本發(fā)明涉及冶金設(shè)備，具體涉及一種鋅精餾爐的三層空氣管道流量優(yōu)化控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、塔式鋅精餾爐作為火法煉鋅工藝的關(guān)鍵設(shè)備，其根據(jù)金屬沸點不同，運(yùn)用連續(xù)分餾原理將粗鋅中的雜質(zhì)金屬(主要是鉛、鐵、鎘等)分離，以獲得精鋅或1～3級鋅，具有鋅品純度高、原料適應(yīng)性強(qiáng)、可同時富集其他金屬的優(yōu)勢。在鋅精餾爐中，三層空氣管道是一個重要的部分，負(fù)責(zé)提供天然氣燃燒所需的空氣，合理的空氣流量分配有利于鋅精爐燃燒室內(nèi)天然氣空氣的充分燃燒，使塔盤內(nèi)的溫度分布更加合理。

2、現(xiàn)有的塔式鋅精餾爐由于三層空氣管道的空氣流量分配不合理以及不恒定的問題，容易造成天然氣燃燒不完全，天然氣燃燒效率低的問題，此外，還會導(dǎo)致爐內(nèi)存在局部高溫的問題，不利于安全生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對目前塔式鋅精餾爐三層空氣管道存在的問題，本發(fā)明提供了一種鋅精餾爐的三層空氣管道流量優(yōu)化控制系統(tǒng)，至少解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的一個問題，具有促進(jìn)爐內(nèi)氣體的完全燃燒，提高天然氣的燃燒效率以及阻止局部高溫點形成的特點。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鋅精餾爐的三層空氣管道流量優(yōu)化控制系統(tǒng),鋅精餾爐包括燃燒室和空氣管道，包括流量監(jiān)測模塊、流量控制模塊以及流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊，流量監(jiān)測模塊以及流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊分別與流量控制模塊連接，流量控制模塊內(nèi)置設(shè)定的目標(biāo)空氣流量比例，流量監(jiān)測模塊和流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊設(shè)置于空氣管道，流量監(jiān)測模塊監(jiān)測空氣管道內(nèi)的空氣流量并將實時空氣流量數(shù)據(jù)傳輸至流量控制模塊，流量控制模塊根據(jù)實時空氣流量數(shù)據(jù)獲取實時空氣流量比例，并根據(jù)實時空氣流量比例與目標(biāo)空氣流量比例獲取空氣流量的調(diào)整數(shù)據(jù)，流量控制模塊向流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊輸出控制指令，流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊根據(jù)控制指令調(diào)整空氣管道內(nèi)的空氣流量。

3、進(jìn)一步的，所述流量控制模塊采用plc控制器，空氣管道包括分支空氣管道，分支空氣管道為三層空氣管道結(jié)構(gòu)，流量監(jiān)測模塊設(shè)置于分支空氣管道，用于監(jiān)測分支空氣管道內(nèi)的空氣流量，流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊設(shè)置于分支空氣管道，用于調(diào)節(jié)空氣管道內(nèi)的空氣流量。

4、進(jìn)一步的，所述分支空氣管道包括第一層空氣管道、第二層空氣管道和第三層空氣管道，流量監(jiān)測模塊包括第一層空氣流量傳感器、第二層空氣流量傳感器和第三層空氣流量傳感器，流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊包括第一層空氣流量調(diào)節(jié)閥、第二層空氣流量調(diào)節(jié)閥和第三層空氣流量調(diào)節(jié)閥。

5、進(jìn)一步的，所述第一層空氣流量傳感器和第一層空氣流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置于第一層空氣管道，第一層空氣流量傳感器監(jiān)測第一層空氣管道內(nèi)的空氣流量數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸至plc控制器，第一層空氣流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)plc控制器的指令調(diào)節(jié)第一層空氣管道內(nèi)空氣的流通截面；第二層空氣流量傳感器和第二層空氣流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置于第二層空氣管道，第二層空氣流量傳感器監(jiān)測第二層空氣管道內(nèi)的空氣流量數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸至plc控制器，第二層空氣流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)plc控制器的指令調(diào)節(jié)第二層空氣管道內(nèi)空氣的流通截面；第三層空氣流量傳感器和第三層空氣流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置于第三層空氣管道，第三層空氣流量傳感器監(jiān)測第三層空氣管道內(nèi)的空氣流量數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸至plc控制器，第三層空氣流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)plc控制器的指令調(diào)節(jié)第三層空氣管道內(nèi)空氣的流通截面。

