一种焦炉煤气加热燃烧室温度控制装置及方法与流程

本发明涉及焦炉加热，尤其涉及一种焦炉煤气加热燃烧室温度控制装置及方法。

背景技术：

1、焦炉加热煤气压力，燃烧室温度的控制对焦炉生产起到至关重要的作用，传统的方法是通过在焦炉煤气主管设置流量调节和压力报警连锁来保证焦炉煤气压力稳定，而燃烧室的温度控制主要通过人工更换焦炉加热煤气支管的孔板盒来实现。近年来已经陆续有人尝试通过对每孔燃烧室加热支管增加调节阀来实现燃烧室温度的自动控制，目前主要的方法是在调节旋塞和孔板盒直接加一个调节阀，或者直接用执行机构控制调节旋塞，这几种做法都存在如下问题，保留孔板盒，一旦孔板盒内采用常规设计的孔板尺寸，调节阀将几乎处于全开状态，完全失去调节作用，相当于一个开关阀，因此只能特别订制大尺寸孔板或者取消孔板盒，调节阀才能起到调节作用，但即便如此，由于调节阀是直接安装在燃烧室加热煤气支管上，以目前主流的7m焦炉、6.25捣固焦炉为例，调节阀尺寸通常为dn100～dn125，因此调节阀流通能力太大，每改变1°都会造成炉温大幅变化，目前市场上调节阀的精度一般为1％～2％，这种口径下的调节阀精度根本无法精确控制燃烧室温度。另一方面支路调节阀的动作一定会带来煤气主管压力的波动，尤其是调节阀向下调节时，系统阻力增加，严重时会引发加热煤气压力低造成联锁停车，目前没有人提出这方面的解决方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种焦炉煤气加热燃烧室温度控制装置及方法，在子系统的调节支管一、调节支管二分别设有调节阀a、调节阀b，支管a和支管b之间设有旁路调节阀，并通过焦炉煤气主管的流量、压力、燃烧室温度测量，将焦炉煤气主管流量、压力控制和单孔燃烧室温度控制相结合，在保证焦炉煤气主管压力稳定的前提下，还能够实现燃烧室温度的更精确控制，提升了焦炉生产效率。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种焦炉煤气加热燃烧室温度控制装置，包括煤气总管调节单元和单孔燃烧室调节单元，煤气总管调节单元设置在单孔燃烧室调节单元的前端，煤气总管调节单元与焦炉煤气主管连接，每个单孔燃烧室调节单元均与焦炉煤气主管连接，每个单孔燃烧室调节单元的输出端分别与相应的燃烧室连接；煤气总管调节单元包括调节阀c、流量计、压力变送器，调节阀c、流量计、压力变送器依次设在焦炉煤气主管上，压力变送器用于检测焦炉煤气主管压力。

4、每个单孔燃烧室调节单元包括调节支管一、调节支管二、支管a、支管b，调节支管一、调节支管二的输入端分别与焦炉煤气主管连接，调节支管一、调节支管二的输出端分别与燃烧室连接；支管a的一端与调节支管一连接，支管a的另一端与调节支管二连接，支管b的一端与调节支管一连接，支管b的另一端与调节支管二连接。

5、调节支管一包括自下而上依次连接的调节旋塞a、调节阀a、交换旋塞a，调节支管二包括自下而上依次连接的调节旋塞b、调节阀b、交换旋塞b；

6、调节阀a、交换旋塞a的管道连接处与支管a的一端连接，调节阀b、交换旋塞b的管道连接处与支管a的另一端连接；

7、调节阀a、调节旋塞a的管道连接处与支管b的一端连接，调节阀b、调节旋塞b的管道连接处与支管b的另一端连接；支管b包括串联连接的截止阀a和截止阀b，旁路调节阀的一端与支管a连接，截止阀a和截止阀b的管道连接处与旁路调节阀的另一端连接。

8、还包括连杆、执行机构、定位器、电磁阀、自锁阀、测温传感器，连杆的两端分别连接球铰链，调节阀b的曲柄与连杆一端的球铰链连接，调节阀a的曲柄与连杆另一端的球铰链连接，执行机构与调节阀b连接，用于驱动调节阀b动作，定位器与执行机构连接，定位器与电磁阀的输出端连接，电磁阀的输入端与自锁阀的出气口连接，自锁阀的进气口与气源连接；每个测温传感器用于检测燃烧室温度。

9、焦炉煤气加热燃烧室温度控制方法，具体包括：

10、s1、回路a和回路b互为备用；

11、s2、焦炉煤气主管压力、流量控制；

12、s3、单孔燃烧室温度自动控制；

13、s4、单孔燃烧室加热煤气管道旁路调节阀控制；

14、s5、单孔燃烧室加热煤气管道主调节阀控制。

15、s1中，回路a包括调节旋塞a、截止阀a、调节阀a，回路b包括调节旋塞b、截止阀b、调节阀b，回路a工作时，调节旋塞b、截止阀b关闭，调节阀b随执行机构一起动作，但不起调节作用，只有当回路a故障时，切换回路b，此时关闭截止阀a、调节旋塞a，打开调节旋塞b、截止阀b。

