CS254279B1

CS254279B1 - A method for controlling charge heating in chamber heating furnaces with a periodic duty cycle

Info

Publication number: CS254279B1
Application number: CS8410445A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Zahraj
Original assignee: Stanislav Zahraj
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS1044584A1

Abstract

způsob je určen pro řízení ohřevu vsázky v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem. Ohřev je zahájen přípustným tepelným příkonem. Při dosažení první hodnoty z posloupnosti přípustných hodnot teploty povrchu ohřívané vsázky anebo teploty měřené v referenčním místě pece anebo teploty spalin měřené na výstupu z ohřívací komory se příkon mění skokem na hodnotu příkonu naprázdno. Z průběhu měřených hodnot teploty se provádí vyhodnocení střední teploty vsázky a stupeň vyrovnání teplot. Po dosažení požadovaného stupně vyrovnání z předem stanovené posloupnosti těchto hodnot nebo stanovených výpočtem se příkon do pece zvyšuje na hodnotu předem stanovenou posloupností těchto hodnot anebo výpočtem anebo na původní hodnotu. Tento postup se opakuje do okamžiku zjištění, že střední hodnota vsázky je rovna nebo vyšší od žádané hodnoty. Po dosažení požadovaného stupně konečného vyrovnání je vsázka připravená k tažení. Tento stav je možno signalizovat.The method is intended for controlling the heating of a charge in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle. Heating is initiated by the permissible thermal input. When the first value from the sequence of permissible values of the surface temperature of the heated charge or the temperature measured at the reference point of the furnace or the flue gas temperature measured at the outlet of the heating chamber is reached, the input power changes by a jump to the no-load input power value. The average charge temperature and the degree of temperature equalization are evaluated from the course of the measured temperature values. After reaching the required degree of equalization from a predetermined sequence of these values or determined by calculation, the input power to the furnace is increased to a value predetermined by the sequence of these values or by calculation or to the original value. This procedure is repeated until it is determined that the average charge value is equal to or higher than the desired value. After reaching the required degree of final equalization, the charge is ready for drawing. This state can be signaled.

Description

(54) Způsob řízení ohřevu vsázky v komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem způsob je určen pro řízení ohřevu vsázky v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem. Ohřev je zahájen přípustným tepelným příkonem. Při dosažení první hodnoty z posloupnosti přípustných hodnot teploty povrchu ohřívané vsázky anebo teploty měřené v referenčním místě pece anebo teploty spalin měřené na výstupu z ohřívací komory se příkon mění skokem na hodnotu příkonu naprázdno. Z průběhu měřených hodnot teploty se provádí vyhodnocení střední teploty vsázky a stupeň vyrovnání teplot. Po dosažení požadovaného stupně vyrovnání z předem stanovené posloupnosti těchto hodnot nebo stanovených výpočtem se příkon do pece zvyšuje na hodnotu předem stanovenou posloupností těchto hodnot anebo výpočtem anebo na původní hodnotu. Tento postup se opakuje do okamžiku zjištění, že střední hodnota vsázky je rovna nebo vyšší od žádané hodnoty. Po dosažení požadovaného stupně konečného vyrovnání je vsázka připravená k tažení. Tento stav je možno signalizovat .(54) Method of controlling the heating of a charge in chamber heating furnaces with a periodic operating cycle. The method is intended for controlling the heating of a charge in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle. Heating is started with an allowable thermal input. When the first value from the sequence of allowable values of the surface temperature of the heated charge or the temperature measured at the reference point of the furnace or the flue gas temperature measured at the outlet of the heating chamber is reached, the input power changes by a jump to the no-load input power value. The average temperature of the charge and the degree of temperature equalization are evaluated from the course of the measured temperature values. After the required degree of equalization from a predetermined sequence of these values or determined by calculation is reached, the input power to the furnace is increased to a value predetermined by the sequence of these values or by calculation or to the original value. This procedure is repeated until it is determined that the average value of the charge is equal to or higher than the desired value. Once the desired level of final alignment is reached, the batch is ready for drawing. This state can be signaled.

