CN206958963U - 一种炉窑燃烧控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种炉窑燃烧控制系统，涉及炉窑燃烧行业技术领域。所述系统包括煤气流量仪表、煤气流量调节阀、助燃风流量仪表、助燃风流量调节阀、煤气热值仪和控制器，煤气流量仪表和煤气流量调节阀设置在炉窑煤气管道的入口上，助燃风流量仪表和助燃风流量调节阀设置在炉窑助燃风管道的入口上，煤气流量仪表、助燃风流量仪表和煤气热值仪分别连接控制器，控制器分别连接煤气流量调节阀和助燃风流量调节阀。采用上述技术方案后，能将传统的温度控制方式改为流量控制方式，克服温度不易控制的弊端，使炉窑燃烧控制变得易于实现，达到了节约煤气、提高炉窑燃烧温度或稳定炉窑燃烧温度的目的，使燃烧控制达到最优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及炉窑燃烧行业技术领域，特别是涉及一种炉窑燃烧控制系统。
背景技术
炉窑燃烧控制问题一直是世界性难题，国外普遍基于物料平衡和能量平衡的复杂数学模型，而我国基本思路是采用先进的控制理论技术作为实现控制的方法，温度采用双交叉限幅等方法控制。
由于控制思想、方法和数学模型复杂、实施难度大、对现场条件要求苛刻和严重偏离现场实际情况等原因，很难使燃烧运行达到最佳，燃烧控制基本依靠操作人员经验手工操作，由于煤气热值波动较大，操作员手动不好控制，造成炉窑煤气消耗增大，温度参数控制不佳，燃烧不充分使有害物排放增加，污染环境且浪费自然资源。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种炉窑燃烧控制系统，解决了传统炉窑燃烧的控制难题，使炉窑燃烧控制变得简单易于实现，达到了节约煤气、提高炉窑燃烧温度或稳定炉窑燃烧温度的目的，使燃烧控制达到最优化。
一种炉窑燃烧控制系统，包括：
煤气流量仪表、煤气流量调节阀、助燃风流量仪表、助燃风流量调节阀、煤气热值仪和控制器；
所述煤气流量仪表和所述煤气流量调节阀设置在炉窑煤气管道的入口上，所述助燃风流量仪表和所述助燃风流量调节阀设置在炉窑助燃风管道的入口上，所述煤气热值仪设置在炉窑煤气管道的出口上，炉窑煤气管道和炉窑助燃风管道的出口均连接炉窑，所述煤气流量仪表、所述助燃风流量仪表和所述煤气热值仪分别连接所述控制器，所述控制器分别连接所述煤气流量调节阀和所述助燃风流量调节阀。
作为进一步的技术方案，所述控制器包括煤气流量设定曲线生成单元、助燃风流量设定曲线生成单元、空燃比计算单元和控制单元，所述煤气流量设定曲线生成单元、所述助燃风流量设定曲线生成单元和所述空燃比计算单元与所述控制单元连接，所述煤气流量设定曲线生成单元连接所述助燃风流量设定曲线生成单元，所述空燃比计算单元连接所述助燃风流量设定曲线生成单元和所述煤气热值仪；
所述煤气流量仪表、所述助燃风流量仪表、所述煤气热值仪、所述煤气流量调节阀和所述助燃风流量调节阀与所述控制单元连接。
作为进一步的技术方案，所述煤气流量仪表为标准节流煤气流量仪表，所述助燃风流量仪表为标准节流助燃风流量仪表。
作为进一步的技术方案，所述煤气流量仪表为插入式煤气流量仪表，所述助燃风流量仪表为插入式助燃风流量仪表。
作为进一步的技术方案，所述煤气流量调节阀为气动煤气流量调节阀，所述助燃风流量调节阀为气动助燃风流量调节阀。
作为进一步的技术方案，所述煤气流量调节阀为电动煤气流量调节阀，所述助燃风流量调节阀为电动助燃风流量调节阀。
作为进一步的技术方案，所述控制器为PLC控制器。
作为进一步的技术方案，所述控制器为DCS控制器。
作为进一步的技术方案，炉窖内的煤气种类包括高炉煤气、转炉煤气、混合煤气和焦炉煤气。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过提供一种炉窑燃烧控制系统，将传统的温度控制方式改为流量控制方式，能克服温度滞后大，不易控制的弊端，同时使用一种新型空燃比与热值的关系，使实际空燃比随热值实时改变，使炉窑燃烧过程处于全自动控制状态，真正实现了炉窑的空气与煤气自动配比并实现最佳燃烧，即节省了自然资源，又减少了有害物质的排放，保护了环境。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种炉窑燃烧控制系统的模块示意图；
图2是本实用新型实施例二提供的一种炉窑燃烧控制系统的模块示意图。
图中：1、煤气流量仪表；2、煤气流量调节阀；3、助燃风流量仪表；4、助燃风流量调节阀；5、煤气流量设定曲线生成单元；6、助燃风流量设定曲线生成单元；7、空燃比计算单元；8、控制单元；9、控制器；10、煤气热值仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，为本实用新型一种炉窑燃烧控制系统的模块示意图，包括：