6、進(jìn)一步的，所述目標(biāo)空氣流量比例為第一層空氣管道、第二層空氣管道和第三層空氣管道實時的空氣流量比值，目標(biāo)空氣流量比例設(shè)為0.33:0.38:0.29。

7、進(jìn)一步的，所述流量監(jiān)測模塊的采樣次數(shù)通過相對測量誤差進(jìn)行反饋，流量測量周期分為兩個階段，第一階段為相對測量誤差計算階段，第二階段為采樣次數(shù)調(diào)整階段，通過第一階段計算獲得的相對測量誤差對第二階段的采樣次數(shù)進(jìn)行調(diào)整，完成第二階段采樣次數(shù)調(diào)整再對該階段測量的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到最終流量大小。

8、進(jìn)一步的，所述相對測量誤差的計算公式為：

9、

10、

11、

12、第一階段測量的平均流量；

13、qi：第一階段20次采樣中第i次采樣的流量大小，qmin與qmax為第一階段20次采樣中流量的最小值和最大值；

14、第一階段測量的平均誤差；

15、q'i：第一階段除了最小采樣流量以及最大采樣流量外的18次采樣中的第i次采樣流量的大?。?/p>

16、τc：相對測量誤差。

17、進(jìn)一步的，所述采樣調(diào)整次數(shù)的計算公式為：

18、

19、τ0：初始相對測量誤差，τ0為0.05；

20、n：采樣調(diào)整次數(shù)，根據(jù)計算結(jié)果取整數(shù)，最大采樣調(diào)整次數(shù)不超過240次。

21、進(jìn)一步的，所述最終測量流量的計算公式為：

22、

23、最終測量流量；

24、q”i：第二階段除了最小采樣流量以及最大采樣流量外的的采樣流量中的第i次采樣流量的大小。

25、進(jìn)一步的，所述空氣流量比例控制采用比例縮放率對控制調(diào)整時間進(jìn)行反饋，空氣流量比例的比例縮放率以及控制調(diào)整時間計算公式為：

26、qa＝1-ta/ta0

27、

28、ta：空氣流量比例的控制調(diào)整時間

29、qa：空氣流量比例的比例縮放率；

30、ta0：空氣流量比例的初始調(diào)整時間，120分鐘；

31、ra12，1：系統(tǒng)調(diào)整控制空氣流量比例的裝置后，初次由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的第一層空氣管道、第二層空氣管道的空氣流量比例，在控制調(diào)整時間內(nèi)，每20分鐘由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次空燃比的計算；

32、ra23，1：系統(tǒng)調(diào)整控制空氣流量比例的裝置后，初次由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的第二層空氣管道、第三層空氣管道的空氣流量比例，在控制調(diào)整時間內(nèi)，每20分鐘由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次空燃比的計算；

33、ra12，2：系統(tǒng)調(diào)整空氣流量比例前，最后一次plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的第一層空氣管道、第二層空氣管道的空氣流量比例，在控制調(diào)整時間內(nèi)，每20分鐘由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次空燃比的計算；

34、ra23，2：系統(tǒng)調(diào)整空氣流量比例前，最后一次plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的第二層空氣管道、第三層空氣管道的空氣流量比例，在控制調(diào)整時間內(nèi)，每20分鐘由plc控制器對流量監(jiān)測模塊監(jiān)測的空氣流量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次空燃比的計算。

35、綜上所述，本發(fā)明的有益之處在于：

36、本發(fā)明的鋅精餾爐的三層空氣管道流量優(yōu)化控制系統(tǒng)通過實時監(jiān)測三層空氣管道內(nèi)的空氣流量，通過流量控制模塊獲取三層空氣管道實時的空氣流量比例，根據(jù)目標(biāo)空氣流量比例，迅速調(diào)整三層空氣管道的空氣流量比例，實現(xiàn)對三層空氣管道的空氣流量比例的精確控制，從而促進(jìn)爐內(nèi)氣體的完全燃燒，提高天然氣的燃燒效率。