利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统，其特征在于：包括煤气加压站、煤气加压站自动控制系统、加热炉自动燃烧自动控制系统、加热炉、残氧检测仪、第一流量检测仪及第二流量检测仪；煤气加压站通过管道与加热炉连接；煤气加压站自动控制系统通过信号线连接分别与煤气加压站、加热炉自动燃烧自动控制系统连接；加热炉自动燃烧自动控制系统通过信号线连接与加热炉的流量调节阀连接；残氧检测仪安装在加热炉的换热器前3±0.1m的位置；第一流量检测仪安装在高炉煤气鼓风机与加热炉之间；第二流量检测仪安装在焦炉煤气鼓风机与加热炉之间。本实用新型专利技术具有以下优点：控制效果显著提高；降低硬件成本；提高了产品质量，减少人工成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及加热炉燃的控制系统，具体涉及一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统。
技术介绍
加热炉燃烧控制是一个多输入、多输出、大滞后、强耦合、扰动多的系统，输入量为空气流量、煤气流量、热值、残氧等，输出量为空气调节阀和煤气调节阀的开口度参数。参数之间互相干扰，且系统外部干扰因素众多，包括煤气热值、混合煤气压力、空气压力等参数的波动，会干扰稳定的系统，因此需要制定完备的控制方案，避免出现大的振荡，使得自动控制系统可以稳定运行。工业加热炉燃料通常采用炼铁工艺产生的高炉煤气和焦化工艺产生的焦炉煤气，经过净化后，按比例混合、加压，从而达到加热炉燃烧工艺要求的混合煤气。一般情况下，加热炉混合煤气的热值控制在1800±70kcal/m3，混合煤气压力控制在5KPa以上并保持稳定，否则将引起加热炉燃烧控制出现波动，甚至导致加热炉停炉联锁动作。高、焦炉煤气符合以下工艺特点参见表1：表1：标准值波动范围压力高炉煤气800kcal/m3800±50kcal/m35～8KPa焦炉煤气4500kcal/m34500±30kcal/m35～10KPa目前大多数加热炉燃烧控制采用的热值仪检测来进行燃烧系数σ值的调整，但热值仪在长期运行过程中存在以下问题：1.混合煤气的热值波动大，导致检测不准确；2.混合煤气杂质多，而热值仪中的管道比较细，容易造成堵塞，导致热值仪频繁熄火；3.混合煤气压力波动较大，容易导致频繁点火。以上几点原因，使得煤气热值仪在工业加热炉的应用中受到极大的限制，目前在国内的冶金加热炉行业，热值仪能长期稳定运行的例子寥寥无几。传统的加热炉燃烧控制系统采用串级并联双交叉限幅控制回路，其中最重要
的燃烧系数σ值采用手动的方式进行设定和调整，使得控制输出不能及时反应工况的变化，且控制效果与人工经验有关，控制连续性不强，从而引起最终的产品质量的波动。
技术实现思路
针对以上问题，本技术提供一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统。该系统在传统的加热炉串级并联双交叉限幅回路控制的基础上，引入σ值的动态调整，使得燃烧控制效果明显提高，节能环保效率更高，并且最大限度降低硬件投资，提高系统稳定性和可靠性。本技术采用以下技术方案实现：一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统，其特征在于：包括煤气加压站、煤气加压站自动控制系统、加热炉自动燃烧自动控制系统、加热炉、残氧检测仪、第一流量检测仪及第二流量检测仪；所述煤气加压站通过管道与加热炉连接；所述煤气加压站自动控制系统通过信号线连接分别与煤气加压站、加热炉自动燃烧自动控制系统连接；加热炉自动燃烧自动控制系统通过信号线连接与加热炉的流量调节阀连接；所述残氧检测仪安装在加热炉的换热器前3±0.1m的位置；第一流量检测仪安装在高炉煤气鼓风机与加热炉之间；第二流量检测仪安装在焦炉煤气鼓风机与加热炉之间。进一步的，所述残氧检测仪为直插式氧化锆分析仪。进一步的，第一流量检测仪及第二流量检测仪均为带温压补偿一体式涡街流量计。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1.在线动态测量数据，控制效果显著提高：本技术技术方案，具有实时在线、动态计算、准确迅速的特点，能够计算出煤气在加压站混合后的热值动态数据，并通过系统通讯的方式，迅速传递给加热炉自动燃烧控制系统，再结合残氧分析仪的检测结果，对σ值进行动态调整；同时由于热值计算是在煤气加压站实现，而燃烧控制系统是在加热炉完成，通过热值信号实施的控制，使得加热炉燃烧控制系统具有超前调节的特点，能够及时反应热值波动情况，保证加热炉温度控制的稳定性和连续性，控制效果显著提高。2.