阅读说明：本技术 高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法 (Control system and control method for high-efficiency combustion hot blast stove ) 是由 李文成 苏燕辉 李向锋 王洪泽 孟可 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法,属于燃烧热风炉控制系统技术领域,在燃烧过程进入稳定状态后,采用模糊控制方法,系统开始热风炉燃烧节奏的控制,根据残氧采集模块和温度采集模块采集到的数据在采样周期内的实际上升值与初始计算的标准上升值的差值的大小和变化率,快速通过空燃比计算修正模块修正燃料供给,通过PID调控模块组进行内循环控制,该控制完全模仿人对燃烧速度的判断及操作,自动实现热风炉燃烧速度的控制,控制效果非常明显,提高平均风温以实现耕地的焦比或节省煤气进一步降低能耗。(The invention discloses a control system and a control method of a high-efficiency combustion hot blast stove, which belong to the technical field of combustion hot blast stove control systems, after a combustion process enters a stable state, a fuzzy control method is adopted, the system starts the control of the combustion rhythm of the hot blast stove, the fuel supply is quickly corrected by an air-fuel ratio calculation and correction module according to the difference value and the change rate of the actual rising value of data acquired by a residual oxygen acquisition module and a temperature acquisition module in a sampling period and the initially calculated standard rising value, the internal circulation control is carried out by a PID (proportion integration differentiation) regulation and control module group, the control completely imitates the judgment and the operation of a person on the combustion speed, the control of the combustion speed of the hot blast stove is automatically realized, the control effect is very obvious, the average air temperature is improved to realize the coke ratio of cultivated land or save coal gas.)

高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种燃烧热风炉控制系统，特别是涉及高效率燃烧热风炉控制系统，本发明还涉及一种燃烧热风炉控制方法，特别涉及一种高效率燃烧热风炉控制方法，属于燃烧热风炉控制系统技术领域。

背景技术

低碳节能、降耗降本、科技创新、绿色环保的循环经济，是每个企业的迫切要求，只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。进一步加强降低消耗、节能减排、对能源的充分利用，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任，为此，降低燃料的消耗，提升企业盈利能力和市场竞争力，对企业生产工艺进行技术上的创新，成为我们不可推卸的责任。

热风炉是高炉炼铁设备中重要的一个组成部分，近年来，虽然热风炉技术不断发展，但是国内大部分热风炉燃烧阶段的控制都是手动的，而热风炉的控制过程受到很多外界环境和内在因素的影响。

目前国内热风炉现状：

1、纯手动烧炉：常见小高炉热风炉，完全依靠人工改变仪表给定值或电脑画面PLC给定值来手动调节煤气和空气流量。

2、仅煤气流量空气流量自动调节：现在国内采用较多一种调节方法，由操作人员根据经验给定煤气流量值、空气流量值，由PLC或DCS对两个流量进行分别的闭环调节或串级调节。

3、自动烧炉：在中小高炉上，采用较多的是通过基础测量值进行人工智能模糊控制，无需昂贵的检测仪表就可实现自动烧炉；大级别的高炉多采用有煤气热值前馈及废弃含氧量反馈的模糊控制系统，因检测设备昂贵及其质量问题造成的维护困难，限制了此种技术的推广，但是随着检测设备技术的日益成熟，此种技术有一定的发展前景。

目前热风炉加热控制多为手动人工控制，不但需要专人操作，且难以在热风炉整个燃烧时期各个阶段及时设定煤气和助燃空气流量，也难以在预热煤气和空气温度变化时、高炉所需鼓风温度和流量变化时、助燃空气压力变化时、热风炉蓄热量尚有富裕时，及时修正热风炉加热的煤气和空气量，因而达不到节能和优化热风炉操作的目的，故要面对我国的操作和自动化以及维护水平的实况，而需要开发适合于我国的实际情况的、且需低成本和便于推广的热风炉自动燃烧系统，同时人工手动控制，加热燃烧不均匀，对热风炉的寿命有很大影响。

因热风炉主要燃烧的高炉煤气本身热焓变化非常大，且煤气压力波动频繁，目前国内的高炉的热风炉烧炉过程，绝大部分均为人工直接操作煤工期的阀位以进行烧炉，烧炉效果好坏完全依赖操作工的技术熟练程度和勤快程度，要想在不对工艺进行大的改变的情况下进一步提高风温或节省煤气用量，以现有的控制系统及人工操作，受人为因素等影响，是无法实现随时的最佳配比和优化烧炉而达到目的的。

目前这种传统的热风炉操作控制方式具有如下缺点：人工操作浪费煤气，由于人工操作随意性大，煤气与空气流量调节不及时，配比不合理，从而导致煤气浪费，且燃烧温度低；安全性差，由于操作不合理经常发生煤气爆燃现象，对热风炉砌体造成损害，当现场设备故障时，易造成拱顶温度、废气温度超标而危及热风炉安全；热风炉工作波动大，对高炉以及煤气管网造成一定影响；热风炉操作工作繁重，基于上述问题本发明涉及一种高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法来优化上述问题。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法，在燃烧过程进入稳定状态后，采用模糊控制方法，系统开始热风炉燃烧节奏的控制，根据残氧采集模块和温度采集模块采集到的数据在采样周期内的实际上升值与初始计算的标准上升值的差值的大小和变化率，快速通过空燃比计算修正模块修正燃料供给，通过PID调控模块组进行内循环控制，该控制完全模仿人对燃烧速度的判断及操作，自动实现热风炉燃烧速度的控制，控制效果非常明显，提高平均风温以实现耕地的焦比或节省煤气进一步降低能耗。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

