[发明专利]一种三元点火炉炉膛温度调节方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及烧结点火技术领域，特别涉及一种三元点火炉炉膛温度调节方法及装置。

背景技术

烧结工艺是冶炼技术中的重要环节，用于将不易冶炼的粉状混合原料或叫做混合料烧结为易于冶炼的烧结矿。点火是烧结工艺流程中一个非常重要的环节。烧结过程从混合料表层的固体燃料点火开始，混合好的烧结原料均匀分布到台车上以后，通过点火炉提供的高温带状火焰，将烧结原料表层加热到高于固体燃料的燃点并开始燃烧，再由抽风机抽风提供充分的氧量且促使烧结过程迅速向下进行。

烧结点火制度要求点火炉满足以下三个条件：

（1）有足够的点火温度和点火强度。

（2）适宜的高温保持时间。

（3）沿台车长度和宽度方向均匀点火。

点火质量的好坏将直接影响到烧结过程能否顺利进行以及烧结矿的强度。点火温度过低，表层烧结料积蓄的热量太少，不足以给下层创造充分燃烧的条件，无法使料层达到烧结强度，将产生大量的返矿。反之，点火温度过高或点火时间过长又会造成烧结料表层过熔影响气流通过，降低料层透气性，降低垂直烧结速度，从而导致生产率降低，同时使烧结矿的FeO含量升高，还原性能变坏。

另外，据统计，烧结厂的工序能耗占钢铁工业总能耗的10%左右，而烧结点火能耗占烧结工序能耗的7%-8%。因此，点火燃料的消耗还直接影响到烧结综合能耗的高低。

点火炉按照点火燃料的种类不同，可分为燃气式点火炉与燃油式点火炉。根据点火燃料种数的不同，可分为二元点火炉和三元点火炉。

专利公开号为：101984322A，专利名称为：一种烧结点火炉冷热风过渡时温度控制方法及系统的专利公开了一种烧结点火炉助燃空气从启动时的冷风过渡为正常运行状态时热风的温度控制方法及系统。该方法主要考虑了热电偶测温信号的滞后性以及助燃空气温度上升后，所需煤气量减少的问题。其控制方法是通过反复比对炉膛温度的检测值与设定值，来对煤气量进行调节，其实质仍为常规的闭环控制方法，存在阀门动作频繁、系统响应时间长的问题。专利公开号为：201514580U，专利名称为：烧结机点火炉的复合控制装置的专利主要从硬件配置方面对烧结机点火炉的控制进行了阐述，提出了采用工业计算机，可编程逻辑控制器PLC，测温热电偶，以及安装在空煤气管道上的压力传感器、流量传感器和流量调节阀来对点火炉炉膛温度进行调节。专利公开号为：101739004A，专利名称为：烧结机点火炉的Fuzzy-PID复合控制系统的专利，其基本控制原理为通过判断阀门开度与反馈阀门开度的差值大小，来选择采用Fuzzy控制策略还是PID控制策略。实际上也是通过调节燃料量及空气流量的比例来实现对点火温度的控制，也会存在阀门动作频繁、系统响应滞后的问题。

对于三元点火炉，现有技术的三元点火炉在生产运行时，点火炉炉膛温度自动控制基本都是采用温度串级控制方式，即以炉膛温度为目标构成温度闭环控制方式，为主调节器；分别以两种煤气流量为目标构成流量闭环控制方式，为两个副调节器，主调节器的输出进行分配后作为两个副调节器的输出，如图1所示即为典型的三元点火炉炉膛温度串级控制原理框图。（所谓串级控制即前一个主调节器的输出作为后续副调节器的输入）。

分配器的作用是可以将两种煤气流量按比例分配，或固定其中一种调节另外一种，具体可由操作人员根据燃烧情况人工确定。

温度控制一般都是滞后较大且为非线性的控制，而流量控制通常反应较快。因此在点火炉温度控制中，调节器1的控制方式基本都采用PID控制，即Proportional比例，Integral积分，Differential微分控制方式。或采用Fuzzy控制结合PID的控制方式。

图1中内环调节器21、调节器22为流量变化时的调节，属精调，外环调节器1为温度变化时的调节，属粗调。该控制模式以炉膛温度T_sv为目标，热电偶检测的实际温度TI作为负反馈环节，两者进行比较得到偏差ΔE1，偏差ΔE1经过控制系统中调节器1输出，经过分配器后作为两种煤气目标流量，两种煤气的目标流量分别与对应流量计检测的实际煤气流量比较得到对应偏差ΔE21、ΔE22，偏差分别经过控制系统中调节器21、22输出作为煤气调节阀的开度控制信号，从而分别控制燃烧用煤气流量大小。