[发明专利]一种纯氧烟气循环加热炉控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种纯氧烟气循环加热炉控制系统及其控制方法，属于冶金加热炉技术领域，该控制系统包括加热炉，加热炉通过多燃料烧嘴分别连接有氧气管路、循环烟气管路、高热值煤气管路和低热值煤气管路；氧气管路中的氧气与循环烟气管路中的循环烟气在多燃料烧嘴内混合形成助燃气体后进入加热炉里，并由高热值煤气管路或低热值煤气管路中不同煤气热值来控制助燃气体综合氧气浓度。本加热炉控制系统采用纯氧和烟气循环结合的方式，通过控制循环烟气和氧气的流量实现助燃气体综合氧气浓度可调，实现了加热炉的节能减排，提升加热效率和产品的加热质量，提高了加热炉适应不同热值煤气的能力，实现加热炉的精细化、智能化控制。

技术领域

本发明属于冶金加热炉技术领域，具体涉及一种纯氧烟气循环加热炉控制系统及其控制方法。

背景技术

加热炉是钢铁生产过程中的主要设备和工序之一，近几年来，加热炉的节能减排、灵活运行、精细化控制已成为钢铁企业关注的焦点，要求最大限度的节约燃料，降低NO_X、CO₂等污染物的排放，同时钢厂供给加热炉的煤气也会随着全厂能源介质的调配而发生较大变化，目前当煤气热值变化较大时，加热炉就面临着更换烧嘴、管道、排烟系统等问题，增加了大量的改造成本。纯氧燃烧是一种较好的节能燃烧技术，广泛应用于有色、玻璃等行业，取得了较好的节能减排效果，纯氧燃烧在加热炉上应用较少，其主要原因是纯氧燃烧温度过高会带来钢坯的过烧，同时烟气量大大减少会严重降低加热炉炉温均匀性。

发明内容

本发明采用烟气循环结合纯氧的方式应用于加热炉，在发挥纯氧燃烧节能减排的同时，充分利用循环烟气与氧气的配比，来满足不同热值的需求，同时在不同的加热工艺下采用不同的助燃气体综合氧气浓度方式，实现加热炉的快速、精细、智能化控制，对于加热炉适应钢厂能源介质变化、产量变化、提高加热质量等方面具有重要的实用价值。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纯氧烟气循环加热炉控制系统及其控制方法，将纯氧燃烧和烟气循环结合起来应用于冶金加热炉，可使用热值范围为3000-40000kJ/Nm³的煤气，同时在加热炉、烧嘴处于不同状态时使用不同的助燃气体综合氧气系数进行控制，提高加热炉的操作性能。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种纯氧烟气循环加热炉控制系统，包括加热炉，所述加热炉通过多燃料烧嘴分别连接有氧气管路、循环烟气管路、高热值煤气管路和低热值煤气管路；所述氧气管路中的氧气与循环烟气管路中的循环烟气在多燃料烧嘴内混合形成助燃气体后进入加热炉里，并由高热值煤气管路或低热值煤气管路中不同煤气热值来控制助燃气体综合氧气浓度。

进一步，所述氧气管路中的氧气与循环烟气管路中的循环烟气不在多燃料烧嘴内混合，而是通过多燃料烧嘴分别进入加热炉里。

进一步，所述氧气管路上设有氧气调节阀和氧气流量计；所述循环烟气管路上设有循环烟气风机，循环烟气调节阀，循环烟气流量计，循环烟气温度传感器；所述高热值煤气管路和低热值煤气管路上分别设有煤气热值仪，煤气流量计，煤气调节阀。

进一步，所述高热值煤气的煤气热值为16000-40000kJ/Nm³，所述低热值煤气的煤气热值为3000-16000kJ/Nm³，所述助燃气体综合氧气浓度的范围值为15％-100％。

本发明还利用根据上述的纯氧烟气循环加热炉控制系统的控制方法，包括如下步骤：首先，通过高热值煤气管路或低热值煤气管路上设置的煤气热值仪时时测量相应管路中不同煤气的煤气热值；然后，利用煤气热值仪的信号反馈给加热炉的控制系统；接着，由控制系统根据煤气热值和加热炉工艺所需的炉温，计算出多燃料烧嘴所需的助燃气体综合氧气浓度；最后，通过分别调节氧气管路中的氧气与循环烟气管路中的循环烟气的流量来控制助燃气体综合氧气浓度，以满足燃烧不同热值煤气和加热炉炉温的要求。