專利名稱：：熱風爐自動尋優(yōu)燃燒智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明用于冶金行業(yè)煉鐵高爐熱風爐系統(tǒng)燃燒控制。
背景技術(shù)：
：熱風爐是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中的重要配套設備，其主要作用就是把鼓風加熱到要求的溫度，向高爐提供高溫熱風。高爐一般由34座熱風爐交替送風，每座熱風爐的工作過程是燃燒、送風的重復過程。煤氣和助燃空氣在燃燒器內(nèi)混合后，在燃燒室里燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣。蓄熱室的格子磚是熱量傳遞的載體，它在燃燒期間吸收熱量，送風期間又將熱量傳遞給冷空氣，從而加熱冷空氣。為了節(jié)約能源、實現(xiàn)熱風爐穩(wěn)定的最佳化操作，需要提高熱風爐的燃燒控制水平。實現(xiàn)煤氣的合理燃燒，才能將其能量充分利用，熱風爐才有可能在消耗同樣煤氣量情況下，蓄到更多的熱量，為提高送風溫度創(chuàng)造條件。由于高爐的操作或爐況等種種原因，造成煤氣壓力不穩(wěn)定，煤氣熱值也往往存在波動，因而熱風爐燃燒控制是熱風爐最難、最關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié)之一，燃燒控制得好壞將直接影響到熱風爐的拱頂溫度及燃燒的熱效率。傳統(tǒng)的熱風爐燃燒控制方法有比例極值調(diào)節(jié)法、煙氣含氧量串級比例控制法等。比例極值調(diào)節(jié)法不能在煤氣熱值變化時及時改變空燃比，不容易實現(xiàn)熱風爐的最佳燃燒。煙氣氧含量串級比例控制法是以比例調(diào)節(jié)作為粗調(diào)，以煙氣中氧氣含量反饋控制作為細調(diào)，對空氣、煤氣量進行控制，該法能夠?qū)崿F(xiàn)熱風爐的較合理的燃燒，但由于測氧儀表壽命有限，加上管理及維護的不到位，很多企業(yè)的測氧儀表不能長期穩(wěn)定的工作，因此，這種方法應用效果不太理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱風爐自動尋優(yōu)燃燒智能控制系統(tǒng)及其控制方法，本發(fā)明能提高熱風爐的燃燒控制水平，燃燒效率高，能源利用充分，蓄熱能力強。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是控制系統(tǒng)包括混合煤氣流量調(diào)節(jié)器、拱頂溫度調(diào)節(jié)器、助燃空氣流量調(diào)節(jié)器、供熱量調(diào)節(jié)器、廢氣溫度調(diào)節(jié)器和空燃比模糊控制器；它們之間的連接關(guān)系是熱風爐上設置有煤氣調(diào)節(jié)閥和空氣調(diào)節(jié)閥，煤氣調(diào)節(jié)閥通過混合煤氣流量調(diào)節(jié)器進行控制，混合煤氣流量調(diào)節(jié)器接收煤氣流量的反饋信號和計算器一的控制信號，計算器一接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器的控制信號、空燃比模糊控制器的控制信號和空氣流量的反饋信號，拱頂溫度調(diào)節(jié)器接收拱頂溫度的設定值和反饋信號；空氣調(diào)節(jié)閥由助燃空氣調(diào)節(jié)器進行控制，助燃空氣調(diào)節(jié)器接收供熱量調(diào)節(jié)器的控制信號和空氣流量的反饋信號，供熱量調(diào)節(jié)器接收計算器二、三的控制信號，計算器二接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器控制信號和總供熱量的計算值，計算器三接收煤氣流量的反饋信號和煤氣熱值，廢氣溫度調(diào)節(jié)器接收廢氣溫度的設定值和反饋信號。本發(fā)明具有以下主要的優(yōu)點本發(fā)明能提高熱風爐的燃燒控制水平，燃燒效率高，能源利用充分，蓄熱能力強。圖1是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是燃燒初期最佳空燃比模糊控制器示意圖。圖3是拱頂溫度管理期最佳空燃比模糊控制器?？