炉窑及其烟气管网非对称特性动态控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112556442A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011548217.8(22)申请日2020.12.23(71)申请人北京凯德恒源科技发展有限公司地址100102北京市延庆区中关村延庆园风谷四路8号院27号楼1956(72)发明人高毅夫高劼(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图2页(54)发明名称炉窑及其烟气管网非对称特性动态控制方法(57)摘要本发明炉窑及其烟气管网非对称特性动态控制方法属于炉窑控制技术，根据炉窑运行工况特点及烟气管网的物理特性确立了炉窑非对称系统理论，研发了炉窑外部空气进入量计算数学模型和空气过剩系数计算数学模型，通过烟气分析检测的氩含量来计算炉窑外部空气的进入量，然后根据炉窑外部空气进入量设定值与计算值之差，对引风机入口阀开度进行调节，使炉窑外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据烟气分析检测的氧含量和一氧化碳含量对空气流量和燃气流量进行调节，来控制炉窑空气过剩系数，使空气过剩系数始终控制在设定值范围内；获得了提高锅炉热效率、减少NOx和VOC污染排放量、实现全自动控制的多重节能减排效果。CN112556442ACN112556442A权利要求书1/4页1.一种炉窑及其烟气管网非对称特性动态控制方法，其特征在于根据炉窑运行工况特点及炉窑烟气管网的物理特性，确立了炉窑非对称系统理论，研发了炉窑外部空气进入量计算数学模型和炉窑空气过剩系数计算数学模型，研发了基于炉窑非对称系统理论的炉窑外部空气进入量及炉窑空气过剩系数的动态控制方法，通过烟气分析检测的氩含量来计算炉窑外部空气的进入量，然后根据炉窑外部空气进入量设定值与炉窑外部空气进入量计算值之差，对引风机入口阀开度进行调节，构成了炉窑外部空气进入量闭环动态调节系统，使炉窑外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据烟气分析检测的氧含量和一氧化碳含量对空气流量和燃气流量进行调节，来控制炉窑空气过剩系数，构成了炉窑空气过剩系数闭环动态调节系统，使炉窑空气过剩系数始终控制在设定值范围内；式(1)为炉窑外部空气进入量计算数学模型；式中：3Qi：送风机i检测的空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw：总烟道烟气流量，m/s；Arw：总烟道烟气中氩摩尔分数，mol％；3Qair：炉窑外部进入空气量，m/s；i＝1、2…n；式(2)为炉窑外部空气进入量中的氧量计算数学模型；式中：3Qi：送风机i检测的空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw：总烟道烟气流量，m/s；Arw：总烟道烟气中氩摩尔分数，mol％；O2e：炉窑外部进入氧量，mol；i＝1、2…n；空气过剩系数中的氧含量实际值由式(3)空气过剩系数中的氧含量计算数学模型进行计算；式中：O2a：空气过剩系数中的氧含量实际值，％；3Qw：总烟道烟气流量，m/s；O21：总烟道烟气中氧摩尔分数，mol％；O2e：炉窑外部进入的氧量，mol；k：占比系数，0～1；空气过剩系数实际值由式(5)空气过剩系数计算数学模型进行计算：2CN112556442A权利要求书2/4页式中：3Qw：总烟道烟气流量，m/s；O21：总烟道烟气中氧摩尔分数，mol％；O2e：炉窑外部空气进入量中的氧量，mol；k：占比系数，0～1；α：空气过剩系数，＞0。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法的技术方案是通过图1实现的，图1中炉窑控制系统HMI操作站(1)是炉窑及其烟气管网非对称特性动态控制系统的人机交互界面；外部空气进入量设定值(2)与炉窑控制系统HMI操作站(1)和引风机入口阀开度调节(3)相连接，该设定值由HMI人机交互界面输入；引风机入口阀开度调节(3)与外部空气进入量设定值(2)、炉窑外部空气进入量计算数学模型(4)及炉窑现场工艺设备(22)相连接，由外部空气进入量设定值(2)与炉窑外部空气进入量计算数学模型(4)的差值对引风机入口阀开度进行调节，控制流经该入口阀的烟气流量，抑制外部空气进入，使炉窑外部空气进入量控制在设定值范围内；炉窑外部空气进入量计算数学模型(4)与总烟道Ar含量检测(5)、总烟道烟气流量检测(6)、助燃空气风量实际值(7)、炉窑空气过剩系数计算数学模型(9)和引风机入口阀开度调节(3)相连接，根据总烟道Ar含量、总烟道烟气流量和助燃空气风量实际值进行炉窑外部空气进入量计算，计算结果送至引风机入口阀开度调节(3)和炉窑空气过剩系数计算数学模型(9)；总烟道Ar含量检测(5)与炉窑外部空气进入量计算数学模型(4)和炉窑现场工艺设备(22)相连接；总烟道烟气流量检测(6)与炉窑外部空气进入量计算数学模型(4)和