智能余热锅炉信息集成控制方法与流程

本发明涉及冶金制造及设计技术领域，特别涉及一种智能余热锅炉信息集成控制方法。

背景技术：

余热锅炉作为一种节能、减排设备是冶炼工艺中不可或缺的关键环节，其主要作用是将冶炼工艺中炉体产生的烟气进行降温，同时将烟气降温环节释放的热量用于产生蒸汽，蒸汽再被用于其他生产工序。余热锅炉运行的稳定性直接关系到冶炼工艺的作业率及后续相关系统的可靠运行。

在现有冶炼行业中已对余热锅炉中的数据信号进行了采集和控制，涉及信息量较大，较为重要的检测参数采用PID控制：例如汽包液位采用三冲量计算对液位进行修正后进行控制，汽包压力根据烟气温度变化判断蒸汽量进行控制，确保汽包在生产运行过程中安全可靠。同时，设备之间采用联锁和系统设置进行控制：例如循环泵自带备用，振打装置定时启动。

但是，在实际工程运行过程中，余热锅炉周边工序变化较为频繁，余热锅炉控制系统经常由于对周边信息了解不足造成反应过快或超速，时常会有控制回路失调，设备调控比率不合理的现象发生，使得余热锅炉的日常运行过程中都存在一定的安全风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有余热锅炉控制系统信息量采集较少、整体自动化程度偏低的缺陷，提供一种可实时采集周边所有工序相关数据信息的智能余热锅炉信息集成控制方法。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种智能余热锅炉信息集成控制方法，包括：

检测余热锅炉周边的前端冶炼工序、收尘工序、供水工序以及后端工序的工况；

判断所述前端冶炼工序、所述收尘工序、所述供水工序以及所述后端工序的工况是否发生变化；以及

如果所述前端冶炼工序、所述收尘工序、所述供水工序以及所述后端工序中任一工序的工况发生变化，对所述余热锅炉进行控制联锁。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，通过安全联锁模块对所述余热锅炉进行控制联锁。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，通过前端通讯模块和前端联锁模块检测和监控所述前端冶炼工序的工况，并将实时数据传送至所述安全联锁模块。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，通过收尘通讯模块和收尘联锁模块检测和监控所述收尘工序的工况，并将实时数据传送至所述安全联锁模块。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，通过供水通讯模块和供水联锁模块检测和监控所述供水工序的工况，并将实时数据传送至所述安全联锁模块。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，通过后端通讯模块和后端联锁模块检测和监控所述后端工序的工况，并将实时数据传送至所述安全联锁模块。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，还包括：如果所述前端冶炼工序、所述收尘工序、所述供水工序以及所述后端工序中任一工序的工况发生变化，对所述余热锅炉内的调节阀、振打装置以及循环泵控制箱进行控制和联锁。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，还包括：检测所述余热锅炉的周边仪表的信号；以及判断所述余热锅炉进行控制和联锁后运行是否正常。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，所述周边仪表包括调节阀、汽包液位变送器、汽包压力变送器、烟道测温元件、振打装置、循环泵控制箱、汽包给水流量变送器和汽包蒸汽出口流量变送器。

在本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法的另一个实施方式中，还包括：如果所述余热锅炉进行控制和联锁后运行正常，记录当前所述余热锅炉、所述前端冶炼工序、所述收尘工序、所述供水工序以及所述后端工序的参数，并将所述参数反馈至所述前端冶炼工序、所述收尘工序、所述供水工序以及所述后端工序。

本发明的智能余热锅炉信息集成控制方法可实时采集周边所有工序相关数据信息，将各工序的重要数据与余热锅炉的内部数据进行联锁，使系统的控制联锁与周边工序密切结合，最终在确保余热锅炉平稳运行的同时提高控制系统的自适应能力，提升针对安全风险的处理能力，降低安全风险。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的智能余热锅炉信息集成控制系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施方式的智能余热锅炉信息集成控制方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：余热锅炉

