热风炉自动寻优燃烧智能控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101881463A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101881463A(43)申请公布日2010.11.10(21)申请号201010206032.9(22)申请日2010.06.09(66)本国优先权数据200910273421.02009.12.28CN200910258938.22009.12.31CN200920353245.72009.12.31CN(71)申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号(72)发明人周磊马智慧(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人王超(51)Int.Cl.F23N1/02(2006.01)C21B9/00(2006.01)权利要求书5页说明书9页附图1页(54)发明名称热风炉自动寻优燃烧智能控制方法(57)摘要本发明提供了一种热风炉自动寻优燃烧智能控制方法，它基于总供热量计算，通过设定燃烧拱顶温度及废气温度目标值，空燃比模糊控制器在燃烧周期内实时寻优最佳空燃比系数，对助燃空气流量及混合煤气流量实时调节；助燃空气流量的控制由废气温度调节器、供热量调节器及助燃空气调节器完成；混合煤气流量的控制由拱顶温度调节器和混合煤气调节器完成；空燃比控制由空燃比模糊控制器完成。本发明能提高热风炉的燃烧控制水平，燃烧效率高，能源利用充分，蓄热能力强。CN108463ACN101881463A权利要求书1/5页1.热风炉自动寻优燃烧智能控制方法，其特征在于：基于总供热量计算，通过设定燃烧拱顶温度及废气温度目标值，空燃比模糊控制器在燃烧周期内实时寻优最佳空燃比系数，对助燃空气流量及混合煤气流量实时调节；助燃空气流量的控制由废气温度调节器、供热量调节器及助燃空气调节器完成；混合煤气流量的控制由拱顶温度调节器和混合煤气调节器完成；空燃比控制由空燃比模糊控制器完成；整个燃烧控制流程包括三个阶段：第一阶段：燃烧过程刚开始，总供热量的计算值作为供热量调节器(QX-102)的设定值，混合煤气流量为一常数，助燃空气流量根据空燃比系数确定；第二阶段：热风炉的废气温度仍偏离设定值较远，总供热量的设定值也保持不变；随着拱顶温度的不断上升，混合煤气流量需逐渐减少，但为了使废气温度不断升高，必须保持一定的供热量；第三阶段：热风炉的废气温度已上升至设定置，应使供热量的设定值逐渐减少，助燃空气流量和混合煤气流量均减少。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于按照以下步骤计算总供热量：1)计算单位体积的热风所需要的热量q，由下式进行计算：3q＝cm·tm-cc·tcKcal/Nm(1)式中：cm，cc分别为混风温度和冷风温度对应的比热；tm，tc分别为混风温度和冷风温度；2)计算送风期间单位时间所消耗的热量：Q1＝q·FCKcal/min(2)式中：Fc为冷风流量；3)计算在整个送风期间所消耗的热量Q2：K为热风炉常数；η为热风炉工作制度效率；kη对于单炉循环送风制度时为0.79；T0、T1分别为送风起始时间及完成时间。4)计算在整个燃烧周期单位时间的供热量Q：Q＝Q2/TGKcal/min(4)式中：TG为燃烧周期的总时间。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于空燃比模糊控制器的使用方法为：1)燃烧第一阶段最佳空燃比模糊控制器：Step1：确定模糊控制器的输入变量和输出变量：模糊控制器的输入是拱顶温度当前时间段和上一时间段上升速率的差值e和空燃比变化的方向a，模糊控制器的输出是空燃比增量u；Step2：设计模糊控制器的控制规则设定：温度上升速率差值具体划分为7个等级：高速上升PB、中速上升PM、低速上升PS、零ZO、低速下降NS、中速下降NM、高速下降NB；空燃比变化方向分为两个方向：变大P、变小N；空燃比调节增量划分为7级：快速加大PB、中速加大PM、低速加大PS、不变ZO、低速减小NS、中速减小NM、高速减小NB；2CN101881463A权利要求书2/5页温度上升速率差值e的模糊变量的词集选择为7个：{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其论域E为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}；空燃比变化方向a的模糊变量的词集选择为2个：{N，P}，其论域A为：{-1，1}；空燃比增量u的模糊变量的词集选择为：{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其论域U为：{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}；模糊控制规则，如表4-1所示：表4-1Step3：模糊控制器参数设定：拱顶温升速度差[eL，eH]范围为[-6，6]，拱顶温升速度差e到其论域E的映射式为：空燃比变化的范围[rL，rH]为[-1，1]，空燃比变化方向a到其论域A的映射式为：Step