一種爐窯循環(huán)氣體流量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種爐窯循環(huán)氣體流量控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 爐窯是在負(fù)壓下工作的，利用料車或皮帶輸送機(jī)進(jìn)行自動(dòng)裝料。為了避免空氣滲 入而采用了雙門密封系統(tǒng)。石灰石在窯頂通過旋轉(zhuǎn)布料器裝入爐窯內(nèi)部后進(jìn)行燃燒。在活 性石灰的整個(gè)生產(chǎn)過程中，煅燒控制是其中的關(guān)鍵。煅燒是石灰高溫分解的關(guān)鍵一步，該工 藝步驟的核心技術(shù)是控制燃燒室循環(huán)氣體的溫度和流量范圍，具體控制方法是通過控制循 環(huán)氣體的流量恒定來調(diào)節(jié)煅燒狀況進(jìn)而保證石灰質(zhì)量。當(dāng)石灰石進(jìn)入爐窯煅燒區(qū)時(shí)，如果 其煅燒程度較低，石灰石將要在此區(qū)完全煅燒，需要吸收較多的熱量，循環(huán)氣體的溫度和 流量將下降；當(dāng)石灰石進(jìn)入爐窯煅燒區(qū)時(shí)，如果其煅燒程度較高，石灰石將要在此區(qū)完全 煅燒，就需要吸收較少的熱量，循環(huán)氣體的溫度和流量將升高?，F(xiàn)進(jìn)入爐窯內(nèi)部循環(huán)氣體 主要有三股氣流組成。a，爐窯內(nèi)部冷卻空氣；b，從爐窯燒嘴進(jìn)來驅(qū)動(dòng)空氣；c，爐窯主排煙 氣，見圖1。
[0003] 對(duì)于三股氣流匯合而組成的循環(huán)氣體系統(tǒng)，應(yīng)盡早比較氣流的輸入和輸出，計(jì)算 氣量平衡。且當(dāng)停止?fàn)t窯運(yùn)行時(shí)，必須通過打開遠(yuǎn)端控制的碟閥重新將進(jìn)入冷卻空氣調(diào)整 到正常運(yùn)行值，如果沒有這個(gè)調(diào)節(jié)過程，冷卻空氣管道的溫度將在堅(jiān)爐停止時(shí)大大升高，因 為通過關(guān)閉燃燒器空氣的燃燒器處的閥，流入爐窯內(nèi)部的空氣量的改變會(huì)受到影響。爐窯 正常運(yùn)行時(shí)循環(huán)氣體溫度和流量必須保持恒定，石灰的質(zhì)量主要通過設(shè)定和保持循環(huán)氣體 的溫度和流量來實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)控制方法處于手動(dòng)控制，具體是調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量調(diào)節(jié)閥和出氣 流量調(diào)節(jié)閥，如循環(huán)氣體流量不夠則需增加進(jìn)氣流量減少出氣流量；若循環(huán)氣體流量過量 則需增加出氣流量減少進(jìn)氣流量，由于手動(dòng)作業(yè)，經(jīng)驗(yàn)性太強(qiáng)，不同的人對(duì)參數(shù)的調(diào)整幅度 及對(duì)參數(shù)的預(yù)判值不同，導(dǎo)致爐窯內(nèi)部循環(huán)氣體流量系統(tǒng)穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)次數(shù)較多，調(diào)節(jié)過 于頻繁，不利于生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種爐窯循環(huán)氣體流量控制方法，該控制方法采用PLC通過 PID調(diào)節(jié)方式，對(duì)爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體流量進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣體的流量平衡，生產(chǎn)石 灰的質(zhì)量得到提高，用以解決現(xiàn)有的手動(dòng)控制方式調(diào)整偏差大，導(dǎo)致生產(chǎn)出的石灰的質(zhì)量 得不到保證的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種爐窯循環(huán)氣體流量控制方法，爐窯內(nèi)部的 氣流包括冷卻空氣、驅(qū)動(dòng)空氣以及主排廢氣，所述的冷卻空氣、驅(qū)動(dòng)空氣以及主排廢氣在爐 窯內(nèi)部匯合組成循環(huán)氣體，該循環(huán)氣體流量控制方法由PLC通過PID調(diào)節(jié)方式對(duì)爐窯內(nèi)下 燃燒器循環(huán)氣體流量、上燃燒器循環(huán)氣體流量、燃燒室循環(huán)氣體放散流量以及上套筒循環(huán) 氣體放散流量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣體的流量平衡；
[0006] 所述的循環(huán)氣體流量控制方法包括如下步驟：
[0007] (1)設(shè)定下燃燒器、上燃燒器、燃燒室以及上套筒的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，并存儲(chǔ)在PLC 中；
[0008] (2)根據(jù)爐窯生產(chǎn)石灰的日產(chǎn)量、參照熱耗、燃?xì)鉄嶂怠⒖彰罕纫约翱彰罕刃拚?數(shù)，分別確定下燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè)定值、上燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè)定值、燃燒室放散流 量設(shè)定值以及上套筒放散流量設(shè)定值；
[0009] (3)實(shí)時(shí)檢測(cè)下燃燒器循環(huán)氣體流量實(shí)際值、上燃燒器循環(huán)氣體流量實(shí)際值、燃燒 室循環(huán)氣體放散流量實(shí)際值以及上套筒循環(huán)氣體放散流量實(shí)際值，將下燃燒器、上燃燒器、 燃燒室以及上套筒對(duì)應(yīng)的PID調(diào)節(jié)參數(shù)發(fā)送給各自對(duì)應(yīng)的PID調(diào)節(jié)器；