Vynález se týká způsobu řízení ohřevu vsázky v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem (dále jen pecí), který umožňuje zkrácení celkové doby ohřevu, snížení měrné spotřeby tepla, snížení opálu a zlepšení vyrovnání teploty ohřáté vsázky.The invention relates to a method of controlling the heating of a charge in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle (hereinafter referred to as the furnace), which allows for shortening the total heating time, reducing the specific heat consumption, reducing the opal and improving the temperature equalization of the heated charge.

Dosud známé způsoby řízení ohřevu vsázky, např. v hlubinných pecích pro ohřev ingotů, jsou založené na tom, že ve fázi intenzivního ohřevu je do pece přiváděn dovolený příkon do okamžiku, ve kterém žádaná hodnota teploty dosáhne teploty měřené v referenčním místě v peci anebo teploty spalin měřených na výstupu z pracovního prostoru pece. V následující vyrovnávací fází ohřevu je příkon do pece měněn plynule nebo skokem tak, aby teplota pece nebo spalin na výstupu z pracovní komory byla udržována v přípustném rozmezí teplot. Jsou známé i takové způsoby řízeni ohřevu, kdy příkon do pece ve vyrovnávací fázi je řízen změnou polohy regulačních orgánů, například plynu i vzduchu z polohy zavřeno do polohy otevřeno časovým členem a přepnutí do polohy zavřeno je provedeno v okamžiku, kdy teplota pece dosáhne žádané hodnoty. Jsou známé rovněž takové způsoby ohřevu, při nichž ve fázi intenzivního ohřevu je průběh nárůstu teploty řízen podle programu anebo na konstantní hodnotu.Previously known methods of controlling the heating of the charge, e.g. in deep-well furnaces for heating ingots, are based on the fact that in the intensive heating phase, the permissible power input is supplied to the furnace until the desired temperature value reaches the temperature measured at the reference point in the furnace or the temperature of the flue gases measured at the outlet of the furnace working space. In the following equalization phase of heating, the power input to the furnace is changed continuously or in steps so that the temperature of the furnace or flue gases at the outlet of the working chamber is maintained within the permissible temperature range. There are also known methods of controlling the heating, where the power input to the furnace in the equalization phase is controlled by changing the position of the regulating elements, for example gas and air from the closed position to the open position by a timer and switching to the closed position is performed at the moment when the furnace temperature reaches the desired value. Heating methods are also known in which, in the intensive heating phase, the temperature increase is controlled according to a program or to a constant value.