刂葡到y(tǒng)主要包括以下五個調(diào)節(jié)器及一個模糊控制器，如圖1所示供熱量調(diào)節(jié)器QX-102混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-lOl助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-lOl廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102空燃比模糊控制器具體實施例方式助燃空氣與混合煤氣之比(即空燃比)是熱風爐燃燒過程中的重要參數(shù)。如果混合煤氣過量，則燃燒不充分，多余的煤氣隨燃燒廢氣排放到大氣中，既是一種浪費，也是對大氣的一種污染；如果混合煤氣不足，又無法保證熱風爐爐頂溫度達到設定值，即熱風爐儲蓄的熱量不足，無法滿足高爐正常生產(chǎn)。因此，如何在保證高爐正常生產(chǎn)的前提下，最大限度地提高煤氣的燃燒率有著巨大的意義，這就要求最佳空燃比控制。但無論什么情況下都不能使煤氣過量。換言之，達到最佳空燃比時的空氣仍然是過量的。初期拱頂溫度的上升速率和進入拱頂溫度管理期廢氣溫度的上升速率，主要取決于燃燒過程的空燃比和煤氣流量，同時還受煤氣、空氣質(zhì)量波動和壓力波動的影響。所以，實現(xiàn)熱風爐燃燒過程自動控制的關(guān)鍵是隨著煤氣、空氣壓力和質(zhì)量的波動，并根據(jù)熱風爐不同的燃燒狀態(tài)進行煤氣流量和空氣流量的實時調(diào)整，即對空燃比的調(diào)整。因此，在燃燒初期，我們以最大煤氣量進行加熱，并調(diào)整合適的空燃比，迅速提高拱頂溫度；到達拱頂溫度管理期，適當減小煤氣流量，并調(diào)整合適的空燃比，保證拱頂溫度不變的情況下，提高廢氣的升溫速率。燃燒終點由廢氣溫度確定，當廢氣溫度上升到上限時，停止加熱。燃燒過程就是蓄熱室的蓄熱過程，它分為兩個基本階段。燃燒初期，蓄熱室拱頂?shù)臏囟群艿?，廢氣的熱量大部分被拱頂吸收，拱頂?shù)臏囟壬仙^快，蓄熱室中、下部的溫度則上升很慢；隨著拱頂溫度的升高，拱頂與廢氣的溫差逐漸減小。當拱頂溫度上升到一定值后，其溫度幾乎不再上升，廢氣所帶的熱量主要被蓄熱室中、下部吸收，使蓄熱室中、下部格子磚的溫度迅速上升。在整個燃燒期，蓄熱室上部格子磚的傳熱方式是以一種不穩(wěn)定的熱流進行傳熱，熱流速率隨時間的增加而降低。中、下部格子磚幾乎以一種穩(wěn)定的熱流傳熱，溫差幾乎不變化。因此，要強化中、下部的熱交換，就需要盡快提高上部的溫度。只有通過熱交換，使中、下部轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的熱流傳熱時，經(jīng)過中、下部的廢氣溫度才能提高，從而相應提高這部分的溫差，強化與格子磚的傳熱。排放的蓄熱室廢氣(煙氣)的溫度隨時間的延長而增加。廢氣溫度低時說明爐內(nèi)熱交換的能力強，廢氣溫度超過規(guī)定溫度時，說明爐內(nèi)熱交換能力減弱。因此，為保證熱交換的效率，廢氣溫度不能長期保持在380°C以上，否則將造成熱量的浪費；該溫度值亦不可超過40(TC，否則會燒壞耐火磚。故拱頂溫度達到一定范圍后，廢氣的升溫速率是個很重要的因素。本控制系統(tǒng)基于熱風爐燃燒控制模型及模糊控制理論。控制模型在全爐熱平衡計算基礎上建立，符合生產(chǎn)實際，能夠?qū)θ紵俾蔬M行控制，大大地提高了熱風爐燃燒效率。熱風爐是一個具有本質(zhì)非線性、大滯后、慢時變特性的復雜被控對象，隨著燃燒工作環(huán)境的變化其特性也在不斷發(fā)生變化，要準確地掌握熱風爐的運行狀態(tài)是很困難的。模糊控制的優(yōu)點是不必建立被控系統(tǒng)的數(shù)學模型，它能將操作者或?qū)＜业目刂平?jīng)驗和知識表示成語言變量描述的控制規(guī)則，然后用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)，給出短期的控制信號，具有較強的魯棒性。兩者結(jié)合，能夠有效的提高熱風爐燃燒效率，穩(wěn)定熱風爐燃燒過程。下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，但不限定本發(fā)明。