加热炉燃烧控制系统的制作方法

1.本实用新型属于冶金工业炉窑领域，涉及一种加热炉燃烧控制系统。


背景技术：

2.冶金加热炉是钢铁工业生产中不可或缺的重要环节，是轧钢工序的能耗和碳排放大户，冶金加热炉一般采用钢厂副产煤气(高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气)或副产煤气与天然气的混合气作为燃料，燃料成本是轧钢工序中占比最大的部分，一般来说高炉煤气、转炉煤气等低热值煤气的价格相对便宜且稳定，而焦炉煤气、天然气等高热值煤气的价格相对较高且波动大，近几年天然气等高热值煤气的成本不断上升，这给钢铁生产的成本控制和产品价格竞争力带来巨大压力。富氧燃烧是一项节能、低碳的燃烧技术，在有色、玻璃等工业炉窑上广泛应用，而对于冶金加热炉，采用富氧燃烧需综合考虑节约煤气的成本和消耗氧气的成本，而加热炉如何采用富氧燃烧才能够实现节能和降本的双重收益，需要结合能源介质成本波动情况综合测算和动态调整。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种加热炉燃烧控制系统，以实现冶金加热炉节能和降本的目标。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种加热炉燃烧控制系统，包括加热炉，以及与加热炉相连的空气模块、氧气模块、煤气混合模块；所述煤气混合模块用于混合至少两种热值不同的煤气，所述空气模块用于向所述加热炉输送空气，所述氧气模块用于向所述加热炉输送氧气；
6.设置与加热炉相连的炉温控制模块、与煤气混合模块相连的煤气混合控制模块、以及与氧气模块及空气模块相连的成本控制模块。
7.可选的，所述煤气混合模块包括至少一条独立控制的高热值煤气管路与至少一条独立控制的低热值煤气管路，所述高热值煤气管路及所述低热值煤气管路均连接至煤气混合器。
8.可选的，所述煤气混合器通过煤气热值检测装置连接至煤气热值控制模块。
9.可选的，所述空气模块包括空气预热器。
10.可选的，所述氧气模块连接至所述空气模块与所述加热炉之间，所述氧气模块包括氧气调节阀。
11.可选的，氧气与空气混合后经氧气浓度检测装置连接至加热炉。
12.可选的，所述加热炉上设置有燃烧器，所述空气模块、氧气模块及煤气混合模块均连接至燃烧器。
13.本实用新型的有益效果在于：
14.本实用新型为加热炉提供了一种最经济的加热控制方式，可根据各钢铁企业现有的煤气情况、煤气成本、氧气成本决定采用富氧助燃或空气助燃方式，两种燃烧方式可灵活
切换，灵活应对各钢铁企业气体介质价格不一致、同一个钢铁企业不同时期气体价格波动等情况，最大限度地降低生产成本。
15.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
16.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
17.图1为本实用新型系统示意图。
18.附图标记：煤气混合模块1、低热值煤气管路11、高热值煤气管路12、低热值煤气调节阀13、高热值煤气调节阀14、煤气混合器15、煤气热值检测装置16、加热炉2、燃烧器21、空气模块3、空气预热器31、氧气浓度检测装置32、氧气模块4、氧气调节阀41、煤气热值控制模块5、煤气混合控制模块6、成本控制模块7。
具体实施方式
19.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
21.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
22.请参阅图1，为一种加热炉燃烧控制系统，包括煤气混合模块1、加热炉2、氧气模块3、空气模块4，控制系统包括煤气热值控制模块5、煤气混合控制模块6、成本控制模块7。
23.所述加热炉2上设置有燃烧器21，加热炉2采用混合煤气作为燃料，混合煤气通过混合系统1供给，煤气混合模块1的输入端设置有一种或多种低热值煤气管路11及一种或多种高热值煤气管路12，并分别设置有低热值煤气调节阀13及高热值煤气调节阀14，通过调节阀13和14控制各种煤气的流量，煤气混合模块1的出口管路上还设置有热值测量装置16，