Nevýhodou stávajících způsobů řízení ohřevu vsázky v komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem, při němž ve vyrovnávací fázi se tepelný příkon do pece snižuje postupně nebo skokem tak, aby teplota pece nebo spalin na výstupu z ohřívací komory byla v přípustném rozmezí teplot, je to, že čas ohřevu je delší, s vyšší spotřebou tepla a vyšším množstvím vzniklého opálu, než by bylo možné. Mezi další nevýhody patří i to, že stanovení střední teploty ohřívané vsázky nebo střední povrchové teploty vsázky je složité a určení těchto hodnot vyžaduje znalost matematického modelu, počátečních podmínek rozložení teplot, tepelnětechnických vlastnosti ohřívaného materiálu, velikosti, tvaru, množství kusů vsázky, údajů o palivu, změně příkonu a další. Přesnost výpočtu závisí rovněž na přesnosti zadávaných hodnot jednotlivých údajů.The disadvantage of existing methods of controlling the heating of the charge in chamber heating furnaces with a periodic operating cycle, in which in the equalization phase the heat input to the furnace is reduced gradually or in a jump so that the temperature of the furnace or flue gases at the outlet of the heating chamber is within the permissible temperature range, is that the heating time is longer, with higher heat consumption and a higher amount of opal formed than would be possible. Other disadvantages include the fact that determining the average temperature of the heated charge or the average surface temperature of the charge is complex and determining these values requires knowledge of the mathematical model, initial conditions of temperature distribution, thermal properties of the heated material, size, shape, number of pieces of the charge, fuel data, change in power input, and more. The accuracy of the calculation also depends on the accuracy of the entered values of the individual data.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob řízení ohřevu vsázky v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vyrovnávací fáze ohřevu se zahájí, po dosažení první přípustné teploty povrchu ohřívané vsázky anebo přípustné teploty pracovního prostoru anebo přípustné teploty spalin měřené na výstupu z pracovního prostoru anebo jejich kombinací z posloupnosti přípustných hodnot těchto veličin předem nebo průběžně stanovených, snížením tepelného příkonu do pece skokem na hodnotu tepelných ztrát pece naprázdno, která může být v rozmezí +12 % a -12 %.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the method of controlling the heating of the charge in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle according to the invention. The essence of the invention lies in the fact that the equalization phase of heating is initiated, after reaching the first permissible surface temperature of the heated charge or the permissible temperature of the working space or the permissible temperature of the flue gases measured at the outlet from the working space or their combination from the sequence of permissible values of these quantities determined in advance or continuously, by reducing the heat input to the furnace by jumping to the value of the heat loss of the furnace when empty, which may be in the range of +12% and -12%.

Při takto sníženém příkonu do pece dochází ke klesání teploty povrchu vsázky, teploty pracovního prostoru pece i teploty spalin měřené na výstupu z ohřívací komory anebo jejich kombinace, z jejichž průběhu je možné stanovit střední teplotu anebo tepelný obsah vsázky i stupeň vyrovnání teploty vsázky, aniž by bylo nutné znát další údaje.With such a reduced power input to the furnace, the surface temperature of the charge, the temperature of the furnace working space and the temperature of the flue gases measured at the outlet from the heating chamber or their combination decrease, from the course of which it is possible to determine the average temperature or heat content of the charge and the degree of charge temperature equalization without the need to know other data.

Je-li takto stanovena hodnota střední teploty nebo tepelný obsah ohřívané vsázky nižší než požadovaná konečná hodnota, potom po dosaženi první hodnoty v posloupnosti požadovaných hodnot stupně vyrovnání se zvýší tepelný příkon do pece skokem na hodnotu předem určenou z posloupnosti požadovaných hodnot tepelných příkonů do pece anebo průběžné stanovené anebo na původní hodnotu. Hodnoty stupně vyrovnání a tepelných příkonů mohou být průběžně vypočítávány na základě aktuálního skutečného průběhu ohřevu nebo výsledku hodnoceni předcházejících ohřevů. Střídání ohřevu plným přípustným tepelným příkonem a příkonem na úrovni ztrát naprázdno se provádí do doby dosažení požadované konečné hodnoty střední teploty vsázky nebo její enthalpie.If the average temperature value or the heat content of the heated charge is thus determined to be lower than the required final value, then after reaching the first value in the sequence of required values of the level of compensation, the heat input to the furnace is increased by a jump to a value predetermined from the sequence of required values of heat input to the furnace or to a continuously determined value or to the original value. The values of the level of compensation and heat input can be continuously calculated based on the current actual heating process or the result of the evaluation of previous heatings. Alternating heating with the full permissible heat input and the power input at the level of no-load losses is carried out until the required final value of the average temperature of the charge or its enthalpy is reached.

Další postup ohřevu ve vyrovnávací fázi do okamžiku výdeje může probíhat podle známých způsobů, např. udržování na konstantní hodnotě teploty v peci nebo teploty spalin na výstupu z pracovního prostoru.The further heating process in the equalization phase until the moment of dispensing can take place according to known methods, e.g. maintaining the temperature in the furnace or the temperature of the flue gases at the outlet from the working space at a constant value.

