CN212778705U - 一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气态悬浮焙烧炉生产控制技术领域，具体涉及一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，该系统包括：含水率采集单元，安装于定量给料装置；温度采集单元，安装于焙烧炉；燃气流量采集单元，安装于燃气管道；燃气流量调节阀，安装于燃气管道；灼减值采集单元，安装于流化床冷却装置；控制器，分别与含水率采集单元、燃气流量采集单元、燃气流量调节阀、灼减值采集单元以及定量给料装置耦合，被配置为根据物料的含水率、燃气实时流量和下料量来预测焙烧炉的灼减值；根据预测灼减值调节燃气流量阀的开度，以改变焙烧炉内的实测温度，以使预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内，达到平衡灼减值和燃气效率，提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及气态悬浮焙烧炉生产控制技术领域，具体涉及一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统。
背景技术
氢氧化铝经过沸腾焙烧后生成氧化铝，氧化铝灼减值高低直接影响着产品的质量等级。一方面焙烧炉炉内温度高低直接影响着灼减值的高低，另一方面如果一味追求灼减值稳定，而忽略燃气燃烧效率，又会造成能源的巨大浪费，故维持灼减值和燃气效率之间平衡有着重要意义。
发明人在实践中，发现上述现有技术存在以下缺陷：
目前在生产氧化铝的过程中，灼减值和燃气效率之间失衡，导致生产效率低。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，所采用的技术方案具体如下：
本实用新型实施例提供了一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，该闭环控制系统应用于焙烧炉装置，该焙烧炉生产装置包括定量给料装置、设有燃气管道的焙烧炉模块、与焙烧炉模块连通的冷却分离筒、以及与所述冷却分离筒连通的流化床冷却装置，该闭环控制系统包括：
含水率采集单元，安装于所述定量给料装置，被配置为检测物料的含水率；
温度采集单元，安装于所述焙烧炉，被配置为检测焙烧炉内部的温度大小；
燃气流量采集单元，安装于所述燃气管道，被配置为检测燃气实时流量；
燃气流量调节阀，安装于所述燃气管道，被配置为调节燃气实时流量；
灼减值采集单元，安装于所述流化床冷却装置，被配置为检测灼减值的大小；
控制器，分别与所述含水率采集单元、燃气流量采集单元、燃气流量调节阀、灼减值采集单元以及定量给料装置耦合，被配置为根据所述物料的含水率、燃气实时流量和下料量来预测T时间后焙烧炉的灼减值，即预测灼减值；根据所述预测灼减值调节所述燃气流量调节阀的开度，以改变所述焙烧炉内的实测温度，以使所述预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内。
进一步，所述闭环控制系统还包括设置于所述燃气管道上的燃气热值分析仪，所述燃气热值分析仪与所述控制器连接。
进一步，所述闭环控制系统还包括设置于所述燃气管道上的燃气压力变送器，所述燃气压力变送器与所述控制器连接。
进一步，所述闭环控制系统还包括与所述控制器耦合的引风机变频器，所述引风机变频器与引风机相连，所述引风机用于排出所述焙烧炉生产装置中的烟囱产生的烟气,以使所述烟囱维持负压。
进一步，所述闭环控制系统包括与所述控制器连接的空气流量计，所述空气流量计安装于所述冷却分离筒的进风口位置。
进一步，所述温度采集单元为热电偶。
进一步，所述含水率采集单元采用原料含水率分析仪。
进一步，所述燃气流量采集单元采用燃气流量计。
进一步，所述灼减值采集单元灼减值分析仪。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本实用新型实施例提供了一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，该控制系统包括与控制器耦合的与含水率采集单元、燃气流量采集单元、燃气流量调节阀、灼减值采集单元以及定量给料装置，根据所监测到的含水率、燃气实时流量和下料量来预测焙烧炉的灼减值，并根据预测灼减值调节燃气流量调节阀的开度，以使预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内，达到平衡灼减值和燃气效率，进而达到提高生产效率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本实用新型一个实施例所提供的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统的结构示意图。
图中：1、料仓，11、三级冷却分离筒，12、四级冷却分离筒，13、流化床冷却装置，14、外界气体，15、除尘系统，16、负压压力变送器，17、引风机，18、烟囱，2、定量给料装置，21、含水率采集单元，22、温度采集单元，23、引风机变频器，24、空气流量计，25、灼减值采集单元，26、燃气流量调节阀，27、燃气流量采集单元，28、燃气热值分析仪，29、燃气压力变送器，30、燃气管道，31、控制器，3、螺旋给料机，4、文丘里干燥器，5、一级预热分离筒，6、二级预热分离筒，7、三级预热分离筒，8、焙烧炉，9、一级冷却分离筒，10、二级冷却分离筒。