如圖l所示，基于熱風爐熱平衡燃燒控制模型及模糊控制理論，本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-101、拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101、助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102、供熱量調(diào)節(jié)器QX-102、廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102和空燃比模糊控制器；它們之間的連接關(guān)系是熱風爐上設置有煤氣調(diào)節(jié)閥和空氣調(diào)節(jié)閥，煤氣調(diào)節(jié)閥通過混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-101進行控制，混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-101接收煤氣流量的反饋信號和計算器一的控制信號，計算器一接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-lOl的控制信號、空燃比模糊控制器的控制信號和空氣流量的反饋信號，拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101接收拱頂溫度的設定值和反饋信號；空氣調(diào)節(jié)閥由助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102進行控制，助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102接收供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的控制信號和空氣流量的反饋信號，供熱量調(diào)節(jié)器QX-102接收計算器二、三的控制信號，計算器二接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101控制信號和總供熱量的計算值，計算器三接收煤氣流量的反饋信號和煤氣熱值，廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102接收廢氣溫度的設定值和反饋信號?？杖急饶：刂破髟谌紵芷诟麟A段自動尋優(yōu)修正空燃比系數(shù)，實時空燃比系數(shù)與拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101及助燃空氣流量運算后，所得值作為混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-101輸入設定值，調(diào)節(jié)煤氣流量；廢氣溫度調(diào)節(jié)器輸出與燃燒所需總供熱量計算所得值作為供熱量調(diào)節(jié)器輸入設定值，與煤氣實時熱值通過供熱量調(diào)節(jié)器，所得輸出作為助燃空氣流量調(diào)節(jié)器的設定輸入值，調(diào)節(jié)助燃空氣流量。本發(fā)明的控制方法是基于總供熱量計算，通過設定燃燒拱頂溫度及廢氣溫度目標值，空燃比模糊控制器在燃燒周期內(nèi)實時尋優(yōu)最佳空燃比系數(shù)，對助燃空氣流量及混合煤氣流量實時調(diào)節(jié)；助燃空氣流量的控制由廢氣溫度調(diào)節(jié)器、供熱量調(diào)節(jié)器及助燃空氣調(diào)節(jié)器完成；混合煤氣流量的控制由拱頂溫度調(diào)節(jié)器和混合煤氣調(diào)節(jié)器完成；空燃比控制由空燃比模糊控制器完成。根據(jù)熱風爐的燃燒特性，熱風爐的燃燒過程大致可分為三個階段第一階段燃燒過程剛開始，熱風爐的拱頂溫度與廢氣溫度都比較低，供熱量的計算值可作為供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的設定置，混合煤氣流量基本為一常數(shù)，助燃空氣流量根據(jù)空燃比系數(shù)確定。第二階段熱風爐的廢氣溫度仍偏離設定值較遠，供熱量的設定值也保持不變。隨著拱頂溫度的不斷上升，混合煤氣流量需逐漸減少，但為了使廢氣溫度不斷升高，必須保持一定的供熱量。第三階段熱風爐的廢氣溫度已上升至設定置，應使供熱量的設定值逐漸減少，從而使助燃空氣流量和混合煤氣流量均減少至零，結(jié)束燃燒過程。其中第一階段也稱為燃燒前期(也就是在拱頂溫度及煙道廢氣溫度沒有達到管理溫度之前的這一期間)，后兩個階段稱為控制管理期(也就是當拱頂溫度達到管理溫度時到這個燃燒周期結(jié)束為止)。本燃燒控制系統(tǒng)基于全爐熱平衡計算基礎建立數(shù)學模型，以供熱量為主調(diào)參數(shù)，是一套完整的復雜的供熱量_溫度_流量多回路的串級調(diào)節(jié)回路，根據(jù)前一次送風周期和燃燒周期的工況計算出本次燃燒周期所需的供熱量，然后先確定助燃空氣流量，混合煤氣流量根據(jù)助燃空氣流量確定。