Střední teplotu vsázky je možno určit např. z průběhu teplot spalin měřených na výstupu z ohřívací komory jako ustálenou hodnotu teploty spalin při změně velikosti tepelného příkonu z aktuální hodnoty na hodnotu tepelných ztrát naprázdno bez potřeby znalosti údajů o vsázce a historií ohřevu, přičemž tuto hodnotu je možno vypočítat použitím známých matematických metod, aniž dojde k jejímu ustálení. Stupeň vyrovnání teplot je možno aproximovat podle poklesu teplot za časový úsek z průběhu teplot spalin měřených na výstupu z ohřívací komory.The average temperature of the charge can be determined, for example, from the course of the flue gas temperatures measured at the outlet of the heating chamber as a steady-state value of the flue gas temperature when the heat input changes from the current value to the value of the no-load heat loss without the need to know the data on the charge and the heating history, and this value can be calculated using known mathematical methods without it becoming steady. The degree of temperature equalization can be approximated according to the temperature drop over a period of time from the course of the flue gas temperatures measured at the outlet of the heating chamber.

Jak ukazují výsledky dlouhodobých zkoušek a výsledky teoretického řešení je možné pro studenou vsázku při správném nastavení hodnot teplot spalin, měřených na výstupu z pracovního prostoru pece, docílit ukončení ohřevu po třech dílčích vyrovnáních příkonem naprázdno.As shown by the results of long-term tests and the results of the theoretical solution, it is possible for a cold charge to achieve the termination of heating after three partial equalizations of the no-load power input, provided that the flue gas temperature values measured at the outlet from the furnace working space are correctly set.

Výhodou způsobu řízení ohřevu v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem podle vynálezu je zkrácení doby ohřevu.proti dosud používaným způsobům, snížení měrné spotřeby energie a snížení množství vznikajícího opálu, možnost přesného určení střední teploty vsázky bez dalších údajů. Dále způsob řízení ohřevu dle vynálezu umožňuje průběžnou diagnostiku ohřívací pece a zjištění špatné funkce řídicího systému, jestliže počet cyklů vyrovnání je větší než obvyklé tři. Tento způsob řízení ohřevu je vhodný pro všechny typy hořáku používaných např. pro hlubinné pece. Je vhodný i pro pece s vysokorychlostními hořáky, protože příkon na hořáky je konstantní na dovolené hodnotě i při vyrovnání a příkon do pece na úrovni příkonu naprázdno může být realizován např. jedním hořákem.The advantage of the method of controlling heating in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle according to the invention is the reduction of the heating time compared to the methods used so far, the reduction of the specific energy consumption and the reduction of the amount of opal produced, the possibility of accurately determining the average temperature of the charge without additional data. Furthermore, the method of controlling heating according to the invention enables continuous diagnostics of the heating furnace and the detection of a malfunction of the control system if the number of equalization cycles is greater than the usual three. This method of controlling heating is suitable for all types of burners used, for example, for deep-well furnaces. It is also suitable for furnaces with high-speed burners, because the power input to the burners is constant at the permitted value even during equalization and the power input to the furnace at the no-load power input level can be realized, for example, by one burner.

Na připojeném výkresu je znázorněn způsob ohřevu vsázky v průmyslových komorových ohřívacích pecích s periodickým pracovním cyklem podle vynálezu a to na příkladu hlubinné pece s použitím měření teploty spalin na výstupu z ohřívací komory. Obr. 1 znázorňuje průběh teplot spalin a vypočtených středních teplot vsázky 8 a obr. 2 znázorňuje odpovídající průběh tepelného příkonu do pece A v závislosti na čase τ_. . Fáze intenzivního ohřevu s dovoleným příkonem A^ končí v okamžiku τ, ve kterém je dosaženo první z posloupnosti přípustných teplot spalin 9^. V tomto okamžiku dojde skokem ke změně tepelného příkonu do pece na hodnotu A_n, odpovídající hodnotě příkonu naprázdno. Měřená hodnota teploty spalin klesá.The attached drawing shows a method of heating a charge in industrial chamber heating furnaces with a periodic operating cycle according to the invention, using a deep-well furnace as an example, using the measurement of the flue gas temperature at the outlet of the heating chamber. Fig. 1 shows the course of the flue gas temperatures and the calculated mean temperatures of the charge 8 and Fig. 2 shows the corresponding course of the heat input to the furnace A as a function of time τ_. . The phase of intensive heating with the permissible power input A^ ends at the moment τ, at which the first of the sequence of permissible flue gas temperatures 9^ is reached. At this moment, the heat input to the furnace changes by a jump to the value A _n , corresponding to the no-load power input. The measured value of the flue gas temperature decreases.

