常减压加热炉控风方法和系统与流程

1.本发明涉及加热炉控制领域，特别涉及常减压加热炉控风方法和系统。


背景技术：

2.加热炉热效率是指向加热炉提供的能量被有效利用的程度，即被加热流体吸收的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比。热效率越高说明燃料的有效利用率越高。
3.进入加热炉内的燃料气和空气中的氧气的比例会直接决定加热炉的热效率；一方面，如果加热炉的空气进量不够，就会造成燃烧不完全，使得部分燃料尚未燃烧就离开炉膛；另一方面，如果加热炉的空气进量过剩，那么就会从烟气带出来过多热量的，同样也会影响加热炉的热效率。
4.现有技术中，包括一种以co为控制变量的供风控制的技术方案，通过将co控制在微量水平，来实现燃料和空气的理论配比，进而使加热炉的燃烧处于不完全燃烧和完全燃烧的临界状态，以达到燃料气和空气中的氧气的最佳比例。
5.发明人经过研究发现，现有技术中的以co为控制策略的供风控制的技术方案至少存在以下缺陷：
6.在实际应用中，容易出现氧含量还没有降下来co值已经超标的情况的出现，从而导致加热炉热效率的优化效果较差。
7.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的在于提高对于加热炉热效率的优化效果。
9.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
10.本发明公开了一种常减压加热炉控风方法，包括步骤：通过设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内的co在线分析仪获取当前的co含量值；通过燃烧空气压力采集单元采集当前的压力值；
11.以所述co含量值和所述压力值为输入，根据预设的超驰控制策略确定鼓风机控制量；
12.所述鼓风机控制装置根据所述鼓风机控制量控制鼓风机的频率；
13.所述超驰控制策略包括：
14.以所述co在线分析仪采集的co含量值为输入，根据第一pid控制逻辑生成第一pid控制输出量；
15.以所述燃烧空气压力采集单元采集的压力值为输入根据第二pid控制逻辑生成第二pid控制输出量；
16.通过高选模块从所述第一pid控制输出量和所述第二pid控制输出量确定鼓风机控制量。
17.优选的，在本发明中，所述超驰控制策略用于将所述co在线分析仪采集的co含量值控制在预设范围。
18.优选的，在本发明中，所述预设范围包括50
‑
150ppm。
19.优选的，在本发明中，所述co在线分析仪为量子串级激光分析仪。
20.优选的，在本发明中，所述co在线分析仪的测量精度为ppm级。
21.优选的，在本发明中，所述co在线分析仪的采样频率为10次/秒。
22.优选的，在本发明中，所述预设范围根据预设的燃烧状态曲线生成；所述燃烧状态曲线包括co和o2的理想控制区间，所述理想控制区间用于确定所述预设范围。
23.优选的，在本发明中，所述燃烧状态曲线的生成步骤包括：
24.确定所述加热炉的加工负荷上下限作为操作的边界；
25.分别根据不同工况下的包括燃料管网压力数据，燃料成分数据、加热炉对流段氧含量数据的运行数据，结合对应的nox排放数据，拟合燃料消耗曲线；
26.在所述燃料消耗曲线的基础上，根据所述建立所述加热炉理论燃烧配比模型，生成所述加热炉对应的燃烧曲线。
27.在本发明的另一面，还提供了一种常减压加热炉控风系统，包括：co在线分析仪、燃烧空气压力采集单元、处理单元和鼓风机控制装置；
28.所述co在线分析仪设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内；
29.所述处理单元包括有预设的超驰控制策略；所述超驰控制策略包括：
30.以所述co在线分析仪采集的co含量值为输入，根据第一pid控制逻辑生成第一pid控制输出量；
31.以所述燃烧空气压力采集单元采集的压力值为输入根据第二pid控制逻辑生成第二pid控制输出量；
32.通过高选模块从所述第一pid控制输出量和所述第二pid控制输出量确定鼓风机控制量；
33.所述鼓风机控制装置根据所述鼓风机控制量控制鼓风机的频率。
34.优选的，在本发明中，所述co在线分析仪包括发射端和接收端；
35.所述发射端和所述接收端分别设于所述烟道的两侧，所述发射端发射的光线穿过所述烟道的内腔达到所述接收端。
36.有益效果
37.本发明基于co(一氧化碳)含量为控制策略的燃烧工程服务，属于其中的加热炉控风环节，为了能够提高鼓风机的控制响应速度和精度，本发明将co在线分析仪设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内来采集co含量值，然后再结合当前燃烧空气的压力值，通过超驰控制策略来生成鼓风机的控制量，进而达到快速而准确的对鼓风机进行优化控制的目的。