煤气流量仪表1、煤气流量调节阀2、助燃风流量仪表3、助燃风流量调节阀4、煤气热值仪10和控制器9；
所述煤气流量仪表1和所述煤气流量调节阀2设置在炉窑煤气管道的入口上，所述助燃风流量仪表3和所述助燃风流量调节阀4设置在炉窑助燃风管道的入口上，所述煤气热值仪10设置在炉窑煤气管道的出口上，炉窑煤气管道和炉窑助燃风管道的出口均连接炉窑，所述煤气流量仪表1、所述助燃风流量仪表3和所述煤气热值仪10分别连接所述控制器9，所述控制器9分别连接所述煤气流量调节阀2和所述助燃风流量调节阀4。
具体的，煤气热值仪10，用于测量炉窑内的实际煤气热值；煤气流量仪表1，用于测量所述炉窑内煤气流量实际值；煤气流量调节阀2，用于调节所述炉窑内的煤气流量；助燃风流量仪表3，用于测量所述炉窑内助燃风流量实际值；助燃风流量调节阀4，用于调节所述炉窑内的助燃风流量；控制器9为现有的控制模块，用于接收和处理煤气流量仪表1、煤气流量调节阀2、助燃风流量仪表3、助燃风流量调节阀4和煤气热值仪10发送的信号，优选的，控制器9为PLC控制器或DCS控制器。
采用上述方案后，能将传统的温度控制方式改为流量控制方式，能克服温度滞后大，不易控制的弊端，同时使用一种新型空燃比与热值的关系，使实际空燃比随热值实时改变，使炉窑燃烧过程处于全自动控制状态，真正实现了炉窑的空气与煤气自动配比并实现最佳燃烧，即节省了自然资源，又减少了有害物质的排放，保护了环境。
控制器9包括煤气流量设定曲线生成单元5、助燃风流量设定曲线生成单元6、空燃比计算单元7和控制单元8，煤气流量设定曲线生成单元5、助燃风流量设定曲线生成单元6和空燃比计算单元7与控制单元8连接，煤气流量设定曲线生成单元5连接助燃风流量设定曲线生成单元6，空燃比计算单元7连接所燃风流量设定曲线生成单元6和煤气热值仪10；煤气流量仪表1、助燃风流量仪表3、煤气热值仪10、煤气流量调节阀2和助燃风流量调节阀4与控制单元8连接。
煤气热值仪10为德国SMART2006系列热值仪。
煤气流量仪表1为标准节流煤气流量仪表，助燃风流量仪表3为标准节流助燃风流量仪表，节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差。
煤气流量仪表1为插入式煤气流量仪表，助燃风流量仪表3为插入式助燃风流量仪表。
煤气流量调节阀2为气动煤气流量调节阀，助燃风流量调节阀4为气动助燃风流量调节阀。
煤气流量调节阀2为电动煤气流量调节阀，助燃风流量调节阀4为电动助燃风流量调节阀。
控制器9为PLC控制器。
控制器9为DCS控制器。
具体的，煤气流量仪表1为环形孔板配差压变送器，孔板型号为LGH，差压变送器为EJA110A；煤气流量调节阀2为ZKJW-0.6S型电动调节蝶阀；助燃风流量仪表3为标准节流装置配差压变送器，孔板型号为LGB，差压变送器为EJA110A；助燃风流量调节阀4为ZKJW-0.6S型电动调节蝶阀；煤气热值仪10为德国SMART2006系列热值仪；PLC或DCS控制器9为西门子S7-300PLC系统。
炉窖内的煤气种类包括高炉煤气、转炉煤气、混合煤气和焦炉煤气。
实施例二
如图2所示，为本实用新型一种炉窑燃烧控制系统的模块示意图，包括煤气流量仪表1、煤气流量调节阀2、助燃风流量仪表3、助燃风流量调节阀4、煤气热值仪10和控制器9；煤气流量仪表1和煤气流量调节阀2设置在炉窑煤气管道的入口上，助燃风流量仪表3和助燃风流量调节阀4设置在炉窑助燃风管道的入口上，煤气热值仪10设置在炉窑煤气管道的出口上，炉窑煤气管道和炉窑助燃风管道的出口均连接炉窑，煤气流量仪表1、助燃风流量仪表3和煤气热值仪10分别连接控制器9，控制器9分别连接煤气流量调节阀2和助燃风流量调节阀4；控制器9包括煤气流量设定曲线生成单元5、助燃风流量设定曲线生成单元6、空燃比计算单元7和控制单元8，煤气流量设定曲线生成单元5的输出端与控制单元8连接，助燃风流量设定曲线生成单元6的输出端与控制单元8连接，空燃比计算单元7的输入端与煤气热值仪10的输出端连接，空燃比计算单元7的输出端与控制单元8连接，控制单元8的输入端分别与煤气流量仪表1、助燃风流量仪表3、煤气调节阀2、助燃风调节阀3的输出端连接，控制单元8的输出端分别与煤气流量调节阀2和助燃风流量调节阀4连接，将各自的流量控制在设定曲线的流量设定值上。
