熱值儀優(yōu)化燃燒控制

1、前言：在工業(yè)爐燃燒控制系統(tǒng)中增加熱值儀，采用空燃比動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，將取得良好的運(yùn)行效 果。首先可節(jié)省能源,使煤氣燃燒的更充分，減少了煤氣的消耗量，降低噸鋼成本。同也能 很好的控制爐膛中的氧含量減少氧化燒損，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。其次煙氣中的CO和其 它有害氣體的含量將大大降低，減輕了對(duì)大氣環(huán)境的污染。由于增加熱值儀在原來設(shè)備上改 動(dòng)非常小，只在燃?xì)夤艿郎祥_一個(gè)取樣孔，對(duì)原有設(shè)備幾乎沒有影響，僅設(shè)備初期投資稍 大，但是后期效益顯著?？刂圃砀攀隹杖急仍O(shè)定值輸出連到溫度控制器作為雙交叉控制空燃比實(shí)際的空燃比通過下面計(jì)算獲得1混合燃?xì)饬髁吭O(shè)定值送到一個(gè)函數(shù)發(fā)生器。從100%到20%之間流量的輸出為1。2

2、0% 以下輸出根據(jù)斜坡函數(shù)增加。這個(gè)斜率在調(diào)試期間固定下來。正常情況下輸出值在1 和1.15之間。2功能發(fā)生器塊的輸出和理想空燃比相乘3熱值儀測得的燃?xì)馊A白指數(shù)修空燃比輸出值4操作員通過人機(jī)界面設(shè)定參考修正值5.輸出結(jié)果為空燃比的設(shè)定值在燃?xì)鉄嶂祪x發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以使用操作界面上輸入的理論燃?xì)饫碚摕嶂岛屠碚摫?重值。空氣和燃?xì)獾牧髁繐Q算公式2.1助燃空氣和燃?xì)饬髁客ㄟ^系統(tǒng)內(nèi)部一個(gè)空燃比相關(guān)聯(lián)。操作工也可以人工干預(yù)在人機(jī) 界面上修改這個(gè)比率值(0.9-1.3)。工藝變量是發(fā)生爐煤氣。助燃空氣：助燃空氣的實(shí)際流量通過一個(gè)孔板進(jìn)行測量，該孔板在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了氣體的壓 力和溫度要素。在主煤氣管道上測量

3、的壓力能夠轉(zhuǎn)換為爐內(nèi)的工作條件。助燃空氣流量根據(jù)下列公式進(jìn)行 修正。Q = Q 232 X 二R m：1 + 273.2 P + PQr =助燃空氣換算實(shí)際流量(Nm3/h)Qm =助燃空氣流量測量值(Nm3/h)Tm=主管助燃空氣溫度值(0 to 600C)Td=孔板設(shè)計(jì)時(shí)參考溫度值(540C)PD =孔板設(shè)計(jì)參考?jí)毫χ?900 daPa)PM =主管測量的壓力值(daPa)Patm =大氣壓力(10.330 daPa)273,2 =常量.溫度修正范圍從0到600度，如果熱電偶測溫修正失敗，PLC將考慮使用孔板設(shè)計(jì)時(shí)的溫 度值作為修正。2.2燃?xì)獾牧髁繙y量也是通過孔板。測量值也可以通過溫度壓

4、力比重通過下列公式進(jìn)行修p 廠 G T +273.2 P + PS正 口廣偵 + 273.2、P+ XD MD atm MGr=燃?xì)庑拚笳鎸?shí)流量(Nm3/h)Gm =燃?xì)鉁y量流量(Nm3/h)TD =孔板設(shè)計(jì)使用溫度(20C)Tm =主管道測量溫度(C)PD =孔板設(shè)計(jì)使用壓力(mmWC)PM =主收集器測量壓力(mmWC)Patm =大氣壓強(qiáng)(10.330 mmWC)驀=混合氣設(shè)計(jì)密度8m =熱值儀測量的密度值273,2 =常量溫度修正范圍從0到80度壓力修正范圍從0到3000大帕空氣與煤氣的雙交叉控制在S7控制系統(tǒng)中將上述帶有動(dòng)態(tài)修正的空燃比的值作為雙交叉控制回路的一個(gè)輸 入。在雙交叉控