减少设备硬件投资据估算，如果采用常规的热值仪来检测混合煤气热值，以国产工业加热炉热值仪为例，价格在25万元左右，如果是进口的热值仪设备，价格更高达60万元以上，再加上商家将设备打包上热值仪分析软件，一般一套国产热值仪设备上线运行，成本至少达到80万元，进口热值仪更高达140万元以上，这里面还不包括设备安装、调试费用以及后期维护费用等。按照本技术设计，利用煤气加压站自动控制系统已有的高炉煤气流量和焦炉煤气流量作为数据来源，完全利用软件的方法得到混合煤气热值的数据，并且仅用一根通讯电缆线将热值信息传递给加热炉自动燃烧控制系统，省去了昂贵的热值仪硬件设备，硬件的投入几乎可以忽略，而且系统软件功能也得到了充分的发挥，因此本技术的经济效益是非常显著的。3.提高了产品质量，减少人工维护成本常规热值仪设备因为存在的一系列问题，使得频繁熄火、点火，检测系统运行不稳定，测量数据不连续，直接影响了加热炉自动燃烧控制系统的控制效果，进而影响产品的加热质量，并最终影响产品的成品质量，因而损失是无法估量的。同时，热值仪频繁出现故障，还给设备维护人员带来了非常繁重的体力劳动，维护人员往往需要反复清洗、甚至更换烧嘴、煤气切断阀、电磁阀、流量孔板等设备，给维护工作带来了巨大的挑战。因此，本技术的社会效益也是非常明显的。4.降低备品备件运行费用常规热值仪上线运行后，为了保证设备稳定运行，往往需要配备大量的备品备件，而这些备品备件多属于专用设备，通用性差，同时部分备件还要依赖热值仪厂家订购，因此备件费用非常高昂，设备利用率较低。采用本技术设计的方案，几乎不需要专门的硬件设备，使现有设备的利用率大大提高，生产、管理成本大大下降，因此经济和社会效益十分显著。5.提高了加热炉燃烧效率，降低了环境污染目前加热炉较常采用的控制系统是串级并联双交叉限幅控制回路，由于没有热值和残氧量的修正，控制效果较差，导致加热炉燃烧效率低下，浪费了大量的燃料，并且排放的废气中含有未充分燃烧有害气体，污染了大气环境。因此，本设计的实施可以带来可观经济和社会效益。附图说明图1为本技术的系统结构示意图。图2为本技术的控制原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步及时说明。参见图1，本技术提供一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统，其包括煤气加压站1、煤气加压站自动控制系统2、加热炉自动燃烧自动控制系统3、加热炉4、残氧检测仪7、第一流量检测仪5及第二流量检测仪6；所述煤气加压站1通过管道与加热炉4连接；所述煤气加压站自动控制系统2通过信号线连接分别与煤气加压站1、加热炉自动燃烧自动控制系统3连接；加热炉自动燃烧自动控制系统3通过信号线连接与加热炉的流量调节阀8连接；所述残氧检测仪7安装在加热炉的换热器前3±0.1m的位置；第一流量检测仪5安装在高炉煤气鼓风机9与加热炉1之间；第二流量检测仪6安装在焦炉煤气鼓风机10与加热炉1之间。图1中虚线表示信号走向，实线表示管道走向，QE为残氧检测仪，FE为流量检测仪。首先高炉煤气(BFG)和焦炉煤气(COG)分别从上工序送到煤气加压站，在煤气加压站完成混合煤气的控制，包括各组分煤气流量控制、混合煤气压力控制等，在煤气加压站自动控制系统中，根据采集到的实时BFG和COG的流量数据(由第一流量计5和6测得)，可以计算出每种煤气在混合煤气中的比例，根据计算出混合煤气的热值的实时值，根据测算，计算的热值和人工手动化验的热值数据误差可以达到1.1％左右，该误差能够满足加热炉对热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统，其特征在于：包括煤气加压站、煤气加压站自动控制系统、加热炉自动燃烧自动控制系统、加热炉、残氧检测仪、第一流量检测仪及第二流量检测仪；所述煤气加压站通过管道与加热炉连接；所述煤气加压站自动控制系统通过信号线连接分别与煤气加压站、加热炉自动燃烧自动控制系统连接；加热炉自动燃烧自动控制系统通过信号线连接与加热炉的流量调节阀连接；所述残氧检测仪安装在加热炉的换热器前3±0.1m的位置；第一流量检测仪安装在高炉煤气鼓风机与加热炉之间；第二流量检测仪安装在焦炉煤气鼓风机与加热炉之间。

【技术特征摘要】
1.一种利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整系统，其特征在于：包括煤气加压站、煤气加压站自动控制系统、加热炉自动燃烧自动控制系统、加热炉、残氧检测仪、第一流量检测仪及第二流量检测仪；所述煤气加压站通过管道与加热炉连接；所述煤气加压站自动控制系统通过信号线连接分别与煤气加压站、加热炉自动燃烧自动控制系统连接；加热炉自动燃烧自动控制系统通过信号线连接与加热炉的流量调节阀连接；所述残氧检测仪安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文仪，
申请(专利权)人：厦门大学嘉庚学院，
类型：新型
国别省市：福建;35