Z průběhu změny teploty spalin se vyhodnocuje střední teplota ohřívané vsázky 9* a stupeň vyrovnání S. Protože zjištěná hodnota střední teploty 9^ je nižší než žádaná konečná střední hodnota 3 potom po dosažení požadovaného stupně vyrovnání S^, prvního z posloupnosti žádaných hodnot, který byl průběžně vyhodnocován, dojde v čase opět ke změně příkonu skokem na původní hodnotu A^. Po dosažení přípustné teploty spalin 9.₂ ^se postup opakuje do doby, ve které z průběhu teploty spalin 9 měřené na výstupu z ohřívací komory, bude zjištěno, že střední teplota vsázky 9^S je rovna nebo vyšší než žádaná konečná střední hodnota teploty 9*ohřívané vsázky. Potom po dosažení požadovaného stupně vyrovnání z posloupnosti žádaných hodnot v čase je vsázka připravena k tažení. Tento stav může být signalizován.From the course of the change in the flue gas temperature, the mean temperature of the heated charge 9* and the level of equalization S are evaluated. Since the determined value of the mean temperature 9^ is lower than the desired final mean value 3, then after reaching the desired level of equalization S^, the first in the sequence of desired values, which was continuously evaluated, the power input will change again in time by a jump to the original value A^. After reaching the permissible flue gas temperature 9. _2, the procedure ^is repeated until the time when, from the course of the flue gas temperature 9 measured at the outlet from the heating chamber, it will be determined that the mean temperature of the charge 9 ^S is equal to or higher than the desired final mean value of the temperature 9* of the heated charge. Then, after reaching the desired level of equalization from the sequence of desired values in time, the charge is ready for drawing. This state can be signaled.

Další postup řízení ohřevu do doby τ_^ vytažení vsázky z pece probíhá podle dosud známých způsobů například na konstantní hodnotu teploty spalin měřené na výstupu z pece.The further heating control procedure until the time τ_^ of withdrawal of the charge from the furnace is carried out according to previously known methods, for example, to a constant value of the flue gas temperature measured at the outlet from the furnace.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for controlling the heating of a bundle in a chamber heating furnace with a periodic duty cycle, wherein the intensive heating phase is carried out by permissible heat input and during the compensating phase the heat input to the furnace is reduced gradually or stepwise. the surface temperature of the heated charge and / or the permissible temperature of the working space and / or the permissible flue gas temperature measured at the outlet of the furnace heating space or a combination thereof from the sequence of permissible values of these variables predetermined or continuously determined and -12%, whereby the temperature of the charge surface, the furnace working space temperature and the flue gas temperature measured at the outlet of the heating chamber or a combination thereof during which the power input to the furnace is reduced the mean temperature and / or heat content of the charge and the degree of compensation of the charge temperature are determined and if the mean value or the heat content of the charge is lower than the desired final value, then after reaching the first value in sequence continuously set, with a jump

Increases the heat input to the furnace to a value predetermined from the sequence of heat input to the furnace or continuously determined or to the original value, repeating this process until the mean temperature or heat content of the charge reaches the desired value, after which The degree of compensation from the setpoint sequence or by calculation is withdrawn.