16、s2中，焦炉煤气主管压力、流量控制通过调节阀c和流量计共同调节，内容如下：

17、1)当焦炉煤气主管压力在设定范围内工作时，判断调节阀c工作的开度与正常工况下的开度进行比较，如果调节阀c工作的开度与正常工况下的开度一致，则调节阀a由测温传感器控制；若调节阀c开度偏大，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a同时增大一档开度；若调节阀c开度偏小，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a同时减小一档开度；

18、2)当焦炉煤气主管压力低于下限时，判断调节阀fv开度，如果调节阀c工作的开度与正常工况下的开度一致，则返回1)；如果调节阀c工作的开度比正常工况下的开度偏小，则返回1)；如果调节阀c工作的开度比正常工况下的开度偏大，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a同时增大一档开度；

19、3)当焦炉煤气主管压力低于下下限时，每个单孔燃烧室调节单元的电磁阀失电，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a均打开；当焦炉煤气主管压力恢复到设定压力的1.1倍时，每个单孔燃烧室调节单元的电磁阀得电，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a恢复到焦炉煤气主管压力低于下下限联锁前状态；

20、4)正常工况时，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a处于中间挡位，当调节阀a每次挡位发生变化时，通过相应的自锁阀将调节阀a锁定一段时间，使得调节阀a的开度保持不变。

21、s3中，单孔燃烧室温度自动控制：当煤气主管压力在设定范围内工作时，每个单孔燃烧室调节单元的调节阀a、旁路调节阀分别由测温传感器控制。

22、s4中，单孔燃烧室加热煤气管道旁路调节阀控制：单孔燃烧室加热煤气管道旁路调节阀根据测温传感器采用pid的控制方法进行控制。

23、s5中，单孔燃烧室加热煤气管道主调节阀控制，内容如下：

24、1)采用远程手动模式时

25、由人工在控制系统中输入各单孔燃烧室调节单元的调节阀a的开度，当燃烧室温度在目标温度范围内时，温度由旁路调节阀控制；当燃烧室温度无法达到目标温度时，由控制系统进行报警，此时由人工设定调节阀a的开度；

26、2)采用自动控制时

27、需根据燃烧室温度和旁路调节阀开度大小进行判断：

28、当燃烧室温度在目标温度范围内时，调节阀a的开度不变化，温度由旁路调节阀控制；

29、当燃烧室温度无法达到目标温度时，判断旁路调节阀的开度：

30、若旁路调节阀的开度过大，增大调节阀a的开度x’，公式如下：

31、x’＝x+δx ①

32、公式①中，δx为开度变化量，在控制系统中设置；x为调节阀当前开度；

33、若旁路调节阀的开度过小，减小调节阀a的开度x’，公式如下：

34、x’＝x-δx②。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、1、通过在各燃烧室子系统(即为各单孔燃烧室调节单元)设置调节阀和旁路调节阀，能够完全取代孔板盒的作用，不再需要人工更换孔板，降低了劳动强度，减少了工人在煤气地下室这样的危险区域作业的风险；

37、2、子系统包括调节支管一、调节支管二，调节支管一、调节支管二的输出端分别与燃烧室连接，调节支管一的回路a与调节支管二的回路b互为备用，在其中一路发生故障时可以随时切换到备用回路，保证加热煤气流量的稳定控制；

38、3、在子系统的调节支管一、调节支管二分别设有调节阀a、调节阀b，支管a和支管b之间设有旁路调节阀，通过加热煤气调节支管调节阀控制，实现加热煤气的粗调，通过旁路调节阀对加热煤气旁路流量进行调节，实现燃烧室温度的精调；

39、4、连杆的两端分别连接球铰链，调节阀b的曲柄与连杆一端的球铰链连接，调节阀a的曲柄与连杆另一端的球铰链连接，确保调节阀a与调节阀b随执行机构一起动作，并保持相同开度，结构简单，节约了成本；

40、5、通过焦炉煤气主管的流量、压力、燃烧室温度测量，将焦炉煤气主管流量、压力控制和单孔燃烧室温度控制相结合，在保证焦炉煤气主管压力稳定的前提下，还能够实现燃烧室温度的更精确控制，提升了焦炉生产效率；

41、6、在调节燃烧室炉温的过程中，通过燃烧室温度分别控制调节支管调节阀和旁路调节阀，避免支管调节阀开度大幅变化，并减小调节支管调节阀开度变化的频率，确保了焦炉煤气主管的压力和燃烧室温度的稳定性；

42、7、当煤气主管压力低的时候，通过主调节阀和各子系统支管调节阀的作用，能更快的实现煤气主管压力的稳定，减少联锁停车的次数，保证了生产的连续性，提升了经济效益；

43、8、子系统调节阀a的控制采用手动远程和自动两种模式，采用手动远程模式，通过人工控制，能够保证在投产初期或焦炉生产负荷突然改变时燃烧室温度的稳定；在焦炉生产稳定后，各燃烧室温度相差不大时，再切换到自动模式，确保燃烧室温度的自动调节的准确性。