具体实施方式
为了更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
需要说明的是，当元件被称为“设置”或者“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图具体的说明本实用新型所提供的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统的具体方案。
请参阅图1，其示出了本实用新型一个实施例提供的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统的结构示意图，本实用新型以灼减值的大小来判断氧化铝的生产效率。为了使灼减值稳定在预设的范围内，本实用新型所设计的闭环控制系统能够根据实测的相应数据预测到灼减值的大小，并反馈调节焙烧炉内的温度，以使灼减值稳定在预设范围内。该闭环控制系统是基于气态悬浮焙烧炉装置设计的，该气态悬浮焙烧炉装置包括给料系统、预热系统、焙烧系统、冷却系统、除尘系统和引风系统。
具体的，给料系统包括料仓1，与料仓1配合的定量给料装置2，以及与定量给料装置2配合的螺旋给料机3。
预热系统包括与螺旋给料机3连通的文丘里干燥器4、与该文丘里干燥器4的输出端连通的一级预热分离筒5，分别与一级预热分离筒5的输出端连通的二级预热分离筒6和三级预热分离筒7，其中，二级预热分离筒6的输出端与文丘里干燥器4的输入端连通。
焙烧系统包括焙烧炉8，焙烧炉8的输出端与三级预热分离筒7的输入端连通。氢氧化铝物料在焙烧炉8经过沸腾焙烧后氢氧化铝物料转变为氧化铝，焙烧炉8的炉内温度高低直接影响到氧化铝产品灼减值。
冷却系统包括一级冷却分离筒9、二级冷却分离筒10、三级冷却分离筒11、四级冷却分离筒12和流化床冷却装置13。其中，一级冷却分离筒9的气体输出端与焙烧炉8的进气端连接，三级预热分离筒7的固体输出端与二级冷却分离筒10的气体输出端连通后接入一级冷却分离筒9的混合输入端。一级冷却分离筒9的固体输出端与三级冷却分离筒11的气体输出端连通后接入二级冷却分离筒10的混合输入端。三级冷却分离筒11的固体输出端与外界气体14连通后接入四级冷却分离筒12，四级冷却分离筒12的气体输出端与三级冷却分离筒11的固定输出端连通后接入三级冷却分离筒11的混合输入端。最后，四级冷却分离筒12的固体输出端与流化床冷却装置13连通。
除尘系统15的输入端与一级预热分离筒5连通，输出端与三级冷却分离筒11的气体输出端连通。
引风系统包括引风机17和引风机17变送器，引风机17用于排出烟囱18产生的烟气,并使所述烟囱18维持一定的负压。引风系统给焙烧炉8提供助燃空气，保持整个焙烧炉8系统处于负压状态，并将经过除尘系统15处理的废气通过烟囱18排入大气。
请再次参阅图1，该闭环控制系统包括含水率采集单元21、温度采集单元22、燃气流量采集单元27、燃气流量调节阀26、灼减值采集单元25和控制器31。其中，含水率采集单元21安装于定量给料装置2上，用于检测物料的含水率。温度采集单元22安装于焙烧炉8，用于检测焙烧炉8内部的温度大小。燃气流量采集单元27和燃气流量调节阀26分别安装在燃气管道30上，燃气流量采集单元27用于检测燃气实时流量，燃气流量调节阀26用于调节燃气实时流量。灼减值采集单元25安装于流化床冷却装置13，用于检测灼减值的大小。控制器31分别与含水率采集单元21、燃气流量采集单元27、燃气流量调节阀26、灼减值采集单元25以及定量给料装置2耦合。控制器31用于根据物料的含水率、燃气实时流量和下料量来预测T时间后焙烧炉8的灼减值，即预测灼减值；根据预测灼减值调节燃气流量调节阀的开度，以改变焙烧炉8内的实测温度，以使预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内。
当焙烧炉8内的温度达到预设范围后，定量给料装置2启动给料，含水率采集单元21分析物料的含水率，以便控制系统计算出清除附着水所需的热量。
氢氧化铝物料由螺旋给料机3送入文丘里干燥器4清除附着水之后，氢氧化铝物料进入焙烧炉8经过沸腾焙烧后转化为氧化铝，转化后的氧化铝经过冷却系统到达流化床的进口，整个过程需要经过时间T。如果根据安装于流化床进口的灼减值采集单元25所采集的灼减值来调控焙烧炉8的炉内温度会给生产系统带来很大的滞后，因此采用闭环控制来解决滞后给灼减值判断带来的问题。闭环控制是根据模糊控制结合PID闭环控制来完成的，通过该算法得到的数据反馈调节燃气流量调节阀的开度，以调节焙烧炉8的实测温度。
作为一个示例，假设预设灼减值为0.9%，误差范围为0.02~0.05%，在物料的含水率为11%，天然气实时流量为6000m3/h，下料量为106t/h时，预测20分钟后的预测灼减值为0.895，此时焙烧炉内的实时温度为1060℃。为了使预测灼减值落入预设灼减值的误差范围内，则需要增大燃气流量调节阀的开度，以使燃气实时流量增大，进而使焙烧炉内的实时温度升高，以调节预测灼减值。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，该控制系统包括与控制器31耦合的与含水率采集单元、燃气流量采集单元、燃气流量调节阀、灼减值采集单元以及定量给料装置，根据所监测到的含水率、燃气实时流量和下料量来预测T时间后焙烧炉的灼减值，并根据预测灼减值调节燃气流量调节阀的开度，以使预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内，达到平衡灼减值和燃气效率，进而达到提高生产效率的目的。