燃燒過程中空燃比系數(shù)的確定基于模糊控制理論，將操作者或?qū)＜业目刂平?jīng)驗和知識表示成語言變量描述的控制規(guī)則，然后用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)，給出短期的控制信號。1.總供熱量計算為了有效利用熱風爐的蓄熱量，應該使送風時從熱風爐帶走的熱量正好等于燒爐時的蓄熱量，而蓄熱量大小由所設定的供熱量值決定?？偣崃恐凳峭ㄟ^計算整個送風期間所耗去的熱量、燃燒時間及其他一些參數(shù)得出的。其目的是使燃燒周期的蓄熱量和送風周期的耗熱量達到基本平衡，以實現(xiàn)熱風爐的高效節(jié)能。總供熱量計算的步驟如下1)計算單位體積的熱風(混風)所需要的熱量q，由下式進行計算q=cmtm_cctcKcal/Nm3(1)式中Cm，C。分別為混風溫度和冷風溫度對應的比熱；tm，t。分別為混風溫度和冷風溫度；2)計算送風期間單位時間所消耗的熱量Q丄=qFcKcal/min(2)式中F。為冷風流量；3)計算在整個送風期間所消耗的熱量Q2:込=《/7￡《c"/(3)K為熱風爐常數(shù)；n為熱風爐工作制度效率；kn對于單爐循環(huán)送風制度時為0.79;T0、T1分別為送風起始時間及完成時間。4)計算在整個燃燒周期的供熱量Q:Q=Q2/THKcal/min(4)式中Te為燃燒周期的總時間；由于供熱量無法直接測量，上述所計算值為一個粗糙值，供操作者在確定供熱量時參考，可以用送風期間混風調(diào)節(jié)閥開度進行評價。由于爐熱(即蓄熱量)不足時，在送風結(jié)束前閥門即已開到下限值而無法再控制溫度，故在送風終了前閥門開度就可表示爐熱水準，如果閥門未全關(guān)，可適當減少所設定的供熱量，反之，應增加。2.空燃比模糊控制器空燃比模糊控制器的設計分為快速加熱期最佳空燃比模糊控制器和拱頂溫度管理期最佳空燃比模糊控制器。2.1第一階段快速加熱期最佳空燃比模糊控制器的設計St印l:確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量模糊控制器的輸入是模糊控制器的輸入是拱頂溫度當前時間段和上一時間段上升速率的差值e和空燃比變化的方向a，模糊控制器的輸出是空燃比增量u，快速加熱期最佳空燃比模糊控制器示意圖如圖2所示。St印2:設計模糊控制器的控制規(guī)則溫度上升速率差值e具體劃分為7個等級高速上升(PB)、中速上升(PM)、低速上升(PS)、零(Z0)、低速下降(NS)、中速下降(NM)、高速下降(NB);空燃比變化方向分為兩個方向變大(P)、變小(N)，空燃比調(diào)節(jié)增量劃分為7級快速加大(PB)、中速加大(PM)、低速加大(PS)、不變(ZO)、低速減小(NS)、中速減小(NM)、高速減小(NB)。溫度上升速率差值e的模糊變量詞集選擇為7個{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其論域E為:{-6，-5，-4，-3，-2，-l，O，1，2，3，4，5，6}?？杖急茸兓较騛的模糊變量的詞集選擇為2個{N，P}，其論域A為{-1，1}?？杖急仍隽縰的模糊變量的詞集選擇為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其論域U為{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}。由控制經(jīng)驗可總結(jié)出模糊控制規(guī)則，如表2-1所示。這些控制規(guī)則可用14條模糊語句來描述(1)IFE=NBandA=PTHENU=NB(2)IFE=NMandA=NTHENU=NM......(14)IFE=PBandA=PTHENU=NB表2-1快速加熱期最佳空燃比尋優(yōu)模糊控制規(guī)則表NBNMNSZOPSPMPBpNBNMNSZOPSPMPBNPBPMPSZONSNMNBSt印3:模糊控制器參數(shù)設定根據(jù)經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果，快速加熱器最佳空燃比模糊控制器的各項參數(shù)如下所示。拱頂溫升速度差范圍[^，eH]為[-6，6]，拱頂溫升速度差e到其論域E的映射式為￡=6x^^-~(5)空燃比變化的范圍[iY，rH]為[-l，l]，空燃比變化方向a到其論域A的映射式為J=lx^^~(6)St印4:模糊推理、解模糊并計算模糊控制查詢表在模糊控制中，對建立的模糊規(guī)則要經(jīng)過模糊推理才能決策出控制變量，本系統(tǒng)采用了Mamdani推理法，其實質(zhì)就是加權(quán)平均法。