5、制回路里根據(jù)熱值需求，控制空氣和煤氣的流量設(shè)定點(diǎn).通過與空氣和煤 氣的流量測量值比較保證富氧燃燒，在這項(xiàng)功能里用一個(gè)小于選擇器的值設(shè)定煤氣流量設(shè) 定點(diǎn)，用一個(gè)大于選擇器的值設(shè)定空氣流量設(shè)定點(diǎn)。雙交叉控制回路有兩路的輸出值,一路 調(diào)節(jié)煤氣控制閥開度,另一路調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機(jī)流量,中控制器的輸出信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng) 作，實(shí)現(xiàn)空燃比動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制。3.1雙交叉控制流程圖3.2控制原理3.2.1區(qū)域負(fù)荷增加在某種穩(wěn)定狀態(tài)下，當(dāng)區(qū)域溫度測量值小于設(shè)定值，熱負(fù)荷需求增加時(shí)，熱負(fù)荷值大于 煤氣流量測量值，經(jīng)過大選器后選熱負(fù)荷值作為乘法器的一個(gè)輸入，與空煤比相乘后再作為 空氣流量控制器的給定，與空氣流量實(shí)測值相比較使

6、空氣流量控制器的輸出增加，加大空氣 量。熱負(fù)荷值同時(shí)作為小選器的一個(gè)輸入。隨著空氣量的逐漸增加，空氣量與空煤比經(jīng)過除 法器之后的商值也逐漸加大，這個(gè)商作為小選器的另一個(gè)輸入，因?yàn)闊嶝?fù)荷增加了，經(jīng)過小 選器后選擇這個(gè)商值作為煤氣流量控制器的給定，與煤氣流量實(shí)測值相比較使煤氣流量控制 器的輸出增加，加大煤氣量。直到到達(dá)另一種穩(wěn)定狀態(tài)。為保證富氧燃燒，在區(qū)域負(fù)荷增加時(shí)，空氣流量設(shè)定點(diǎn)先增加。煤氣流量設(shè)定點(diǎn)根據(jù)空 氣流量相應(yīng)增加。3.2.2區(qū)域負(fù)荷減小在某種穩(wěn)定狀態(tài)下，當(dāng)區(qū)域溫度測量值大于給定值熱負(fù)荷需求減小時(shí)，熱負(fù)荷值小于煤 氣流量測量值，經(jīng)過小選器后作為煤氣流量控制器的給定，與煤氣流量實(shí)測值相比較

7、使煤氣 流量控制器的輸出減小，減少煤氣量。當(dāng)煤氣流量減少到小于熱負(fù)荷值時(shí)，經(jīng)過大選器選擇 熱負(fù)荷值作為乘法器的一個(gè)輸入，與空煤比經(jīng)過乘法器相乘后作為空氣流量控制器的給定， 與空氣流量實(shí)測值相比較使空氣流量控制器的輸出減少，減小空氣量。隨著空氣量的逐漸減 少，空氣量與空煤比經(jīng)過除法器之后的商值也逐漸減小，當(dāng)這個(gè)商值減小到接近熱負(fù)荷值時(shí)， 控制到達(dá)另一種穩(wěn)定狀態(tài)。為保證富氧燃燒，在區(qū)域負(fù)荷減小時(shí)，煤氣流量設(shè)定點(diǎn)先減小。空氣流量設(shè)定點(diǎn)根據(jù)空氣流 量相應(yīng)減小。3.2.3空煤比增加在某種穩(wěn)定狀態(tài)下，當(dāng)空煤比增加時(shí)，空氣方面，首先經(jīng)過乘法器的運(yùn)算結(jié)果空氣流量 控制器的給定值增大，與空氣流量實(shí)測值相比較使空氣流量控制器的輸出增加，加大空氣量。 煤氣方面，空煤比增加后，經(jīng)過除法器以后的運(yùn)算結(jié)果將減小，由于熱負(fù)荷不變，經(jīng)小選器 選擇較小的值作為煤氣流量控制器的給定，與煤氣流量實(shí)測值相比較使煤氣流量控制器的輸 出減小，減少煤氣量。但是隨著空氣量的加大，除法器的運(yùn)算結(jié)果將恢復(fù)到原來的值，煤氣 流量將恢復(fù)到原來狀態(tài)，維持區(qū)域熱需求不變。控制到達(dá)另一種穩(wěn)定狀態(tài)。3.2.4空煤比減小同理，當(dāng)空煤比減小時(shí)，僅減少空氣流量，煤氣的流量保持不變。實(shí)施步驟：采購熱值儀，推薦使用德國UNION的產(chǎn)品。大概需要費(fèi)用人民幣30萬元左右。采購安裝材料諸如電纜，取樣管，接頭，設(shè)備支撐型鋼等500