具体的，控制器9用于根据预存的煤气热值与空燃比的对应关系，以及煤气热值仪10测量的炉窑内实际煤气热值，确定所述炉窑内的实际空燃比；利用预存的煤气流量设定值曲线和所述实际空燃比，确定助燃风流量设定值曲线；根据所述煤气流量设定值曲线确定目标时间的煤气流量设定值，并根据煤气流量仪表1测量所述目标时间所述炉窑内煤气流量实际值；根据所述煤气流量设定值和所述煤气流量实际值，控制煤气流量调节阀2调节所述炉窑内的煤气流量；根据所述助燃风流量设定值曲线确定所述目标时间的助燃风流量设定值，并根据助燃风流量仪表3测量所述目标时间所述炉窑内助燃风流量实际值；根据所述助燃风流量设定值和所述助燃风流量实际值，控制助燃风流量调节阀4调节所述炉窑内的助燃风流量。
煤气热值仪10为德国SMART2006系列热值仪。
煤气流量仪表1为标准节流煤气流量仪表，助燃风流量仪表3为标准节流助燃风流量仪表，节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差。
煤气流量仪表1为插入式煤气流量仪表，助燃风流量仪表3为插入式助燃风流量仪表。
煤气流量调节阀2为气动煤气流量调节阀，助燃风流量调节阀4为气动助燃风流量调节阀。
煤气流量调节阀2为电动煤气流量调节阀，助燃风流量调节阀4为电动助燃风流量调节阀。
控制器9为PLC控制器。
控制器9为DCS控制器。
具体的，煤气流量仪表1为环形孔板配差压变送器，孔板型号为LGH，差压变送器为EJA110A；煤气流量调节阀2为ZKJW-0.6S型电动调节蝶阀；助燃风流量仪表3为标准节流装置配差压变送器，孔板型号为LGB，差压变送器为EJA110A；助燃风流量调节阀4为ZKJW-0.6S型电动调节蝶阀；煤气热值仪10为德国SMART2006系列热值仪；PLC或DCS控制器9为西门子S7-300PLC系统。
炉窖内的煤气种类包括高炉煤气、转炉煤气、混合煤气和焦炉煤气。
控制单元8在PLC或DCS控制器9内完成，控制单元8输入与煤气流量设定曲线生成单元5、助燃风流量设定曲线生成单元6和空燃比计算单元7连接，控制单元8的输入还与煤气流量仪表1、助燃风流量仪表3、煤气调节阀2、助燃风调节阀4的输出连接，控制单元8的输出分别与煤气流量调节阀2和助燃风流量调节阀4连接，将各自的流量控制在设定曲线的流量设定值上。
控制单元8分为煤气流量控制和助燃风流量控制。煤气流量控制采用PLC或DCS控制器9内的PID控制算法，煤气流量设定曲线生成单元5与控制单元8连接，煤气流量设定曲线作为控制单元8的设定值，煤气流量仪表1测得的煤气流量，作为控制单元8的测量值；设定值与测量值的差值经PID控制算法运算，控制单元8的输出电信号控制煤气流量调节阀2，使实际的煤气流量分别控制在煤气流量设定曲线生成单元5所生成的煤气流量设定值上。
助燃风流量控制也采用PLC或DCS控制器9内的PID控制算法，助燃风流量设定曲线生成单元6与控制单元8连接，助燃风流量设定曲线作为控制单元8的设定值，助燃风流量仪表2测得的助燃风流量，作为控制单元8的测量值；设定值与测量值的差值经PID控制算法运算，控制单元8的输出电信号控制助燃风流量调节阀4，使实际的助燃风流量分别控制在助燃风流量设定曲线生成单元6所生成的助燃风流量设定值上。
助燃风流量设定值与煤气流量设定值存在按煤气热值变化的实际空燃比的关系，控制单元8也就把实际的煤气流量和助燃风流量按实际空燃比进行控制，所有保证了燃烧控制的最优化，做到了煤气的完全燃烧，实现了炉窑的最优化控制，达到了节能、提温、稳温的目的。
采用上述技术方案后，能将传统的温度控制方式改为流量控制方式，克服温度滞后大，不易控制的弊端，同时利用煤气热值仪计算出随热值变化的实际空燃比，利用煤气流量设定曲线和助燃风流量设定曲线，将传统的炉窑燃烧的复杂温度控制简化为按实际空燃比的两个单回路流量控制，是燃烧控制的巨大创新，解决了传统炉窑燃烧的控制难题，使炉窑燃烧控制变得简单易于实现，达到了节约煤气、提高炉窑燃烧温度或稳定炉窑燃烧温度的目的，使燃烧控制达到最优化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，包括：
煤气流量仪表（1）、煤气流量调节阀（2）、助燃风流量仪表（3）、助燃风流量调节阀（4）、煤气热值仪（10）和控制器（9）；
所述煤气流量仪表（1）和所述煤气流量调节阀（2）设置在炉窑煤气管道的入口上，所述助燃风流量仪表（3）和所述助燃风流量调节阀（4）设置在炉窑助燃风管道的入口上，所述煤气热值仪（10）设置在炉窑煤气管道的出口上，炉窑煤气管道和炉窑助燃风管道的出口均连接炉窑，所述煤气流量仪表（1）、所述助燃风流量仪表（3）和所述煤气热值仪（10）分别连接所述控制器（9），所述控制器（9）分别连接所述煤气流量调节阀（2）和所述助燃风流量调节阀（4）。