[0010] (4)比較下燃燒器和上燃燒器循環(huán)氣體流量的實(shí)際值與設(shè)定值，比較上套筒和燃 燒室放散流量的實(shí)際值與設(shè)定值，并分別輸出流量修正值調(diào)節(jié)上燃燒器、下燃燒器、燃燒室 以及上套筒的調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)上燃燒器、下燃燒器內(nèi)的循環(huán)氣體流量以及燃燒室、上套 筒的循環(huán)氣體放散流量進(jìn)行控制；
[0011] (5)如果爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體流量達(dá)到恒定狀態(tài)，則完成對(duì)爐窯循環(huán)氣體流量的控 制；否則，繼續(xù)對(duì)爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體流量達(dá)到恒定 狀態(tài)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述的步驟（1)中，所述PID調(diào)節(jié)參數(shù)包括PID調(diào)節(jié) 器增益系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)以及微分時(shí)間常數(shù)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述的步驟（2)中，確定下燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè) 定值的方法如下：
[0015] 其中，6? = 了?0\1000父!1(^(24\?01)，6?為每小時(shí)煤氣消耗量，^113/11;
[0016] TH)為每日石灰產(chǎn)量，噸/天；
[0017] HC為每公斤石灰消耗熱量，kcal/kg ;
[0018] PCI 為煤氣熱值，kcal/Nm3 ;
[0019] FTA為空氣與煤氣的配比，即空煤比；
[0020] F1K為下燃燒器的空煤比修正系數(shù)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述的步驟（2)中，確定上燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè) 定值的方法如下：
[0023] 其中，GF = TPDX 1000XHCV(24XPCI)，GF 為每小時(shí)煤氣消耗量，Nm3/h ;
[0024] ΤΗ)為每日石灰產(chǎn)量，噸/天；
[0025] HC為每公斤石灰消耗熱量，kcal/kg ;
[0026] PCI 為煤氣熱值，kcal/Nm3 ;
[0027] FTA為空氣與煤氣的配比，即空煤比；
[0028] F2K為上燃燒器的空煤比修正系數(shù)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述的步驟（2)中，確定燃燒室循環(huán)氣體放散流量 設(shè)定值的方法如下：
[0031] 其中，F(xiàn)SP = TPDX 1XFK，F(xiàn)SP為下套筒的循環(huán)氣體流量設(shè)定值；
[0032] ΤΗ)為每日石灰產(chǎn)量，噸/天；
[0033] FK為下套筒空煤比修正系數(shù)；
[0034] F1SP為下燃燒器循環(huán)氣體流量的設(shè)定值；
[0035] F2SP為上燃燒器循環(huán)氣體流量的設(shè)定值。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述的步驟（2)中，確定上套筒循環(huán)氣體放散流量 設(shè)定值的方法如下：
[0038] 其中，Tro為每日石灰產(chǎn)量，噸/天；
[0039] F4K為上套筒的空煤比修正系數(shù)。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明所述的控制方法，所述下燃燒器的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0. 01，積分 時(shí)間常數(shù)為10S，微分時(shí)間常數(shù)為Os ;所述上燃燒器的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0. 005,積分 時(shí)間常數(shù)為10S，微分時(shí)間常數(shù)為Os ;燃燒室的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0. 001，積分時(shí)間常 數(shù)為10s,微分時(shí)間常數(shù)為Os ;上套筒的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0.001,積分時(shí)間常數(shù)為 10s，微分時(shí)間常數(shù)為Os。
[0041] 本發(fā)明達(dá)到的有益效果：本發(fā)明的爐窯循環(huán)氣體流量計(jì)算采用算法模型，控制采 用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制后，爐窯生產(chǎn)石灰時(shí)，能根據(jù)每日所需生產(chǎn)產(chǎn)量，自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)氣體流量 分布。確保氣流穩(wěn)定，進(jìn)而穩(wěn)定了生產(chǎn)石灰的質(zhì)量指標(biāo)。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發(fā)明爐窯生產(chǎn)石灰的工藝流程圖；