2：前端冶炼工序

3：余热锅炉烟道

4：收尘工序

5：供水工序

6：后端工序

7：余热锅炉汽包

8：调节阀

9：循环泵

10：汽包液位变送器

11：汽包压力变送器

12：前端工序控制器

13：测温元件

14：振打装置

15：收尘工序控制器

16：循环泵控制箱

17：汽包给水流量变送器

18：供水工序控制器

19：后端工序控制器

20：汽包蒸汽出口流量变送器

21：余热锅炉控制器

211、214、215、216：通讯模块

212：接收模块

213：控制模块

217：前端联锁模块

218：监控模块

219：收尘联锁模块

220：供水联锁模块

221：后端联锁模块

222：安全联锁模块

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

图1为本发明一个实施方式的智能余热锅炉信息集成控制系统的结构示意图，如图1所示，智能余热锅炉信息集成控制系统包括：包含余热锅炉汽包7的余热锅炉1、对前端冶炼工序2的工况进行监控的前端工序控制器12、余热锅炉烟道3、对收尘工序4的工况进行监控的收尘工序控制器15、对供水工序5的工况进行监控的供水工序控制器18、对后端工序6的工况进行监控的后端工序控制器19以及余热锅炉控制器21。

前端冶炼工序2产生的高温烟气首先上升进入余热锅炉烟道3，同时供水工序5通过循环泵9向余热锅炉烟道3提供冷却水，高温烟气和冷却水在余热锅炉烟道3内部进行热交换，所产生的汽水供给至余热锅炉汽包7，而降温后的烟气则进入收尘工序4以进行收集。余热锅炉汽包7对汽水进行分离处理后得到蒸汽和水，其中蒸汽提供至后端工序6，以进行后续应用，如蒸汽发电等，而水可通过调节阀8再次进行循环泵9中，以循环使用。

余热锅炉是一个多输入、多输出且各项控制参数相互耦合的复杂系统，汽包水位是余热锅炉系统非常重要的被控变量，而汽包水位的变化通常与汽包压力的变化有关，因此，在余热锅炉汽包7上设置液位变送器10和压力变送器11，其中液位变送器10用于检测汽包液位，压力变送器11用于检测汽包压力，从而在生产过程中将汽包压力控制在一定的范围内。

余热锅炉烟道3的周边设置测温元件13以检测烟道温度，同时为防止烟尘在烟道内堆积，还设置振打装置14以对烟道进行除尘。

循环泵9用于向余热锅炉烟道3供水，其与供水工序5相连，循环泵控制箱16与循环泵9相连，用于控制循环泵9的开启/关闭和供水量大小。供水工序5与循环泵9之间的给水部分设置流量变送器17，以检测给水量。

余热锅炉汽包7与循环泵9之间设置调节阀8控制余热锅炉汽包的液位，液位较高时可将余热锅炉汽包7内的水传输至循环泵9内，从而实现循环使用。余热锅炉汽包7与后端工序6之间设置流量变送器20检测蒸汽流量。

如图1所示，余热锅炉控制器21包括接收模块212，控制模块213，监控模块218，多个通讯模块211、214、215、216，前端联锁模块217，收尘联锁模块219，供水联锁模块220，后端联锁模块221和安全联锁模块222。

通讯模块211为前端通讯模块，与前端工序控制器12连接，用于接收前端工序控制器12传输的工况；通讯模块214为收尘通讯模块，与收尘工序控制器15连接，用于接收收尘工序控制器15传输的工况；通讯模块215为供水通讯模块，与供水工序控制器18连接，用于接收供水工序控制器18传输的工况；通讯模块216为后端通讯模块，与后端工序控制器19连接，用于接收后端工序控制器19传输的工况。

前端联锁模块217与前端通讯模块211连接，用于分析前端通讯模块211传输的前端工序2的数据；收尘联锁模块218与收尘通讯模块214连接，用于分析收尘通讯模块214传输的收尘工序4的数据；供水联锁模块220与供水通讯模块215连接，用于分析供水通讯模块215传输的供水工序5的数据；后端联锁模块221与后端通讯模块216连接，用于分析后端通讯模块216传输的后端工序6的数据。

前端联锁模块217、收尘联锁模块219、供水联锁模块220以及后端联锁模块221均与安全联锁模块222连接，并分别将其中与余热锅炉相关的信号与安全联锁模块222联锁，而安全联锁模块222根据前端联锁模块217、收尘联锁模块219、供水联锁模块220以及后端联锁模块221的分析结果判断前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5以及后端工序6的工况是否发生变化，并根据判断结果对余热锅炉1进行控制联锁或解除外部联锁，从而对非正常工作时的余热锅炉提供安全保护。

