轧钢加热炉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CN112556441A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011541651.3(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6页说明书13页附图2页(54)发明名称轧钢加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法(57)摘要本发明轧钢加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法属于轧钢加热炉控制技术，根据轧钢加热炉运行工况特点及烟气管网的物理特性确立了轧钢加热炉非对称系统理论，研发了轧钢加热炉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轧钢加热炉外部空气的进入量，然后根据轧钢加热炉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，使空气过剩系数始终控制在设定值范围内；获得了提高加热炉燃烧效率、减少NOx污染排放量、实现全自动控制的多重节能减排效果。CN112556441ACN112556441A权利要求书1/6页1.一种轧钢加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法，其特征在于根据轧钢加热炉运行工况特点及轧钢加热炉烟气管网的物理特性，确立了轧钢加热炉非对称系统理论，研发了轧钢加热炉外部空气进入量计算数学模型和轧钢加热炉空气过剩系数计算数学模型，研发了基于轧钢加热炉非对称系统理论的轧钢加热炉外部空气进入量及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轧钢加热炉外部空气的进入量，然后根据轧钢加热炉外部空气进入量设定值与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，构成了轧钢加热炉外部空气进入量闭环动态调节系统，使轧钢加热炉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，来控制轧钢加热炉空气过剩系数，构成了轧钢加热炉空气过剩系数闭环动态调节系统，使轧钢加热炉空气过剩系数始终控制在设定值范围内；式(1)为轧钢加热炉外部空气进入量计算数学模型；式中：3Qf：助燃风机空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：煤烟管路烟气流量，m/s；Ar1：空烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；Ar2：煤烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；3Qair：轧钢加热炉外部进入的空气量，m/s；由于轧钢加热炉的引风机是两台，分别是空烟管路引风机和煤烟管路引风机，所以在进行加热炉外部空气进入量计算时，总氩量计算为两个管路氩量之和；在计算出外部空气进入量之后，须对两个引风机的入口阀分别进行调节，两个入口阀的调节量与它们的管路中检测的氩量成正比；空烟管网引风机入口阀调节比例：k1＝Qw1×Ar1÷(Qw1×Ar1+Qw2×Ar2)(2)式(2)中：k1：空烟管网引风机入口阀调节比例，0～1；3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：煤烟管路烟气流量，m/s；Ar1：空烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；Ar2：煤烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；煤烟管网引风机入口阀调节比例：k2＝Qw2×Ar2÷(Qw1×Ar1+Qw2×Ar2)(3)式(3)中：k2：煤烟管网引风机入口阀调节比例，0～1；3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：煤烟管路烟气流量，m/s；2CN112556441A权利要求书2/6页Ar1：空烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；Ar2：煤烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；式(4)为轧钢加热炉外部空气进入量中的氧量计算数学模型；式中：3Qf：助燃风机空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：煤烟管路烟气流量，m/s；Ar1：空烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；Ar2：煤烟管路烟气中氩摩尔分数，mol％；O2e：轧钢加热炉外部空气进入量中的氧量，mol；空气过剩系数中的氧含量实际值由式(5)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，％；3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：煤烟管路烟气流量，m/s；O21：空烟管路烟气中氧摩尔分数，mol％；O22：煤烟管路烟气中氧摩尔分数，mol％；O2e：轧钢加热炉外部空气进入量中的氧量，mol；k：占比系数，0～1；空气过剩系数实际值由式(7)空气过剩系数计算数学模型进行计算：式中：3Qw1：空烟管路烟气流量，m/s；3Qw2：