使煤气混合器15出口的煤气热值满足加热炉工艺的需求。
24.所述煤气混合模块1出口的混合煤气供给加热炉2的燃烧器21使用；空气模块3上设置有空气预热器31，氧气模块4上设置有氧气调节阀41，空气通过空气预热器31预热，预热后的空气与氧气混合后供给加热炉2的燃烧器21，混合后的富氧空气管道上设置有氧气浓度检测装置32，其中富氧空气的氧气浓度控制范围是21％-100％。
25.加热炉采用富氧燃烧及煤气特征的控制方法如下：
26.(1)煤气热值控制模块5的控制方法：根据加热炉2所需的炉温，计算出所需煤气理论燃烧温度，再根据理论燃烧温度计算出所需的煤气热值，计算理论燃烧温度时，应分别计算空气助燃和富氧助燃两种方式的理论燃烧温度，把空气助燃和富氧助燃两种方式下所需的煤气热值作为后续控制程序的备选，并计算出富氧助燃方式下所需的氧气量。
27.(2)煤气混合控制模块6的控制方法：首先计算各种煤气单位热值的单价，优先选择单价低的煤气在煤气混合模块进行混合，混合后的煤气热值为煤气热值控制模块5计算出来的煤气热值，但选择空气助燃方式还是富氧助燃方式下计算出来的热值，应由成本控制模块7决定。
28.(3)成本控制模块7的控制方法是：首先计算采用富氧助燃加热单位重量坯料所需的各种热值的煤气量和氧气量，以及采用空气助燃加热单位重量坯料所需的各种热值的煤气量。其中富氧助燃方式下的煤气量应根据上述煤气热值控制模块5的控制方法确定的煤气热值，以及上述煤气混合控制模块6中确定的各种热值煤气量来确定，同时计算出富氧助燃方式下所需的氧气量；其中空气助燃方式下的煤气量应根据上述煤气热值控制模块5的控制方法确定的煤气热值，以及上述煤气混合控制模块6中确定的各种热值煤气量来确定。
29.然后计算出所使用的各种介质成本，富氧助燃方式下加热介质成本包括煤气和氧气的成本之和，空气助燃方式下的加热介质成本包括煤气成本；最后比较这两种助燃方式下的加热介质成本，优先选择成本低的燃烧方式。
30.(4)当按照上述(3)的控制方法确定了燃烧方式后，再进行上述控制方法(1)，计算出确定的燃烧方式所需的煤气热值，再由上述控制方法(2)确定参与混合的各种高热值及低热值的煤气量，最终将各种热值的煤气混合后供给加热炉2。
31.(5)如果按照上述(1)-(4)控制方法后选择了富氧助燃方式，则开启氧气模块4管路上的调节阀41，将氧气与空气混合后供给加热炉2，混合的氧气量根据富氧浓度来计算。如果按照上述(1)-(4)控制方法后选择了空气助燃方式，则关闭氧气模块4管路上的调节阀41，仅由空气模块3供空气给加热炉2助燃。
32.为方便理解，下面举例一种典型工况：
33.假设煤气混合模块1上设置的低热值煤气管路为高炉煤气、转炉煤气，高热值煤气管路为焦炉煤气、天然气，加热炉2所需的加热炉温是1200℃，通过煤气热值控制模块5计算出来空气助燃时需要的混合煤气热值为2000kcal/nm3、富氧至28％助燃时需要的混合煤气热值为1400kcal/nm3。假设某钢厂单位热量的煤气价格分别为：高炉煤气30元、转炉煤气40元、焦炉煤气70元、天然气100元，则混合时各种煤气的优先顺序分别为高炉煤气＞转炉煤气＞焦炉煤气＞天然气，假设根据热值要求，根据煤气热值控制模块5的方法得到采用高炉煤气和焦炉煤气作为混合气。接着采成本控制模块7的方法计算加热单位重量坯料所需的气体成本，分别计算采用富氧浓度时所需的高炉煤气、焦炉煤气及氧气成本，以及采用空气
助燃时所需的高炉煤气和焦炉煤气成本，并进行比较，假设比较后发现采用富氧助燃时的成本更低，则确定本次加热采用富氧助燃方式，从而确定煤气热值为1400kcal/nm3，并根据煤气混合控制模块6得到高炉煤气和焦炉煤气的量，通过控制调节阀13、14使混合后的煤气热值达到1400kcal/nm3，同时开启氧气调节阀41，使混合后富氧空气的氧气浓度为28％，混合煤气及富氧空气供给加热炉2燃烧。
34.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。