[0043] 圖2是本發(fā)明的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0045] 如圖1所示，爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體主要有三股氣流組成：a，爐窯內(nèi)部冷卻空氣，由電 機(jī)Ml、風(fēng)門F1、電機(jī)M2、風(fēng)門F2組成，主要是對(duì)爐窯料倉、窯頂起冷卻作用，見圖1中的a-1 和 a_2 〇
[0046] b，從爐窯燒嘴進(jìn)來驅(qū)動(dòng)空氣，由電M3、風(fēng)門F3、電機(jī)M4、風(fēng)門F4、熱交換器10、噴射 器11組成，主要是作為爐窯燃燒室動(dòng)力氣源，見圖1中的b。
[0047] c，爐窯主排煙氣，由風(fēng)門F5、電機(jī)M6、風(fēng)機(jī)7、除塵器8組成，主要是從爐窯窯頂抽 煙氣最后經(jīng)除塵器8向外排放，也是作為爐窯內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓的主動(dòng)力，見圖1中的c。三股 氣流在爐窯燃燒室匯合而組成的循環(huán)氣體系統(tǒng)，在爐窯正常工作時(shí)應(yīng)盡早比較氣流的輸入 和輸出，需計(jì)算氣量平衡。冷卻空氣、驅(qū)動(dòng)空氣以及主排廢氣在爐窯內(nèi)部匯合組成循環(huán)氣 體。
[0048] 本發(fā)明的循環(huán)氣體流量控制方法由PLC通過PID調(diào)節(jié)方式對(duì)爐窯內(nèi)下燃燒器循環(huán) 氣體流量、上燃燒器循環(huán)氣體流量、燃燒室循環(huán)氣體放散流量以及上套筒循環(huán)氣體放散流 量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣體的流量平衡。如圖2所示，本發(fā)明的爐窯循環(huán)氣體流量控制 方法包括如下步驟：
[0049] (1)設(shè)定下燃燒器、上燃燒器、燃燒室以及上套筒的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，并存儲(chǔ)在PLC 中；
[0050] (2)根據(jù)爐窯生產(chǎn)石灰的日產(chǎn)量、參照熱耗、燃?xì)鉄嶂?、空煤比以及空煤比修正?數(shù)，分別確定下燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè)定值、上燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè)定值、燃燒室放散流 量設(shè)定值以及上套筒放散流量設(shè)定值；
[0051] (3)實(shí)時(shí)檢測(cè)下燃燒器循環(huán)氣體流量實(shí)際值、上燃燒器循環(huán)氣體流量實(shí)際值、燃燒 室循環(huán)氣體放散流量實(shí)際值以及上套筒循環(huán)氣體放散流量實(shí)際值，將下燃燒器、上燃燒器、 燃燒室以及上套筒對(duì)應(yīng)的PID調(diào)節(jié)參數(shù)發(fā)送給各自對(duì)應(yīng)的PID調(diào)節(jié)器；
[0052] (4)比較下燃燒器和上燃燒器循環(huán)氣體流量的實(shí)際值與設(shè)定值，比較上套筒和燃 燒室放散流量的實(shí)際值與設(shè)定值，并分別輸出流量修正值調(diào)節(jié)上燃燒器、下燃燒器、燃燒室 以及上套筒的調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)上燃燒器、下燃燒器內(nèi)的循環(huán)氣體流量以及燃燒室、上套 筒的循環(huán)氣體放散流量進(jìn)行控制；
[0053] (5)如果爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體流量達(dá)到恒定狀態(tài)，則完成對(duì)爐窯循環(huán)氣體流量的控 制；否則，繼續(xù)對(duì)爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到爐窯內(nèi)的循環(huán)氣體流量達(dá)到恒定 狀態(tài)。
[0054] 如圖1，本發(fā)明對(duì)下燃燒器循環(huán)氣體流量控制是通過PID調(diào)節(jié)器FIC021控制調(diào)節(jié) 閥FV021的開度來實(shí)現(xiàn)的，下燃燒器的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0. 01，PID調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常 數(shù)為l〇s，微分時(shí)間常數(shù)為0,因此，下燃燒器PID調(diào)節(jié)器采用的傳遞函數(shù)為：
[0056] 為實(shí)現(xiàn)爐窯循環(huán)氣體的流量平衡，對(duì)下燃燒器循環(huán)氣體流量設(shè)定值為：
[0058] 其中，GF = TPDX 1000XHCV(24XPCI)，GF 為每小時(shí)煤氣消耗量，Nm3/h ;TPD 為每 日石灰產(chǎn)量，噸/天；HC為每公斤石灰消耗熱量，kcal/kg ;PCI為煤氣熱值，kcal/Nm3 ;FTA為 空氣與煤氣的配比，即空煤比；F1K為下燃燒器的空煤比修正系數(shù)。
[0059] 本發(fā)明對(duì)上燃燒器循環(huán)氣體流量控制是通過PID調(diào)節(jié)器FIC022控制調(diào)節(jié)閥FV022 的開度來實(shí)現(xiàn)的，上燃燒器的PID調(diào)節(jié)器增益系數(shù)為0.01，PID調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)為10s， 微分時(shí)間常數(shù)為〇,因此，上燃燒器PID調(diào)節(jié)器采用的傳遞函數(shù)為：
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