高效率燃烧热风炉控制系统包括燃烧智能控制系统、采集模块组、开度调节组、锅炉模糊控制模块、煤气流量、PID调控模块组、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块、空燃比计算修正模块、炉压、乘法器和分算模块；

所述燃烧智能控制系统：用于对热风炉燃烧进行智能控制，获取锅炉模糊控制模块的信息通过开度调节组进行调节；

所述采集模块组：用于获取燃烧智能控制系统发出的温度、残氧、流量、炉压和烧嘴烟温的数据，并分别将炉压和烧嘴烟温的数据发送至锅炉模糊控制模块，将温度的数据发送至分算模块，将残氧数据发送至空燃比计算修正模块，将流量数据发送至PID调控模块组；

所述开度调节组：用于进行煤烟和空烟的开度调节；

所述锅炉模糊控制模块：用于获取炉压、烧嘴烟温和煤气流量的数据，并根据获取的数据进行分析计算后输出煤烟和空烟的开度调节控制；

所述PID调控模块组：用于获取流量数据、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块数据、空燃比计算修正模块数据、和煤气压力进行空气流量调节以及煤气流量控制并将调控数据发送至燃烧智能控制系统；

所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块：用于进行获取后分算模块提供的数据和炉压进行煤气流量的控制处理并将控制数据通过乘法器发送至PID调控模块组；

所述空燃比计算修正模块：用于进行获取残氧数据和分算模块提供的数据进行计算修正后通过乘法器发送至PID调控模块组。

优选的，所述采集模块组包括温度采集模块、残氧采集模块、流量采集模块、炉压采集模块和烧嘴烟温采集模块；

所述温度采集模块：用于进行燃烧温度的采集并将采集的数据输出出去；

所述残氧采集模块：用于进行采集残氧的数据并将采集的数据输出出去；

所述流量采集模块：用于进行流量采集并将采集的数据输出出去；

所述炉压采集模块：用于进行炉压采集并将采集的数据输出出去；

所述烧嘴烟温采集模块：用于进行烧嘴烟温的采集并将采集的数据输出出去。

优选的，所述开度调节组包括煤烟开度调节和空烟开度调节；

所述煤烟开度调节：用于进行煤烟的开度调节；

所述空烟开度调节：用于进行空烟的开度调节。

优选的，所述PID调控模块组包括PID空气流量调节模块和PID煤气流量控制模块；

所述PID空气流量调节模块：用于进行PID模式的空气流量调节并将调节数据发送至燃烧智能控制系统内；

所述PID煤气流量控制模块：用于进行PID模式的煤气流量控制并将控制数据发送至燃烧智能控制系统内。

优选的，所述流量采集模块分别将数据传输至所述PID空气流量调节模块和PID煤气流量控制模块内，所述煤气压力将数据发送至PID煤气流量控制模块内。

优选的，所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块通过乘法器将数据发送至所述PID空气流量调节模块，所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块直接将数据发送至PID煤气流量控制模块内。

高效率燃烧热风炉控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过温度采集模块、残氧采集模块、流量采集模块、炉压采集模块和烧嘴烟温采集模块分别进行数据的采集；

步骤2：分别将炉压和烧嘴烟温的数据发送至锅炉模糊控制模块，将温度的数据发送至分算模块；

步骤3：将残氧数据发送至空燃比计算修正模块，将流量数据发送至PID调控模块组；

步骤4：获取后分算模块提供的数据和炉压进行煤气流量的控制处理并将控制数据通过乘法器发送至PID调控模块组；

步骤5：获取残氧数据和分算模块提供的数据进行计算修正后通过乘法器发送至PID调控模块组；

步骤6：获取流量数据、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块数据、空燃比计算修正模块数据、和煤气压力进行空气流量调节以及煤气流量控制并将调控数据发送至燃烧智能控制系统；

步骤7：获取炉压、烧嘴烟温和煤气流量的数据，并根据获取的数据进行分析计算后输出煤烟和空烟的开度调节控制。

本发明的有益技术效果：

本发明提供的高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法，在燃烧过程进入稳定状态后，采用模糊控制方法，系统开始热风炉燃烧节奏的控制，根据残氧采集模块和温度采集模块采集到的数据在采样周期内的实际上升值与初始计算的标准上升值的差值的大小和变化率，快速通过空燃比计算修正模块修正燃料供给，通过PID调控模块组进行内循环控制，该控制完全模仿人对燃烧速度的判断及操作，自动实现热风炉燃烧速度的控制，控制效果非常明显，提高平均风温以实现耕地的焦比或节省煤气进一步降低能耗。