38.由于本发明中的co在线分析仪测定的是充分混合的烟气中co含量，因此，不会像现有技术中检测氧含量那样会因为加热炉存在漏导致精度较差，因此本发明可以有效的提高控制精度和控制响应速度。
39.进一步的，本发明中，还可以通过生成包括了co和o2的理想控制区间的燃烧状态曲线来确定超驰控制策略的控制目标(即，co含量值的预设范围)；由于本发明根据个体加
热炉的不同实际工况生成了对应的燃烧曲线，从而实现了可以根据加热炉的实际工况来确定其适配的控制目标，从而进一步的提高了超驰控制策略的控制效果。
40.进一步的，本发明还可以在逐步减少总风量的过程中，通过动态监测co含量，从而可以达到在热烧状态曲线的理想控制区间内有效的减少耗氧量，进而达到实现热效率最大化、污染物排放量最小化的节能减排的目的。
41.上述说明仅为本技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本技术的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明中所述常减压加热炉控风方法的步骤示意图；
44.图2为本发明中所述co在线分析仪的安装结构示意图；
45.图3为本发明中所述常减压加热炉控风方法的又一步骤示意图；
46.图4为本发明中包括有所述超驰控制策略的处理单元的结构示意图；
47.图5为本发明中所述燃烧状态曲线的示意图；
48.图6为本发明中所述常减压加热炉控风系统的结构示意图。
具体实施方式
49.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.实施例一
51.为了提高对于加热炉热效率的优化效果，参考图1，本发明实施例提供了一种常减压加热炉控风方法，包括步骤：
52.s11、通过设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内的co在线分析仪获取当前的co含量值；通过燃烧空气压力采集单元采集当前燃烧空气的压力值；
53.本发明实施例中的co在线分析仪具体可以采用快速量子串级激光分析仪来检测烟气中co含量，其测量精度可到ppm级、采样频率可以设定为10次/秒，这样可以快速的测定烟气中co的变化进而可以使控制系统具有卓越的精确性和稳定性。
54.在实际应用中，如图2所示，co在线分析仪可以安装在对流室出口至引风机前的烟道上，要求烟气充分混合的位置，通过对开直径140mm的圆孔，通过焊接法兰固定，co在线分析仪的光源光束从发射端穿过烟道到达接收端，根据co对量子串级激光因吸收而减弱的幅度来确定烟道co气体的浓度。co在线分析仪01具体可以包括发射端11和接收端12；发射端11和接收端12分别设于烟道的两侧，发射端11发射的光线穿过烟道的内腔达到接收端12。
55.s12、以co含量值和压力值为输入，根据预设的超驰控制策略确定鼓风机控制量；
56.本发明实施例中的超驰控制策略用于将co在线分析仪采集的co含量值控制在预设范围。具体来说，超驰控制策略可以如图3所示，包括多个子步骤：
57.s21、以co在线分析仪采集的co含量值为输入，根据第一pid控制逻辑生成第一pid控制输出量；
58.s22、以燃烧空气压力采集单元采集的压力值为输入根据第二pid控制逻辑生成第二pid控制输出量；
59.s23、通过高选模块从第一pid控制输出量和第二pid控制输出量确定鼓风机控制量。
60.本发明实施例中的常减压加热炉控风系统可以包括实体设备部分的co在线分析仪01、燃烧空气压力采集单元02和鼓风机控制装置04；此外，还包括用于实现数据处理运算功能的处理单元03；其中，co在线分析仪01可以设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内；处理单元03可以设于各种计算机设备或类似的处理设备中，通过相应软件功能模块来实现本发明实施例中的超驰控制策略。
61.本发明实施例中，包括有超驰控制策略的处理单元03可以通过图4中的常减压加热炉控风系统的结构示意图来说明：
62.处理单元03中的超驰控制策略可以包括第一pid控制逻辑301、第二pid控制逻辑302和高选模块303三个主要模块；进一步的，还可以包括有一个故障逻辑模块304；
63.其中，第一pid控制逻辑301以co在线分析仪01的采集数据为输入来生成一个对于鼓风机的控制输出量(即，第一pid控制输出量)；第二pid控制逻辑302以燃烧空气压力采集单元02采集的压力值为输入来生成另一个对于鼓风机的控制输出量(即，第二pid控制输出量)；高选模块303则是根据第一pid控制输出量和第二pid控制输出量的实时输出值的大小，确定以哪一个输出值为最终的输出值；然后生成相应的鼓风机控制量以调节鼓风机。
