一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统及其方法.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CN106766883A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611202515.5(22)申请日2016.12.23(71)申请人鞍钢集团信息产业（大连）工程有限公司地址114000辽宁省鞍山市铁东区南中华路292号(72)发明人罗全(74)专利代理机构鞍山嘉讯科技专利事务所21224代理人张群(51)Int.Cl.F27B9/40(2006.01)F27D19/00(2006.01)F27D21/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统及其方法(57)摘要一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统及其方法，控制系统包括加热炉、PLC控制系统、传感器和调节阀；所述传感器包括空气支管流量传感器、煤气支管流量传感器、含氧量分析仪、炉温传感器、钢坯温度传感器和炉膛压力传感器；所述调节阀包括空气支管调节阀、煤气支管调节阀；控制方法包括烟气残氧含量自动控制方法和炉温自动控制方法；本系统和方法采用较低的成本实现炉内气氛和炉温的自动控制，即使在煤气热值和压力波动时也能保持系统稳定，能够有效的控制降低氧化烧损和表面脱碳。CN106766883ACN106766883A权利要求书1/2页1.一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，包括加热炉、PLC控制系统、传感器和调节阀；所述传感器包括空气支管流量传感器、煤气支管流量传感器、含氧量分析仪、炉温传感器、钢坯温度传感器和炉膛压力传感器；所述调节阀包括空气支管调节阀、煤气支管调节阀；其特征在于，由所述PLC控制系统与空气支管流量传感器、空气支管调节阀相连接组成空气支管流量闭环控制系统；由PLC控制系统、含氧量分析仪、空气支管流量闭环控制系统组成以残氧含量为目标的主回路和以空气流量控制为副回路的残氧含量串级闭环控制系统；由所述PLC控制系统与煤气支管流量传感器、煤气支管调节阀相连接组成煤气支管流量闭环控制系统；由PLC控制系统与炉温传感器、钢坯温度传感器、煤气支管流量闭环控制系统相连接组成以炉温为目标的主回路和以煤气流量控制为副回路的炉温串级闭环控制系统，并且在炉温控制中用钢坯温度作为炉温设定值的修正计算参数，形成了炉温串级双闭环控制系统；由所述残氧含量串级闭环控制系统和所述炉温串级双闭环控制系统对每个加热段进行分别独立控制，共同组成蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统。2.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述PLC系统由S7300PLC控制器、KTP1000触摸屏和工控机组成。3.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述空气支管流量传感器和空气支管调节阀均分别设置在三个加热段的空气支管处，所述煤气支管流量传感器和煤气支管调节阀均分别设置在三个加热段的煤气支管处。4.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述含氧量分析仪为氧化锆分析仪，分别设置所述均热段的在空气废气支管处和煤气废气支管处。5.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述炉温传感器分别由炉顶外墙插入炉膛内的三个加热段处。6.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述钢坯温度传感器为红外高温计，安装在加热炉出口除磷后处。7.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统，其特征在于，所述炉膛压力传感器分别设置在炉膛入口处和出口处。8.一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制方法，其特征在于，包括以下方法：(1)烟气残氧含量自动控制方法：步骤一、在均热段空气废气排烟管道和煤气废气排烟管道上分别安装一台含氧量分析仪，测量加热炉炉内的废气中的氧气含量O2％，经过氧含量修正计算，其值传递给空燃比PID控制器；进一步，由于取样管路存在延迟，以及分析仪的采样分析过程需要一定的时间，也就是说在一个换向周期内，避开换向过渡过程及延迟时间t后，才能得到反映真实的炉内气氛测量结果。数据采集时间ts的取值范围为：ts∈[t，T](蓄热式加热炉的换向周期为T)；比较每次测量值，取测量值中的最大值，得到实际烟气残氧含量为Rmax；步骤二、根据入炉钢坯的钢种和轧制规格等工艺要求，设定烟气残氧含量的目标参考值Rref，根据Rmax与Rref之间的差值大小及其变化率，在PLC控制程序中设定PID闭环程序，并2CN106766883A权利要求书2/2页设定好控制输出的有效范围，得出所需的空燃比值；步骤三、由步骤二得出的空燃比值和由炉温控制系统计算出的所需煤气流量值计算出所需的空气流量；流量控制副回路交叉限幅控制后，计算空气阀门开度，控制空气调节阀，形成以残氧含量为目标的主回路和以空气流量控制为副回路的残