炉窑控制子系统旁安装上工业炉窑智能控制系统(中央控制柜)一台，工业炉窑智能控制系统与水泥炉窑控制子系统的控制和采样信号以通信的方式传输。

将所述工业炉窑智能控制系统控制信号和采样信号传送给水泥炉窑控制子系统，水泥炉窑控制子系统将所述工业炉窑智能控制系统需要的信号传送给所述工业炉窑智能控制系统。所述专家控制需要水泥炉窑控制子系统的信号为(水泥炉窑控制子系统传送给所述工业炉窑智能控制系统的信号)：原料(生料)、分析数据、煤质分析数据、窑头温度、窑尾温度、窑头负压、窑尾负压、窑头秤喷煤量反馈、窑头秤喷煤量给定、窑尾秤喷煤量反馈、窑尾喷煤量给定、高温风机转速反馈、高温风机转速给定、三次风阀开度反馈、三次风阀开度给定、分解炉内部温度、分解炉顶部温度(或者分解炉出口温度)、窑头秤喂煤总量累计、窑尾秤喂煤总量累计、两个煤秤喂煤总量累计、生料总量累计、熟料总量累计等。水泥炉窑控制子系统传送给所述工业炉窑智能控制系统的自动调节指令信号(开关量)为：回转窑温度自动调节指令信号、分解炉温度自动调节指令信号、回转窑燃烧自动调节指令信号、分解炉燃烧自动调节指令信号。所述工业炉窑智能控制系统传送给水泥炉窑控制子系统的信号为：窑头秤喷煤量信号、窑尾秤喷煤量信号、高温风机转速信号、三次风阀开度信号、回转窑窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳和氧含量信号、分解炉出口在线烟气分析仪一氧化碳和氧含量信号。

所述水泥炉窑控制子系统发送一个回转窑温度自动调节指令信号给所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统以水泥炉窑回转窑窑尾温度为反馈信号，回转窑窑头温度为参考信号，自动调节水泥炉窑窑头秤的喷煤量(其调节范围根据原料产量、原料和煤质分析仪的数据而定)，使其窑尾温度控制在1030℃(±2℃)范围之内，窑头温度控制在1120℃(±20℃)范围之内。所述水泥炉窑控制子系统发送一个分解炉温度自动调节指令信号给所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统以水泥窑分解炉顶部(或者出口)温度为反馈信号，分解炉出口在线烟气分析仪氧含量信号作为参考，自动调节水泥炉窑窑尾秤的喷煤量(其调节范围根据原料产量、原料和煤质分析仪的数据而定)，使其窑尾温度控制在852℃(±3℃)范围之内。所述水泥炉窑控制子系统发送一个回转窑燃烧自动调节指令信号给所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统以水泥炉窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳作为反馈信号(也可以以回转窑窑尾烟室分析的氧含量作为反馈信号)，回转窑窑尾负压为参考信号，自动调节水泥炉窑高温风机的转速，使其回转窑负压控制在微负压范围之内(-100Pa至-300Pa)，一氧化碳含量控制在200PPM以下，氧含量控制在2％左右。所述水泥炉窑控制子系统发送一个分解炉燃烧自动调节指令信号给所述工业炉窑智能控制系统，所述工业炉窑智能控制系统以分解炉出口分析仪的一氧化碳作为反馈信号(也可以以分解炉出口分析的氧含量作为反馈信号)，控制三次风阀的开度(控制其三次风阀的开度也就控制了其给风量)，使其一氧化碳含量控制在200ppm以下，氧含量控制在2％左右。根据原料(生料)检测数据、燃烧检测反馈自动优化控制三次风阀、高温风机的给风量。根据原料产量、原料(生料)检测数据、煤质检测数据确定煤头煤秤喷煤量、窑尾煤秤喷煤量的调节范围。

本实施例中区别于现有技术的技术路线为：

1、以水泥炉窑回转窑窑尾温度为反馈信号，回转窑窑头温度为参考信号，使用模糊PID算法自动调节水泥炉窑窑头秤的喷煤量(其调节范围根据原料产量、原料和煤质分析仪的数据而定)，使其窑尾温度控制在1030℃(±2℃)范围之内，窑头温度控制在1120℃(±20℃)范围之内。

2、以水泥窑分解炉顶部(或者出口)温度为反馈信号，分解炉出口在线烟气分析仪氧含量信号作为参考，使用模糊PID算法自动调节水泥炉窑窑尾秤的喷煤量(其调节范围根据原料产量、原料和煤质分析仪的数据而定)，使其窑尾温度控制在852℃(±3℃)范围之内。

3、以水泥炉窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳作为反馈信号，回转窑窑尾负压为参考信号，使用模糊PID算法自动调节水泥炉高温风机的转速，使其回转窑负压控制在微负压范围之内(-100Pa至-300Pa)，一氧化碳含量控制在200PPM以下，氧含量控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧。

4、以分解炉出口分析仪的一氧化碳作为反馈信号，使用模糊PID算法控制三次风阀的开度，使其一氧化碳含量控制在200ppm以下，氧含量控制在2％左右，使其在低氧状态下燃烧。

5、根据原料产量、燃烧检测反馈确定三次风阀开度、高温风机转速的调节范围。

6、根据煤质分析数据、原料(生料)分析数据、原料(生料)产量确定煤头煤秤、窑尾煤秤的调节范围。

申请人又一声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的实现方法及装置结构，但本实用新型并不局限于上述实施方式，即不意味着本实用新型必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

本实用新型并不限于上述实施方式，凡采用与本实用新型相似结构及其方法来实现本实用新型目的的所有实施方式均在本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，其特征在于，包括水泥炉窑控制子系统及专家控制子系统，所述专家控制子系统与所述水泥炉窑控制子系统的控制和采样信号以通信的方式传输；所述专家控制子系统控制信号和采样信号传送给所述水泥炉窑控制子系统，所述水泥炉窑控制子系统将所述专家控制子系统需要的信号传送给所述专家控制子系统。

2.根据权利要求1所述的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，其特征在于，所述水泥炉窑控制子系统包括分析炉分析模块、烟室分析模块、高温风机、窑头秤及窑尾秤。

3.根据权利要求1所述的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，其特征在于，所述水泥炉窑控制子系统传送自动调节指令信号与所述专家控制子系统，所述专家控制子系统包括信号接收模块、自动调节指令模块及数据编译模块。

4.根据权利要求3所述的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，其特征在于，所述自动调节指令信号包括回转窑温度自动调节指令信号、分解炉温度自动调节指令信号、回转窑燃烧自动调节指令信号及分解炉燃烧自动调节指令信号。

5.根据权利要求1所述的基于工业炉窑综合应用的智能控制系统，其特征在于，所述专家控制子系统传输与所述水泥炉窑控制子系统的信号包括窑头秤喷煤量信号、窑尾秤喷煤量信号、高温风机转速信号、三次风阀开度信号、回转窑窑尾烟室在线烟气分析仪一氧化碳和氧含量信号、分解炉出口在线烟气分析仪一氧化碳及氧含量信号。