64.此外，本发明实施例中的故障逻辑模块304用于获取co在线分析仪01、仪表风压报警单元或仪器故障报警的报警信息(报警信息可以是0或1，比如，1可以表示发生故障)，第一pid控制逻辑301根据报警信息在发生故障时生成一个大于预设值(如，800ppm)的高报值来使高选模块303能够直接根据第一pid控制逻辑301输出值来生成鼓风机控制量以应对故障状态。
65.s13、鼓风机控制装置根据鼓风机控制量控制鼓风机的频率；
66.在生成了鼓风机控制量后，就可以以鼓风机控制量为控制参数，对鼓风机的频率进行调控，以使加热炉烟气中的co含量控制在一个合理的范围(即预设范围)内；在实际应用中，可以将co含量的预设范围确定为(50ppm至150ppm)来获得较好的热交换率和燃烧效果。
67.进一步的，在本发明实施例中，预设范围还可以是根据预设的燃烧状态曲线生成；
68.如图5所示，本发明实施例中的燃烧状态曲线包括co和o2(氧)的理想控制区间，其中的理想控制区间用于确定预设范围。
69.炼厂加热炉的燃烧器多为使用多年的燃烧器，每台加热炉和每个燃烧器哪怕出厂型号规格完全一样随着长期运行燃烧情况都会出现很大程度的性能差异。此时，如果按照一个固定的预设范围来对鼓风机的频率进行控制，那么就会有可能造成控制效果不够理
想，为此在本发明实施例中，还可以根据加热炉的当前实际工况来绘制(生成)对应的燃烧状态曲线，然后确定出对应的理想控制区间，在该理想控制区间中可以的到对应的co含量的合理范围。这样，再依据co在线分析仪实时获取的co含量，通过超驰控制策略来对鼓风机的频率进行有效的控制，进而得到适于加热炉当前工况的进风量，以更好的获得实现热效率最大化、污染物排放量最小化的节能减排的目的。
70.本发明实施例中，燃烧状态曲线的具体生成步骤可以包括：
71.确定所述加热炉的加工负荷上下限作为操作的边界；
72.分别根据不同工况下的包括燃料管网压力数据，燃料成分数据、加热炉对流段氧含量数据的运行数据，结合对应的nox排放数据，拟合燃料消耗曲线；
73.在所述燃料消耗曲线的基础上，根据所述建立所述加热炉理论燃烧配比模型，生成所述加热炉对应的燃烧曲线。
74.综上所述，本发明实施例基于co含量为控制策略的燃烧工程服务，属于其中的加热炉控风环节，为了能够提高鼓风机的控制响应速度和精度，本发明将co在线分析仪设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内来采集co含量值，然后再结合当前燃烧空气的压力值，通过超驰控制策略来生成鼓风机的控制量，进而达到快速而准确的对鼓风机进行优化控制的目的。
75.由于本发明实施例中的co在线分析仪测定的是充分混合的烟气中co含量，因此，不会像现有技术中检测氧含量那样会因为加热炉存在漏导致精度较差，因此本发明实施例可以有效的提高控制精度和控制响应速度。
76.进一步的，本发明实施例中，还可以通过生成包括了co和o2的理想控制区间的燃烧状态曲线来确定超驰控制策略的控制目标(即，co含量值的预设范围)；由于本发明实施例根据个体加热炉的不同实际工况生成了对应的燃烧曲线，从而实现了可以根据加热炉的实际工况来确定其适配的控制目标，从而进一步的提高了超驰控制策略的控制效果。
77.进一步的，本发明实施例还可以在逐步减少总风量的过程中，通过动态监测co含量，从而可以达到在热烧状态曲线的理想控制区间内有效的减少耗氧量，进而达到实现热效率最大化、污染物排放量最小化的节能减排的目的。
78.实施例二
79.在本发明实施例的另一面，还提供了一种常减压加热炉控风系统，图6示出本发明实施例提供的常减压加热炉控风系统的结构示意图，
80.具体来说，本发明实施例中的常减压加热炉控风系统包括co在线分析仪01、燃烧空气压力采集单元02、处理单元03和鼓风机控制装置04；co在线分析仪01设于烟道中对流室出口至引风机前的区域内；处理单元03包括有预设的超驰控制策略；超驰控制策略包括：
81.以co在线分析仪01采集的co含量值为输入，根据第一pid控制逻辑生成第一pid控制输出量；以燃烧空气压力采集单元02采集的压力值为输入根据第二pid控制逻辑生成第二pid控制输出量；
82.通过高选模块从第一pid控制输出量和第二pid控制输出量确定鼓风机控制量；鼓风机控制装置04根据鼓风机控制量控制鼓风机的频率。
83.优选的，在本发明实施例中，co在线分析仪01具体可以包括发射端11和接收端12；发射端11和接收端12分别设于烟道的两侧，发射端11发射的光线穿过烟道的内腔达到接收
端12。
84.由于本发明实施例中减压加热炉控风系统的工作原理和有益效果已经在图1所对应的减压加热炉控风系统方法中也进行了记载和说明，因此可以相互参照，在此就不再赘述。
85.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。