表2-2快速加熱期最佳空燃比尋優(yōu)控制查詢表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過模糊控制器，將拱頂溫度當前時間段和上一時間段上升速率的差值差值e和空燃比變化的方向a模糊化后根據(jù)(5)、(6)式求得E、A，通過查詢表2-2，得到控制輸出u，并將此值經(jīng)過清晰化接口，求得空燃比的增量Auk。將Auk加上當前空燃比的實際值u^，即可得到空燃比優(yōu)化設定值％設定=Uk實+Auk。2.2第二、第三階段拱頂溫度管理期最佳空燃比模糊控制器的設計與初期最佳空燃比模糊控制器相同，這里的控制器也采用雙輸入單輸出的控制結(jié)構(gòu)，但是輸入量和控制規(guī)則是不同的，將拱頂溫度偏差和溫升速率作為控制輸入，空燃比的調(diào)節(jié)增量u作為控制輸出，拱頂溫度管理期最佳空燃比模糊控制器示意圖如圖3所示。拱頂溫度偏差分為5個等級的模糊量級，溫度上升速率分為5個等級，空燃比調(diào)節(jié)增量分為5個等級。St印l:確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量模糊控制器的輸入是模糊控制器的輸入是拱頂溫度的偏差e和偏差變化率ec，模糊控制器的輸出是空燃比增量u。St印2:設計模糊控制器的控制規(guī)則e'和ec的模糊變量的詞集選擇為5個{NB，NM，Z0，PM，PB}，分別表示負大、負中、零、正中、正大，其論域E'為{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}。u的模糊變量的詞集選擇為:{NB，NM，NS，Z0，PS，PM，PB}，分別表示負大、負中、負小、零、正小、正中、正大，其論域為:{-6，-5，-4，-3，-2，-l，O，1，2，3，4，5，6}。由控制經(jīng)驗可總結(jié)出模糊控制規(guī)則，如表2-3所示。這些控制規(guī)則可用25條模糊語句來描述(1)IFE，=NBandEC=NBTHENU=NB(2)IFE'=NMandEC=NBTHENU=NB......(25)IFE'=PBandEC=PBTHENU=PB表2-3拱頂溫度管理期最佳空燃比尋優(yōu)模糊控制規(guī)則表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>NBSt印3:模糊控制器參數(shù)設定根據(jù)經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果，拱頂溫度管理期最佳空燃比模糊控制器的各項參數(shù)如下所示。拱頂溫度偏差范圍[e'^e'H]為[_5，5]，拱頂溫度偏差e到其論域E的映射式為.e'-(《+eH)/2E'=5x-(7)(eH-eL)/2拱頂溫度變化率范圍[ecyecH]為[_5，5]，拱頂溫度偏差變化率ec到其論域EC的映射式為e—+ecff)/2(8)￡C=5x.(-eci)/2St印4:模糊推理、解模糊并計算模糊控制查詢表采用在控制技術(shù)中常用的面積重心法進行解模糊運算。首先用MATLAB編制程序根據(jù)模糊邏輯運算規(guī)則離線算出模糊查詢表，同時結(jié)合實際調(diào)試，在線修改該模糊查詢表，得出拱頂溫度管理期最佳空燃比控制器的模糊查詢?nèi)绫?-4所示。表2-4拱頂溫度管理期最佳空燃比尋優(yōu)模糊控制查詢表9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過模糊控制器，將拱頂拱頂溫度的偏差e'和偏差變化率ec模糊化后根據(jù)(7)、(8)式求得E'、EC，通過查詢表2-4，得到控制輸出u，并將此值經(jīng)過清晰化接口，求得空燃比的增量Auk，將AUk加上當前空燃比的實際值Uk實，即可得到空燃比優(yōu)化設定值Uk設定二Uk實+AUk。3.助燃空氣流量控制回路助燃空氣流量控制回路由廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102、供熱量調(diào)節(jié)器QX-102及助燃空氣調(diào)節(jié)器FIC-102組成。廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的設定值，由操作者從上位機操作站輸入，調(diào)節(jié)器的輸出是一個0.01.0的實數(shù)值，當廢氣溫度較低時，輸出為1，隨著溫度逐漸臨近或超過設定值，輸出值緩慢減??