具体而言，如果前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5以及后端工序6中任一工序的工况发生变化，余热锅炉控制器21通过安全联锁模块222对余热锅炉1进行控制联锁；反之，如果前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5以及后端工序6的工况均未发生变化，余热锅炉控制器21通过安全联锁模块222对余热锅炉1解除外部联锁，仍使用常规的控制模式对内部设备进行控制。

需要注意的是，本发明中的“工况”是指某一工序中设备或物料在工作过程下的运行状态，可通过多种方式进行监测和数据收集，并将其与正常工作过程下的运行状态和工作参数进行对比，从而判断其是否发生变化。举例而言，若某一工况的各项参数均落入正常范围内，则认为该工况未发生变化；反之，若某一工况的一项或多项参数超出了正常范围，则认为该工况发生了变化。

接收模块212用于接收余热锅炉1相关仪表的检测信号(包括但不限于调节阀8、汽包液位变送器10、汽包压力变送器11、烟道测温元件13、振打装置14、循环泵控制箱16、汽包给水流量变送器17、汽包蒸汽出口流量变送器20)，并将检测信号传输至监控模块218；控制模块213接收来自监控模块218的数据，并对余热锅炉内部的相关设备(调节阀8、振打装置14、循环泵控制箱16)进行控制；监控模块218用于对余热锅炉自身进行检测控制，判断余热锅炉1进行控制和联锁后运行是否正常，同时与安全联锁模块222联锁。

例如，当余热锅炉汽包7中含有汽水时，余热锅炉控制器21通过控制模块213操控调节阀8随时进行调节，保证长期处在正常范围内；当余热锅炉烟道3内含有大量高温烟气时，余热锅炉控制器21通过控制模块213操控振打装置214定期对烟灰进行清除，同时根据烟道温度判断实时工况，根据工况调节振打频率；在正常生产时，余热锅炉控制器21通过控制模块213对循环泵控制箱16发出信号，控制循环泵9的启停，同时通过接收模块212判断循环泵9的运行状态。

因此，监控模块218随时记录当前系统数据，把接收模块212中收到的检测信号与控制设定值进行对比后，根据控制模块213传输给调节阀8、循环泵9及振打装置14并对其进行操控，确保各可控设备的工作状态始终处于正常状态下，此时监控模块218发出“正常”信号至安全联锁模块。另外，一旦发生设备故障或检测信号超标等危险情况，监控模块会发出“报警！”信号，快速送至安全联锁模块222启动联锁，确保安全生产。

余热锅炉控制器21对前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5以及后端工序6的工况进行判断时，若收尘工序配套设施已启动，收尘工序控制器15会提示“允许启动”并将信号通讯送至余热锅炉控制器21；若供水工序配套设施已启动，供水工序控制器18会提示“允许启动”并将信号通讯送至余热锅炉控制器21；若后端工序配套设施已启动，后端工序控制器19会提示“允许启动”并将信号通讯送至余热锅炉控制器21。

余热锅炉控制器21通过各通讯模块214、215、216收到收尘工序4、供水工序5以及后端工序6工序“允许启动”后，通过控制模块对循环泵9的控制箱16进行操控，确保循环泵9正常启动，同时将“允许启动”信号送至前端冶炼工序控制器12，开始进行整体项目的正常生产。

在生产运行过程中，余热锅炉控制器21随时将监控模块218汇总的运行状态送至前端冶炼工序控制器12、供水工序控制器15、收尘工序控制器18及后端工序控制器19，例如将烟气温度、振打装置运行状态送至收尘工序控制器15，将蒸汽压力、自身系统运行状态送至后端工序控制器19。

一旦供水工序控制器15或后端工序控制器19提示“报警！”，余热锅炉控制器21将对前端冶炼工序控制器12提示“报警”，减少加料量，同时打开汽包上的蒸汽放空阀，减小蒸汽排放量。一旦收尘工序控制器18提示“报警！”，余热锅炉控制器21将会加大振打频率。余热锅炉1内部设备发生故障，也会进行相同操作，以降低安全风险。

