[发明专利]转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属含铁固废回收控制领域，具体说就是一种转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法。

背景技术

转底炉内含碳球团的直接还原过程十分复杂，含碳球团是一个众多物质共存且相互作用，相互反应的体系，涉及复杂的物理化学变化。原料和粘结剂混合压球后，经干燥烘干输送到转底炉炉床内，随着炉底的旋转，炉料依次经过加热区、还原区，约有85％以上的铁氧化物被还原成金属化球团，大量研究表明，碳氧比、空燃比是影响炉底内含碳球团直接还原最主要的因素，炉膛内含碳太低，不利于含碳球团的还原，最终导致产品金属化率过低，降低产品质量。含碳过高会造成炉内烟气量增加，给锅炉系统带来超负荷，影响整个系统的稳定性。因此，了解和掌握转底炉工作过程中炉内各种气氛成分(特别是CO、CO₂、O₂)含量对指导转底炉的生产具有重要意义。

目前，国内外转底炉均采用煤气、空气流量及温度反馈控制炉子燃烧，操作人员只能根据炉内的温度来对燃烧环境进行优化，由于而无法获得炉内球团高温反应自身产生的CO含量，不能真实了解空燃比分布，无法精确控制煤气空气用量，因此，为了得到炉内气氛的分布，控制炉内还原性气氛，降低能源过度消耗，指导稳定生产，需要开发新的技术。

发明内容

本发明的目的，是提供一种转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法，转底炉工艺是目前处理冶金含锌尘泥工业化实践最多的工艺，受到国内外广泛关注,目前国内转底炉技术还不成熟，进一步对转底炉工艺进行研究，开发转底炉炉内气氛成分实时检测系统及燃烧优化控制方法对转底炉工艺的成熟和推广具有重要意义。具体方案如下：

一种转底炉内气氛成分实时检测及燃烧优化控制的系统，包括：

燃烧控制器；

气动进退装置，固定在所述转底炉的侧壁上，所述气动进退装置具有滑动导轨、气缸和推进器，所述推进器由所述气缸推动在所述滑动导轨上往复滑动；

复合式探头，安装在所述滑动导轨上，所述复合式探头能够在所述滑动导轨上往复移动，并通过转底炉侧壁开设的通孔伸入转底炉内以监测转底炉内气氛成分的数据；

气源箱，与复合式探头和气动进退装置相连，用于控制气缸的气源从而推动复合式探头在滑轨上移动，以及对气缸的气源压力进行检测；

仪表主机，与气源箱、复合式探头相连，用于发送控制指令至气源箱、复合式探头，以控制复合式探头在滑轨上移动并收集复合式探头的监测数据；

PLC控制器，与仪表主机相连，用于根据仪表主机收据的监测数据进行燃烧模型的控制优化，并发送指令至燃烧控制器对转底炉内的燃烧条件进行优化。

进一步的，所述复合式探头包括O₂监测模块、CO监测模块、CO₂监测模块、温度检测模块。

进一步的，在所述转底炉侧壁开设的通孔位置处还设置有保护套筒，所述保护套筒设置在所述复合式探头的行进路径上，用于保护复合式探头；

所述外保护套筒的一端固定在气动进退装置的支撑架上，另一端设置在转底炉的通孔中。

进一步的，所述保护套筒为采用不锈钢和超合金材料制成的双层结构的筒体，且所述保护套筒与所述气源箱相连；

所述气源箱往所述保护套筒吹扫气体，以对所述保护套筒进行清洁，以及对所述保护套筒内的复合式探头进行吹扫降温。

进一步的，在所述保护套筒的前端设置有翻盖。

进一步的，PLC控制器进行燃烧模型的控制优化的步骤包括：

对采集的CO含量数据进行处理，将低于0且大于70％数据剔除；

对采集的O₂含量数据进行处理，将低于0且大于25％数据剔除；

对采集的CO₂含量数据进行处理，将低于0且大于30％数据剔除；

对采集的温度数据进行处理数据，将低于0且大于1400℃的数据剔除；

计算转底炉内的空燃比，所述空燃比＝转底炉进入空气量：进入煤气量；

根据公式理论空气量V₀＝1/21*CO含量数据、实际空气量V＝aV₀计算出为工业炉窑出口处的空气过剩系数a；

根据温度数据、O₂含量数据、CO₂含量数据、空燃比、过剩系数记录转底炉内温度曲线及各种含量曲线，并发送控制信号至燃烧控制器，以调整进入转底炉内的空气和燃气比例，实现最优燃烧控制；

当任意数值超出预设阈值后，发出报警信号。