附图说明

图1为按照本发明的高效率燃烧热风炉控制系统及控制方法的一优选实施例的系统图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的高效率燃烧热风炉控制系统，包括燃烧智能控制系统、采集模块组、开度调节组、锅炉模糊控制模块、煤气流量、PID调控模块组、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块、空燃比计算修正模块、炉压、乘法器和分算模块；

所述燃烧智能控制系统：用于对热风炉燃烧进行智能控制，获取锅炉模糊控制模块的信息通过开度调节组进行调节；

所述采集模块组：用于获取燃烧智能控制系统发出的温度、残氧、流量、炉压和烧嘴烟温的数据，并分别将炉压和烧嘴烟温的数据发送至锅炉模糊控制模块，将温度的数据发送至分算模块，将残氧数据发送至空燃比计算修正模块，将流量数据发送至PID调控模块组；

所述开度调节组：用于进行煤烟和空烟的开度调节；

所述锅炉模糊控制模块：用于获取炉压、烧嘴烟温和煤气流量的数据，并根据获取的数据进行分析计算后输出煤烟和空烟的开度调节控制；

所述PID调控模块组：用于获取流量数据、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块数据、空燃比计算修正模块数据、和煤气压力进行空气流量调节以及煤气流量控制并将调控数据发送至燃烧智能控制系统；

所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块：用于进行获取后分算模块提供的数据和炉压进行煤气流量的控制处理并将控制数据通过乘法器发送至PID调控模块组；

所述空燃比计算修正模块：用于进行获取残氧数据和分算模块提供的数据进行计算修正后通过乘法器发送至PID调控模块组。

通过温度采集模块、残氧采集模块、流量采集模块、炉压采集模块和烧嘴烟温采集模块分别进行数据的采集，分别将炉压和烧嘴烟温的数据发送至锅炉模糊控制模块，将温度的数据发送至分算模块，将残氧数据发送至空燃比计算修正模块，将流量数据发送至PID调控模块组，获取后分算模块提供的数据和炉压进行煤气流量的控制处理并将控制数据通过乘法器发送至PID调控模块组，获取残氧数据和分算模块提供的数据进行计算修正后通过乘法器发送至PID调控模块组，获取流量数据、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块数据、空燃比计算修正模块数据、和煤气压力进行空气流量调节以及煤气流量控制并将调控数据发送至燃烧智能控制系统，获取炉压、烧嘴烟温和煤气流量的数据，并根据获取的数据进行分析计算后输出煤烟和空烟的开度调节控制。

在本实施例中，所述采集模块组包括温度采集模块、残氧采集模块、流量采集模块、炉压采集模块和烧嘴烟温采集模块；

所述温度采集模块：用于进行燃烧温度的采集并将采集的数据输出出去；

所述残氧采集模块：用于进行采集残氧的数据并将采集的数据输出出去；

所述流量采集模块：用于进行流量采集并将采集的数据输出出去；

所述炉压采集模块：用于进行炉压采集并将采集的数据输出出去；

所述烧嘴烟温采集模块：用于进行烧嘴烟温的采集并将采集的数据输出出去。

在本实施例中，所述开度调节组包括煤烟开度调节和空烟开度调节；

所述煤烟开度调节：用于进行煤烟的开度调节；

所述空烟开度调节：用于进行空烟的开度调节。

在本实施例中，所述PID调控模块组包括PID空气流量调节模块和PID煤气流量控制模块；

所述PID空气流量调节模块：用于进行PID模式的空气流量调节并将调节数据发送至燃烧智能控制系统内；

所述PID煤气流量控制模块：用于进行PID模式的煤气流量控制并将控制数据发送至燃烧智能控制系统内。

在本实施例中，所述流量采集模块分别将数据传输至所述PID空气流量调节模块和PID煤气流量控制模块内，所述煤气压力将数据发送至PID煤气流量控制模块内。

在本实施例中，所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块通过乘法器将数据发送至所述PID空气流量调节模块，所述煤气流量模糊控制及专家规则计算模块直接将数据发送至PID煤气流量控制模块内。

高效率燃烧热风炉控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过温度采集模块、残氧采集模块、流量采集模块、炉压采集模块和烧嘴烟温采集模块分别进行数据的采集；

步骤2：分别将炉压和烧嘴烟温的数据发送至锅炉模糊控制模块，将温度的数据发送至分算模块；

步骤3：将残氧数据发送至空燃比计算修正模块，将流量数据发送至PID调控模块组；

步骤4：获取后分算模块提供的数据和炉压进行煤气流量的控制处理并将控制数据通过乘法器发送至PID调控模块组；

步骤5：获取残氧数据和分算模块提供的数据进行计算修正后通过乘法器发送至PID调控模块组；

步骤6：获取流量数据、煤气流量模糊控制及专家规则计算模块数据、空燃比计算修正模块数据、和煤气压力进行空气流量调节以及煤气流量控制并将调控数据发送至燃烧智能控制系统；

步骤7：获取炉压、烧嘴烟温和煤气流量的数据，并根据获取的数据进行分析计算后输出煤烟和空烟的开度调节控制。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。