；總供熱量值與廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的輸出兩者相乘后，作為供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的設定值；供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的測量值是煤氣實時流量與煤氣實時熱值相乘的計算值，即混合煤氣的實時熱量。供熱量調(diào)節(jié)器QX-102輸出范圍根據(jù)供熱量計算值及空燃比系數(shù)變化調(diào)整，輸出值作為助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102的設定值，經(jīng)溫度、壓力補正計算后的助燃空氣實時流量值作為助燃空氣流量調(diào)節(jié)器FIC-102的過程值，助燃空氣調(diào)節(jié)器FIC-102的輸出信號則控制助燃空氣調(diào)節(jié)閥的開度。所以廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102、供熱量調(diào)節(jié)器QX-102和助燃空氣調(diào)節(jié)器FIC-102構(gòu)成了一個串級調(diào)節(jié)回路，控制燃燒過程中助燃空氣的流量值。助燃空氣流量的控制步驟包括1)當熱風爐處于第一階段燃燒初期時，廢氣溫度較低，廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的輸出近似等于l，因此供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的輸出即是總供熱量設定值，供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的輸出值，作為助燃空氣調(diào)節(jié)器的FIC-102的設定值；在燃燒初期，助燃空氣調(diào)節(jié)器器FIC-102的設定值計算如下Fair—SP=KlXK2XQ/WgasNm3/minKl:為燃燒前期空燃比值。K2:為空氣過剩系數(shù)。Q為總共熱量。Wgas為混合煤氣的熱值，單位為Kcal/Nm3。若煤氣熱值改變，相應的空氣、煤氣流量也隨之改變，以保證燒爐所需的合適的蓄熱量。在燃燒管理期，廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的輸出逐漸減少(<1)，從而使供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的設定值小于操作者輸入的設定值。供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的測量值是燃燒實時過程中混合煤氣的發(fā)熱量。廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的設定值，操作者可以從上位機操作站輸入。燃燒管理器的具體見步驟2)和3)。2)在第二階段的燃燒管理期，拱頂溫度趨近設定值，廢氣溫度尚未達到要求，根據(jù)工藝要求，應減少煤氣量，但仍需保持一定供熱量保證廢氣溫度上升，同時適當增大空氣量；在此階段，煤氣流量減少，供熱量調(diào)節(jié)器QX-102的輸出增大，相應助燃空氣流量增加。3)當燃燒第三階段拱頂溫度和廢氣溫度均達到設定值時，廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102的輸出減為零，在沒有送風命令的條件下，熱風爐進入保溫期，空氣流量和煤氣流量值均為零；一旦廢氣溫度降至設定值以下，廢氣溫度調(diào)節(jié)器TIC-102輸出大于零，熱風爐自動進行小供熱量燃燒，以保持爐體溫度恒定。4.混合煤氣流量控制回路混合煤氣流量控制回路由拱頂溫度調(diào)節(jié)器和混合煤氣調(diào)節(jié)器組成。拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101的設定值由操作者從上位機操作站輸入；當拱頂溫度較低時，拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-101輸出為1.0，隨著溫度逐漸臨近或超過設定值，輸出值緩慢減小至O.0;混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-lOl的設定值由助燃空氣流量信號與調(diào)節(jié)器TIC-lOl輸出信號及空燃比系數(shù)計算得出，煤氣流量設定值受助燃空氣實際流量控制，保證熱風爐燃燒過程中空氣相對煤氣始終充足；混合煤氣流量檢測值經(jīng)溫度、壓力補正作為混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-lOl的過程值；混合煤氣調(diào)節(jié)器FIC-lOl的輸出信號控制混合煤氣調(diào)節(jié)閥的開度；混合煤氣流量的控制步驟包括1)當?shù)谝浑A段燃燒過程剛開始時，拱頂溫度較低，與拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-lOl的設定值的偏差較大，使拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-lOl輸出信號約等于l，此時混合煤氣流量調(diào)節(jié)器FIC-101的設定值即為與助燃空氣流量信號的配比值，即按熱風爐所需要的供熱量進行燃燒；2)進入第二階段后，隨著燃燒過程的進行，拱頂溫度不斷地升高，已接近或達到設定值，拱頂溫度調(diào)節(jié)器TIC-lOl輸出信號逐漸減少，即按需要適當?shù)販p少一些混合煤氣量；3)進入第三階段后，煤氣流量同時隨助燃空氣配比量的減少而減少，并在廢氣溫度達到設定值后，隨空氣流量同時減為零，結(jié)束燃燒過程。權(quán)利要求熱風爐自動尋優(yōu)燃燒智能控制系統(tǒng)，其特征在于它包括混合煤氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-101)、拱頂溫度調(diào)節(jié)器(TIC-101)、助燃空氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-102)、供熱量調(diào)節(jié)器(QX-102)、廢氣溫度調(diào)節(jié)器(TIC-102)和空燃比模糊控制器；它們之間的連接關(guān)系是熱風爐上設置有煤氣調(diào)節(jié)閥和空氣調(diào)節(jié)閥，煤氣調(diào)節(jié)閥通過混合煤氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-101)進行控制，混合煤氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-101)接收煤氣流量的反饋信號和計算器一的控制信號，計算器一接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器(TIC-101)的控制信號、空燃比模糊控制器的控制信號和空氣流量的反饋信號，拱頂溫度調(diào)節(jié)器(TIC-101)接收拱頂溫度的設定值和反饋信號；空氣調(diào)節(jié)閥由助燃空氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-102)進行控制，助燃空氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-102)接收供熱量調(diào)節(jié)器(QX-102)的控制信號和空氣流量的反饋信號，供熱量調(diào)節(jié)器(QX-102)接收計算器二、三的控制信號，計算器二接收拱頂溫度調(diào)節(jié)器(TIC-101)控制信號和總供熱量的計算值，計算器三接收煤氣流量的反饋信號和煤氣熱值，廢氣溫度調(diào)節(jié)器(TIC-102)接收廢氣溫度的設定值和反饋信號。全文摘要本發(fā)明提供了一種熱風爐自動尋優(yōu)燃燒智能控制系統(tǒng)，它包括混合煤氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-101)、拱頂溫度調(diào)節(jié)器(TIC-101)、助燃空氣流量調(diào)節(jié)器(FIC-102)、供熱量調(diào)節(jié)器(QX-102)、廢氣溫度調(diào)節(jié)器(TIC-102)和空燃比模糊控制器。本發(fā)明能提高熱風爐的燃燒控制水平，燃燒效率高，能源利用充分，蓄熱能力強。文檔編號F23N5/00GK101749731SQ200910258938公開日2010年6月23日申請日期2009年12月31日優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日發(fā)明者周磊,馬智慧申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司