在生产运行过程中，余热锅炉控制器21与前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5以及后端工序6始终处于互动状态。

总而言之，余热锅炉控制器21的主要作用是在余热锅炉控制系统中添加余热锅炉周边所有工序的相关信息，将各工序的重要数据实时采集后与余热锅炉1的内部数据进行联锁，既能保证余热锅炉能够稳定运行，同时提高系统对安全风险的处理能力，降低安全风险。

图2为本发明一个实施方式的智能余热锅炉信息集成控制方法的流程图，如图2所示，智能余热锅炉信息集成控制方法包括：

步骤S101，根据接收模块212接收余热锅炉相关仪表的检测信号(调节阀8、汽包液位变送器10、汽包压力变送器11、烟道测温元件13、振打装置14、循环泵控制箱16、汽包给水流量变送器17、汽包蒸汽出口流量变送器20)，通过前端通讯模块211获得前端冶炼工序2的工况，通过收尘通讯模块214获得收尘工序4的工况，通过供水通讯模块215获得供水工序5的工况，通过后端通讯模块216获得后端工序6的工况。

步骤S102，使用前端联锁模块217实时监控前端冶炼工序2中与余热锅炉1相关的重要数据，获知前端冶炼工序2的工况。如果工况没有发生变化，仍旧对前端冶炼工序2的工况进行监控。

步骤S103，使用供水联锁模块217实时监控供水工序4中与余热锅炉1相关的重要数据，获知供水工序4的工况。如果工况没有发生变化，仍旧对收尘工序4的工况进行监控。

步骤S104，使用收尘联锁模块217实时监控收尘工序5中与余热锅炉1相关的重要数据，获知收尘工序5的工况。如果工况没有发生变化，仍旧对供水工序5的工况进行监控。

步骤S105，使用后端联锁模块217实时监控后端工序6中与余热锅炉1相关的重要数据，获知后端工序6的工况。如果工况没有发生变化，仍旧对后端工序6的工况进行监控。

步骤S106，通过前端联锁模块217判断前端工况是否发生变化。如果工况发生变化，将前端冶炼工序2的实时数据送至安全联锁模块222中；

步骤S107，通过供水联锁模块219判断供水工况是否发生变化。如果工况发生变化，将收尘工序4的实时数据送至安全联锁模块222中；

步骤S108，通过收尘联锁模块220判断收尘工况是否发生变化。如果工况发生变化，将供水工序5的实时数据送至安全联锁模块222中；

步骤S109，通过后端联锁模块221判断后端工况是否发生变化。如果工况发生变化，将后端工序6的实时数据送至安全联锁模块222中；

步骤S110，当安全联锁控制模块222获知前端冶炼工序2、收尘工序4、供水工序5、后端工序6中任一工序的工况发生变化时，对监控模块218发出提示，通过控制模块213对余热锅炉内部的相关设备(调节阀8、振打装置14、循环泵控制箱16)进行控制和联锁。

步骤S111，接收模块212接收余热锅炉相关仪表的检测信号(调节阀8、汽包液位变送器10、汽包压力变送器11、烟道测温元件13、振打装置14、循环泵控制箱16、汽包给水流量变送器17、汽包蒸汽出口流量变送器20)，通过监控模块218判断余热锅炉进行控制和联锁后运行是否正常。

步骤S112，如果监控模块218判断余热锅炉运行正常，安全联锁模块222记录当前余热锅炉及周边各工序的相关参数，同时用通讯模块217、219、220、221分别将余热锅炉的相关参数反馈给前端、收尘、供水和后端工序。

上述步骤中，S102、S103、S104、S105可同时进行，S106、S107、S108、S109也可同时进行，即同时进行前端冶炼、收尘、供水和后端工序的工况判断。

综上所述，本发明的智能余热锅炉信息集成控制系统可实时采集周边所有工序相关数据信息，将各工序的重要数据与余热锅炉的内部数据进行联锁，使系统的控制联锁与周边工序密切结合，最终在确保余热锅炉平稳运行的同时提高控制系统的自适应能力，提升针对安全风险的处理能力，降低安全风险。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。