2.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述控制器（9）包括煤气流量设定曲线生成单元（5）、助燃风流量设定曲线生成单元（6）、空燃比计算单元（7）和控制单元（8），所述煤气流量设定曲线生成单元（5）、所述助燃风流量设定曲线生成单元（6）和所述空燃比计算单元（7）与所述控制单元（8）连接，所述煤气流量设定曲线生成单元（5）连接所述助燃风流量设定曲线生成单元（6），所述空燃比计算单元（7）连接所述助燃风流量设定曲线生成单元（6）和所述煤气热值仪（10）；
所述煤气流量仪表（1）、所述助燃风流量仪表（3）、所述煤气热值仪（10）、所述煤气流量调节阀（2）和所述助燃风流量调节阀（4）与所述控制单元（8）连接。
3.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述煤气流量仪表（1）为标准节流煤气流量仪表，所述助燃风流量仪表（3）为标准节流助燃风流量仪表。
4.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述煤气流量仪表（1）为插入式煤气流量仪表，所述助燃风流量仪表（3）为插入式助燃风流量仪表。
5.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述煤气流量调节阀（2）为气动煤气流量调节阀，所述助燃风流量调节阀（4）为气动助燃风流量调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述煤气流量调节阀（2）为电动煤气流量调节阀，所述助燃风流量调节阀（4）为电动助燃风流量调节阀。
7.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述控制器（9）为PLC控制器。
8.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，所述控制器（9）为DCS控制器。
9.根据权利要求1所述的一种炉窑燃烧控制系统，其特征在于，炉窖内的煤气种类包括高炉煤气、转炉煤气、混合煤气和焦炉煤气。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201720765135.6U CN206958963U (zh) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | 一种炉窑燃烧控制系统 |
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| CN201720765135.6U Active CN206958963U (zh) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | 一种炉窑燃烧控制系统 |
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| CN (1) | CN206958963U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109282283A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-29 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 蓄热式燃烧器燃烧控制装置、控制方法及蓄热式燃烧器 |
| CN110031593A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-07-19 | 鞍山翰玛传感技术有限公司 | 一种基于气体含量检测的煤气热值检测装置 |
| CN110566962A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-13 | 佛山市通润热能科技有限公司 | 一种空燃比可调的蓄热式单烧嘴熔铝炉燃烧控制方法 |
| CN113511799A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-19 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 一种玻璃熔窑燃烧系统的热值控制系统及热值控制方法 |
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