优选的，为了计算出定量燃气的热值以及助燃空气的流量，增加燃气热值分析仪28和燃气流量采集单元27。燃气热值分析仪28安装于燃气管道30上，与控制器31连接。
优选的，该闭环控制系统还包括燃气压力变送器29，该燃气压力变送器29设置于燃气管道30，与控制器31连接。
优选的，焙烧炉8系统的负压由负压压力变送器16检测并传送到控制器31。
优选的，该闭环控制系统还包括与控制器31耦合的引风机17变频器，该引风机17变频器与引风机17相连，该引风机17用于排出焙烧炉8生产装置中的烟囱18所产生的烟气，以使烟囱18维持一定的负压。
优选的，该闭环控制系统还包括空气流量计24，该空气流量计24安装于冷却分离筒的进风口的位置，与控制器31连接，用于控制进入冷却分离筒中的风量。具体到本实施例中，该空气流量计24安装于三级冷却分离筒11的进风口。
在其他实施例中，温度采集单元22采用热电偶。在其他实施例中，该温度采集单元22也可以采用其他能够检测焙烧炉8的炉内温度的传感器。
优选的，含水率采集单元21采用原料含水率分析仪，该原料含水率分析仪为在线式连续分析仪表，也可以根据需要间隔采样分析原料含水率热值。
优选的，燃气热值采集单元采用燃气热值分析仪28，燃气热值分析仪28为在线式连续分析仪表，也可以根据需要间隔采样分析燃气热值。
优选的，灼减值采集单元25采用灼减值分析仪，灼减值分析仪为在线式连续分析仪表，也可以根据需要间隔采样分析氧化铝灼减值。
优选的，燃气流量采集单元27采用燃气流量计。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，该闭环控制系统应用于焙烧炉装置，该焙烧炉生产装置包括定量给料装置、设有燃气管道的焙烧炉模块、与焙烧炉模块连通的冷却分离筒、以及与所述冷却分离筒连通的流化床冷却装置，其特征在于，该闭环控制系统包括：
含水率采集单元，安装于所述定量给料装置，被配置为检测物料的含水率；
温度采集单元，安装于所述焙烧炉，被配置为检测焙烧炉内部的温度大小；
燃气流量采集单元，安装于所述燃气管道，被配置为检测燃气实时流量；
燃气流量调节阀，安装于所述燃气管道，被配置为调节燃气实时流量；
灼减值采集单元，安装于所述流化床冷却装置，被配置为检测灼减值的大小；
控制器，分别与所述含水率采集单元、燃气流量采集单元、燃气流量调节阀、灼减值采集单元以及定量给料装置耦合，被配置为根据所述物料的含水率、燃气实时流量和下料量来预测焙烧炉的灼减值；根据预测灼减值调节所述燃气流量调节阀的开度，以改变所述焙烧炉内的实测温度，以使预测灼减值稳定在预设灼减值的误差范围内。
2.根据权利要求1所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统还包括设置于所述燃气管道上的燃气热值分析仪，所述燃气热值分析仪与所述控制器连接。
3.根据权利要求1或者2所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统还包括设置于所述燃气管道上的燃气压力变送器，所述燃气压力变送器与所述控制器连接。
4.根据权利要求1或者2所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统还包括与所述控制器耦合的引风机变频器，所述引风机变频器与引风机相连，所述引风机用于排出所述焙烧炉生产装置中的烟囱产生的烟气，以使所述烟囱维持负压。
5.根据权利要求4所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统包括与所述控制器连接的空气流量计，所述空气流量计安装于所述冷却分离筒的进风口位置。
6.根据权利要求1所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述温度采集单元为热电偶。
7.根据权利要求1所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述含水率采集单元采用原料含水率分析仪。
8.根据权利要求1所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述燃气流量采集单元采用燃气流量计。
9.根据权利要求1所述的一种基于气态悬浮焙烧炉生产装置的闭环控制系统，其特征在于，所述灼减值采集单元灼减值分析仪。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN113485474A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-08 | 沈阳鑫博工业技术股份有限公司 | 一种氧化铝悬浮焙烧炉多协议温度控制器及控制方法 |
| CN114015866A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-02-08 | 上海逢石科技有限公司 | 基于悬浮焙烧炉与熔融还原炉直连的铁矿冶炼方法和装置 |
| CN114659366A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-24 | 云南云铜锌业股份有限公司 | 一种等温高效火法冶金设备 |
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